Влияние гидротермических факторов на изменчивость хозяйственно ценных признаков подсолнечника в Ростовской области

Размещено на http://www.allbest.ru

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 - экология (биологические науки)

Устенко Алексей Александрович

Ростов-на-Дону - 2012

Работа выполнена на кафедре генетики, в НИИ биологии Южного федерального университета, в Донской опытной станции им. Л.А. Жданова ВНИИМК Россельхозакадемии

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Усатов Александр Вячеславович

Официальные оппоненты:

Казеев Камиль Шагидуллович, доктор географических наук, кандидат биологических наук, профессор, профессор кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета

Копусь Михаил Мефодьевич, доктор биологических наук, профессор кафедры агробиотехнологии Азово-черноморской государственной агроинженерной академии

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии, г. Санкт-Петербург

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан и размещен в сети Интернет на сайте ЮФУ www.sfedu.ru и на сайте Минобрнауки России www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук Т.В. Денисова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Изменение климата на Европейской территории России привело за последние два - два с половиной десятилетия к изменению климатических условий различных районов, расположенных на территории Южного федерального округа и в частности Ростовской области (http://climatechange.su). Сельское хозяйство особенно чувствительно к изменениям погоды. Формирование урожая и его сбор в значительной степени (более 30 %) зависят от метеорологических факторов (Васильев, Вильфанд, 2008).

Подсолнечник в нашей стране является основной масличной и одной из наиболее рентабельных с/х культурой. По данным Росстата, валовой сбор подсолнечника в 2011 г. составил в России и Ростовской области 9,4 млн тонн и 966 тыс. тонн соответственно (http://r61-agro.ru). На основе анализа результатов многочисленных агроэкологических сортоиспытаний Дж. Ацци (Azzi, 1959) сделал вывод, что урожай всегда есть результат компромисса между продуктивностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Потенциалы продуктивности культивируемых растений и их экологическая устойчивость относительно независимы, так как находятся под контролем разных генетических систем (Жученко, 1995; Кильчевский, Хотылева, 1997).

Погодные условия, оказывающие существенное влияние на рост и развитие подсолнечника в Ростовской области, неустойчивы. Для нашего региона характерны частые засухи, резкие смены температуры. Для разработки эффективных методов оценки и прогнозирования влияния этих изменений на урожайность растений, в частности подсолнечника, необходим в первую очередь анализ изменчивости хозяйственно ценных признаков от двух доминантных климатических факторов - термического режима и количества атмосферных осадков.

Цель и задачи исследования. Цель исследований - изучить влияние гидротермических факторов на изменчивость хозяйственно ценных признаков подсолнечника, оценить вклад внешней среды в его развитие, провести сравнительный анализ температурного режима и количества атмосферных осадков в различных агроклиматических зонах Ростовской области. гидротермический подсолнечник температурный атмосферный

Исходя из поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ динамики температуры воздуха и атмосферных осадков в различных агроклиматических зонах Ростовской области с 2004 г. по 2011 г.

2. Определить вклад внутренних (генотип) и внешних (гидротермических и эдафических) факторов среды в изменчивость хозяйственно ценных признаков (продуктивность, продолжительность вегетации, масса 1000 семянок, высота растений) у сортов и гибридов подсолнечника на сортоиспытательных участках Ростовской области.

3. Изучить зависимости между среднемесячными показателями увлажнения (ГТК) в течение вегетационного периода подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области и его хозяйственно ценными признаками.

4. Провести анализ поражаемости сортов и гибридов заразихой (Оrobanche cumana Wallr) и ризопусом (Rhizopus) в зависимости от температурного режима и количества атмосферных осадков в течение вегетации подсолнечника.

Научная новизна работы. Впервые проведен сравнительный анализ динамики температуры воздуха и атмосферных осадков в различных агроклиматических зонах Ростовской области с 2004 по 2011 гг. Определен вклад почвенно-климатических условий и генотипа в изменчивость хозяйственно ценных признаков подсолнечника. Установлена зависимость между среднемесячными показателями увлажнения (ГТК) в течение вегетационного периода подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области и его хозяйственно ценными признаками, в том числе поражаемостью заразихой и ризопусом.

Практическая значимость. Результаты исследований можно использовать при подборе генотипов подсолнечника для возделывания в различных агроклиматических условиях Ростовской области.

По результатам работы были подготовлены и изданы рекомендации (2009, 2010, 2011), позволяющие руководителям и специалистам проводить эффективный подбор сортов и гибридов подсолнечника для конкретных хозяйств.

Результаты исследования включены в состав учебных материалов для занятий студентов факультета биологических наук Южного федерального университета по специальным курсам кафедры экологии и генетики.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Основной вклад в изменчивость хозяйственно ценных признаков сортов и гибридов подсолнечника в различных агроклиматических зонах вносят гидротермические и эдафические условия района культивирования.

2. Подсолнечник достигает максимальной продуктивности при определенных среднемесячных показателях увлажнения (ГТК) района возделывания.

3. Температурный режим и количество атмосферных осадков в течение вегетации подсолнечника модулируют его поражаемость заразихой и ризопусом.

Связь работы с научными программами. Исследование выполнено в рамках государственной темы Министерства образования и науки РФ (регистрационный номер: 4.5642.2011), при финансовой поддержке ФЦП Министерства образования и науки РФ, госконтракты № 16.740.11.0485 и № 16.552.11.7024.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является обобщением результатов исследований автора, проведенных в 2004-2011 гг. Тема, цель, задачи, объекты, методы и программа исследования определены автором совместно с научным руководителем. Полевые исследования выполнены автором совместно с сотрудниками ГНУ ДОС ВНИИМК. Анализ и обобщение полученных результатов, формулировка выводов и основных защищаемых положений сделаны автором при участии научного руководителя.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Экологической научной конференции «Молодежная экологическая конференция» (Ростов-на-Дону, 2009), II Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз Россия 2009» (Пермь, 2009), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины» (Ростов-на-Дону, 2009, 2011), Всероссийском симпозиуме «Растение и стресс» (Москва 2010), ХV Международной экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2010), VI международной конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследований в селекции и технологии возделывания масличных культур» (Краснодар, 2011), VII съезде общества физиологов растений России «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» (Нижний Новгород, 2011), II Международной научно-практической конференции «Актуальные достижения европейской науки - 2011» (София, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, объемом 49,2 п.л., из них 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 22 % (10,8 п.л.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 150 страницах печатного текста. Состоит из общей характеристики диссертации, трех глав, заключения, выводов, списка литературы, приложения. Содержит 38 таблиц, 32 рисунка. Список литературы включает 107 источника, из них 18 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевые измерения

Материалом исследования служили сорта и гибриды подсолнечника, проходивших конкурсное сортоиспытание на семи госсортоучастках Инспектуры по Ростовской области ФГУ «Госсорткомиссии» Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ. В 2009-2011 гг. - 20 сортов и гибридов отечественной селекции, в 2009-2010 гг. - 16 гибридов зарубежной селекции, а также 10 сортов и гибридов, которые испытывали на Донской опытной станции ВНИИМК в 2004-2011 гг. (рис. 1).

Рис. 1. Географическое расположение сортоиспытательных участков: Шолоховский (1), Тарасовский (2), Ростовский (3), Целинский (4), Орловский (5), Азовский (6), Тацинский (7) Инспектуры по Ростовской области ФГУ «Госсорткомиссии» Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ, ГНУ Донская опытная станция им. Л.А.Жданова ВНИИМК (8).

Конкурсное сортоиспытание подсолнечника проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Анализировали следующие признаки: продолжительность вегетационного периода, высоту растений, массу 1000 семян, урожайность, масличность, поражаемость заразихой и ризопусом.

Характеристика сортоиспытательных участков

Шолоховский госсортоучасток расположен в северо-западной зоне области на черноземах южных. Бонитет почв для подсолнечника - 37 баллов.

Тарасовский госсортоучасток расположен в северо-западной зоне области на черноземах южных. Бонитет почв для подсолнечника - 39 баллов.

Ростовский госсортоучасток расположен в Приазовской зоне области на черноземах обыкновенных. Бонитет почв для подсолнечника - 52 балла.

Целинский госсортоучасток расположен в южной зоне области на черноземах обыкновенных. Бонитет почв для подсолнечника - 60 баллов.

Орловский госсортоучасток расположен в восточной зоне области на стыке двух почвенных зон - черноземов южных и темно-каштановых почв. Бонитет почв для подсолнечника - 53 балла.

Азовский госсортоучасток расположен в Приазовской зоне области на черноземах обыкновенных. Бонитет почв для подсолнечника - 42 балла.

Тацинский госсортоучасток расположен в северо-восточной зоне области на черноземах южных. Бонитет почв для подсолнечника - 37 баллов (Лобанов, 1997; Безуглова, Хырхырова, 2008).

Метеорологические данные

Средне областные данные температуры воздуха и атмосферных осадков за 2004-2011 гг. были получены на 19 метеостанциях государственного учреждения «Ростовский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». Использовали результаты измерений температуры воздуха и осадков за последние 8 лет (2004-2011) на 5-ти метеостанциях, расположенных в четырех зонах Ростовской области: Северо-Западной, Приазовской, Южной, Восточной в непосредственной близости от сортоиспытательных участков подсолнечника, которые были любезно предоставлены нам начальником ГУ «Ростовский ЦГМС - Р» Н. А. Самолетовой.

В работе также использовали результаты измерений температуры воздуха и атмосферных осадков с января 2004 г. по сентябрь 2011 г. полученные на метеостанции ГНУ ДОС им. Л.А. Жданова ВНИИМК. В качестве величины, характеризующей степень увлажнения территории, использовали условный показатель увлажнения -- ГТК (гидротермический коэффициент Селянинова). Он равен отношению суммы осадков за период с t>10 °C к испаряемости. Величину испаряемости условно выражали суммой температур воздуха за период с t>10 °C, уменьшенной в 10 раз (Селянинов,1937).

Статистическая обработка результатов

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью программы Excel пакета Microsoft Office. Статистическую значимость результатов оценивали по критерию Стьюдента (Доспехов, 1985).

Непараметрический критерий Фридмана и двухфакторный дисперсионный анализ формирования количественных признаков у подсолнечника в зависимости от сорта (гибрида) и сортоиспытательного участка рассчитывали, согласно (Дмитриев, 1995; Сигел, 2002;)

С целью определения фактической степени параллелизма между двумя количественными рядами изучаемых признаков и оценки установленной связи с помощью количественно выраженного коэффициента использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена (Макаров, Трофимец, 2002).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Динамика климатических факторов в Ростовской области

В таблице 1 представлены среднемесячные значения температуры воздуха в целом по Ростовской области и на пяти метеостанциях, расположенных в четырех зонах Ростовской области: Северо-Западной, Приазовской, Южной, Восточной за период с 2004 по 2010 гг.

Таблица 1

Среднемесячное значение температуры воздуха (°С) на пяти метеостанциях Ростовской области (2004 - 2010)

Метеостанция Месяц	Северо-Западная зона ст. Казанская	Северо-Западная зона г. Миллерово	Приазовская зона г. Ростов- -на-Дону	Южная зона п. Гигант	Восточная зона п. Зимовники	Средняя месячная областная
Январь	-5,6	-5,4	-3,3	-3,0	-4,3	-4,3
Февраль	-5,3	-4,8	-2,2	-1,6	-2,6	-3,8
Март	1,3	1,5	3,6	4,1	3,5	3,0
Апрель	9,3	9,3	10,6	10,7	10,3	9,9
Май*	16,2	16,0	17,0	16,8	16,9	16,7
Июнь*	20,7	20,7	21,9	21,7	22,1	21,5
Июль*	22,3	22,4	23,8	24,2	24,5	23,5
Август*	22,7	23,1	24,7	25,1	25,1	24,1
Сентябрь	15,7	16,3	18,0	18,4	18,2	17,5
Октябрь	8,9	9,2	10,9	11,8	11,1	10,2
Ноябрь	3,6	4,0	5,6	6,0	5,1	4,2
Декабрь	-0,6	-0,3	1,6	1,8	0,9	-0,7
Ср. годовая	9,1	9,3	11,0	11,3	10,9	10,1

*время вегетации подсолнечника

Из таблицы 1 видно, что среднегодовое значение температуры воздуха в Северо-Западной зоне уступает средне областному показателю примерно 0,8 °С, в Приазовской, Южной и Восточной зонах превышает его на 0,9 °С, 1,2 °С, 0,8 °С, соответственно.

В течение вегетации подсолнечника вариабельность среднемесячных температур на пяти метеостанциях составила в мае 1 °С, в июне - 1,4 °С, в июле - 2,2 °С. Максимальные среднемесячные температуры за семь лет наблюдений зафиксированы в августе и варьируют от 22,7 °С в ст. Казанской до 25,1 °С в п. Зимовники и в п. Гигант.

Максимальная разность среднегодовой температуры воздуха за период исследования составила 2,2 °С (11,3 °С в п. Гигант и 9,1 °С в ст. Казанской). Однако, между Приазовской, Южной и Восточной зонами Ростовской области колебания среднегодовой температуры не превысили 0,4 °С.

В таблице 2 представлено среднемесячное количество атмосферных осадков в целом по Ростовской области и на пяти метеостанциях, расположенных в четырех зонах Ростовской области: Северо-Западной, Приазовской, Южной, Восточной за период с 2004 по 2010 гг.

Таблица 2

Среднемесячное количество атмосферных осадков (мм) на пяти метеостанциях Ростовской области (2004- 2010)

Метеостанция Месяц	Северо-Западная зона ст. Казанская	Северо-Западная зона г. Миллерово	Приазовская зона г. Ростов-на-Дону	Южная зона п. Гигант	Восточная зона п. Зимовники	Средняя месячная областная
Январь	55,7	42,5	61,2	35,9	33,7	46,4
Февраль	40,3	45,9	54,2	41,2	34,8	41,7
Март	34,9	37,2	64,8	49,3	41,0	44,4
Апрель	24,3	28,6	38,6	43,5	31,2	26,6
Май*	33,8	56,9	33,2	55,1	62,4	55,3
Июнь*	41,9	33,5	69,1	50,2	44,2	48,0
Июль*	64,7	65,7	49,5	51,8	38,4	48,9
Август*	24,0	30,1	39,0	37,9	17,8	25,4
Сентябрь	24,7	43,2	49,2	52,6	43,2	39,1
Октябрь	40,1	43,5	38,0	36,5	35,6	40,6
Ноябрь	44,4	45,9	48,5	40,4	32,4	38,4
Декабрь	42,2	48,1	57,9	44,4	42,7	48,1
Ср. годовое	471,0	521,1	603,7	539,1	457,5	503,0

*время вегетации подсолнечника

Из таблицы 2 видно, что распределение осадков по территории области происходит крайне неравномерно. В первую очередь это определяется ее орографией - обширными равнинами и невысокими возвышенностями, а также близостью Азовского, Черного и Каспийского морей (Хрусталев и др., 2003). Вариабельность между среднегодовым количеством атмосферных осадков в различных климатических зонах Ростовской области с 2004 по 2010 гг. достигала 146,2 мм (457,5 мм в Восточной зоне и 603,7 мм в Приазовской зоне).

Различия в количестве осадков особенно заметны в западной части области в районе отрогов Донецкого Кряжа. В целом по области они увеличиваются с северо-востока на юго-запад. Так, например, на севере области (ст. Казанская) за 7 лет наблюдений в среднем ежегодно выпадало 471 мм, на юге (п. Гигант) - 539 мм, на юго-западе (г. Ростов-на-Дону) - 603 мм.

Более значительными являются колебания месячных показателей. Количество осадков в ст. Казанская в июле 2008 г. составило 168 мм, а в феврале - лишь 6 мм. в г. Миллерово - максимальный показатель был зафиксирован в мае 2010 г. (114 мм), а августе осадков вообще не было. В г. Ростове-на-Дону в феврале дождливого 2004 г. отмечено 169 мм, а апреле - 18 мм. В этом же году в пос. Гигант (Сальский район) в августе и сентябре 2004 г. выпало по 134 мм, а в мае - только 30 мм.

В течение вегетации подсолнечника, чаще всего в июле-августе, в северо-западных и юго-восточных районах области в некоторые годы отмечали практически полное отсутствие осадков. Пример экстремальных погодных условий - 2010 год. Агроклиматические условия этого года характеризуются крупномасштабной засухой, которая привела к значительному снижению урожайности зерновых и масличных культур на всей территории области.

Однако режим осадков в течение этого года был не однородным. Следует отметить избыток осадков выпавших в мае на всей территории области (свыше 95-100 мм). В связи с этим май 2010 г. оказался самым дождливым за прошедшие семь лет. В июне обширная зона дефицита осадков располагалась на юге-востоке (Зимовниковский район), юго-западе (г. Ростов-на-Дону) и северо-западе (Миллеровский район) области. В июле она сместилась на северо-восток (Шолоховский район), а в августе - распространилась на все районы Ростовской области.

Летняя температура воздуха по области в 2010 г. оказалась выше соответствующего показателя рекордного по урожайности с/х культур 2008 г. на 3,5 °С, а количество летних осадков составило только 50-60 %. Сочетание жаркой погоды с большим дефицитом осадков стали причиной снижения более чем на 50 % урожая зерновых и масличных культур в 2010 г. по сравнению с 2008 г. (http://climatechange.su).

Нами проанализирована по данным девятнадцати метеостанций ГУ «Ростовский ЦГМС - Р» динамика среднемесячной температуры и количества атмосферных осадков с января 2004 по октябрь 2011 гг., в целом по Ростовской области. За рассмотренный период среднемесячная температура имела тенденцию к росту - на 2,2 °С, а среднемесячное количество осадков, напротив, к снижению на 11 мм.

Таким образом, данные метеостанций (2004-2010), расположенных в четырех агроклиматических зонах Ростовской области, свидетельствуют об увеличении среднегодового количества осадков с северо-востока (Шолоховский район - 474 мм), на юго-запад (Ростов-на-Дону - 603 мм), а среднегодовой температуры - с севера (Шолоховский район - 9,1 °С) на юг (Сальский район - 11,3 °С).

Зависимость выражения хозяйственно-ценных признаков подсолнечника от внутренних (генотип) и внешних факторов среды

Конкурсную оценку подсолнечника проводили на семи сортоиспытательных участках Инспектуры по Ростовской области ФГУ «Госсорткомиссии» Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ (рис. 1) в 2009 г. - 10, в 2010 г. - 17, в 2011 г. - 7 сортов и гибридов отечественной селекции.

Показатель урожайности за три года исследований на семи ГСУ из четырех изученных признаков был максимально вариабельным. Так, на Ростовском ГСУ средняя урожайность (23,9 ц/га) в три раза превышает этот показатель на Тацинском ГСУ (7,9 ц/га), а в 2011 г. продуктивность подсолнечника на Орловском ГСУ (4,8 ц/га) была почти в пять раз меньше, чем на Целинском ГСУ (23,1 ц/га). Интересно отметить, что остальные три признака имеют наибольшие средние значения также в Приазовской зоне Ростовской области: вегетационный период (120 дней) на Ростовском ГСУ, а высота растений (181 см) и масса 1000 семян (75 г) на Азовском ГСУ. На Тацинском ГСУ, также как и урожайность, подсолнечник показал наименьшие средние значения высоты растений (120 см), массы 1000 семянок (33 г), периода вегетации (99 дней) (табл. 3).

Таблица 3

Средние значения хозяйственно ценных признаков подсолнечника на семи ГСУ Ростовской области (2009-2011)

№ п/п	ГСУ	Урожайность, ц/га	Вегетационный период, дни	Высота, см	Масса 100 семян, г
		2009	2010	2011	Сред.	2009	2010	2011	Сред.	2009	2010	2011	Сред.	2009	2010	2011	Сред.
1	Орловский	8,5	11,7	4,8	8,3	118	111	129	119	147	180	152	160	41	40	28	37
2	Тацинский	9,2	7,7	6,8	7,9	108	100	90	99	110	116	135	120	36	29	33	33
3	Шолоховский	12,3	7,4	6,9	8,9	108	100	90	99	134	148	158	147	66	58	51	57
4	Тарасовский	10,6	15,0	13,1	12,9	104	94	107	101	102	159	136	132	45	35	49	43
5	Ростовский	24,7	26,5	20,4	23,9	113	123	124	120	145	182	191	173	52	53	45	50
6	Азовский	18,5	20,6	22,1	20,4	108	110	115	111	173	186	184	181	71	75	77	75
7	Целинский	19,1	23,4	23,1	21,9	119	109	113	113	157	160	197	171	49	54	52	51
Средн. на семи ГСУ	14,7	16,0	13,9	14,9	111	107	110	109	138	162	165	154	51	49	48	49

Таблица 4

Зависимость изменчивости хозяйственно-ценных признаков подсолнечника от внутренних (генотип сорта или гибрида) и внешних (почвенно-климатические условия сортоиспытательного участка) факторов (2009-2011)

Признаки	Зависимости	Год	Степень влияния	p-значение
			Парам. метод	Непарам. метод	Парам. метод	Непарам. метод
Урожайность, ц/га	По сортам	2009	нет	нет	0,13	0,06
		2010	нет	нет	0,29	0,24
		2011	нет	нет	0,24	0,36
Урожайность, ц/га	По участкам	2009	82 %	есть	1E-20	1E-09
		2010	86 %	есть	2E-42	1E-17
		2011	96 %	есть	2E-25	4E-07
Вегет. период, дни	По сортам	2009	34 %	есть	3E-14	2E-07
		2010	10 %	есть	6E-04	0,001
		2011	14 %	есть	1E-08	4E-06
Вегет. период, дни	По участкам	2009	56 %	есть	5E-20	4E-09
		2010	69 %	есть	1E-28	3E-14
		2011	81 %	есть	3E-20	6E-07
Высота растений, см	По сортам	2009	16 %	есть	4E-10	1E-08
		2010	18 %	есть	2E-11	3E-07
		2011	14 %	есть	3E-04	7E-04
Высота растений, см	По участкам	2009	75 %	есть	2E-25	5E-10
		2010	69 %	есть	3E-35	3E-15
		2011	71 %	есть	2E-12	6E-06
Масса 1000 семян, г	По сортам	2009	нет	нет	0,59	0,8
		2010	14 %	есть	9E-09	0,01
		2011	нет	нет	0,24	0,1
Масса 1000 семян, г	По участкам	2009	79 %	есть	1E-17	1E-08
		2010	72 %	есть	4E-35	7E-17
		2011	88 %	есть	1E-16	3E-06

В таблице 4 приведены зависимости изменчивости хозяйственно-ценных признаков подсолнечника от внутренних (генотип сорта или гибрида) и внешних (почвенно-климатические условия сортоиспытательного участка) факторов 2009-2011 гг., рассчитанные с помощью двухфакторного дисперсионного анализа без повторений и непараметрического рангового критерия Фридмана.

Хорошо видно, что подавляющий вклад в изменчивость всех исследованных признаков у сортов и гибридов подсолнечника, проходящих конкурсное испытание на семи ГСУ, расположенных в различных климатических зонах Ростовской области, вносит внешняя среда, т.е. гидротермические и эдафические условия района культивирования. Так, степень влияния внешних факторов в изменчивость урожайности, продолжительности вегетационного периода, массы 1000 семянок, и высоты растений составила в 2009 г. - 82, 56, 79, 75 %, в 2010 г. - 86 , 69, 72 и 69 %, в 2011 г. - 96, 81, 88, 71 %, соответственно. То есть вклад внешней среды в изменчивость основных хозяйственно ценных признаков за три года наблюдений (2009-2011) в среднем составил: в продуктивность - 88 % (82- 96 %); в продолжительность вегетации - 69 % (56-81 %); в высоту растений - 72 % (69-75 %) и в массу 1000 семянок - 80 % (72-88 %).

Следует заметить, что, по логике дисперсионного анализа, общая групповая дисперсия складывается не только из дисперсий групповых средних по рассматриваемым факторам, но и из средней групповой дисперсии остаточных факторов. Это означает, что сумма влияний рассматриваемых факторов обычно меньше 100 %.

Непараметрические методы (табл. 4) качественно подтвердили результаты, полученные традиционным двухфакторным анализом без повторений.

Сравнительный анализ хозяйственно-ценных признаков подсолнечника отечественной и зарубежной селекции

Конкурсное испытание подсолнечника проводили на четырех сортоиспытательных участках Инспектуры по Ростовской области ФГУ «Госсорткомиссии» Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ в 2009-2010 гг. - 19 сортов и гибридов отечественной и 16 гибридов зарубежной селекции.

В таблице 5 приведены средние показатели урожайности исследованных генотипов подсолнечника на четырех сортоиспытательных участках. Наибольший средний показатель продуктивности за годы исследования был получен в 2010 г. на Ростовском ГСУ как у отечественных сортов и гибридов (26,5 ц/га), так и у импортных гибридов (28,4 ц/га), а наименьший в 2009 г. - на Орловском ГСУ 8,5 ц/га и 8,8 ц/га соответственно. Интересно отметить, что к средней урожайности подсолнечника (по данным Росстата - около 10 ц/га) в Ростовской области в 2009-2010 гг. наиболее близки показатели Тарасовского ГСУ и Орловского ГСУ. Тогда как средняя урожайность всех исследованных генотипов на четырех сортоиспытательных участках на 60 % в 2009 г. и на 80 % в 2010 г. превышает этот показатель.

Таблица 5

Урожайность сортов и гибридов подсолнечника отечественной и зарубежной селекции на ГСУ Инспектуры по Ростовской области ФГУ «Госсорткомиссии» (2009-2010)

ГСУ Признаки	Орловский	Ростовский	Тарасовский	Целинский
	отеч.	зарубеж.	отеч.	зарубеж.	отеч.	зарубеж.	отеч.	зарубеж.
2009 г.
Урожайность, ц/га	8,5	8,8	24,7	25,2	10,6	11,0	19,1	20,2
2010 г.
Урожайность, ц/га	11,7	11,7	26,5	28,4	15,0	11,8	23,4	20,8

Следует отметить, что показатели в 2009 г. уступают таковым в 2010 г. на четырех сортоиспытательных участках. Это может быть связано с низким гидротермическим коэффициентом первых двух месяцев вегетации. ГТК мая и июня в 2009 г. на 1/3 меньше аналогичного показателя в 2010 г.

Средняя урожайность сортов и гибридов отечественной селекции в 2009-2010 гг. на четырех сортоиспытательным участкам составила 17,4 ц/га, а гибридов зарубежной селекции - 17,2 ц/га. Следовательно, можно сделать вывод, что по урожайности отечественные промышленные формы подсолнечника в Ростовской области не уступают импортным гибридам. Следует отметить, что стоимость одного килограмма семенного материала российской селекции в Ростовской области в январе 2012 г. составила в среднем 110-250 рублей (для сортов) и 200-280 руб. (для гибридов) (http:// www.dos-vniimk.ru), что как минимум в два раза дешевле стоимости семенного материала импортных гибридов.

Влияния климатических факторов на изменчивость хозяйственно ценных признаков подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области

В таблице 6 приведены ежемесячные значения интегрированного показателя атмосферных осадков и температуры воздуха - гидротермического коэффициента (ГТК) за 2004-2011 гг. Видно, что в течение 8 лет наблюдений средние показатели ГТК вегетационного периода подсолнечника варьируют в широких пределах: от 0,22 (2007) до 1,09 (2005), что связано, в первую очередь, с динамикой выпавших осадков. Показатели среднемесячных значений ГТК также варьируют, но в значительно меньшей степени, при чем наблюдается обратная зависимость показателей ГТК в течение вегетационного периода подсолнечника: май (1,01), июнь (0,71), июль (0,68), август (0,46). Следует заметить, что влагообеспеченность районов для выращивания сельскохозяйственных культур оценивается на основании значений ГТК: менее 0,3 - очень сухо, от 0,3 до 0,5 - сухо, от 0,5 до 0,7 - засушливо, от 0,7 до 1,0 недостаточное увлажнение, 1,0 - равенство прихода и расхода влаги, от 1,0 до 1,5 - достаточное увлажнение, более 1,5 - избыточное увлажнение (Агроклиматический атлас мира, 1972).

Таблица 6

Гидротермический коэффициент на Донской опытной станции им. Л. А. Жданова ВНИИМК (2004-2011)

	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	Среднее - месячный показатель
Май*	0,50	0,70	1,15	0,11	0,99	0,90	2,50	1,25	1,01
Июнь	1,30	1,40	1,60	0,17	0,21	0,02	0,23	0,73	0,71
Июль	0,90	1,60	0,85	0,16	0,39	0,61	0,47	0,47	0,68
Август**	0,80	0,50	0,12	0,51	0,03	0,73	0,06	0,90	0,46
Средний показатель периода вегетации	0,88	1,09	0,83	0,22	0,31	0,50	0,81	0,84	0,69

*ГТК мая рассчитывали, с учетом срока посева подсолнечника.

**ГТК августа рассчитывали с учетом срока вегетации подсолнечника.

На основании средних показателей ГТК вегетационного периода подсолнечника можно заключить, что за исключением 2005 г. (ГТК 1,09) Приазовскую зону Ростовской области можно характеризовать от очень сухой (ГТК 0,22; 2007 г.) до недостаточного увлажнения (ГТК 0,88; 2004 г.) и в среднем (ГТК 0,69) как засушливый район для возделывания культурных растений.

При анализе ежемесячных значений ГТК на ГНУ ДОС ВНИИМК в периоды вегетации подсолнечника за восемь лет исследований наблюдали все степени увлажнения: от очень сухой (май 2007 г, июнь 2007-2010 гг., июль 2007, 2008 гг., август 2006, 2008, 2010) до избыточного увлажнения (май 2010 г., июнь 2006 г., июль 2005 г.). Наименьшее среднее значение ГТК за время исследований зафиксировали в августе - 0,46, а наибольшее в мае - более 1.

а) ГТК мая-урожайность б) ГТК июня-урожайность

в) ГТК июля-урожайность г) ГТК августа-урожайность

д) Средний ГТК периода вегетации-урожайность

Рис. 2. Динамика урожайности подсолнечника в зависимости от гидротермического коэфициента на ДОС ВНИИМК (2004-2011)

Анализ урожайности шести форм подсолнечника селекции ГНУ ДОС ВНИИМК в зависимости от динамики среднего ГТК вегетационного периода (рис. 2 д) свидетельствует, что подсолнечник в Приазовской зоне Ростовской области достигает максимальных показателей при гидротермическом коэффициенте 0,81. С дальнейшим ростом ГТК урожайность подсолнечника снижается. Вероятно, это вызвано развитием многочисленных болезней, и в первую очередь, грибных которые при высоком увлажнении с/х угодий и высокой температуре могут значительно снижать урожайность этой культуры. Косвенным подтверждением этого предположения, являются результаты, приведенные на рисунке 2 г. В августе между урожайностью и значениями ГТК наблюдается обратная зависимость. То есть высокое увлажнение в данный период, на заключительных фазах вегетации растений, стимулирует развитие бактериальной и грибной инфекции.

В целом, следует отметить достаточно стабильную продуктивность изучаемых форм подсолнечника - диапазон вариабельности среднего значения шести генотипов за исследуемый период был около 4 ц/га. Наиболее продуктивными зарекомендовали себя гибриды Партнер и Престиж, которые даже с учетом экстремальных климатических сезонов продемонстрировали в среднем за восемь лет более 23 ц/га, а наименее продуктивным - раннеспелый гибрид Донской 22 - только 19,1 ц/га.

Анализ высоты растений от динамики среднего ГТК всего периода вегетации подсолнечника продемонстрировал прямую зависимость показателей. Однако зависимости среднемесячных ГТК и высоты растений имеют неоднозначный характер. Так, например, в мае с ростом ГТК до значения 1,15 увеличиваются показатели высоты растений, при дальнейшим повышении ГТК до 2,5 включительно высота растений у всех генотипов подсолнечника в различной степени снижается. ГТК июня в пределах от 0,2 до 1,6 практически не влияет на показатели роста подсолнечника. В июле показана прямая зависимость высоты растений от ГТК. Максимальные показатели высоты растений получены при значениях ГТК августа в широком диапазоне от 0,12 до 0,51, с повышением ГТК до 0,9 происходит снижение роста растений.

Масличность семян подсолнечника оказалась стабильной в течение всего периода исследований и практически не зависела от динамики изучаемых факторов среды. Средний показатель масличности шести промышленных форм за восемь лет составил 47 %.

Таким образом, установлено, что при значении ГТК около 0,8 исследованные генотипы подсолнечника достигают максимальных показателей урожайности и высоты растений. Масличность семян, несмотря на диапазон среднего значения ГТК за вегетационный период от 0,22 до 1,09, остается стабильной.

Зависимость поражаемости заразихой и ризопусом сортов и гибридов подсолнечника от динамики гидротермического коэффициента района возделывания

В таблице 7 приведена корреляционная зависимость (по Спирмену) между устойчивостью к заразихе и ризопусу изучаемых форм подсолнечника и динамикой ГТК за период 2005-2009 гг. В эксперименте использовали три группы сортов и гибридов: раннеспелые - Казачий, Партнер, Донской 151, Донской 22; среднеранние - Донской 60, Престиж, Сигнал, Гарант; среднеспелые - Азовский, Донской 1448, проходивших конкурсное испытание на ДОС ВНИИМК.

Видно, что погодные условия мая и августа не влияют на уровень поражаемости заразихой всех исследуемых форм подсолнечника. Положительные корреляции с погодными условиями июня выявлены только у неустойчивых гибридов. А погодные условия июля стимулируют поражаемость заразихой, за исключением гибрида Гарант, у всех изучаемых генотипов.

Таблица 7

Зависимость поражаемости заразихой и ризопусом сортов и гибридов подсолнечника от динамики гидротермического коэффициента на ДОС ВНИИМК (согласно ранговой корреляции по Спирмену) (2005-2009)

Месяц	Поражаемость заразихой	Поражаемость ризопусом
Май*	-	-
Июнь	+Донской 151 +Донской 22 +Гарант +Сигнал	+Партнер +Донской 22 +Донской 60 +Гарант +Престиж +Сигнал +Азовский +Донской 1448
Июль	+Донской 151 +Партнер +Донской 22 +Донской 60 +Престиж +Сигнал +Донской 1448	+Донской 151
Август*	-	-

Примечание: «+» - положительная ранговая корреляция по Спирмену (достоверность ? 95 %). *Не обнаружено достоверного влияния на поражаемость заразихой и ризопусом ГТК мая и августа

Независимо от срока вегетации, за исключением раннеспелого сорта - стандарта Казачий с максимальной устойчивостью к ризопусу и гибрида Донской 151 из этой группы, изученные формы продемонстрировали достоверную зависимость между действием климатических факторов июня (показатель ГТК) и уровнем поражаемости этим патогеном.

Однако у наиболее чувствительного к ризопусу гибрида Донской 151 обнаружена положительная зависимость не от ГТК июня, а от ГТК июля. Устойчивость к ризопусу, так же как и к заразихе, не зависела от гидротермических показателей мая и августа.

Можно заключить, что исследованные раннеспелые и среднеспелые сорта и гибриды проявляют высокую устойчивость к заразихе (за исключением гибрида Донской 22) относительно среднеранних форм.

Высокую устойчивость к ризопусу продемонстрировали среднеранние и среднеспелые формы подсолнечника, а раннеспелая группа оказалась более чувствительной к этому патогену (гибриды Донской 151 и Партнер).

Таким образом, определена прямая зависимость поражаемости сортов и гибридов подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области к заразихе от ГТК июня и июля. Поражаемость ризопусом положительно коррелирует с ГТК июня.

ВЫВОДЫ

1) Показана тенденция (2004-2011) к увеличению среднегодового количества осадков с северо-востока (Шолоховский район - 474 мм), на юго-запад (Ростов-на-Дону - 603 мм), а среднегодовой температуры - с севера (Шолоховский район - 9,1 °С) на юг (Сальский район - 11,3 °С).

2) Вклад гидротермических и эдафических условий района культивирования в изменчивость хозяйственно ценных признаков у сортов и гибридов подсолнечника, проходивших в 2009-2011 гг. конкурсное испытание на семи ГСУ, расположенных в различных агроклиматических зонах Ростовской области составил: урожайности - 88 %; продолжительности вегетации - 69 %; высоты растений - 72 %; массы 1000 семян - 80 %.

3) Сравнительный анализ средних показателей урожайности у сортов и гибридов подсолнечника отечественной (17,4 ц/га) и зарубежной (17,2 ц/га) селекции, проходивших в 2009-2010 гг. конкурсное испытание на четырех ГСУ, свидетельствует об отсутствии существенных различий.

4) Для Приазовской зоны Ростовской области определены оптимальные ежемесячные значения ГТК, при которых подсолнечник достигал максимальной урожайности. А именно: ГТК мая - 1,2; ГТК июня - 1,6; ГТК июля - 0,81, ГТК августа - 0,1 и среднее значение ГТК периода вегетации - 0,81. Масличность семян, несмотря на диапазон среднего значения ГТК (2004-2011 гг.) за вегетационный период от 0,22 до 1,09, остается стабильной.

5) Определена прямая зависимость поражаемости сортов и гибридов подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области к заразихе от ГТК июня и июля. Поражаемость ризопусом положительно коррелирует с ГТК июня.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Устенко А. А., Горбаченко Ф. И., Горбаченко О. Ф., Денисенко Ю. В., Усатов А. В. Формирование хозяйственно ценных признаков у сортов и гибридов подсолнечников в зависимости от климатических условий // «Известия высших учебных заведений». Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2010. - № 2 (156). - С. 116-119 (25 % 0,4 п. л.).

2. Устенко А. А., Горбаченко О. Ф., Денисенко Ю. В., Усатов А. В. Зависимость поражаемости подсолнечника заразихой и ризопусом от климатических факторов // Валеология. - 2010. - № 2. - С. 44-50 (30 % 0,6 п.л.).

3. Усатов А. В., Устенко А. А., Трехсвояков С.Н., Денисенко Ю. В. Анализ изменчивости хозяйственно ценных признаков у сортов и гибридов подсолнечника на сортоиспытательных участках Ростовской области // Масличные культуры. - 2011. - № 1. - С. 23-29 (30% 0,4 п. л.).

4. Усатов А. В., Устенко А. А., Горбаченко Ф. И., Горбаченко О. Ф., Денисенко Ю. В. Влияния климатических факторов на изменчивость хозяйственно ценных признаков подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области [Электронный ресурс] / Современные проблемы науки и образования: Электронный журнал. - 2012. - № 1; URL: www.science-education.ru/101-5505 (дата обращения: 13.02.2012) (25 % 0,4 п. л.).

Монография (коллектив авторов):

5. Усатов А. В., Федоренко Г.М., Устенко А. А. и др. Влияние климатических факторов на формирование морфофизиологических признаков подсолнечника // Нехромосомные мутации подсолнечника. - Ростов н/Д: Издательство ЮФУ, 2011. - 264 с. (15 % 20,93 п. л.).

Рекомендации:

6. Трехсвояков С. Н., Паршина О. А., Бойко Л. В., Устенко А. А. Сортовой состав сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Ростовской области на 2009 год (рекомендации). - Ростов н/Д, 2009. - 120 с. (25 % 7,3 п. л.).

7. Трехсвояков С. Н., Паршина О. А., Бойко Л. В., Устенко А. А. Сортовой состав сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Ростовской области на 2010 год (рекомендации). - Ростов н/Д, 2010. - 124 с. (25 % 7,3 п. л.).

8. Трехсвояков С. Н., Паршина О. А., Бойко Л. В., Устенко А. А. Сортовой состав сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Ростовской области на 2011 год (рекомендации). - Ростов н/Д, 2011. - 132 с. (25 % 7,4 п. л.).

9. Трехсвояков С. Н., Паршина О. А., Бойко Л. В., Устенко А. А. Урожайность сортов и гибридов сельскохозяйственных культур на госсортоучастках в Ростовской области на 2011 год (рекомендации). - Ростов н/Д, 2011. - 64 с. (25 % 3,1 п. л.).

Статьи и тезисы в других изданиях:

10. Устенко А. А., Денисенко Ю. В. Исследование зависимости формирования хозяйственно ценных признаков у подсолнечника от фактора внешней среды // Матер. I Молодежной экологич. науч. конф. «Молодежная экологическая конференция 2009». - Ростов н/Д, 2009. - С. 9-11 (50 % 0,1 п.л.).

11. Устенко А. А. Влияние климатических условий на рост и продуктивность сортов и гибридов подсолнечника, культивируемых в Ростовской области // Матер. II Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз Россия 2009». - Пермь, 2009. - С. 176-177 (100 % 0,06 п. л.).

12. Устенко А. А., Денисенко Ю. В., Горбаченко О. Ф., Усатов А. В. Зависимость формирования хозяйственно ценных признаков подсолнечника от климатических факторов // Матер. III Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины». - Ростов н/Д, 2009. - С. 122-124 (30 % 0,1 п. л.).

13. Устенко А. А., Усатов А. В. Изменчивость морфофизиологических признаков подсолнечника в зависимости от действия климатических факторов // Тезисы докладов Всероссийского симпозиума «Растение и стресс». - М., 2010. - С. 364-365. (50 % 0,05 п. л.).

14. Устенко А. А. Влияние климатических факторов на устойчивость подсолнечника к заразихе и ризопусу // Матер. ХV Междунар. экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий». - Новосибирск, 2010. - С. 145-146 (100 % 0,06 п. л.).

15. Устенко А. А. Зависимость показателей количественных признаков сортов и гибридов подсолнечника от гидротермического коэффициента // Матер. VI Междунар. конф. молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследование в селекции и технологии возделывания масличных культур». - Краснодар, 2011. - С. 336-339 (100 % 0,2 п. л.).

16. Устенко А. А., Усатов А. В. Влияние климатических факторов на жирнокислотный состав масла подсолнечника // Матер. 7-ого съезда общества физиологов растений России «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий». - Н. Новгород, 2011. - С. 710-711 (50 % 0,05 п. л).

17. Устенко А. А., Трехсвояков С. Н., Усатов А. В. Сравнительный анализ хозяйственно-ценных признаков подсолнечника отечественной и зарубежной селекции // Матер. II Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные достижения европейской науки - 2011». - София, 2011. - С. 226-230 (40 % 0,23 п. л).

18. Устенко А. А. Зависимость изменчивости хозяйственно ценных признаков подсолнечника отечественной и зарубежной селекции от внутренних и внешних факторов // Матер. восьмой Всероссийской дистанционной науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные проблемы устойчивого развития агро-промышленного комплекса России». - п. Персиановский, 2011.- С. 29-32 (100 % 0,2 п. л.).

19. Устенко А. А., Стригунов Ю. В. Влияние климатических факторов на урожайность сельхозкультур в Ростовской области // Матер. IV Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины». Ростов н/Д, 2011. - С. 201-202 (50 % 0,05 п. л).

20. Усатов А. В., Устенко А. А., Стригунов Ю. В. Анализ изменчивости климатических факторов Ростовской области // Матер. 13-й Междунар. науч.-практич. конф. «Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережение». - Ростов н/Д; пос. Новомихайловский, 2011. - Т. 2. - С. 119-124 (40 % 0,3 п. л.).

Учебное издание:

21. Устенко А. А., Усатов А. В. Болезни и вредители подсолнечника. - Ростов н/Д, 2010. - 110 с. (50 % 6,3 п. л.).

Список сокращений

ВНИИМК -- Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В.С. Пустовойта,

ГНУ ДОС - государственное научное учреждение Донская опытная станция,

ГСУ -- государственный сортоиспытательный участок,

ГТК-- гидротермический коэффициент.

Размещено на Allbest.ru