Способ оценки адаптации сортов земляники к низким отрицательным температурам и способности к восстановлению после подмерзания

Изобретение относится к области сельского хозяйства и к физиологии растений. Способ включает определение доли живых рожков. Одновременно определяют долю сохранившейся части корневой системы путем измерения суммарной длины корней, сохранившихся после экстремальной перезимовки, в общей сумме длин всех корней. Далее вычисляют коэффициент отношения доли сохранившейся части корневой системы к доле живых рожков, подвергшихся воздействию отрицательных температур. По коэффициенту отношения устанавливают способность растений к восстановлению после полученных повреждений. По уравнению регрессии с использованием коэффициента отношения и среднего числа рожков на растение определяют урожайность, по которой судят об адаптации сортов к отрицательным температурам. Изобретение позволяет в начале сезона определять целесообразность дальнейшей эксплуатации пострадавшего насаждения и перспективность возделывания данного сорта в данном регионе. 2 табл.

 

Изобретение относится к биологии и физиологии растений, а именно к биологическим особенностям их развития и реакции различных частей на воздействие низких отрицательных температур, а также к сельскому хозяйству, а именно сортоизучению плодовых и ягодных культур, и может быть использовано для оценки перспективности сортов земляники с точки зрения их адаптационной способности к конкретным условиям возделывания, а также с целью установления целесообразности дальнейшего использования насаждений, пострадавших из-за сильных морозов в зимний период.

Известны способы оценки степени подмерзания: 1) надземной части растений земляники, заключающийся в том, что у растений определяют процент поврежденных рожков от их общего числа, а по нему выставляют оценку подмерзания в баллах (Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Мичуринск, 1973, с.228; Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Орел, 1999, с.419); 2) корневищ, заключающийся в том, что визуально определяют степень повреждения корневищ по окраске их тканей (Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Мичуринск, 1973, с.229; Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Орел, 1999, с.419); и 3) визуальная оценка повреждения растений по их отрастанию, заключающаяся в том, что по времени начала, интенсивности ростовых процессов и развитию растений по прошествии определенного периода времени судят по степени их повреждения в целом (Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Орел, 1999, с.420).

Недостатком двух первых способов является ограниченность полученной информации о состоянии и последующем поведении растений; они отвечают на конкретные вопросы и дают возможность сделать выводы, касающиеся перспективности и целесообразности возделывания лишь в случаях слабого или сильного повреждения надземной части, в т.ч. корневищ. Причем в первом случае выводы могут оказаться ошибочными, так как слабое повреждение рожков не гарантирует такого же состояния подземной части растений. Третий способ несколько более точен, но он требует довольно продолжительного времени для наблюдения, в то время как вопрос о ликвидации или сохранении плантации обычно важно решить как можно быстрее. К тому же он до определенной степени субъективен. Ни один из этих способов не включает точную оценку повреждения корней, а между тем корни наиболее уязвимы к низким отрицательным температурам, и, если последние держатся достаточно долго, чтобы промерзла почва, нередко именно повреждение корней становится решающим фактором для жизнедеятельности растительного организма. Наконец, упомянутые способы не дают возможности судить о предстоящей продуктивности растений. Даже наиболее точная оценка по отрастанию дается в период, когда растения еще не обременены урожаем, а погодные условия еще не вынуждают корни работать с полной нагрузкой, чтобы обеспечить растения водой и питательными веществами.

Цель изобретения - в наиболее ранние сроки определить целесообразность сохранения пострадавшей от морозов плантации; прогнозировать дальнейшее развитие растений и ожидаемую урожайность; а также оценить способность к восстановлению и перспективность возделывания сортов в данных условиях с точки зрения их биологических и физиологических особенностей, обусловливающих адаптацию к экстремальным зимним температурам.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что после воздействия низких отрицательных температур не только вычисляют процент выживших рожков путем подсчета числа сохранившихся рожков и их общего количества, но и проводят точное определение процента сохранившейся части корневой системы путем измерения длин всех активных корней и, отдельно, живых корней, и вычисления их сумм - всех и неповрежденных корней, после чего находят процент суммарной длины последних в общей длине всех корней. Используя процентные значения сохранившихся частей корневой системы и рожков, рассчитывают коэффициент отношения (КО) первого показателя ко второму. Полученный коэффициент, наряду с показателями выживания корней и рожков, с достаточно высокой степенью надежности позволяет судить о способности растений к восстановлению, а также о том, насколько биологические и физиологические особенности данного сорта способны обеспечить его благоприятную перезимовку в экстремальных температурных условиях. Используя полученные в результате статистической обработки данных нескольких экспериментов уравнения регрессии с двумя переменными, из которых одна - коэффициент отношения процента живых корней к проценту сохранившихся рожков, а вторая - средний показатель числа живых рожков, рассчитывают предполагаемую урожайность, что в результате позволяет судить о том, целесообразно ли дальнейшее использование плантации или насаждений данного сорта, а также о том, насколько он адаптирован к подобным экстремальным условиям и перспективно ли его использование в насаждениях в принципе.

Пример выполнения способа

После бесснежной зимы 2002 г., с отрицательными температурами в декабре до -21,2°С, у 13 различных генотипов, посаженных в трехкратной повторности двумя годами раньше (каждый был представлен 30 растениями), определяли степень подмерзания корней и рожков. В конце апреля, используя 10 типичных, последовательно растущих растений каждого сорта или формы, проводили подсчет общего числа рожков и числа живых рожков, после чего вычислили долю последних в процентах. При этом живой, но заметно поврежденный рожок считался как 0,5 рожка. Затем каждое шестое растение в каждой повторности (в общей сложности пять растений) выкопали, чтобы определить суммарную длину всех корней и аналогичный показатель для неповрежденных корней. Для возрастных растений, начиная со второго года плодоношения, большое значение имеет соотношение первичных и периферийных, более молодых, корней, поскольку первичные корни к этому времени почти полностью утрачивают всасывающие корешки, да и проводящая функция у них в значительной степени редуцирована. Они начинают использоваться растениями как хранилище запасных питательных веществ. При расчете суммарная длина таких корней умножалась на коэффициент 0,5. Установили среднее значение доли суммарной длины неповрежденных корней в суммарной длине всех корней для каждого генотипа. Используя полученные показатели для корней и рожков в процентах, вычислили коэффициенты отношений первого ко второму (Таблица 1). По полученным коэффициентам и последующему развитию и плодоношению растений судили о том, какие значения первых позволяют растениям в дальнейшем восстановиться настолько, чтобы урожай оправдал затраты на дальнейшую эксплуатацию насаждения.

Какие значения коэффициентов являются достаточными, чтобы обеспечить удовлетворительное восстановление растений и приемлемую урожайность, а какие указывают на бесперспективность дальнейшего сохранения плантации, определяли путем всестороннего исследования поврежденных растений. Чтобы выяснить, как процентные показатели выживания корней и рожков влияли на дальнейшее поведение растений и их продуктивность, параллельно с углубленной оценкой повреждений рожков и корней у выкопанных растений проводили наблюдение за вегетирующими растениями тех же сортов и форм до окончания плодоношения с проведением учета товарного урожая. В соответствии с существующими методиками провели среднюю визуальную балльную оценку повреждения по интенсивности роста и общему развитию, используя 10 последовательно растущих растений (Таблица 1); по окончании плодоношения вычислили среднюю фактическую урожайность каждого сортообразца.

Таблица 1
Процент сохранившихся рожков, доля суммарной длины живых корней в общей сумме длин всех корней, выраженная в процентах, и коэффициенты отношений второго показателя к первому (2003)
Сорт, форма	Процент живых	Коэффициент отношения процента живых корней к проценту живых рожков	Среднее число живых рожков	Балльная оценка повреждения по отрастанию	Урожайность, т/га
корней	рожков
Цукат	56,9	70,8	0,80	8,0	3,0	3,3
Зенит	50,4	60,5	0,83	5,6	3,7	2,8
Салинка	20,4	33,8	0,60	5,1	4,2	1,1
Ранняя Плотная	44,4	39,9	1,13	3,5	2,5	3,4
Редгонтлит	30,1	40,7	0,74	5,7	3,3	2,5
Сент Вильяме	34,4	25,0	1,38	3,1	2,5	5,3
Сударушка	28,3	16,2	1,75	2,3	3,3	3,0
Ганталлон	36,5	27,7	1,32	5,0	2,8	4,2
Элиста	44,0	44,2	1,00	4,2	2,2	4,3
Ожанка	45,9	34,1	1,35	4,6	2,6	2,3
Or 1026-6-16	40,8	64,4	0,63	4,0	2,8	2,3
Or 171-15-5	4,8	10,7	0,45	0,8	5,0	0
Or 968-9-58	48,4	60,3	0,80	4,3	3,2	1,8
HCP05	10,2	11,9	-	0,6	0,4	1,7

Таблица дает возможность судить о поведении растений в зависимости от степени повреждения различных частей растений и об особенностях реакции различных генотипов на очень низкие отрицательные температуры (в данном случае -21,2°С). Дукат продемонстрировал самый высокий показатель выживания рожков, как в количественном, так и в процентном выражении (8,0 и 70,8% соответственно). Этому же сорту принадлежит и самый высокий процент живых корней (56,9). Однако сразу 4 сорта со значительно более скромными показателями числа рожков превысили его по урожайности. У всех них коэффициент отношения процента живых корней к проценту живых рожков был не менее 1,00, в то время как у Дуката КО был равен 0,80. Оценка степени повреждения растений в целом по отрастанию в значительной степени отражала дисбаланс между корнями и надземной частью растений. С другой стороны, балльная оценка, выставленная сорту Дукат (3,0), отличалась от таковых у сортов Редгонтлит, Сударушка (3,3), Танталлон, Or 1026-6-16 (2,8) и Or 968-9-58 (3,2 несущественно), в то время как число выживших рожков у этих сортов и форм варьировало от 2,3 до 5,7 на 1 растение, а урожайность - от 1,8 до 4,2 т/га. Товарная урожайность сорта Сударушка, у которого сохранилось всего 2,3 рожка на куст, оказалась почти такой же, как и у сорта Дукат. Естественно предположить, что такой результат обеспечили разные значения КО показателя выживаемости корней к таковому надземной части, который у первого сорта был более чем в два раза выше по сравнению с последним.

Используя все полученные показатели, провели корреляционный анализ между оценкой по отрастанию и показателями выживания корней и рожков, между товарной урожайностью и теми же показателями, между урожайностью и оценкой повреждения, выставленной по отрастанию и развитию растений (Таблица 2), а также сравнительный анализ всех показателей и урожайности. В частности, в данном конкретном случае между урожайностью и коэффициентом отношения доли сохранившихся корней к проценту живых рожков существовала довольно тесная корреляция: r=0,63 (Таблица 2). Относительно невысокое значение коэффициента понятно, так как урожайность зависит не только от этого показателя. Важно также, сколько рожков осталось на растении, поскольку именно на них формируются цветоносы, а впоследствии ягоды. Коэффициент множественной корреляции между урожайностью и этими двумя показателями был значительно выше - r=0,72. Разделение всех сортов и форм на две группы: с КО≥1 и КО<1 позволило получить еще более тесную корреляцию между показателями в каждой из них (r=0,80 и r=0,84 соответственно). Статистическая обработка полученных данных позволила получить соответствующие уравнения регрессии с двумя переменными, одна из которых - коэффициент отношения процента живых корней к проценту уцелевших рожков, а вторая - среднее число рожков на 1 растение, позволяющие довольно точно рассчитать ожидаемую урожайность.

В результате регрессионного анализа для данного случая были получены следующие уравнения: Y=2,19а+0,18b+0,12ab+0,65 для первой группы с KO≥1, и Y=2,13а-0,11b+0,24ab+0,80 - для второй (КО<1), где Y - урожайность, выраженная в т/га, а - коэффициент отношения процента живых корней к проценту живых рожков, a b - среднее число рожков на 1 растение.

Таблица 2
Коэффициенты корреляции между показателями роста и развития растений, урожайностью и различными оценками повреждений
Показатели	Оценка повреждения по отрастанию растений	Товарная урожайность
Процент выживших рожков	-0,30*	0,07
Процент выживших корней	-0,63***	0,51**
Число живых рожков	-0,27	0,41**
Коэффициент отношения процента живых корней к проценту сохранившихся рожков	-0,55**	0,63***
Товарная урожайность	-0,82***	1,00

Подставив в них значения а и b, можно рассчитать ориентировочную урожайность сорта. Хотя в отдельных случаях полученная цифра не будет очень точной, поскольку, во-первых, урожайность зависит также от целого ряда индивидуальных особенностей сорта и погодных условий, а во-вторых, при очень низком значении КО, сопровождаемом высокой выживаемостью рожков, и наоборот, отклонения от зависимостей, описываемых соответствующими формулами, становятся заметными, использование ее в качестве ориентира вполне оправдано, поскольку по ней можно судить как о целесообразности дальнейшей эксплуатации плантации, так и о степени перспективности сортов. Точность расчета урожайности можно повысить либо за счет введения дополнительных переменных, от которых она зависит, либо рассчитав уравнения регрессии для кривых линий, описывающих зависимости более точно. Однако при этом появляется необходимость определения дополнительных параметров растений, при этом сложность расчетов существенно возрастает, в то время как точность результата повышается незначительно.

Изучение растений разного возраста и различных сортов и форм после трех неблагоприятных зимних сезонов с резкими понижениями температуры, приведшими к значительным повреждениям, показало, что применение КО для оценки восстановительной способности целесообразно, если имеет место подмерзание корней. Даже небольшое повреждение активных корней может оказать пагубное влияние на урожай и его качество, если надземная часть практически не повреждена. В этом случае урожайность всегда достаточно тесно коррелировала с этим показателем, хотя уровень урожайности и уравнения, описывающие зависимость урожайности от коэффициента отношения процента живых корней к проценту живых рожков, зависели от самих этих показателей. Проведенные исследования позволили установить, при каких минимальных значениях КО для однолетних и двулетних растений и при каком количестве сохранившихся рожков достигается определенный уровень урожайности, например, 5 т/га.

В зависимости от степени повреждения подземной и надземной частей растений, данный способ может быть использован при оценке сортов и насаждений как основной или как дополнительный к уже существующим. Тем не менее, проведение такого анализа целесообразно даже в том случае, когда подмерзание надземной части растений выглядит незначительным, поскольку существуют сорта, надземная часть которых в силу своего строения и физиологических особенностей способна длительно противостоять довольно низким отрицательным температурам, в то время как корни проявляют значительно более высокую чувствительность к ним. Плантация с растениями, баланс между подземной и надземной частями которых нарушен, не принесет ничего, кроме убытков. Кроме того, ослабленные растения становятся легкой добычей заболеваний и вредителей, превращаясь в их рассадник.

Способ оценки адаптации сортов земляники к отрицательным температурам и способности к восстановлению после подмерзания, включающий определение доли живых рожков, отличающийся тем, что одновременно определяют долю сохранившейся части корневой системы путем измерения суммарной длины корней, сохранившихся после экстремальной перезимовки, в общей сумме длин всех корней, далее вычисляют коэффициент отношения доли сохранившейся части корневой системы к доле живых рожков, подвергшихся воздействию отрицательных температур, по которому устанавливают способность растений к восстановлению после полученных повреждений, а по уравнению регрессии с использованием указанного коэффициента и среднего числа рожков на растение определяют урожайность, по которой судят об адаптации сортов к отрицательным температурам.