Экономическая эффективность выращивания сортов гороха посевного с повышенной активностью и эффективностью фотосинтетической деятельности растений

Введение. Одной из актуальных задач современного растениеводства является повышение урожайности сельскохозяйственных растений. Селекционная работа по созданию новых высокоурожайных сортов должна базироваться на глубоких знаниях внутренней физиолого-биохимической природы продукционного процесса [1]. Величина продуктивности, определяемая интенсивностью и длительностью интегрального процесса накопления сухого вещества, зависит от множества внешних и внутренних факторов и в первую очередь тесно связана с эффективностью фотосинтеза – важнейшего звена метаболизма зеленых растений [2].

Кроме того, фотосинтез является не только поставщиком энергопластических субстратов и регуляторных соединений в аттрагирующие центры, но и сам подвержен регуляторному влиянию последних через гормонально-ингибиторную систему [3, 4, 5]. Но и является энергетической основой адаптации растений к неблагоприятным внешним условиям [6].

Исследования показывают огромное разнообразие генофонда сельскохозяйственных культур по показателям фотосинтеза [7, 8, 9].

Поэтому, новая «Стратегия развития селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур в Российской Федерации на период до 2020 г.» (Москва, РАСХН, 2010 г.) направляет основное внимание ученых на селекцию высокопродуктивных сортов, стабильно формирующих урожай высокого качества, способных противостоять стрессовым факторам внешней среды и эффективно использовать антропогенные и природные ресурсы. Для достижения поставленной цели весьма важно проводить оценку генетических ресурсов культуры и выявлять перспективные формы для селекции сортов, адаптированных к определенным условиям, в том числе и по показателям фотосинтетической деятельности растений.

Цель исследования. Изучение взаимосвязи урожайности и интенсивности фотосинтеза растений генотипов гороха посевного и экономическая эффективность от внедрения сортов с повышенной активностью и эффективностью фотосинтетической деятельности.

Материалы и методы исследований. Исследования проводили в рамках тематического плана ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» и кафедры растениеводства, селекции и семеноводства Орловского ГАУ при поддержке Министерства сельского хозяйства РФ в форме грантов и тематических заданий совместно с селекционерами ФГБНУ ФНЦ ЗБК.

Объектами основного изучения являлись 9 сортообразцов: Фараон, Гамбит, Спартак, Темп, Кадет, Шеврон, Рас 657/7, Инст. тип, Оптимус. Исследования проводились путем закладки полевых опытов с использованием системного подхода. Кроме этого, по показателям интенсивности фотосинтеза и урожайности был проведен скрининг 25 новых сортов и перспективных генотипов, с целью выделения ценных источников для использования в селекции.

Опытный материал высевался в селекционном севообороте на делянках площадью 7,5-10 м2 в 4-х кратной повторности, размещение – рендомизированное.

Наблюдение за растениями и учеты морфо биологических показателей изученных сортов и генотипов проводили в соответствии с методическими рекомендациями ВИР [10].

Интенсивность фотосинтеза (ИФ) листьев определяли на интактных растениях на приборе марки Li-6400 XT, а также с помощью портативного газоанализатора GF – 3000 FL немецкой фирмы Waltz. Исследовались листочки и прилистники растений без видимых повреждений вредителями и болезнями. Режим освещения регулировался в измерительных камерах приборов.

Математическую обработку полученных экспериментальных данных проводили методами корреляционного, дисперсионного и вариационного анализов по Б.А. Доспехову (1985) [11], с использованием компьютерных программ.

Результаты и обсуждение. Ретроспективное изучение интенсивности у растений культуры гороха посевного показало, что от генотипов местной сортопопуляции до современных сортов отмечается увеличение интенсивности фотосинтеза и по листочкам (от 7,89 до 10,78 μмоль CO2/м2с), и по прилистникам (от 7,60 до 11,96 μмоль CO2/м2с) (рис. 1).

Рисунок 1 – Изменение интенсивности фотосинтеза листьев и прилистников у растений гороха посевного в результате селекции за период от 1921 до 2010 гг., данные полевого опыта 2010-2012 гг.

Но при этом отмечается и увеличение урожайности у современных сортов культуры в среднем на 30 % при увеличении интенсивности фотосинтеза растений 47 % (рис. 2).

на

12,0

10,0

о

CM

"""см   8,0

о и с 6,0

о

2,0

0,0

5,

4,

3,

2,

1,0

0,0

Урожайность, т/га

Местная          Старые сорта     Современные сорта сортопопуляция

Урожайность, т/га   ^^Интенсивность фотосинтеза

Рисунок 2 – Урожайности и интенсивности фотосинтеза листовой поверхности у растений гороха посевного в результате селекции за период от 1921 до 2010 гг., данные полевого опыта 2010-2012 гг.

А при оценке современных генотипов гороха посевного установлено, что показатели фотосинтетической активности листьев имеют широкий интервал варьирования (от 2,65 до 16,57; μмоль CO 2 /м²с) и высокую генотипическую обусловленность. При этом отмечается тесная взаимосвязь интенсивности фотосинтеза листьев и прилистников с урожайностью генотипов (r = 0,567) (рис. 3).

Рисунок 3 – Генотипический интервал варьирования интенсивности фотосинтеза растений гороха посевного и их связь с урожайностью генотипов и сортов, данные полевого опыта 2010-2012 гг.

А сорта Орловчанин, Спартак и перспективный генотип Рас 657/7 характеризуются высокой урожайностью зерна и интенсивность фотосинтеза листочков и прилистников.

Что позволяет проводить оценку интенсивности фотосинтеза гороха посевного (и других сельскохозяйственных культур в том числе) в полевых условиях с сохранением растений для последующей оценки по хозяйственно-полезным признакам: урожайности, качеству зерна, устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам; а благодаря широкому диапазону варьирования признака, выделять высокоурожайные сорта и линии с высокой интенсивностью фотосинтеза растений для включения их в селекционный процесс культуры или для внедрения в сельскохозяйственное производство.

На фоне повышения эффективности фотосинтетической деятельности растений сельскохозяйственных культур не маловажное значение имеет экономическая эффективность от внедрения в производство сортов с высокой активность, эффективностью и продуктивностью фотосинтетической деятельности растений.

Учитывая тот факт, что изученные сорта и генотипы выращивались по общепринятой технологии [12], рекомендованной для региона, но формировали более высокий урожай зерно. Можно отметить, что при прочих равных затратах при подготовке почвы, посеве культуры и уходе за ней, повышаются затраты на уборку и очитку полученного дополнительного урожая.

Прибавка урожая у сортов с высокой интенсивностью фотосинтеза может достигать 18 % или 0,55 т/га. В условиях производства это позволяет снизить себестоимость продукции с 12,41 тыс. руб./т до 10,22 тыс. руб./т или на 17,6% и повысить рентабельность производства на 24 % А также получить прибыль от реализации товарного зерна на 66 % больше, и на 24% больше при производстве и реализации семян новых сортов с повышенной интенсивность фотосинтеза (табл. 1).

Таблица 1 – Прибавка урожая и экономическая эффективность при выращивании сортов гороха с высокой интенсивностью фотосинтеза листовой поверхности

л м ф 1— Z о ° -8-0 о с о о £ в 5 2 ф 1-Z S	|_ о о Z >s л * о о.	л |_ к л * о л л ю S с	ю о. о л 1 га Z ф м о о Z о. л о 1л Z ф =Г	ю о. о л 1 га ■_ о о т- Л Z л н о сс о м S о о. с Я о X о ЕТ	ю о. о л 1 S S X q о о. с л н о о S о н о ф ю ф и	о о Z о. л о h 1 й 8 У s л с ь Ф л" о й 5 л ю S о. с	ю о. о л 1-z" к ф о S S л м S с л ф о. 1-о л 5 ю S с	О' л н о о Z с ф ю л 1-Z ф Q.
Сорта и генотипы с высокой ин (Орловчанин, Спа					тенсивностью фотосинтеза ртак, Рас 657/7)
11,64	2,95	0,55	15,00	4425,00	10,22	1099,00	10701,29	36,40
Сорта и генотипы с низкой интенсивностью фотосинтеза (Орел, Дет. ВСХИ, 09-169 штамб.)
7,05	2,40	-	15,00	3600,00	12,41	370,19	8182,19	12,40

Выводы. Таким образом, за счет проведения дополнительного отбора перспективных генотипов по показателям фотосинтетической деятельности растений и создания сортов с высокой активность, эффективностью и продуктивностью фотосинтетической деятельности листьев учреждение оригинатор может получить на 23,5 % больше прибыли от реализации семенного материала новых сортов. А снижение себестоимости производства продукции позволит снизить затраты на выведение новых сортов и повысить эффективность селекции гороха посевного.