Эколого-биологический подход к подбору плодовых культур по компонентам зимостойкости

На современном этапе развития адаптивного ресурсосберегающего садоводства значительно возрастает роль сорта. Зимостойкость является одной из важнейших составляющих адаптивного потенциала. Зачастую зимостойкость сочетается с наличием у новых сортов яблони иммунности к парше, груши - устойчивости к парше, буроватости и септориозу, сливы - устойчивости к монилиальному ожогу, полистигмозу. Непременным условием интенсификации отрасли садоводства является повышение экологической и экономической эффективности на основе реализации биологического, ресурсного, генотипического потенциала сортоподвойных комбинаций и управления главным энергопреобразующим процессом - фотосинтезом [2].

Основным методом оценки плодовых культур на зимостойкость в большинстве научных учреждений остается полевой метод. Моделирование повреждающих факторов зимнего периода в лабораторных условиях методом искусственного промораживания позволяет получить результаты, которые наиболее тесно коррелируют с результатами полевых исследований [9,3,4,7].

Физиологами выделены следующие основные компоненты признака «зимостойкость»: 1 - устойчивость сорта к раннезимним морозам; 2 - максимальная морозостойкость в закаленном состоянии в середине зимы; 3 - способность сохранять высокую устойчивость к морозам в период оттепелей; 4 - устойчивость к возвратным морозам, которые наступают через некоторое время после оттепелей [14].

В разные периоды перезимовки устойчивость к морозам отдельных тканей и органов растений не остается постоянной. Осенью при внезапном резком снижении температуры, особенно после дождливой и холодной второй половины вегетационного периода, клетки камбия и коры менее устойчивы к морозам, чем клетки вторичной и первичной древесины [II]. В результате суровые морозы поздней осенью могут повреждать штамб и скелетные ветви.

В середине зимы максимальной морозоустойчивостью обладают камбий, кора и почки [10,13]. Ткани древесины крупноплодных сортов повреждаются в температурном интервале от -35 до -42°С. В конце зимы и в начале весны при резких колебаниях температуры морозоустойчивость почек, коры и камбия резко падает [I].

Целью настоящих исследований является отбор сортов яблони, груши и сливы с высокой комплексной морозоустойчивостью почек и тканей посредством их оценки по компонентам зимостойкости для селекции и внедрения новых сортов в производство, фермерское и любительское садоводство,

Материалы и методика исследований

Исследования выполнены в ГНУ Всероссийский НИИ селекции плодовых культур в 1989...2001 гг. по методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой [12]. Объектами изучения послужили сорта яблони, груши и сливы народной, отечественной и зарубежной селекции разного эколого-географического происхождения. Оценка повреждений проведена по степени побурения тканей на продольных и поперечных срезах по 5-ти балльной шкале, где 0 баллов - ткань здорова, 5 - погибла.

Опытные насаждения заложены на темно-серых лесных почвах, с содержанием гумуса 3...4 %, мощностью гумусового горизонта 30...35 см. Степень насыщенности

основаниями в пределах 89 %. Кислотность почв близка к нейтральной. Почвообразующая порода - лессовидные суглинки, с высокой влагоемкостью, средней водопроницаемостью и высокой капиллярностью.

Климат района расположения института типичный для Орловской области в целом, а именно: умеренноконтинентальный и характеризуется неравномерным распределением осадков, температуры и влажности воздуха по временам года. Средняя годовая температура воздуха + 4,9°С Продолжительность вегетационного периода составляет в среднем 180 дней, сумма эффективных температур выше 5°С - 1750°С. Относительная среднегодовая влажность воздуха (в 13 часов) 79 %. Сумма осадков в среднем за год составляет 571 мм. В годы исследований условия вегетационного периода не выходили за рамки среднемноголетних показателей.

Результаты и их обсуждение

Обоснование выбора сроков и режимов прямого промораживания. Для моделирования повреждающих факторов зимнего периода в камерах искусственного климата, необходимо было проанализировать динамику зимних температур. За последние 35 лег абсолютный минимум температуры воздуха отмечен в зиму 2005/06 года и составил -39,5°С. В зиму 1996/97 года минимальная температура воздуха опускалась до -37,5°С. По сумме отрицательных температур воздуха наиболее холодными были зимы 1975/76 годов - (-1193,8°С), 1978/79 - (-1023,1°С), 1979/80 - (-1085°С), 1984/85-(-1392,8’С), 1986/87 *(-1235°С), 1995/96-(-1241 °C) и 2002/03 - (-1096,5°С) с минимальным количеством дней с оттепелями - 5-15. Самыми теплыми были зимы 1974/75, 1982/83, 1988/89, 1989/90, 1991/92, 1997/98 и 2003/04 годов - (-391,4 - (-575,4)°С) с большим количеством дней с оттепелями - 34...51.

За период с 1989 по 2001 гг. в природных условиях наблюдались в той или иной степени воздействия морозом по всем компонентам зимостойкости. Так, в третьей декаде ноября 1998 г, раннезимние морозы (1-й компонент) достигали -27°С, а в первой декаде декабря - до -28,0°С. По 2-му компоненту зимостойкости максимальные критические морозы до -40°С не отмечены. Но в третьей декаде декабря 1996 г минимальная температура воздуха опускалась до -37,5°С.

Воздействие морозами, которые соответствуют 3му компоненту зимостойкости, т.е. резкие перепады температур в период оттепели, наблюдались в течение ряда лет. Так, в зиму 1993/94 г. в третьей декаде февраля в период затяжной оттепели при 2,0°С ночью температура опускалась до -23,3°С.

В зиму 1994/95 г. в третьей декаде января в период оттепели при 2,5°С мороз достигал -24,0°С, В первой декаде февраля 1997 г. при аналогичной оттепели минимальная температура опускалась до критической для зоны отметки -25°С. Во второй декаде февраля 1998 г. при оттепели в 5,1°С, ночью температура достигала -22,5°С. Особенно опасны резкие колебания температур в конце зимовки, что наблюдалось в марте 1996 и 1999 гг. Так, в третьей декаде марта 1996 г. в дневные часы температура воздуха нагревалась до 3,7°С, а ночью опускалась до -19,5°С. Во второй декаде марта 1999 г. в период оттепели при 4,3°С минимальная температура также достигала -19,5°С.

Возвратные морозы до -29,7’С во второй декаде февраля и до -28,0°С в первой декаде марта после оттепели и повторной закалки отмечены в 1994 г. (4-й компонент зимостойкости).

Следовательно, в условиях Орловской области при подборе зимостойких сортов в программу исследований необходимо включать четыре промораживания. Для определения устойчивости к раннезимним морозам (1-й компонент) опыты следует проводить в конце но ября - начале декабря при -27 - (-28)°С, что соответствует метеорологическим условиям 1998 г. Чтобы установить максимальную морозоустойчивость в закаленном состоянии (2-й компонент), необходимо проморозить материал в середине января при -38°-(-40)°С.

Для определения способности сохранять устойчивость к морозу в период оттепели (3-й компонент), однолетние ветки необходимо проморозить при -25...27°С после искусственной оттепели при 2...5°С в течение трех - пяти дней з конце февраля или в марте. Оттепели такой глубины и продолжительности и резкие понижения температуры после них встречаются с середины декабря и до третьей декады марта. Причем, частота встречаемости достаточно высока. В годы исследований такие неблагоприятные условия наблюдались в зимы 1993/94, 1994/95, 1996/97, 1997/98 и 1998/99 годов. Наибольший ущерб резкие перепады температур наносят плодовым растениям во второй "половине зимовки, т.к. последние находятся в состоянии вынужденного покоя и более активно реагируют на оттепели, чем в глубоком покое.

Устойчивость к возвратным морозам (4-й компонент) можно установить после промораживания при -35°С после трех - пятидневной оттепели при 2...5°С и повторной закалки в феврале или при -30°С после аналогичной оттепели в марте, что соответствует зимним условиям 1986/87 и 1993/94 годов.

Критерием отбора является устойчивость к морозу контрольных районированных сортов, которые в природных условиях в течение не одного десятка лет прошли испытания суровыми зимами и были с урожаем после них. В условиях Орловской области это сорт яблони Антоновка обыкновенная, сорт груши Бессемянка и сорт сливы Скороплодная, которые подтвердили свою высокую зимостойкость в суровую зиму 1955/56 г. [6].

Отбор плодовых культур по компонентам зимостойкости. Наиболее высокие показатели морозоустойчивости почек, коры, камбия и древесины по всем компонентам установлены у сортов яблони народной селекции Ивановка и Шаропай. Потенциальными донорами высокой морозоустойчивости почек являются сорта Красное летнее, Коро-бовка и Поповка; коры - Красное летнее и Летнее полосатое; древесины - Мирончик, Уральское масляное и Поповка. Выдающейся морозоустойчивостью древесины в закаленном состоянии (2-й компонент зимостойкости) обладает сорт Солнцедар.

Новые сорта яблони, созданные под руководством академика РАСХН Седова Е.Н., Орловское полосатое, Куликовское, Мезенское, Олимпийское, Память воину, Синап орловский, в том числе высокоустойчивые к парше (с геном Vm) Орловим, Орловский пионер, Первинка, Память Исаева, Славянин, Чистотел и иммунные (с геном Vf) сорта Бо-лотовское, Имрус, Веньяминовское, Кандиль орловский и Солнышко обладают компонентами зимостойкости на уровне Антоновки обыкновенной. Они выдерживают максимальные морозы до -40°С в середине зимы с подмерзанием древесины на 0,8..Л,7 балла при 5-балльной оценке (табл. 1). У остальных сортов степень повреждения древесины не превышала 2,3...3,0 балла.

Опасные для яблони длительные оттепели (5...7 дней) в конце зимнего периода и колебания температуры в течение суток до -25°С не вызвали повреждения почек, коры и камбия изучаемых сортов. Возвратные постепенно нарастающие морозы до -35°С в конце зимы обусловили подмерзание вегетативных почек и древесины иммунных к парше сортов яблони в 0,3...2,0 балла, коры - не более 1,0 балла. У сортов Рождественское и Юбилей Москвы вегетативные почки подмерзли сильнее других - на 1,9...2,0 балла. Почки Кандиля Орловского сохранялись абсолютно здоровыми. Макси-

мальный балл подмерзания древесины отмечен у сортов Курнаковское и Орловское полесье - 1,7. Таблица 1 - Подмерзание иммунных к парше сортов яблони по второму и четвертому компонентам (в баллах. 1996...2001 гг.)
Сорт	Закалка, - 40°С					Повторная закалка, -35°С
		С	+	2 В и CL			5 Т э 5	+	Я х X со		+
Кандиль орловский	0.0		1.0	0.8		0,0		1,0	0.6		1.3
Антоновка обыкновенная (контроль)	0.5		1,2		,0	0.5		1,2		.0	1,4
Афродита	о,5		1.2		,5	-		-	•		-
Болотовекое	0,5				-О1	0.3			0.5		1,2
Веньяминовское	0,6		1.3	0,9		0,9		1,3		.1	1.4
Имрус	0.6		1.3			0,3		1,1	0,5		1.2
Здоровье	0.6		1.3	1.6		-
Курнаковское	1.0		1.4		,4	0.4		1.2		.7	1.6
Старт	1,0		1,4		,5		ГТ	1.5	1.4		1.6
Солнышко	и		1,4	1,7		0.8		1.3	1		1.5
Юбиляр		.2	1,5	2.0		0.5		1.2	1	7)”	1.4
Строевскос	1.3			2.0			гт	1,5	1,3		| 5
Орловское полесье	1.5		1.6	2,3			1.4	1,6	1,7		1.6
Рождественское	1.5		1.6			1.9		1.7		.0	1,4
Свежесть	1		1.7	>		0.9		1.3	0.5		1Д
Юбилей Москвы	2,0		1.7		3	2,0		1.7	1		1.5
НСР0<			0,21	0.51				032			0.23

Большинство сортов груши, как и яблони, обладают биологическим запасом устойчивости к раннезимним морозам до -30°С в конце ноября - начале декабря (I -й компонент). Они способны достаточно быстро приобретать закаленное состояние и без повреждений или с обратимыми повреждениями (до 1,5 балла) выдерживать критические морозы в начале зимовки. Наиболее чувствительны к морозу в этот период почки и кора. Среди изученных сортов максимальный балл подмерзания почек составил 1.5, коры - 1,0 (табл. 2).

Серьезным испытанием для груши являются критические морозы в середине зимы (2-й компонент). У сортов Муратовская, Есенинская. Белорусская поздняя. Лада, Чнжовская, Памяти Жигалова, Кафедральная. Москвичка, Памяти Яковлева установлена максимальная морозоустойчивость на уровне зимостойкого сорта Бессемянка. Подмерзание почек не превышало I.5...2.0 балла коры -0.5...1.0 балла н древесины - 3,0...3,5 балла.

Большинство изученных сортов способны сохранять морозоустойчивость в период 5-тидневной оттепели при +2°С и выдерживать -25°С с обратимыми повреждениями в конце зимовки (3-й компонент).

Наиболее высокая способность к повторной закалке после оттепели (4-й компонент) выявлена у сортов груши Чнжовская, Памяти Жигалова, Кафедральная. Степень повреждения вегетативных почек варьировала в пределах 0,51,0 балла древесины 1,0-2,0 балла, кора повреждений не имела Среди сортов селекции ВНИИСПК у Орловской красавицы. Есенинской и Памятной выявлена устойчивость к возвратным морозам на уровне Бессемянки.

По комплексу изучаемых признаков на уровне зимостойкого районированного в ЦЧР РФ сорта Бессемянка выделены сорта Белорусская поздняя. Есенинская, Кафедральная, Лада. Москвичка Чнжовская. Памяти Жигалова Памяти Яковлева.

Зачастую количество и качество урожая лимитируется весенними заморозками. Груша является хорошей медоносной культурой. Но при пониженных положительных температурах замедляется или отсутствует лет пчел и других насекомых, опыления не происходит или эффективность его заметно снижается. При заморозках погибаег часть цветков. Конечный урожай при этом может снижаться от 10 до 70 % [5].

Таблица 2 - Группировка сортов груши по наличию компонентов зимостойкости на уровне Бессемянки
Устойчивость К раннезимним морозам. иЮМО*	Максимальная морозоустойчивость в середине зимы -4ФС 13Д53.0	Устойчивость к морозам в период оттепели в конце зимы. -25Т LMMO	Устойчивость к возвратным морозам посте оплели в конце зимы. -35Т
Сорта селекции ВНИИС1IK
Орловская красавити. Есенинская Памятная. Муратовская. Ботаническая. Марсианка. Нсрусса, Памяти Паршина. Русаковская. Гютчевсхая. Яснополянская, Комета, Орловская летняя. Январская	Муратоиская. Геенинския	Орловская красавица Есенинская. Памятная. Муратовская. Ботаническая. Марсианка Переса Памяти Паршина Русаковская, Тютчевская. Яснополянская. Среднерусская	Орловская красавица. Есенинская, Намятая
	wore сорта отечественной се-гскнии
Красавица Черненко. Майкопская красавица Московская ранняя. Белорусская похт-няя. Лада Чи-жовская. 11амя-ти Жигазова Кан трелы гая. Москвичка, Памяти Яковлева	Белорусская гкпдняя. Лата Чнжовская. Намята Жигалова Кафст-ратьная. Москвичка 11амяп, Яковлева	Красавица Чсрнетгко. Майкопская красавица. Московская ранняя. Белорусская поздняя, Лата, Чнжовская. Памяти Жигалова Кафел-ральная. Москвичка Памяти Яковлева	Майммккая красавица. Московская ранняя. Белорусская ноль няаЛатд Чи-жонская. 11амя-тиЖигаюва Кафедральная. Москвичка. Памяти Яковлева

* - поамеркшие почек: коры древесины Беае.мянки. в бахчах

По данным Mittelstadt [15], ежегодно в мире из-за весенних заморозков теряется от 5 до 15 % урожая Поэтому отбор устойчивых к заморозкам сортов валяется актуальным.

В лабораторных условиях удается более точно установить реакцию сортов на заморозок, т.к. создаются выровненные и более жесткие условия, чем в саду, где вокруг каждой конкретной ветки может устанавливаться свой микроклимат в зависимости от экспозиции, высоты от поверхности почвы, густоты кроны и т.д.

Анализ результатов показа), что у всех изучаемых сортов груши бутоны и цветки частично погибли уже при заморозке - 1° С (табл. 3). Это проваляется потемнением пестика как наиболее уязвимой части цветка. Рыхлые бутоны, в которых пестик не касается лепестков, более заморозкоустойчивы, чем цветки. Результаты исследований согласуются с аналогичным выводом А.В. Сидорова [8]), который отмечает, что при заморозке до -2° С в зависимости от сорта погибло 47Д..73.0 % рыхлых бутонов и 67,1.„88,4 % цветков. Однако, при хорошей закладке цветочных почек гибель до 60...70 % не вызывает снижения урожая [11].

Заморозок до -3° С является критическим, т.к. погибло 85,6... 100.0 % цветков и 57,1...87,6 рыхлых бутонов. При -4° С погибли цветки у всех изучаемых сортов, но часть рыхлых бутонов сохранилась у таких сортов как Орловская красавица, Муратовская, Памяти Паршина, Тютчевская и Русаковская.

Анализ трехлетних результатов искусственного промораживания 12-ти сортов сливы показа), что при хорошей закалке все они выдерживают ранние морозы до -25°С в конце ноября - начале декабря с обратимыми повреждениями до 1,5 балла (1-й компонент).

Таблица 3 Г ибсль бутонов и цветков груши (%) при разных режимах искусственного промораживают. 2001 г.
Сорт	- ГС		• 2° С		-3°С		-4е С
	3 о О*	X ж 1	3	X и Б я 3	3 В р	1	3 ю	X § э
Орловская летняя	326	44.1	73.0	88.4	87.6	100,0	100,0	100,0
Есенинская	24.1	39.0	66,1	84.7	752	100,0	88.1	кЮ.о гои жо
Памятная	t&WI&Wmi2UI^!l!2T2JtlU
Русаковская	18.9	34.3	58.4	78.4	Ж]	100,0	80.3
Тютчевская	I5J	321	55,7	75.6	672	<172	764	100.0
11амяти 11аршина	125	302	525	720	660	94.0	75.7	100,0
Муратовская	11,9	30.1	50,1	692	64,6	88,0	70,1	100.0
Орловская красавица	9,0	28.4	47,0	67.1	57.1	85.6	68,7	100.0

Максимальную морозоустойчивость в середине зимы (2-й компонент) на уровне контрольного сорта Скороплодная развивают сорт Олата и новый сорт Неженка. Подмерзание вегетативных почек составило соответственно 0,2 и 0,9 балла, древесины - 1,2 балла. Copra Аленушка, Краса Орловщины и Орловский сувенир незначительно уступают контрольному сорту

Понижение температуры до 37°С вызвало повреждения вегетативных почек, коры и древесины этих сортов нс выше 2,0 балла. У сортов Евразия 21, Бол-ховчанка, Никольская желтая и Рекорд установлена средняя морозоустойчивость вегетативных почек, балл подмерзания составил 2,2...2,9.

Наиболее уязвимой частью дерева в зимний период у косточковых культур являются цветковые почки. После заданного режима живых цветковых зачатков сохранилось у сорта Скороплодная 83,7 %, Краса Орлов-шины 65,0 %, Опата - 37,3 %, Неженка - 20,9 %. У остальных сортов цветковые почки вымерзли.

У сортов Аврора Евразия 21. Никольская желтая, Опата Рекорд и Неженка выявлена способность сохраняй морозоустойчивость в период оттепели (3-й компонент) на уровне Скороплодной. Степень подмерзания вегетативных почек, коры и древесины не превысила 1.0 балла На 1,5... 1.7 балла отмечено повреждение вегетативных почек у сортов Болховчанка Орловский сувенир и Аленушка; подмерзание коры и древесины—до 1.0 балла Сорта Волжская красавица и Краса Орловщины быстрее других теряли закалку в период оттепели - подмерзание вегетативных почек составило 2,8 балла Цветковые почки при заданном режиме вымерзли у всех сортов.

Способность восстанавливать морозоустойчивость при повторной закалке после оттепели (4-й компонент) на уровне контрольною сорта выявлена у сорта Опата. Незначительно уступали Скороплодной по устойчивости вегетативных почек к возвратным морозам Волжская красавица Орловский сувенир и Рекорд - подмерзание составило 1,41.9 балла древесины - Аврора Евразия 21. Рекорд - подмерзание в 2,3..2,5 балла. Сорт ■•Аленушка не способен восстанавливать морозоустойчивость посте оттепели до необходимого уровня, повреждение вегетативных почек составило 4,8 баша коры - 3,9 балла

Выводы

• I.    Анализ температурных факторов зимнего периода позволяет заключить, что ежегодно плодовые деревья в той или иной степени подвержены неблагоприятному морозному воздействию в разные периоды зимовки. Большинство зим характеризуются продолжительными оттепелями и резким понижением темпера-

• туры в ночные часы. Поэтому ускоренный подбор в лабораторных условиях зимостойких сортов и селекция на данный признак являются актуальными направлениями научных исследований.

• 2.    Выделенные по компонепгам зимостойкости сорта яблони, груши и сливы следует шире использовать в качестве исходных форм при составлении селекционных программ, целью которых является создание новых адаптированных к неблагоприятным факторам среды сортов плодовых культур для промышленного, фермерского и любительского садоводства.