О возможности интродуцирования сои в Северо-Западную зону России

Введение. Важным направлением современной селекции рыжика является повышение масличности семян [1]. Известно, что на продолжительность и интенсивность маслообразо-вания, а также количество накопленного масла влияют сортовые, видовые особенности культуры [2] и комплекс внешних факторов [3; 4; 5]. Особый интерес представляет рост и развитие растений рыжика в онтогенезе и их взаимосвязь с процессами формирования плодов и семян. Поэтому целью наших исследований являлось изучение динамики маслонакопления в плодах и семенах различных форм рыжика в связи с процессами роста и развития растений в полевой культуре.

Материалы и методы. Исследования проводились в течение 2005-2008 гг. на опытном поле института, расположенного в северной части Пензенской области, в зоне лесостепи Поволжья.

Почва опытного участка представлена выщелоченным среднесуглинистым черноземом (гумус составляет 5,23-7,99 %) с содержанием гидролизуемого азота 60-80 г/кг, фосфорной кислоты 100-150 г/кг, обменного калия – 150180 г/кг, со слабокислой реакцией (рН 5,5) почвенного раствора.

В 2005-2006 гг. растения рыжика озимого развивались в очень засушливых условиях (ГТК=0,69), в 2006-2007 г.г. – во влажных условиях (ГТК=1,51), в 2007-2008 гг. – в слабо засушливых условиях (ГТК=1,19). Вегетационный период 2006 г. характеризовался для рыжика ярового как очень засушливый (ГТК=0,52), 2007 г. – засушливый (ГТК=0,97), 2008 г. – влажный (ГТК=1,55).

В качестве объектов исследований использовали селекционно ценные формы рыжика различного происхождения: озимые – селекционный сорт Пензяк, выведенный в ПензНИ-ИСХ, и образец БН-95, полученный из дикорастущей формы Саратовского Заволжья; яровые – селекционные сорта ВНИИМК 520, Чулымский, Ужурский, Омский местный; образец, происходящий из Алтайского края; а также селекционные образцы из Иркутского местного. Посев, уходные работы, уборка осуществлялись в соответствии с методическими рекомендациями для условий Среднего Поволжья [6], фенологические наблюдения проводились по общепринятой методике для крестоцветных культур [7, 8]. Динамику роста и развития растений изучали весовым методом [9, 10] от стадии розетки с 3-5-ю парами листьев до полной спелости плодов, с интервалом отбора проб 5-7 дней. Содержание жирного масла в плодах (завязях) определяли с момента раскрытия цветков до полного созревания семян по методу С.В. Рушковского [11; 12; 13]. Для обработки полученных данных использовали методы математической статистики [14; 15].

Результаты и обсуждение. Исследование динамики роста и развития образцов рыжика Пензяк, ВНИИМК 520 и БН-95 (рис. 1) показало, что изменение скорости процессов роста и развития у растений всех трех форм происходит в полном соответствии с «законом большого периода роста» Сакса [16]. Интенсивное накопление органического вещества в надземной и подземной частях растений начинается со стадии розетки (формирование 3-5-ой пары листьев) и продолжается до стадии восковой спелости семян, достигая максимального значения. Высота растения и длина главного корня также значительно увеличиваются до начала стадии восковой спелости. В результате сравнительного анализа динамики накопления сухой биомассы сорта Пензяк и образца БН-95 установлено, что сухой вес надземной и подземной частей у растений нарастает с приблизительно одинаковой интенсивностью до начала бутонизации, в последующие фазы отмечается большее увеличение органического вещества у сорта БН-95 по сравнению с сортом Пензяк. У ярового сорта ВНИИМК 520 уровень накопления сухого вещества как в надземных, так и подземных органах растений на всех стадиях роста и развития характеризуется более низкими показателями по сравнению с сортом Пензяком и образцом БН-95. Различная интенсивность накопления сухого вещества связана с физиологическими особенностями исследуемых форм рыжика. Следует отметить также, что в очень засушливых (2006 г.) и более влажных (2007 и 2008 гг.) условиях вегетационного периода достигаемый к моменту восковой спелости уровень сухой биомассы растений существенно не отличался по каждому отдельно взятому образцу, что косвенно свидетельствует об их засухоустойчивости.

Сравнительное сопоставление сухой биомассы генеративной и вегетативной частей растений (рис. 2) показало, что сухой вес генеративных структур у сорта ВНИИМК 520 нарастает с большей интенсивностью в фазы бутонизации и цветения по сравнению с сортом Пензяк. На стадии фазы молочной спелости этот процесс протекает с одинаковой скоростью у обоих образцов. К моменту молочно-восковой спелости темпы накопления сухого вещества в генеративных органах вновь увеличиваются у сорта ВНИИМК 520. На стадии восковой спелости интенсивность этого процесса у сортов выравнивается, и сухой вес генеративной части достигает значения 55 и 53 % от общей сухой биомассы надземной части у сортов Пензяк и ВНИИМК 520 соответственно. Интенсивность накопления сухой биомассы генеративной части у образца БН-95 в фазы цветения и молочной спелости значительно выше, чем у сортов Пензяк и ВНИИМК 520, в последующие фазы темпы данного процесса снижаются, и к восковой спелости сухой вес генеративных структур составляет 44 % от общей сухой биомассы надземной части. Различная интенсивность нарастания сухой биомассы генеративной час-

Высота растения

( Длина небного корн^ Пензяк

Сырая биомасса Пензяк

Сусая биомасса Пензяк

Сырая биомасса ЕН-95

Сусая биомасса ЕН-95

Сыраябиомасса ВНИИМК 520

С^кая биомасса ВНИИМК 520

Высота растения

(Длина певного корня) ЕН-95

Высота растения

(Длина пввного корня) ВНИИМК 520

Рисунок 1 – Динамика роста и развития растений рыжика (2006-2008 гг.):

А, Б – надземная биомасса; В, Г – подземная биомасса

тений имеет самые высокие показатели, что, вероятно,     связано     с преобладанием скорости увеличения сухой биомассы над скоростью снижения оводненности тканей. На стационарной фазе роста эти процессы достигают равновесного состояния, и средняя масса растения рыжика находится практически на одном уровне до стадии восковой спелости, затем незначительно снижается к моменту наступления полной спелости семян.

На рисунке 4 А представлена динамика накопления жирного масла в плодах     исследуемых форм рыжика (в среднем за 2006-2008 гг.), из которой следует, что маслообразовательный процесс в плодах (семенах) рыжика начинается с  мо мента их завязывания, т.е. раскрытия цветка, и длится до конца восковой (хозяйственной) спелости семян. В течение первых 4-х дней от раскрытия цветка до его отцветания маслообразовательный процесс протекает мед

ти растений рыжика связана с сортовыми особенностями.

Сырая биомасса растений рыжика (рис. 1) в процессе их роста и развития также изменяется: нарастает, как правило, до молочной спелости, затем снижается к началу стадии восковой спелости, что связано не только с уменьшением оводненности тканей, но и с интенсивным отмиранием и опадением листьев после цветения (рис. 3), к началу стадии молочной спелости у сорта Пензяк и образца БН-95 или к концу стадии молочной спелости у сорта ВНИИМК 520. Несмотря на то, что у сорта Пензяк и образца БН-95 к началу стадии молочной спелости семян наблюдается интенсивное сбрасывание листьев, сырая биомасса рас- ленно. Это объясняется тем, что в этот период интенсивно синтезируются белки, необходимые для роста тканей семени. Наиболее активное маслонакопление наблюдается на 11-й и последующие дни с момента раскрытия цветка, когда прекращается рост тканей семени, уменьшается синтез белков и начинается усиленное превращение углеводов в жиры. На 34-57-й день с момента раскрытия цветка (в зависимости от ГТК вегетации и сорта рыжика) в период фазы восковой спелости – полной спелости содержание масла в плодах остается на одном уровне.

Анализ динамики маслонакопления изучаемых форм рыжика показал, что у сортов Пен-зяк и ВНИИМК 520 в сравнении с образцом БН-95 интенсивность маслообразовательного

В)

Сухая биомасса генеративной части (% от сухой биомассы надземной части)

Рисунок 2 – Соотношение сухой биомассы генеративной и вегетативной частей растений рыжика (2006 - 2008 г.г.): А – сорт Пензяк, Б – форма БН-95, В – сорт ВНИИМК 520

Рисунок 3 – Динамика формирования листовой поверхности растений рыжика (2006-2008 гг.)

520 (рис. 4Б).

Исследуемые образцы рыжика отличались также по общей продолжительности процесса маслонакопления, которая изменялась за счет увеличения или сокращения периода восковой спелости – полной спелости. Указанная продолжительность у сорта Пензяк колебалась в пределах 40-57 дней, у ВНИИМК 520 – 40-46 дней, у образца БН-95 – 34-41 дня в зависимости от гидротермических условий процесса выше, особенно на этапах, следующих после цветения. У сорта ВНИИМК 520 по сравнению с сортом Пензяк маслонакопление происходит более активно. Следует отметить, что достаточно влажные условия вегетации (2007 и 2008 гг.) способствовали повышению уровня маслонакопления у сорта Пензяк до более высокого значения, чем у сорта ВНИИМК вегетационного периода, что отражалось на конечном содержании масла. Содержание масла в зрелых плодах и семенах варьировало у сорта Пензяк в пределах 21,5-22,6 и 34-35,9 % соответственно, у ВНИИМК 520 – 21-29,4 и 30,6-39,6 % соответственно, у образца БН-95 – 9,0-10,8 и 31,5-32,9 % соответственно.

Сравнительный анализ динамики маслона-копления в семенах рыжика ярового сортов

Рисунок 4 – Динамика накопления жирного масла в плодах (А) и семенах (Б) рыжика (2006-2008 гг.)

Чулымский, Ужурский, Омский местный; образца, происходящего из Алтайского края; селекционные образцы из сорта Иркутский местный (рис. 5) показали, что уровень и темпы протекания маслообразовательного процесса по отдельным образцам различны. У всех форм на начальных стадиях генеративного развития содержание жира практически одинаковое, начиная с фазы молочновосковой спелости отмечается неравномерность течения данного процесса – интенсивность маслонакопления увеличивается в ряду: Ужурский, Омский местный, Чулымский, образец из Алтайского края, селекционные образцы из сорта Иркутский местный.

Таким образом, комплекс факторов течение вегетационного периода, главным образом влажность, оказывает сильное влияние на рост и развитие растений рыжика, особенно на маслообразовательный процесс. В более влажных условиях вегетации продолжительность маслонакопления у всех исследуемых образцов увеличивается, что положительно отражается на конечном содержании масла в плодах и семенах. В условиях достаточной вла-гообеспеченности рыжик озимый сорта Пензяк реализует все свои потенциальные возможности по образованию масла и превышает уровень маслонакопления ярового рыжика сорта ВНИИМК 520.

Сопоставление динамики нарастания сухой надземной и подземной биомассы и маслона-

Рисунок 5 – Динамика накопления жирного масла в семенах рыжика ярового сортов Чулымский, Ужурский, Омский местный, образца из Алтайского края, отбора из сорта Иркутский местный (2007 г.)

копления в генеративный период развития растений в среднем за 2006-2008 гг. свидетельствует о возможной взаимосвязи этих процессов. Чем выше уровень накопления биомассы, тем ниже уровень масло-накопления в плодах и семенах рыжика. Данная закономерность проявляется только в очень засушливых условиях, при которых вследствие сокращения вегетационного периода растения рыжика не реализуют полностью потенциальную масличность.

Проведенный анализ процессов маслонако-пления, роста и развития озимой и яровой культур рыжика, позволяет выявить сортовые особенности, прогнозировать урожай и сбор масла, и следовательно, оценить эффективность выращива-ния сортов в определенной климатической зоне, а также их селекционную значимость.

Выводы. 1. Образец БН-95, имеющий происхождение от дикорастущей формы, характеризуется более интенсивным нарастанием сухой биомассы по сравнению с культурными формами рыжика: сорта Пензяк и ВНИИМК 520. Уровень накопления сухого вещества выше у озимого сорта Пензяк в среднем примерно в 1,5 раза по сравнению с яровым сортом ВНИИМК 520.

• 2.    Процесс маслонакопления у сортов Пен-зяк и ВНИИМК 520 идет более активно, чем у образца БН-95. Уровень маслонакопления выше у ярового рыжика сорта ВНИИМК 520 в сравнении с озимым рыжиком сорта Пензяк в среднем примерно в 1,2 раза.

• 3.    У яровых сортов, начиная с фазы молочно-восковой спелости, интенсивность масло-накопления увеличивается в ряду: Ужурский, Омский местный, Чулымский, образец из Алтайского края, селекционные образцы из сорта Иркутский местный.

• 4.    Влагообеспеченность вегетации (ГТК=1,55) увеличивает продолжительность периода масло-на копления у всех исследуемых образцов (в среднем на 9 суток) и, соответственно, содержание масла в плодах и семенах (в среднем на 4 %).

• 5.    Сопоставление динамики нарастания сухой надземной и подземной биомассы и маслона-копления в генеративный период развития растений свидетельствует о взаимосвязи этих процессов. Чем выше уровень накопления биомассы, тем ниже уровень маслонакопления в плодах и семенах в условиях недостаточной влагообеспеченности в период вегетации растений рыжика (ГТК=0,52).