CC BY
54
УДК 631.53.027.3:633.16
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ УРОЖАЙНОСТИ ЯЧМЕНЯ, ПОЛУЧЕННОГО ПОСЛЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫМ ВОЗДУХОМ
© 2010 г. В.В. Ялтанцева
Исследуется влияние различных способов обработки семян электроактивированным воздухом на стабильность и продуктивные свойства озимого сорта Добрыня-3 и ярового ячменя Виконт.
Показано, что различные способы и режимы предпосевной обработки семян электроактивированным воздухом в различной степени изменяют адаптивные свойства ярового и озимого ячменя. Предложены рекомендации по применению исследуемых режимов предпосевной обработки семян для получения стабильно высокого урожая зерна и биомассы озимого и ярового ячменя.
Ключевые слова: электроактивированный воздух, аэроионы, предпосевная обработка семян, экологическая пластичность, адаптивные свойства растений, полевой эксперимент.
It is investigated an influence of different ways of seed preparation with electroactive air on stability and productive properties of winter variety Dobrynya-3 and spring barley Vikont.
It is shown that different ways and regimes of seedbed preparation of seeds with electroactive air change adaptive properties of spring and winter barley. These are suggested the recommendations on application of investigating regimes of seedbed preparation of seeds for receiving of a stable high yield of grain and spring and winter barley green mass.
Key words: electroactive air, air ions, seedbed preparation of seeds, ecologic plasticity, adaptive quality of plants, field experiment.
Ячмень - важнейшая продовольственная, кормовая и техническая культура. Из его зерен изготавливают муку, перловую и ячменную крупу, суррогат кофе.
Ячменная солома по питательности превосходит ржаную и пшеничную, в запаренном виде ее хорошо поедают животные.
В южных районах ячмень выращивают на зеленый корм и сено в смесях с викой, горохом, чиной и другими культурами, применяют для закладки кормосмесей из целых растений, убранных в фазе молочновосковой спелости. Также ячмень является отличным сырьем для пивоваренной промышленности.
Как известно, предпосевная обработка семян ЭАВ повышает урожайность зерновых культур, что подтверждается в исследованиях многих авторов:
1. Обработка с использованием подогретого воздуха (Ф.П. Шевченко,
В.П. Красильникова, В.И. Анискин,
Л.И. Азин, Н.М. Удинцова и др.).
2. Обработка электроактивированным воздухом, содержащим первичные аэроионы (Л.Ф. Глущенко, Н.В. Ксенз, И.Ф. Бородин, А.А. Тюр, Ф.Я. Изаков, В.И. Тихенький, А.Ф. Кононенко, В.А. Павлык и др.).
3. Обработка электроактивированным воздухом, содержащим вторичные аэроионы (мало изучен).
В связи с широким спектром использования ячменя появляется необходимость исследования влияния предпосевной обработки не только на его урожайность, но и на другие элементы структуры урожая (количество продуктивных стеблей на 1 м2, вес снопа и другие). Данные исследования возможны только при проведении полевых экспериментов.
В ходе изучения различных библиографических источников было установлено, что разные способы электрофизического воздействия могут положительно влиять на различные элементы структуры урожая.
Используемая экспериментальная установка позволяет реализовать предпосевную обработку семян ЭАВ тремя вышеперечисленными способами.
В условиях проведения полевого эксперимента значительное влияние на урожайность и структуру урожая оказывает внешняя среда. Для оценки дифференцирующей способности среды был использован регрессионный подход, предложенный Эберхартом и Расселом (S.A. Eberhart, W.A. Russel) в 1966 г. [1]. Данный подход достаточно полно изложен в работе академика РАСХН В.А. Зыкина [2] и состоит в определении экологической пластичности сельскохозяйственных растений. В данном случае под экологической пластичностью понимают степень приспособляемости (адаптации) растений к изменениям фактора среды.
Анализ урожайных данных опыта по методике Эберхарта-Рассела дает возможность оценить общие тенденции в варьировании урожайности ярового и озимого ячменя после обработки его семян ЭАВ и при изменении условий внешней среды, позволяет выявить наиболее эффективные способы предпосевной обработки семян.
Согласно методике Эберхарта-Рассела, на первом этапе расчета экологической пластичности, в целях установления наличия или отсутствия взаимодействия «генотип х среда», проводится дисперсионный анализ.
Затем вычисляют индексы условий среды Ij для каждого года по формуле
і, =
Е—. _ ЕЕ xf
l ■ l
A lB
где X Хj - сумма урожайности по всем ре-
жимам за 7-й год;
V - количество вариантов;
XX X- - сумма урожайности по всем режимам за все годы;
Iа - количество режимов обработки;
1В - число лет.
По полученным индексам условий среды вычисляют коэффициент регрессии Ь7 для каждого режима обработки по формуле
где
сумма произведения уро-
У 1
жайности 7-го сорта за у-й год на соответствующую величину индекса условий среды;
^ 1^ - сумма квадратов индексов
условий среды.
Коэффициент линейной регрессии урожайности Ь7 показывает реакцию исходного материала на изменение условий выращивания. Он может принимать значения больше и меньше 1, а также быть равным единице.
Чем выше значение коэффициента Ь7 > 1, тем большей отзывчивостью обладает исходный материал.
В случае Ь7 < 1 исходный материал реагирует слабее на изменение условий среды.
При условии Ь7 = 1 имеется полное соответствие изменения урожайности изменению условий выращивания.
Задачи исследования были следующими:
1. Оценить изменения адаптивных свойств ярового и озимого ячменя, выращенного из семян, обработанных различными способами и режимами предпосевной обработки.
2. Выработать рекомендации по применению способов и режимов предпосевной обработки, реализуемых на экспериментальной установке.
Исследования проводились в течение трех лет на экспериментальных делянках учебно-опытного фермерского хозяйства АЧГАА с использованием двух сортов ячменя: озимого Добрыня 3 и ярового Виконт (всх. = 95%).
В полевом эксперименте повторность опыта - трехкратная. На каждой делянке были отмечены 3 учетные площадки по
0,33 м2, которые использовались для подсчета густоты всходов, анализа структуры зеленых растений и анализа структуры урожая. Предпосевная обработка проводилась тремя вышеперечисленными способами с использованием различных режимов, представленных в таблице 1.
v
Оценка экологической пластичности урожайности ярового ячменя
На первом этапе расчета экологической пластичности, в целях установления наличия или отсутствия взаимодействия «генотип х среда», проводился двухфак-
торный дисперсионный анализ (фактор А -способ и режим обработки, фактор В - год) на основе исходной таблицы, в которую записаны данные о средней урожайности по вариантам за годы испытаний.
Таблица 1
Способы и режимы обработки
Способ обработки Номер режима
Обработка с использованием подогретого воздуха Я1
Обработка электроактивированным воздухом, содержащим первичные аэроионы Я2
Я3
Обработка электроактивированным воздухом, содержащим вторичные аэроионы Я4
Я5
Я6
Дисперсионный анализ урожайности ярового ячменя, полученного из семян, обработанных различными способами и режимами предпосевной обработки, показал наличие существенных взаимодействий по
фактору А - способ и режим обработки и фактору В - год, Бф > Бт.
В таблице 2 представлены результаты вычисления индекса условий среды I- и коэффициента линейной регрессии урожайности Ь7.
Таблица 2
Индексы условий среды и коэффициенты линейной регрессии урожайности
ярового ячменя
Фактор А (способ и режим обработки) Фактор В (год) I X, X, ь,
2002 2003 2004
Контроль 29,6 16,67 35,90 82,2 27,39 1,00
Я1 31,1 17,73 36,83 85,7 28,56 1,00
Я2** 30,23 17,20 37,10 84,5 28,18 1,03
Я3 31,57 17,93 36,60 86,1 28,70 0,99
Я4 30 16,7 35,63 82,3 27,44 0,99
Я5* 33,17 19,17 37,17 89,5 29,83 0,96
Яб 29,67 17,03 36,73 83,4 27,81 1,02
215,33 122,43 255,97 593,7 28,27
X] 30,76 17,49 36,57
ІІ 2,49 -10,78 8,29
* Наиболее стабильные.
** Наиболее пластичные.
Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений сложились в 2004 году (Щ = + 8,29), а в 2003 году сформировались довольно неблагоприятные условия (Щ = - 10,78).
Анализ данных, представленных в таблице 2, выявил увеличение пластичности у растений, полученных из семян, обработанных режимом Я2 (Ьг- = 1,03) и Яб (Ь = 1,02). Урожайность по режиму Я2 была одной из самых высоких в благоприятный 2004 год (I = 8,29) и оказалась ниже средней по вариантам в менее благоприятные 2002 и 2003 годы. Урожайность по режиму Я6 в менее благоприятные годы от контроля существенно не отличалась, а в наиболее благоприятный год была выше контроля.
Меньше реагировали на изменение условий среды растения, полученные из семян, обработанных режимом Я5 (Ь = 0,96), кроме того, эти растения характеризовались более высокой, по сравнению с контролем и другими вариантами, сред-
ней урожайностью за все годы исследований даже при ухудшении условий выращивания.
Оценка экологической пластичности биомассы ярового ячменя
По весу снопа можно судить о величине биомассы растений, которую можно использовать на зеленый корм и для закладки кормосмесей из целых растений.
На основе данных о весе снопа по режимам обработки был проведен двухфакторный дисперсионный анализ.
Дисперсионный анализ веса снопа ярового ячменя, полученного из семян, обработанных различными способами и режимами предпосевной обработки, показал наличие существенных взаимодействий по фактору А - способ и режим обработки и фактору В - год, Бф > Бт.
В таблице 3 представлены результаты вычисления индекса условий среды I и коэффициента линейной регрессии веса снопа Ьі.
Таблица 3
Индексы условий среды и коэффициенты линейной регрессии веса снопа
ярового ячменя
Фактор А (способ и режим обработки) Фактор В (год) I X, X, ь,
2002 2003 2004
Контроль** 100,33 84,33 120,67 305,3 101,78 1,20
Я1* 130 112,00 137,67 379,7 126,56 0,85
Я2** 93,33 91,00 125,00 309,3 103,11 1,13
Я3 111,67 85,33 119,00 316,0 105,33 1,11
Я4 100 91,33 123,33 314,7 104,89 1,06
Я5* 118,33 104,33 130,67 353,3 117,78 0,87
Я6* 109,67 92,33 116,00 318,0 106,00 0,78
763,33 660,67 872,33 2296,3 109,35
X] 109,05 94,38 124,62
І.І -0,30 -14,97 15,27
* Наиболее стабильные.
** Наиболее пластичные.
Наиболее благоприятные условия для формирования биомассы растений сложились в 2004 году (Щ = + 15,27), а в 2003 году сформировались менее благоприятные условия (Щ = - 14,97).
Анализ данных, представленных в таблице 3, показал, что контроль (Ьі = 1,20) и режим R2 (Ьі = 1,13) оказались наиболее пластичными по сравнению с другими вариантами. Кроме того, вес снопа у данных
вариантов даже в наиболее благоприятном 2004 году был ниже, чем у лучших в режимах Я1 и Я5.
Наименьшую реакцию на изменение условий среды показали режимы Я6 (Ьі = 0,78), Я1(Ьі = 0,85), Я5 (Ь = 0,87). Однако у режима Я6 вес снопа значительно меньше по сравнению с режимами Ю и Я5. Кроме того, по этим режимам вес снопа значительно больше среднего по вариантам.
Оценка экологической пластичности урожайности озимого ячменя
Дисперсионный анализ урожайности озимого ячменя, полученного из семян, обработанных различными способами и режимами предпосевной обработки, показал наличие существенных взаимодействий по фактору А - способ и режим обработки и фактору В - год, Бф > Бт.
В таблице 4 представлены результаты вычисления индекса условий среды I- и ко-
* Наиболее стабильные.
** Наиболее пластичные.
Оценка экологической пластичности биомассы озимого ячменя
На основе данных о весе снопа по режимам обработки за годы испытаний был проведен двухфакторный дисперсионный анализ.
эффициента линейной регрессии урожайности Ь;.
Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений сложились в 2002 году (I] = + 6,45), а в 2004 году сформировались менее благоприятные условия (I] = - 6,45).
Анализ данных, представленных в таблице 4, показал, что контроль (Ь; = 1,07) и режим Я3 (Ь; = 1,11) оказались наиболее пластичными по сравнению с другими вариантами. Кроме того, контрольный вариант показал урожайность ниже средней по вариантам. Урожайность по режиму Я3 выше средней, но ниже, чем по лучшим режимам Я2 и Я5.
Наименьшую реакцию на изменение условий среды показали растения, выращенные из семян, обработанных режимами Я2 (Ь; = 0,95), Яб (Ь; = 0,95), Я1 (Ь; = 0,96), но из всех перечисленных режимов лучшая урожайность была достигнута по режиму Я2.
Таблица 4
Дисперсионный анализ веса снопа ярового ячменя, полученного из семян, обработанных различными способами и режимами предпосевной обработки, показал наличие существенных взаимодействий по
Индексы условий среды и коэффициенты линейной регрессии урожайности
озимого ячменя
Фактор А (способ и режим обработки) Фактор В (год) I X, X, ь,
2002 2004
Контроль** 71,4 57,57 129,0 64,48 1,07
Я1* 73,60 61,27 134,9 67,43 0,96
Я2* 76,53 64,23 140,8 70,38 0,95
Я3** 75,77 61,40 137,2 68,58 1,11
Я4 74,37 61,73 136,1 68,05 0,98
Я5 75,33 62,67 138,0 69,00 0,98
Я6* 70,43 58,20 128,6 64,32 0,95
1^ 517,43 427,07 944,5 67,46
X] 73,92 61,01
I] 6,45 -6,45
фактору А - способ и режим обработки и фактору В - год, Бф > Бт.
В таблице 5 представлены результаты вычисления индекса условий среды I и коэффициента линейной регрессии веса снопа ЬI.
Более благоприятные условия для формирования биомассы растений сложились в 2002 году (I = + 19,64), менее благоприятные условия - в 2004 (I = - 19,64).
Анализ данных, представленных в таблице 5, показал, что контроль (Ьі = 1,26) и режим Я4 (Ьі = 1,26) наиболее пластичны по сравнению с другими вариантами. Наименьшую реакцию на изменение условий среды показали растения, полученные из семян, обработанных режимами Ю (Ьі = 0,72), Я5(Ьі = 0,76), Я3 (Ь = 0,92). При этом режим Ю имеет наибольший вес снопа среди исследуемых вариантов.
Таблица 5
Индексы условий среды и коэффициенты линейной регрессии веса снопа
ярового ячменя
Фактор А (способ и режим обработки) Фактор В (год) I X Xi bi
2002 2004
Контроль** 211 161,33 372,3 186,17 1,26
R1* 231,67 203,33 435,0 217,50 0,72
R2 217,00 173,00 390,0 195,00 1,12
R3* 204,67 168,67 373,3 186,67 0,92
R4** 225,33 175,67 401,0 200,50 1,26
R5* 212,00 182,00 394,0 197,00 0,76
R6 204,67 167,33 372,0 186,00 0,95
IXj 1506,33 1231,33 2737,7 195,55
Xj 215,19 175,90
Ij 19,64 -19,64
* Наиболее стабильные.
** Наиболее пластичные.
Выводы
1. Исследованные в данной работе способы и режимы предпосевной обработки в разной степени влияют на адаптивные свойства ярового и озимого ячменя.
2. Результаты оценки экологической пластичности урожайности и биомассы ярового и озимого ячменя позволяют предложить следующие рекомендации
по применению исследуемых режимов
предпосевной обработки:
• для повышения урожайности ярового ячменя - Я5;
• для увеличения биомассы ярового ячменя - Ю, Я5;
• для повышения урожайности ярового ячменя - Я2;
• для увеличения биомассы ярового ячменя - Ю.
Литература
1. Eberhart, S.A. Stability parameters for comparing varieties / S.A. Eberhart, W.A. Russel // Crop Sci., 1966. - Vol.6. - № 1. - P. 36-40.
2. Методики расчета экологической пластичности сельскохозяйственных растений по дисциплине «Экологическая генетика» (специальность 110204) [Текст] / В.А. Зыкин, И.А. Белан, B.C. Юсов, С.П. Корнева; отв. за вып. В.П. Шаманин // Омский гос. аграр.
ун-т, каф. селекции, генетики и физиологии растений. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2008. -36 с.: ил.
Сведения об авторах Ялтанцева Виктория Витальевна - ассистент кафедры «Информационные технологии» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 42-4-49. E-mail: vicenti@bk.ru.
Information about the authors Yaltantseva Viktoria Vitalievna - assistant of the department of informational technologies, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 42-4-49. E-mail: vicenti@bk.ru.
