Вплив сортових особливостей та умов вирощування проса прутоподібного (Panicum virgatum L.) на якість пилку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив сортових особливостей та умов вирощування проса прутоподібного (Panicum virgatum L.) на якість пилку

В.В. Дрига, кандидат сільськогосподарських наук

Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України

Досліджено вплив сортових особливостей та погодних умов вирощування проса прутоподібного на формування якості пилку проса прутоподібного. Доведено, що вплив умов року на формування розмірів пилку становив 90 %.

Ключові слова: сортозразок, життєздатність, розмір пилку, група спиглості, вирівняність пилку.

Annotation

Практичний інтерес для виготовлення біопалива із фітомаси представляє просо прутоподібне (Panicum virgatum L.) - свічграс [1]. За даними Ma Z. Зі співавторами [2] з одного гектару культури, може отримати від 5 до 12 т умовного палива. Основними перевагами свічграсу, як біоенергетичної культури вважають відносно високий урожай, низьку потребу у воді та підживленні, надійну продуктивність у широкому географічний ареал, зменшена ерозія ґрунту, поглинання вуглецю та покращення середовища існування дикої природи [3].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Просо прутоподібне розмножається як насінням, так і вегетативно - корінням [4, 5]. Насіння просо прутоподібного дуже дрібне і характеризується великим станом біологічного спокою, що є одним з головних стримуючих факторів широкого впровадження культури у виробництво. За високого рівня стану спокою значна кількість насіння свічграсу зазвичай не проростає й може мати лише 10 % схожості [6]. Біологічний стан спокою насіння проса прутоподібного зумовлений біологічними властивостями сортів та умовами вирощування культури і, в результаті, це призводить до низької польової схожості насіння та отримання нерівномірних сходів - це головний фактор, який здержує впровадження культури у виробництво. Широке впровадження проса прутоподібного у виробництво не можливе без достатньої кількості високоякісного насіння або садивного матеріалу.

Під час проростання насіння може статися один або кілька блоків процесу, що запобігають його проростанню. Ці механізми спокою можна розділити на два основні типи; ті, що базуються в тканинах, які оточують ембріон і ті, які знаходяться всередині ембріона або ендосперм. У багатьох видів ембріон має здатність до проростання, але спокій зумовлений одним або кількома шарами тканин, які оточують ембріон. Такі тканини можуть діяти як: а) бар'єри проникності, що перешкоджають поглинанню води або газоподібний обмін; б) механічні бар'єри, що запобігають розширенню ембріона; або с) джерелом для зниження проростання є інгібітори [7]. За даними Adkins S. W. [8], Li M. та ін. [9] стан біологічного спокою насіння може бути спричинений пониженням активності зародку (зародок не зрілий чи нерозвинений) або різноманітними властивостями його покрову (захисної оболонки). Оболонка насіння може перешкоджати проростанню через низьку проникність води та повітря до зародка. Низька схожість насіння може бути зумовлена якістю пилку, формування якого залежить як від сортових особливостей, так і умов вегетаційного періоду в фази цвітіння та зав'язування насіння. Щодо якості пилку проса прутоподібного від якого залежить енергія проростання та схожість насіння в літературі інформації майже відсутня.

Мета досліджень. З'ясувати особливості формування якості пилкових зерен - розмірів та життєздатності залежно від умов вирощування і сортових особливостей проса прутоподібного.

Матеріали та методика досліджень

вирощування просо пилок

Програмою досліджень передбачалось вивчення особливостей формування пилку проса прутоподібного (свічграсу) залежно від умов вегетації та сортового складу. Дослідження проводили в Інституті біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН протягом 2018-2021 рр. з чотирма сортозразками проса прутоподібного різних груп стиглості, різного походження та плоїдності: середньо-пізні: тетраплоїдний сорт - Морозко (Україна), октаплоїдний сортозразок Кейв-ін-Рок (Південний Іллінойс) та тетраплоїдні: середньої стиглості Самбурст (Південна Дакота) і середньопізній Амало (Південний Техас).

Пилок відбирали в період масового цвітіння культури з 11 до 13 години. Аналіз пилку проводили на наступну добу після його відбирання. Розміри пилку визначали за методикою Г. І. Ярмолюк і Е. І. Ширяевої [10]. Статистичну обробку експериментальних даних здійснювали методами дисперсійного аналізу за методом Фішера [11] з використанням комп'ютерної програми Statistica 6.0 від StatSoft [12].

Результати досліджень

Урожайність та якість насіння проса прутоподібного залежить від кількості і якості пилкових зерен. Формування якісного насіння залежить від ряду факторів, і в першу чергу, від проходження процесу запилення і запліднення та якості пилку, яка зумовлена сортовими особливостями і умовами вегетації в фазу цвітіння та запилення. Якість пилку зумовлена його розмірами та життєздатністю. Зі збільшенням кількості життєздатних пилку підвищується схожість насіння. Пилок проса кулястий і незабарвлений (рис.1).

За погодних умов, що склалися в 2017-2018 рр. початок цвітіння (липень) був сприятливим для формування життєздатного пилку, а в серпні високі температури, які після 11 годин дня, коли проходило запилення, сягали більше 36 0С за відсутності опадів вплинули на життєздатність пилку. Температура повітря в період цвітіння 36 0С і більше призводить до стерильності квіток. Причому приймочка маточки відносно більш чутлива, ніж пилкові зерна, що призводить до зниження урожайності насіння [13].

Рис. 1. Пилок проса прутоподібного

В усіх сортах, що вивчали життєздатність пилку була низькою (рис. 2).

Найбільше життєздатного пилку було в сорту Морозко, найменше - в сорту Кейв-ін-Рок, що негативно вплинуло на схожість насіння.

У середньому за чотири роки вегетації розмір пилкових зерен варіював від 22,9 до 23,6 мкм залежно від сортових особливостей та погодних умов у фазу цвітіння та формування пилку. Достовірної різниці з розміру пилку залежно від сортових особливостей не виявлено, спостерігалася лише тенденція збільшення чи зменшення його розмірів.

Рис. 3. Розмір пилку залежно від сортових особливостей (середнє за 2018-2021 рр.)

У середньому найкрупніші розміри пилку були в сортозразка Санбурст. Пилок сорту Морозко, сортозразків Кейв-ін-рок та Самбурст був однаковим 23,4 мкм, найменші пилкові зерна були в сортозразка Аламо. Залежно від погодних умов та сортових особливостей розміри пилкових зерен за роками дослідження змінювалися, навіть в межах одного сорту (рис. 4).

Рис. 4. Розмір пилку залежно від сортових особливостей

Найменших розмірів пилок усіх сортозлазків був в 2018 та 2019 рр. В ці роки найкрупніший пилок 17,3 та 18,0 мкм, відповідно, за роками формувавсся в сорту Морозко, а найменшиий - 15,1 та 14,9 мкм в сортозразків Самбурст та Амало, відповідно. У вегетаційному 2020-2021 рр. середні розміри пилку були значно більшими, ніж в 2018 та 2019 р. по всіх сортах. У 2020 р. розміри пилку сортів Морозко та Кейв-ін-рок були майже однаковими і меншими, ніж сортозразків Самбурст та Аламо. В 2021 р. найкрупніший пилок (35 мкм) формувався в сортозразка Самбурст, найменших розмірів (30,9 мкм) був пилок в сорту Морозко. Все це свідчить, що розміри пилку залежать як від сортових особливостей, так і від кліматичних умов у фазу цвітіння в роки проведення дослідження.

Середня добова та максимальна температура повітря у фазу масового цвітіння (в липні-серпні) 2018-2020 рр. були майже однаковими і становили, відповідно - 22,4-25,3 та 29-30 0С, а в 2021 р. ці показники були значно вищими і становили, відповідно - 29 та 34 0С , що призвело до швидшого проходження фази цвітіння, яка закінчилася в кінці липня. Але на формування пилкових зерен впливає не лише температурний режим, а і забезпеченість рослин вологою. Оскільки просо прутоподібне не потребує значних вимог до забезпечення вологою, то в умовах 2020 і 2021 рр., які характеризувалися значним дефіцитом вологи рослини формували значно крупніших розмірів пилкові зерна.

Проходження фази масового цвітіння в 2021 р. було в найбільш сприятливих погодних умовах, хоча середня добова температура повітря була високою, а днів з температурами понад 30 0С було найбільше - 8 порівняно з попередніми роками досліджень, а дефіцит вологи становив 25 мм і опадів випало майже стільки, як в 2019 р. але за рахунок рівномірного розподілу опадів, були створені сприятливі умови для формуванню пилкових зерен крупніших розмірів, порівняно з 2018 та 2019 рр.

Аналіз факторів, які впливали на розмір пилкових зерен показав, що найбільший вплив мали умови вегетаційного періоду в роки проведення досліджень.