Интенсивность накопления пластических веществ и доля реутилизации веществ яровой твердой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Зерно твердой пшеницы является незаменимым сырьем для производства высококачественных макаронных изделий, используется в крупяной и кондитерской промышленности. Расширение посевов яровой твердой пшеницы в Западной Сибири наряду с другими причинами сдерживается также и недостаточной изученностью особенностей роста и развития растений и формирования зерна новых сортов этой культуры.

Интенсивность и направленность процессов поступления, а также отложения веществ в запасающие органы отражают ход формирования урожая и его качество. Одно из общепринятых свойств сорта – это способность активно аккумулировать пластические вещества в хозяйственно полезной части урожая. При этом не всегда лимитирующей стороной является интенсивность накопления пластических веществ и интенсивность синтеза в вегетативных органах. Чаще всего хороший урожай высокого качества – это результат согласованного взаимодействия вегетативных и генеративных органов. Исследования сортовых особенностей интенсивности накопления пластических веществ и доли реутилизации веществ необходимы как для разработки приемов регулирования распределения веществ с целью максимального накопления их в зерновках и обеспечения стабилизации урожая, так и для определения тестов оценки селекционного материала при создании новых сортов [1].

Объекты и методы

На опытном поле университета в 2006–2008 гг. были изучены особенности продукционного процесса в репродуктивном периоде развития сортов яровой твердой пшеницы: Омская Янтарная, Жемчужина Сибири и Омский Корунд. Метеорологические условия вегетационного периода (май – сентябрь) в 2006 г. характеризовались как среднесухие (ГТК = 0,96), в 2007 г. – как избыточно увлажненные (ГТК = 1,64), в 2008 г. – засушливые (ГТК = 0,70).

Почва опытного участка – лугово-черноземная. Мощность гумусового горизонта от 20 до 25 см. Карбонатные новообразования в профиле представлены диффузно, пятнами. Карбонаты выщелочены относительно глубоко (70–80 см). В целом гранулометрический состав двухметровой толщи – средне- и легкосуглинистый. Обеспеченность почвы доступными формами азота – средняя, фосфора – средняя, калия – очень высокая.

Срок посева 23–24 мая. Способ посева – сплошной рядовой сеялкой ССФК – 7, норма высева 4,5 млн всхожих зерен на га. Глубина посева семян 4–6 см. Повторность в опыте 4-кратная. Учетная площадь одной делянки 28 м².

Агротехника в опыте соответствовала общепринятой в зоне для яровой твердой пшеницы.

Изучение динамики зернообразования проводилось по методике Н.Н. Кулешова с уточнениями Ю.Б. Коновалова и Л.И. Шаниной, доля реутилизации веществ при наливе зерна расчитывалась по методике Г.В. Удовенко [2; 3; 4]. Все материалы, полученные в ходе исследований, подвергались математической обработке.

Результаты исследований

Максимальная интенсивность накопления пластических веществ в зерне в период его формирования в условиях 2006 г. отмечалась у сорта Омский Корунд; в 2007 г. у сортов Жемчужина Сибири и Омский Корунд интенсивность накопления пластических веществ в зерне была практически равной, а в 2008 г. максимальные значения этого показателя были отмечены у сортов Омская Янтарная и Омский Корунд (табл. 1).

Таблица 1

Интенсивность накопления сухого вещества зерном яровой твердой пшеницы по периодам зернообразования в зависимости от сорта , г/сут. на 1000 зерен

Сорт	Формирование			Налив			Формирование – налив
	Год
	2006	2007	2008	2006	2007	2008	2006	2007	2008
Омская Янтарная	0,68	1,08	1,31	0,96	0,90	1,94	0,85	0,96	1,63
Жемчужина Сибири	0,67	1,35	1,22	0,73	0,87	1,40	0,71	1,05	1,31
Омский Корунд	0,73	1,34	1,35	1,16	1,11	1,20	0,99	1,18	1,25
Среднее за 2006–2008 гг.
Омская Янтарная	1,02			1,27			1,15
Жемчужина Сибири	1,08			1,00			1,02
Омский Корунд	1,14			1,16			1,14

В период налива в 2006 и 2007 гг. интенсивнее накапливал сухое вещество в зерне также сорт Омский Корунд. В условиях 2008 г. зерно сорта Омская Янтарная интенсивнее накапливало сухое вещество по сравнению с другими сортами.

В целом за период «формирование – налив» и в среднем за 2006–2008 гг. наиболее интенсивно зерно накапливало пластические вещества у сортов Омская Янтарная и Омский Корунд (1,14–1,15 г/сут. на 1000 зерен); у сорта Жемчужина Сибири этот показатель практически всегда был несколько снижен.

На интенсивность накопления пластических веществ в зерне определенных сортов яровой твердой пшеницы оказывают влияние агрометеорологические факторы. Нами была выявлена очень тесная и существенная корреляционная связь ГТК периода «формирование – налив» с интенсивностью накопления пластических веществ в зерне для исследуемых сортов (η = 0,80–0,87). Причем связь ГТК периода «формирование – налив» с интенсивностью нако- пления пластических веществ в зерне вышеназванных сортов имела вид параболической кривой: при снижении ГТК интенсивность накопления пластических веществ уменьшалась. Среднесуточная температура воздуха также оказывала существенное влияние на интенсивность накопления пластических веществ в зерне в период налива для всех исследуемых сортов (η = 0,69–0,89). Более тесная связь в этот период отмечалась у сорта Омский Корунд (η = 0,84). В период «формирование – налив» также наблюдалась существенная связь интенсивности накопления пластических веществ в зерне со среднесуточной температурой воздуха у сортов Омская Янтарная и Омский Корунд (η = 0,85 и η = 0,68 соответственно). При повышении среднесуточной температуры воздуха интенсивность накопления пластических веществ в зерне увеличивалась. Следовательно, те сорта яровой твердой пшеницы, у которых периоды «налив» и «формирование – налив» проходили при более высоких температурах воздуха, более интенсивно накапливали пластические вещества в зерне. Корреляционные отношения интенсивности накопления пластических веществ в зерне с суммами осадков составили: за периоды «налив» и «формирование – налив» – у всех сортов (η = 0,77–0,84 и η = 0,77–0,91). Чем меньше выпадало осадков, тем интенсивнее зерно накапливало пластические вещества.

Интерес представляют и сортовые различия в характере прироста сухого вещества зерна в различные периоды его роста и развития, обусловленные различной реакцией на неблагоприятные погодные условия. Для более объективной оценки величины прироста массы 1000 зерен у различных сортов за каждый отдельный период зернообразования мы выражали в процентах от их максимальной массы 1000 зерен и, таким образом, исключали влияние сортовых различий в крупности зерна. Установлено, что в период формирования поступление в зерно пластических веществ незначительно. Кроме того, отмечалось, что под воздействием более высоких температур и ранневесенней засухи период формирования сокращался, соответственно, и сухого вещества зерном накапливалось еще меньше (табл. 2).

Таблица 2

Доля относительных приростов массы 1000 зерен у различных сортов твердой пшеницы в зависимости от срока посева по периодам зернообразования , % от максимальной массы 1000 зерен

Сорт	2006 г.		2007 г.		2008 г.		Среднее за 2006–2008 гг.
	Формирование	Налив	Формирование	Налив	Формирование	Налив	Формирование	Налив
Омская Янтарная	31,6	68,4	38,4	61,6	40,3	59,7	36,8	63,2
Жемчужина Сибири	33,2	66,8	27,1	72,9	43,4	56,6	34,6	65,4
Омский Корунд	28,9	71,1	35,4	64,6	37,1	62,9	33,8	66,2

Аналогичные закономерности были отмечены в исследованиях А.Г. Рожанского [6]. Период налива, напротив, отличается значительно более интенсивным притоком пластических веществ в зерно. Долю реутилизации веществ рассчитывали для того, чтобы более детально проследить динамику поступления веществ из стебля и колоса.

Наибольшее поступление пластических веществ в зерно идет за счет фотосинтеза, о чем свидетельствует доля фотосинтеза (табл. 3). Наибольший приток пластических веществ за счет фотосинтеза отмечался у сорта Омская Янтарная. Доля реутилизации общая и доля реутилизации веществ из стебля при наливе зерна были практически равными и варьировали в зависимости от сорта в пределах 20,3–40,5% и 14,8–53,6% соответственно. Кроме того, необходимо отметить, что в острозасушливый 2008 г. основной приток ассимилянтов в зерно осуществлялся за счет фотосинтеза (79,7–83,4%). Также отмечалось резкое сокращение доли реутилизации общей и доли реутилизации веществ из стебля по сравнению с этими же показателями за 2006 и 2007 гг. Наименьшее поступление пластических веществ было из колоса у всех исследуемых сортов. Так, доля реутилизации веществ из колоса в период налива зерна составляля в среднем за 2006–2008 гг. 3,7–5,1%.

Таблица 3

Доля фотосинтеза и реутилизации веществ из различных органов растения яровой твердой пшеницы при наливе зерна, %

Год	Сорт	Доля фотосинтеза	Доля реутилизации (общей) «старых» ассимилянтов при наливе зерна	Доля реутилизации веществ из стебля при наливе зерна	Доля реутилизации веществ из колоса при наливе зерна
2006	Омская Янтарная	66,9	33,1	30,9	3,1
	Жемчужина Сибири	61,6	38,4	53,6	3,4
	Омский Корунд	59,5	40,5	37,0	4,3
2007	Омская Янтарная	73,5	26,5	40,0	4,5
	Жемчужина Сибири	64,0	36,4	38,8	7,4
	Омский Корунд	68,8	31,2	58,3	1,2
2008	Омская Янтарная	79,7	20,3	17,8	3,6
	Жемчужина Сибири	83,4	26,6	14,8	4,4
	Омский Корунд	81,6	28,4	21,6	7,9
Среднее за 2006– 2008	Омская Янтарная	73,4	26,6	29,6	3,7
	Жемчужина Сибири	69,7	33,8	35,7	5,1
	Омский Корунд	70,0	33,4	39,0	4,5

Нами была установлена тесная связь доли фотосинтеза с интенсивностью накопления пластических веществ во все периоды зернообразования и у всех исследуемых сортов (r = 0,73–0,76). Также была установлена обратно пропорциональная связь общей доли реутилизации веществ с интенсивностью накопления пластических веществ во все периоды зерно-образования и у всех исследуемых сортов (r = –0,60…–0,76). Таким образом, чем меньше общая доля реутилизации веществ, тем интенсивнее зерно накапливает пластические вещества. Существенных связей интенсивности накопления пластических веществ в зерне с долей реутилизации веществ из стебля и из колоса в период налива нами не выявлено.

Выводы

• 1.    Наиболее интенсивное накопление сухого вещества зерном яровой твердой пшеницы отмечается в период его налива.

• 2.    Связь влияния ГТК, среднесуточной температуры воздуха на интенсивность накопления пластических веществ в зерне как в период налива, так и в период формирования – налива была тесной (η = 0,68–0,92).

• 3.    Связь влияния на интенсивность накопления зерном пластических веществ в периоды налива и формирования – налива для всех сортов тесная (η = 0,77–0,84 и η = 0,77–0,91 соответственно).

• 4.    Наибольшее количество пластических веществ в зерно поступает за счет фотосинтеза. Тесная связь фотосинтеза с интенсивностью накопления пластических веществ отмечается во все периоды зернообразования у всех сортов (r = 0,73–0,76).

• 5.    Чем слабее идет отток ассимилянтов в период налива зерна из вегетативной массы в зерно, тем интенсивнее оно накапливает пластические вещества (r = –0,60…–0,76). Наименьшая доля пластических веществ в период налива зерна поступает в зерно из колоса.