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

Актуальность темы

Изменение климата на Европейской территории России привело за последние два — два с половиной десятилетия и 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 (Лысоченко, 2008). По данным Росстата, валовой сбор подсолнечника в 2011 г. составил в России и Ростовской области 9,4 млн тонн и 966 тыс. тонн соответственно (Ьйр://г61-agro.ru). Однако средняя урожайность 2011 г. в сельхозпредприятиях нашей области почти на 40% уступает показателям, достигнутым еще в 1990 г. (рис. 1).

На основе анализа результатов многочисленных агроэкологических сортоиспытаний Дж. Ацци (Агг1, 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 иХотылева, 1997).

Создание гибрида или сорта включает как получение и отбор перспективных комбинаций ядра и цитоплазмона, так и поиск экологической ниши в которой эти новые генотипы могут наиболее полно реализовать высокую продуктивность, физиологическую стабильность и качество продукции, как основной вектор селекции растений. Селекционеры отбирают не генотипы, как таковые, поскольку отбор, в том числе и искусственный, непосредственно направлен на фенотипы, а изучают их нормы реакции в зависимости от абиотических и биотических факторов внешней среды (Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям, 1988). и ъ к зГ сг го.

Э" о с: с ф л X со.

О) и о а.

200 и 1990 1991;1995 С|>едн 1990;2000 среди 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2000 2007 2008 2009 2010 2011.

Посевные площади тыс га 455.1 597 820,2 890.1 79?.5 809 3 1080.2 1024.4 1103,0 1328,1 1238.9 1241 949.7 877 825.7 ^ ««УрожаГжостъ. ц/га 18,? 13 8.0 9.9 7.3 10 9 11 11.0 13.0 12 9 9,7 12.2 9.4 10.2 11.8.

Рис. 1. Посевные площади и урожайность подсолнечника в Ростовской области за 1990;2011 гг.

Не вызывает сомнений, что гибрид или сорт как основа технологии возделывания любой с/х культуры является результатом сложного взаимодействия генотип-среда, поскольку может реализовать свой продукционный потенциал и технологические свойства только в конкретных условиях среды (Кильчевский, 2008).

Погодные условия, оказывающие существенное влияние на рост и развитие подсолнечника в Ростовской области, неустойчивы (Хрусталев и др., 2002/ 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.

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 по 2011 гг.

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 — гидротермический коэффициент Селянинова) в течение вегетационного периода подсолнечника в Приазовской зоне Ростовской области и его хозяйственно ценными признаками.

4. Провести анализ поражаемости сортов и гибридов заразихой {ОгоЪапсНе ситапа Жа11г) и ризопусом (ЯЫгорш) 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 гидротермических и эдафических 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 исследования можно использовать при подборе генотипов подсолнечника для культивирования в различных агроклиматических условиях Ростовской области.

По результатам работы были подготовлены и изданы рекомендации (2009, 2010, 2011), позволяющие руководителям и специалистам аграриям 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 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 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), XV Международной экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2010), VI международной конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследование 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 источников, из них 18 на иностранных языках.