CC BY
200
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012
УДК 634.63i.527 А. В. ПИНКАЛЬ
Ю. В. КРИВКО Л. А. КРОТОВА Н. Г. КАЗЫДУБ Л. В. ОМЕЛЬЯНЮК
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ К ПОЛЕГАНИЮ ОДНОДОЛЬНЫХ И ДВУДОЛЬНЫХ КУЛЬТУР НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ СТЕБЛЯ
Создание устойчивых к полеганию сортов является одной из основных задач в селекции сельскохозяйственных культур, пригодных для возделывания в условиях южной лесостепи Западной Сибири. В эксперимент включено 16 сортов возделываемых на опытном поле ОмГАУ культур различных эколого-географических групп. Анализ микросрезов стеблей озимой тритикале, овощных гороха, фасоли и бобов, проведенный по модифицированной нами методике М. А. Ильинской-Центилович и К. Г. Тетерятченко (1959), показал эффективность этого метода в определении уровня технологичности в нерегулируемых условиях среды.
Ключевые слова: полегание, механическая ткань, Triticosecale Wittm., Pisum sativum L, Phaseolus vulgaris, Vicia faba L.
Полегание, вызываемое ливневыми дождями в летний период, затрудняет механизированную уборку и приводит к значительным потерям урожая. С возрастанием интереса к возделыванию зернобобовых культур (овощной горох, фасоль, бобы), проблема оценки устойчивости к полеганию двудольных культур становится одной из первостепенных. Единственным методом, используемым для оценки устойчивости к полеганию зернобобовых, является полевая оценка, которая в годы, не благоприятствующие проявлению признака, является неэффективной. Традиционные способы лабораторной оценки устойчивости к полеганию, используемые для зерновых, к зернобобовым применены быть не могут в силу различий в морфологии растений. Поэтому в наших исследованиях было решено использовать модифицированную методику оценки устойчивости по анатомическому строению стебля, разработанную для озимой пшеницы М. А. Ильинской-Центи-лович и К. Г. Тетерятченко (1959). Метод изучения анатомического строения стебля позволяет с большой долей вероятности судить о склонности, либо об устойчивости растения к полеганию.
Внутреннее строение стебля у однодольных и двудольных растений имеет принципиальные отличия. У однодольных стебель имеет только первичное строение, поскольку сформирован первичными меристемами. Проводящие пучки закрытые, чаще коллатеральные, разбросанные беспорядочно [1].
У большинства злаковых растений встречается полая соломина (пшеница, ячмень, овес и многие другие), где пучки размещаются в два — три ряда. Непосредственно под эпидермой находится кольцо одревесневших склеренхимных волокон, расположенных в несколько рядов. У некоторых злаков
проводящие пучки небольшого размера, частично располагаются в периферическом кольце механических волокон и плотно окружены склеренхимными волокнами. Проводящие пучки однодольных в большинстве случаев имеют очень характерную форму. В коллатеральных пучках злаков бросаются в глаза два крупных точечных сосуда, расположенных симметрично близ флоэмы, и 1—2 более узких сосуда с кольчатым или кольчато-спиральным утолщением. К крайнему из этих сосудов примыкает обычно воздушная полость, образовавшаяся на месте разрушенных элементов протоксилемы [1].
У двудольных стебель имеет сначала первичное строение, которое затем сменяется вторичным. Первичная кора представлена колленхимой и ассимиляционной паренхимой. В центральном цилиндре в один ряд по кругу располагаются коллатеральные или биколлатеральные проводящие пучки, в центре большая паренхимная сердцевина [2].
Функцию сопротивления механическим деформирующим и разрушающим силам несут все клетки и ткани органов растения; кроме того, в теле растения имеются специальные системы тканей, а также одиночные клетки, имеющие, подобно арматуре железобетонных сооружений, первостепенное значение в повышении прочности органов и всего растения в целом. Остальные ткани работают при сопротивлении механическим силам аналогично заполнителям комплексных монолитных сооружений [3].
Различают два типа полегания. Первый тип — прикорневое полегание. Может происходить в начале стеблевания при избытке в почве азота или слишком высокой норме высева семян. Оно зависит от особенностей строения не только стебля, но и влагалища третьего листа. Особенно опасно по-
Рис 1. Анатомическое строение стебля неполегающей озимой тритикале
Рис. 3. Анатомическое строение стебля неполегающего овощного гороха
легание во время роста первого и второго междоузлий, когда ткани еще молоды и легко изгибаются. Второй тип — стеблевое полегание. Оно связано с недостаточным развитием механических тканей третьего — пятого и особенно самого верхнего междоузлий. Полегание пшеницы наблюдается в разные фазы развития растений, чаще всего в конце фазы молочной спелости, когда колос имеет наибольшую массу. В этот период при неблагоприятных условиях (сильный дождь и ветер, высокая влажность почвы) полегание пшеницы обычно происходит в изгибе второго междоузлия.
При изучении полегания пшеницы сравнительно детально исследованы анатомия и физиологические особенности роста междоузлий. Между прочностью нижних междоузлий, внутренней структурой стебля, его анатомическим строением имеется прямая зависимость. Так, склонные к полеганию сорта характеризуются стеблем с нешироким кольцом механической ткани и небольшим числом сосудисто-волокнистых пучков. Слабо полегающие и устойчивые к полеганию сорта обладают широким механическим кольцом и большим количеством сосудисто-волокнистых пучков [4].
В эксперимент включено шесть сортов озимой тритикале (Омская — селекции ОмГАУ; Алтайская 2, Алтайская 3 — Барнаул; Авангард — Краснодарский край; № 411, Полесский 40 — Украина) шесть сортов овощного гороха листочкового морфотипа (Неистощимый — Россия; Калипсо — Украина; Глориоза, Norli — Польша; Lancet — Германия; Китайский —
Рис. 2. Анатомическое строение стебля полегающей озимой тритикале
Рис. 4. Анатомическое строение стебля полегающего овощного гороха
Китай), два сорта кустовой овощной фасоли селекции ОмГАУ (Золото Сибири, Памяти Рыжковой) и два сорта овощных бобов (Русские черные, Велена — Россия). Предварительно для всех изучаемых культур были проведены четырехлетние полевые оценки устойчивости к полеганию на опытном поле ОмГАУ им. П. А. Столыпина: в засушливых (2010 и 2012 гг.), оптимальных (2011 г.) и аномально влажных (2009 г.) условиях.
Для изучения анатомического строения стебля отбирались по пять растений каждого сорта из урожая 2012 г. в двукратной повторности: озимой тритикале в фазу молочной спелости, для зернобобовых культур — в фазу технической спелости. Исследования проводились на отрезках части стебля, в которой обычно происходит полегание: 1 — 2 междоузлие для тритикале, 6 — 7 междоузлие для овощного гороха, у овощной фасоли и бобов изучались отрезки над и под нижним междоузлием. Полученные образцы раздельно по культурам выдерживались в смеси спирта, глицерина и воды в соотношении 1:1:1 до полного обесцвечивания. После, сделанные с помощью ручного микротома, срезы окрашивались сернокислым анилином и рассматривались под микроскопом Levenhuk 40L при четырехкратном увеличении. Снимки делались с помощью подключенной к микроскопу камеры, входящей в его комплектацию.
Озимая тритикале (TrШcosecale Wittm.). В нашем опыте для неполегающих сортов озимой тритикале характерным являлось наличие широкого (8—10 рядов) кольца клеток склеренхимы перициклического
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012
/Л
*
.f
«‘г ' ‘
**s
S,
Рис. 5. Анатомическое строение стебля овощной кустовой фасоли
происхождения и множества крупных сосудистых проводящих пучков, расположенных в 2 — 3 ряда в шахматном порядке (рис. 1). Кроме того, для сортов Авангард и Полесский 40 было отмечено присутствие мелких проводящих пучков, в зоне слияния пучковой склеренхимы со склеренхимой перицик-ла. Подобное строение позволяет растениям сохранять устойчивость при неблагоприятных метеорологических явлениях (сильный ветер, ливни) и выдерживать как собственную массу, так и дополнительный вес атмосферных осадков.
Полегающие сорта (Омская, Алтайская 2) характеризовались менее широким кольцом склеренхимы и мелкими, порой едва различимыми сосудистыми пучками, расположенными в один ряд (рис. 2). Данная «конструкция» придает стеблю гибкость и способность выдерживать собственный вес, однако в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы растения с таким строением соломины склонны к полеганию.
Овощной горох (Pisum sativum L). Устойчивость к полеганию для овощного гороха является важным признаком, позволяющим судить о его пригодности к механизированной уборке в фазу технической спелости. В нашем опыте полегающие и неполегающие сорта овощного гороха, как правило, по внешним признакам были неотличимы.
Для неполегающих сортов овощного гороха (Гло-риоза, Norl, Lancet) отмечено наличие крупных, ярко выраженных проводящих пучков веерообразной формы, окруженных склеренхимой (рис. 3). Пучки, расположенные близко друг к другу, обеспечивают значительную прочность.
У полегающих сортов (Неистощимый, Калипсо, Китайский) проводящие пучки имели небольшой размер и размытую форму (рис. 4), поэтому стебли растений с таким строением гибкие и склонны к полеганию.
Овощная кустовая фасоль (Phaseolus vulgaris). Все сорта, включенные в эксперимент, имели высокую устойчивость к полеганию, которая обеспечивается наличием крупных, близко расположенных друг к другу проводящих пучков с большим количеством механической ткани (рис. 5). При этом форма проводящих пучков фасоли больше напоминает сплошное широкое кольцо, а не «веера» гороха, и позволяет растениям фасоли сохранять устойчивость даже при самых неблагоприятных метеорологических условиях.
Рис. 6. Анатомическое строение стебля овощных бобов
Рис. 7. Анатомическое строение стебля овощных бобов
Овощные бобы ^гаа ГаЬа L). Несмотря на то, что внешне стебель бобов кажется очень плотным и жестким, внутри он полый, а толщина стенок не превышает 2 мм. Однако даже подобное хрупкое строение позволяет стеблю выдерживать большую биомассу (листья и бобы) и не полегать под порывами ветра и ливневыми осадками. Прочность стебля бобов определяется наличием очень большого количества колленхимы, а также множества мелких проводящих пучков (рис. 6, 7).
Таким образом, в результате исследований было установлено, что оценка устойчивости к полеганию на основе изучения анатомического строения стебля эффективна не только для зерновых, но и для зернобобовых культур, для которых ранее единственным способом тестирования на устойчивость к полеганию являлась полевая оценка, не всегда позволяющая определить уровень технологичности в нерегулируемых условиях среды.
Библиографический список
1. Строение стебля однодольных // Ботаника [Электронный ресурс]. — Москва. — Режим доступа: http://6y.ru/ В5052Рай36-150^Ыш1#153 (дата обращения: 06.08.2012).
2. Андреева, И. И. Ботаника / И. И. Андреева, Л. С. Родман. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Колос, 2001. — С. 132—138
3. Механические ткани — арматура или стереом // Ботаника [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www. botanik-1earn.ru/mechanicheskie-tkani-armatura-i1i-stereom (дата обращения: 03.08.2012).
4. Физиология полевых культур. Полегание пшеницы. Часть 1 // Сельское хозяйство для всех [Электронный ре-
сурс]. — Режим доступа: http://dlsu.ru/fiziologiya-polevyh-kultur/1197-poleganie-pshenicy-chast-1.html (дата обращения: 06.08.2012).
ПИНКАЛЬ Анна Викторовна, ассистент кафедры селекции, генетики и физиологии растений, младший научный сотрудник лаборатории селекции пшеницы и озимого тритикале.
Адрес для переписки: e-mail: [email protected] КРИВКО Юлия Владимировна, старший лаборант, аспирантка кафедры селекции, генетики и физиологии растений.
Адрес для переписки: e-mail: [email protected]
КРОТОВА Людмила Анатольевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры селекции, генетики и физиологии растений.
Адрес для переписки: e-mail: [email protected] КАЗЫДУБ Нина Григорьевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующая кафедрой селекции, генетики и физиологии растений.
Адрес для переписки: e-mail: [email protected] ОМЕЛЬЯНЮК Людмила Валентиновна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), доцент кафедры землеустройства.
Адрес для переписки: 644012, г. Омск, пр. Королева, 26, каб. 439.
Статья поступила в редакцию 01.10.2012 г.
© А. В. Пинкаль, Ю. В. Кривко, Л. А. Кротова, Н. Г. Казы-дуб, Л. В. Омельянюк
УДК 6*551.5.001.57:911.6 е. Я. СЕМЕРХАНОВА
В. и. ШМАКОВ А. В. СЕЛЕЗНЕВ
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ДИНАМИКА ДЕФИЦИТОВ УВЛАЖНЕНИЯ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ
Важным аспектом, способным повлиять на развитие сельского хозяйства, являются водные ресурсы, так как вода играет огромную роль при возделывании сельскохозяйственных угодий, а нехватка или переизбыток воды оказывает влияние на биологическое разнообразие, и в особенности на биоразнообразие влагозависимых экосистем. Работа посвящена определению распределения в Омском Прииртышьи запасов влаги и выявления районов с острыми дефицитами увлажнения для выбранных групп растений.
Ключевые слова: дефициты увлажнения, тепло- и влагообеспеченность.
Высокие и устойчивые урожаи возделываемых культур формируются лишь при полном удовлетворении биологической потребности растений в необходимых факторах внешней среды (свет, тепло, воздух, вода, питательные вещества, благоприятное сложение корнеобитаемой среды и т.д.) и оптимальном их сочетании. При большом разнообразии в Омской области почв по уровню плодородия, где в одних зонах значительно не хватает влаги, а в других ее бывает в избытке, продуктивность культурных растений, а также валовые сборы сельскохозяйственной продукции чаще всего зависят от этих факторов, что заметно влияет на экономику и продовольственные ресурсы. Поэтому регулирование водного режима как в искусственных, так и естественных агрофитоценозах было постоянной целью многочисленных исследователей-агрономов, физиологов, почвоведов, мелиораторов и др.
Зональное определение параметров влагообе-спеченности имеет исключительно важное значение для разработки оптимальных мер, обусловливающих получение высоких урожаев сельскохо-
зяйственных культур хорошего качества и с низкой себестоимостью, целенаправленного повышения эффективного плодородия почвы.
Водный режим почвы, в сравнении с ее плодородием, наиболее изменчив во времени и находится под влиянием выпадающих атмосферных осадков и природных энергетических ресурсов зоны [1].
В современных условиях для управления водным режимом в посевах крайне необходимо иметь сведения об элементах водного баланса, взаимосвязи между поступлением и расходом воды, формировании влагозапасов и их расходе на испарение с поверхности почвы и растительным покровом.
Для получения такой информации и последующего ее анализа авторами была сформирована база исходных данных:
— физико-географические характеристики территории, гидрологические, гидрогеологические и другие природные условия;
— метеорологические характеристики (по репрезентативным метеостанциям Калачинск, Пав-лоградка, Черлак, Исилькуль, Муромцево, Омск за
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
