CC BY
14
УДК 635.656:631.527
Взаимовлияние компонентов одновидовых сортосмесей гороха на семенную продуктивность
А.Н. ЗЕЛЕНОВ, доктор сельскохозяйственных наук А.М. ЗАДОРИН, В.Ю. ЩЕТИНИН, кандидаты
сельскохозяйственных наук А.А. ЗЕЛЕНОВ
Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур E-mail: [email protected]
Изучены особенности продукционного процесса у растений гороха в сортосмесях склонных к полеганию, нетрадиционных по типу листа морфотипов с устойчивым сортом Батрак. Показано влияние компонентов ценоза на прохождение фенофаз, изменение длины стебля, формирование элементов продуктивности. Увеличение урожайности сортосмесей обусловлено повышением их устойчивости к полеганию и минимальной межсортовой конкуренцией.
Ключевые слова: горох, морфотип, смешанный посев, конкурентоспособность, семенная продуктивность.
Некоторые формы гороха с отличающейся от традиционной архитектоникой листа (гетерофильная хамелеон, рассеченнолисточковая, многократно непарноперистая и др.) характеризуются высокими физиологическими параметрами отдельных звеньев продукционного процесса. Однако урожайный потенциал этих форм в полной мере не реализуется из-за недостаточной устойчивости стебля и слабого развития или полного отсутствия усиков. Один из путей преодоления этого недостатка
- выращивание полегающих растений в смеси с устойчивым компонентом. Смешанные посевы стародавних длинностебельных сортов гороха на зерно с овсом, ячменем или горчицей в качестве поддерживающей культуры известны давно. Для неустойчивых нетрадиционных линий гороха предложен способ их совместного посева в смеси с современными неполегающими безлис-точковыми сортами культуры. В этом случае неполегающий компонент не является пассивной опорой, а своими усиками активно удерживает слабостебельные растения в вертикальном положении.
В 2005-2006 гг. исследовали посевы трех образцов гороха с измен-ной архитектоникой листа в смеси с практически неполегающим усатым сортом Батрак. В опыте участвовали: многократно непарноперистая линия Пап 485/4, полученная от скрещивания образца JI-143 (Великобритания) х Батрак; спонтанный рассеченноли-сточковый мутант из сорта Батрак (Рас-тип); сорт морфотипа хамелеон Спартак (отбор из гибридной комбинации Аз-23 (хамелеон, ВНИИЗБК) х San Cipriano (Италия). Каждый сорто-образец высевали в чистом виде (монопосев) и в смеси с сортом Батрак при соотношении семян 3:1, 1:1, 1:3. Норма высева как в монопосеве, так и в сортосмесях - 120 всхожих семян на 1 м2. Площадь делянки
- 6 м2, повторность четырехкратная.
Устойчивость к полеганию нетра-
диционных образцов в смешанных посевах была выше по сравнению с монопосевом и возрастала по мере увеличения в них доли Батрака. Урожайность сортосмесей с участием многократно непарноперистой формы была на 18-27 % выше, чем в монопосеве, и на 7-16 % - чем в монопосеве Батрака. У рассеченно-листочковой формы превышение составляло соответственно 10-16 и 0,4-6 %, сортосмеси с более урожайным и устойчивым сортом Спартак были менее эффективны [1].
В последующие годы выяснилось, что многократно непарноперистая форма гороха отличается нестабильной продуктивностью: в засушливые годы урожай семян резко снижается. Поэтому основное внимание было сосредоточено на работе с рассечен-нолисточковым морфотипом. Были созданы различающиеся по биологическим и хозяйственным показателям линии.
В 2012 и 2013 гг. линии Pас-66S/7 (отбор из гибридной комбинации Рас-тип х Батрак), Рас-678/7 (Рас-тип х Батрак), Рас-1070/8 (Рас-тип х Мадонна), Рас-1098/8 (Рас-тип х Опорный 1) и Рас-828/9 [(Рас-тип х Батрак) х Батрак] высевали в смеси с сортом Батрак (70 % семян рассечен-нолисточковых + 30 % семян сорта Батрак). Контролем для смешанных посевов служили монопосевы каждого компонента. Норма высева 120 всхожих семян на 1 м2. Площадь делянки - 8,2 м2. Повторность четырехкратная.
Погодные условия в годы исследований были не совсем благоприятны для возделывания гороха. Быстрое нарастание температуры воздуха в сочетании с минимальным количеством осадков в мае-июне, особенно в 2013 г., не способствовали накоплению вегетативной массы. В
о
сч
0)
S Ц
а
ч
а ц
г 0) и
80 75 70 65 60 55 50
l ili I
I I I I Г
12 3 4 Пап 485/4 + Батрак
-г
12 3 4 Спартак + Батрак
1 2 3 4 5 Рас-тип с Батрак
Рис. 1. Длина стебля в диморфных посевах гороха перед уборкой: 1 - нетрадиционная форма (монопосев): 2, 3, 4 -нетрадиционная форма (столбик слева) + Батрак (справа) в сортосмесях при соотношении семян при посеве соответственно
3:1, 1:1, 1:3: 5 - Батрак (монопосев) (в среднем за 2005-2006 гг.)
28
1234 1234 1234 1234 1234 Рис. 2. Длина стебля в сортосмесях с участием рассеченнолисточкового морфотипа перед уборкой - Рас-665/7 (а), Рас-678/7 (б), Рас-1070/8 (в), Рас-1098/8 (г), Рас-828/9 (д): 1 - нетрадиционная форма (монопосев); 2 -нетрадиционная форма в смешанном посеве; 3 - Батрак в смешанном посеве; 4 - Батрак (монопосев) ( в среднем за 2005-2006 гг.)
2013 г. созревание семян проходило в жаркую погоду, что негативно повлияло на их крупность и урожайность в целом.
Смешанные посевы в этом опыте практически не полегали, однако повышение урожайности на 8-19 % по сравнению с монопосевом в среднем за два года отмечено лишь в вариантах с участием Рас-1098/8, Рас-678/7 и Рас-1070/8. Урожай семян в двух остальных вариантах был на уровне монопосева [2].
В опытах 200S-2006 гг. и 20122013 гг. в монопосеве компоненты смешанных пар различались по длине стебля, а в сортосмеси разница между ними сглаживалась: низкорослый компонент вытягивался, высокорослый становился короче (рис. 1, 2).
Первое можно объяснить реакцией на затенение высокорослым партнером, второе - лучшей освещенностью верхней части стебля высокорослых растений, густота стеблестоя которых составляла около 70 % от монопосева. Это явление было названо «эффектом прокрустова ложа». В сортосмеси Рас-тип + Батрак в соотношении 1:3 (рис. 1) и Рас-1098/8 + Батрак (рис. 2) оба компонента по длине стебля были выше, чем на контроле.
В опыте 2012-2013 гг. компоненты сортосмесей оказывали влияние друг на друга практически в течение всего вегетационного периода. В фазе цветения у сорта Батрак во всех вариантах сортосмесей, за исключением варианта с линией Рас-1070/8,
отмечено сокращение периода всходы - цветение по сравнению с монопосевом на одни сутки. В сортосмеси с Рас-1070/8 продолжительность этого периода такая же, как и в монопосеве. Линия Рас-828/9 в смешанном посеве увеличила период всходы - цветение на сутки по сравнению с монопосевом.
В фазе созревания у сорта Батрак во всех вариантах в среднем за два года продолжительность вегетационного периода была короче контроля на 0^-1^ сут. У рассеченно-листочковых растений, кроме Рас-1070/8, в смешанных посевах, наоборот, продолжительность периода всходы - созревание была больше на 0^-1^ сут.
Анализ семенной продуктивности в сортосмесях и монопосеве в обоих опытах показал, что практически во всех вариантах линии с измененной архитектоникой листа благодаря лучшей устойчивости к полеганию и разреженному стеблестою имели более высокую массу семян с растения (табл. 1, 2). Сорт Батрак, наоборот, в большинстве смешанных посевов снижал семенную продуктивность. Низкая конкурентоспособность усатых сортообразцов, гетерогенных по типу листа, отмечалась нами и ранее. В опытах по выращиванию вики яровой на семена в смеси с сортом гороха Батрак и Стабил установлено, что высокорослые растения вики угнетающе действовали на относительно низкорослый сорт Батрак, в то время как в смешанном посеве равных по длине стебля вики и гороха Стабил урожай семян выше монопосева каждого компонента [3].
Батрак и Рас-тип имеют детерми-
I. Структурный анализ семенной продуктивности в смешанных посевах с нетрадиционными
морфотипами (в среднем за 2005-2006 гг.)
R o¡ п м О uix Масса семян, г/раст. ЧПУ ЧБУ ЧСБ МТС
иарИап1 Нетрад.* Батрак Нетрад.* Батрак Нетрад.* Батрак Нетрад.* Батрак Нетрад.* Батрак
Пап-485/4 - моно 4,8 - 3,2 - 1,8 - 3,6 - 232 -
Пап+Батрак 3:1 5,1 3,3 2,6 3,4 2,0 1,4 3,8 3,2 258 217
Пап+Батрак 1:1 5,0 3,4 2,7 3,2 1,8 1,5 4,0 3,2 255 220
Пап+Батрак 1:3 4,8 3,5 2,8 3,0 1,8 1,6 3,8 3,3 250 224
Рас-тип - моно 3,4 - 3,4 - 1,4 - 3,4 - 189 -
Рас+Батрак 3:1 3,6 3,2 3,3 3,0 1,7 1,6 3,2 3,0 194 222
Рас+Батрак 1:1 4,0 3,4 3,5 3,2 1,6 1,5 3,4 3,5 205 207
Рас+Батрак 1:3 4,9 3,8 4,0 3,5 1,6 1,6 3,4 3,2 215 212
Спартак - моно 3,8 - 3,5 - 1,6 - 3,5 - 194 -
Спартак+Батрак 3:1 4,7 2,9 4,0 3,2 1,8 1,6 3,5 2,8 196 203
Спартак+Батрак 1:1 4,8 3,2 3,8 3,2 1,8 1,5 3,4 3,3 207 205
Спартак+Батрак 1:3 5,4 3,3 4,5 3,5 1,6 1,4 3,6 3,2 208 210
Батрак - моно - 3,5 - 3,1 - 1,6 - 3,3 - 213
НСР05 0,4 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,3 0,2 19 12
* Нетрадиционные морфотипы: многократно непарноперистый (Пап), рассеченнолисточковый (Рас), хамелеон (Спартак).
Примечание. ЧПУ - число продуктивных узлов, шт/раст.; ЧБУ - число бобов на продуктивном узле, шт.; ЧСБ - число
семян в бобе, шт.; МТС - масса 1000 семян, г.
2. Структурный анализ семенной продуктивности в моно- и смешанных посевах с рассеченнолисточковыми линиями (в среднем за 2012-2013 гг.)
Вариант Масса семян, г/раст. ЧПУ ЧБУ ЧСБ МТС, г
Рас.* Батрак Рас.* Батрак Рас.* Батрак Рас.* Батрак Рас.* Батрак
Pac-665/7 - моно 2,5 - 2,3 - 1,7 - 2,7 - 220 -
Рас-665/7+Батрак 2,7 2,1 2,3 2,2 1,7 1,5 3,1 2,8 218 208
Pac-678/7 - моно 3,2 - 3,0 - 1,7 - 2,8 - 234 -
Рас-678/7+Батрак 3,3 2,0 2,4 2,0 1,7 1,7 2,9 2,5 227 201
Рас-1070/8 - моно 2,7 - 2,3 - 1,6 - 3,4 - 208 -
Рас-1070/8+Батрак 3,1 2,5 2,6 2,5 1,7 1,7 3,4 3,1 201 196
Рас-1098/8 - моно 2,7 - 2,1 - 1,7 - 3,4 - 185 -
Рас-1098/8+Батрак 2,9 2,4 3,0 2,7 1,6 1,6 3,2 2,8 188 194
Рас-828/9 - моно 3,4 - 2,9 - 1,6 - 3,3 - 222 -
Рас-828/9+Батрак 3,5 2,7 3,2 2,6 1,6 1,7 3,1 2,9 224 207
Батрак - моно - 3,0 - 3,0 - 1,7 - 3,0 - 192
НСР05 0,2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 0,2 0,3 14 11
* Линии рассеченнолисточкового морфотипа.
нантный тип роста стебля самарской модели. В условиях недостаточной освещенности наблюдается израста-ние стебля и увеличение числа продуктивных узлов. Это проявляется в вариантах с преобладанием нетрадиционных растений в ценозе.
Число цветков на цветоносе у гороха генетически детерминированно, и у всех изученных сортообразцов оно равно 2. Закладка цветочных бугорков в конусе нарастания происходит на 17-18 день после появления всходов на IV этапе органогенеза по Ф.М. Куперман [4]. В это время конкурентные отношения между растениями минимальны. А формирование и сохранение числа бобов на продуктивном узле до созревания зависит от обеспеченности завязей ассимилятами после IX этапа органогенеза. У сорта Батрак в смешанных посевах с Пап-48S/4 и Спартаком этот показатель, как проявление конкуренции второго компонента, ниже монопосева. В сортосмесях с рассе-ченнолисточковыми образцами, у которых различия по длине стебля и облиственности минимальны, разницы между смешанным и монопосевом в обоих опытах практически нет. У многократно непарноперистой линии и Спартака в первом опыте в сортосмесях число бобов на продуктивном узле чуть выше монопосева или одинаково с ним.
Число семяпочек в бобе также
детерминировано генетически, и
? для всех участников опыта равно 6.
® Абортивность обусловлена, в основ-
^ ном, недостатком питания. Сорт Бат-
г рак, испытывающий конкуренцию
ш со стороны партнеров, в смешанных
ч посевах формирует меньшее или
■з одинаковое число семян в бобе по
^ сравнению с монопосевом. И лишь
§ в варианте Рас-тип + Батрак 1:1 в со
30
первом опыте и в сортосмеси с Рас-1070/8 во втором оно выше монопосева. Масса 1000 семян у Батрака по отношению к монопосеву в первом опыте изменяется разнонаправленно. Величина этого показателя обусловлена уровнем питания растений и законом компенсации Стеб-бинса И.
В равных условиях у растений, сформировавших больше семян, они будут мельче. В первом опыте нетрадиционные формы в смешанных посевах имели более крупные семена, особенно линия Пап-48S/4. Во втором существенной разницы между моно- и смешанным посевами у линий рассеченнолисточкового морфотипа не обнаружено. У сорта Батрак в сортосмесях семена были немного крупнее.
Таким образом, результаты наших экспериментов подтвердили вывод других исследователей о том, что компоненты сортосмесей по своим реакциям на условия агроценоза должны «как бы дополнять друг друга и в то же время обеспечивать однородность по таким признакам, как высота, сроки созревания и т.д.» [6]. Снижение урожайности сортосмесей Спартака и Батрака по сравнению с монопосевом этих сортов, обусловлено большей разницей между компонентами по длине стебля и ритму развития. Увеличение продуктивности растений Спартака в смешанных посевах произошло при одновременном значительном снижении продуктивности Батрака. Эффективность сортосмеси с Рас-1070/8 в определенной степени можно объяснить синхронностью прохождения фено-фаз и небольшой разницей в длине стебля в монопосеве, которая компенсировалась в смешанном посеве «эффектом прокрустова ложа».
Литература
1. Зеленов А.Н., Щетинин В.Ю. Диморфные агрофитоценозы гороха на зер-но//Доклады Россельхозакадемии, 2008. - № 2. - С. 13-15.
2. Зеленов А.А. Генотипическая специфика формирования технологичных сортосмесей гороха с участием рассечен-нолисточкового морфотипа//Зернобобо-вые и крупяные культуры, 2013. - № 4 (8). - С. 12-15.
3. Зотиков В.И., Глазова З.И., Титенок Т.С. Смешанные посевы бобовых культур как фактор стабилизации урожая семян вики//Зернобобовые и крупяные культуры, 2012. - № 2. - С. 77-86.
4. Биологический контроль в сельском хозяйстве. Под ред. Ф.М. Куперман. - М.: Изд. МГУ, 1962. - 276 с.
5. Stebbins G.L. Adaptive radiation and trend of evolution in higher plants//Evo-lutionary biology, 1967. - V. 1. - P. 107142.
6. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений. - Кишинев: Штиинца, 1980. - 558 с.
Interaction of components of one-specific strain mixtures of peas on seed production
A.N. Zelenov, A.M. Zadorin, V.Yu. Schetinin, A.A. Zelenov
Features of productional process of peas plants in strain mixtures are studied. Influence of components of coenosis on transit of phenophases, change of length of stalk, formation of elements of productivity is shown. Increase of productivity of strain mixtures is caused by increase of their resistance to lodging and the minimum intervarietal competition. Keywords: peas, morphotype, admixed crop, competitiveness, seed production.
