СПОСОБ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА ВЫСОКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ

Название	СПОСОБ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА ВЫСОКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ
Разработчик (Авторы)	Аксёнов Игорь Викторович, Амелин Александр Васильевич, Парахин Николай Васильевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2592678
Дата регистрации	27.05.2015
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный Университет"
Область применения (класс МПК)	27.05.2015

Описание изобретения

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений, и может быть использовано в селекционном процессе для оценки и отбора образцов, генотипов подсолнечника на высокопродуктивность растений при создании исходного селекционного материала, сортов.

Наиболее известны способы отбора высокопродуктивных форм растений, в основном зерновых культур, по разным признакам растения.

Среди данных способов известен способ отбора высокопродуктивных растений зерновых колосовых культур, включающий измерение длины влагалища флагового листа главного стебля в период от начала колошения до полного созревания или после уборки, с последующим отбором по наиболее длинному влагалищу (Авторское свидетельство СССР №1410919, A01H 1/04, опубл. 23.07.1988, бюл. №27).

Недостатком способа отбора на основании измерения длины влагалища флагового листа главного стебля является то, что отбор производится по субъективному морфологическому показателю, так как развитие флагового листа и размер его влагалища зависят от степени развития предыдущих листьев, начиная с низовых, и от внешних факторов среды.

Известен способ отбора продуктивных генотипов пшеницы, включающий использование в качестве биологического показателя фотохимической активности путем измерения относительной радиоактивности флагового листа, относительной радиоактивности колоса и всего растения и осуществление отбора по коэффициенту сопряженности донорно-акцепторных отношений между флатовым листом и колосом по формуле, к продуктивным относят генотипы с максимальным значением коэффициента (Авторское свидетельство СССР №1563642, A01H 1/04, опубл. 15.05.1990, бюл. №18).

Недостатком данного способа является то, что отбор осуществляют по показателю фотохимической активности, определяемому очень трудоемким и сложным способом, требующим специального оборудования для работы с радиоизотопами.

Известен способ отбора продуктивных форм зерновых культур по показателям соцветия, включающий отбор метелок, измерение массы зерна с соцветия и массу соцветия, определение отношения массы зерна к массе соцветия с последующим отбором форм, обладающим максимальным значением этого отношения (Авторское свидетельство СССР №1454323, A01H 1/04, 30.01.1989, бюл. №4).

Недостатком данного способа является то, что не учитывается первичная функция массы вегетативных органов побега, направляющих ассимиляты на построение вначале вегетативных структур соцветия, и только после цветения и оплодотворения цветков колоса на формирование его зерновок, поэтому он не обладает полнотой объективности.

Известен способ отбора высокопродуктивных форм пшеницы, в соответствии с которым в фазу полной спелости определяют массу зерна колоса и вегетативную массу растения, а в качестве показателя продуктивности рассчитывают коэффициент пропорциональной зависимости массы зерна колоса от вегетативной массы побега. По установленной величине этого показателя осуществляют отбор растений на продуктивность. При этом к высокопродуктивным сортам относят те, которые имеют максимальное значение коэффициента пропорциональной зависимости (Патент РФ №2443104, 27.02.2012 г.).

Наиболее близким к заявляемому является способ отбора высокопродуктивных форм сои. Отбор форм сои на высокопродуктивность осуществляется по установлению соотношения на основе характера экологической регрессии селекционного признака (масса зерна растения) в фоновому признаку (масса отрезка нижней части главного побега растения в фазе полного созревания). На основании анализа всей выборки растений строят график экологической регрессии по отношению массы семян с растения к массе отрезка нижней части его главного побега. Выбор потенциально (ценотически) продуктивных растений осуществляют по наибольшему положительному отклонению их значений от линии экологической регрессии (Патент РФ №2482665, 16.11.2011 г.).

Недостатком этого способа является то, что разный уровень минерального питания, плодородия почв, неодинаковые погодные условия периода вегетации (засуха или наоборот избыточное выпадение осадков) может приводить к невыполненности зерна, изменению соотношения между массой зерна колоса и вегетативной массой растения, что обусловливает необъективность отбора высокопродуктивных генотипов. Это объясняется тем, что уровни значения генеративной и вегетативных масс растений различны и в основном зависят от двух факторов: генотипа и комплекса внешних факторов выращивания.

Задачей предложенного способа является повышение точности и объективности отбора образцов подсолнечника с высокой продуктивностью.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что способ отбора образцов подсолнечника с высокой продуктивностью, включающий

- отбор растительных и почвенных проб в горизонте 0-100 см через каждые 10 см в трех повторениях по диагонали делянки в фазе развития растений бутонизация - начало образования корзинки и через десять суток;

- использование вышеуказанных отобранных проб для определения:

а) запасов почвенной влаги горизонта почвы 0-100 см производят вычисления по отдельным слоям (0-10 см, 10-120 см, 20-30 см … 90-10 см) с последующим суммированием по формуле: , где: ОЗВ - общий запас влаги в метровом слое почвы, м³; V - влажность отдельного слоя почвы, % от массы абсолютно сухой почвы; d - объемная масса отдельного слоя почвы, г/см³; h - глубина взятия образца почвы; V₁d₁h₁, V₂d₂h₂ и т.д. - общий запас влаги в каждом отдельно взятом слое почвы;

б) площади листовой поверхности по формуле:

где: S - площадь листьев одного растения, м²; М_л - масса листьев одного растения, г; М_в - масса высечек, г; а - количество высечек, шт.; Д - диаметр сверла, см; π - 3,14;

в) содержания сухого вещества в растениях подсолнечника весовым методом путем высушивания в сушильном шкафу при температуре 150°C;

г) расхода влаги растениями за учетный период по формуле: , где: ΣW - расход почвенной влаги растениями, м³; ОЗВ_н - запасы влаги в почве в начале срока определения, м³; ОЗВ_к - запасы влаги в почве в конце срока определения, м³; ΣP - количество выпавших осадков за учетный период, мм;

д) чистой продуктивности фотосинтеза по формуле:

где: ЧПФ - чистая продуктивность растений, г/м² за сутки; В₂ - площадь листьев растений в конце учетного периода, м²; B₁ - площадь листьев в начале учетного периода, м²; S₁ - сухая масса растений в начале учетного периода, г; S₂ - сухая масса растений в конце учетного периода, г; N - число суток между определениями;

- определение коэффициента расхода почвенной влаги на единицу ЧПФ по формуле:

где: К_рч - коэффициент расхода почвенной влаги растениями на единицу ЧПФ, м³/г/м² за сутки; ΣW - расход влаги растениями за учетный период, м³; ЧПФ - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м² за сутки;

- отбор высокопродуктивных образцов растения подсолнечника, при этом в качестве высокопродуктивных отбирают растения с минимальным значением К_рпв.

Коэффициент расхода почвенной влаги по биологической сущности является коэффициентом, численное значение которого позволяет одновременно установить наиболее экономно расходующие влагу генотипы в ответственный период формирования генеративных органов и показывает меру соотношения, при которой единица расхода почвенной влаги на единицу ЧПФ растений обеспечивает формирование массы семян в корзинке подсолнечника.

Эта связь положена в основу способа определения и отбора образцов подсолнечника на высокую продуктивность в процессе создания исходного материала и источников высокопродуктивности сортов.

Установлено, что минимальное значение коэффициента расхода почвенной влаги на единицу ЧПФ объективно характеризует возможность образцов подсолнечника формировать максимальную массу семян корзинки, формируя в конечном итоге максимальный уровень урожайности агроценозов.

Заявляемый способ отбора образцов подсолнечника на высокую продуктивность заключается в следующем.

Способ осуществляется в три этапа. Первый этап осуществляется в фазе развития растений подсолнечника - бутонизация. На этом этапе определяют запасы почвенной влаги, площадь листовой поверхности растений, содержание сухого вещества в растениях подсолнечника. Второй этап осуществляется через десять суток в фазе развития растений - начало образования корзинки. На этапе выполняют определение запасов почвенной влаги, площадь листовой поверхности растений, содержание сухого вещества в растениях подсолнечника, рассчитывают чистую продуктивность фотосинтеза, коэффициент расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза. Третий этап осуществляется после наступления фазы полной спелости растений подсолнечника. Проводится уборка корзинок, их обмолот, определение средней массы семян корзинки по каждому генотипу, определяется корреляционная зависимость между коэффициентом расхода почвенной влаги на единицу фотосинтеза и массой семян корзинки. Далее отбираются образцы подсолнечника на высокую продуктивность для создания исходного материала и доноров высокопродуктивности, сортов.

Пример

В фазе развития подсолнечника бутонизация - начало образования корзинки в начале и в конце учетного срока с интервалом в десять суток проводят отборы почвы в слое 0-100 см для определения запасов почвенной влаги, отборы растений на определение содержания сухого вещества, определяют площадь листовой поверхности растений.

Отборы почвы проводят в горизонте 0-100 см через каждые 10 см в трех повторениях по диагонали делянки, растительные пробы составляют из наиболее типичных растений на делянке.

Для определения запаса влаги горизонта почвы 0-100 см производят вычисления по отдельным слоям (0-10 см, 10-120 см, 20-30 см … 90-10 см) с последующим суммированием по формуле:

где:

ОЗВ - общий запас влаги в метровом слое почвы, м³;

V - влажность отдельного слоя почвы, % от массы абсолютно сухой почвы;

d - объемная масса отдельного слоя почвы, г/см³;

h - глубина взятия образца почвы;

V₁d₁h₁, V₂d₂h₂ и т.д. - общий запас влаги в каждом отдельно взятом слое почвы.

Для пересчета запасов влаги в мм величину, выраженную в м³/га, умножают на коэффициент 0,1, так как запас воды в 1 мм водного слоя на 1 га равен объему воды 10 м³.

Расход почвенной влаги растениями за учетный период рассчитывают по формуле:

где:

ΣW - расход почвенной влаги растениями, м³;

ОЗВ_н - запасы влаги в почве в начале срока определения, м³;

ОЗВ_к - запасы влаги в почве в конце срока определения, м³;

ΣP - количество выпавших осадков за учетный период, мм.

Площадь листовой поверхности растения определяют методом высечек по методике С.А. Тарасенко (1995):

где:

S - площадь листьев одного растения, м²;

М_л - масса листьев одного растения, г;

М_в - масса высечек, г;

а - количество высечек, шт.;

Д - диаметр сверла, см;

π - 3,14.

Содержание сухого вещества в растениях подсолнечника определяют весовым методом путем высушивания в сушильном шкафу при температуре 105°C.

Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), показывающую интенсивность накопления растений биомассы единицей площади листьев за единицу времени (г/м² за сутки) и характеризующую разницу между фотосинтезом и дыханием растения, определяют по формуле:

где:

ЧПФ - чистая продуктивность растений, г/м² за сутки;

В₂ - площадь листьев растений в конце учетного периода, м²;

B₁ - площадь листьев в начале учетного периода, м²;

S₁ - сухая масса растений в начале учетного периода, г;

S₂ - сухая масса растений в конце учетного периода, г;

N - число суток между определениями.

Коэффициент расхода почвенной влаги на единицу ЧПФ определяли по формуле:

где:

К_рч - коэффициент расхода почвенной влаги растениями на единицу ЧПФ, м³/г/м² за сутки

ΣW - расход влаги растениями за учетный период, м³;

ЧПФ - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м² за сутки.

Массу семян корзинки образцов подсолнечника определяют путем индивидуального обмолота в период полного созревания растений 10 корзинок в двухкратной повторности с последующим взвешиванием семян каждой корзинки и определением средней массы семян. В исследования были включены образцы подсолнечника, характеризующиеся разными качественными морфологическими признаками растений.

Образцы отличаются по величине чистой продуктивности фотосинтеза, расхода почвенной влаги, массе семян подсолнечника (таблица).

Образцы подсолнечника с более высокой массой семян корзинки имели меньшие величины расход почвенной влаги в фазу бутонизация - начало образования корзинки и коэффициент расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ). У образцов с формируемой массой семян корзинки в пределах 42,6-55,9 г коэффициент расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза находится в минимальных значениях 1,04-1,24. У образцов подсолнечника с меньшим уровнем формирования массы семян корзинкой отмечено возрастание коэффициента расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза в фазу формирования генеративных органов. Между коэффициентом расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза и массой семян корзинки подсолнечника установлена отрицательная корреляционная зависимость - r = -0,90 (фиг.).

Таким образом, способ образцов подсолнечника на высокопродуктивность основан на выявленной экспериментальным путем физиоло-биологической закономерности.

Масса семян корзинки подсолнечника (селекционный признак - СП) находится в тесной пропорциональной зависимости от коэффициента расхода почвенной влаги на единицу фотосинтеза (фоновый признак - ФП) в фазе развития растений бутонизация - начало образования корзинки.

Способ отбора образцов подсолнечника на высокопродуктивность, основывающийся на показателе коэффициента расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза в фазе развития растений бутонизация - начало образования корзинки, а также на соотношении массы семян корзинки (СП) и коэффициента расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза (ФП) решает проблему проведения отборов образцов на высокопродуктивность до фазы начала цветения растений, оптимизации селекционного процесса.

В качестве показателя отбора образцов подсолнечника на высокопродуктивность предложен коэффициент расхода почвенной влаги на единицу фотосинтеза в фазу формирования корзинки.

Установление уровня расхода почвенной влаги растениями в фазе бутонизация - начало образования корзинки позволяет выделить высокопродуктивные генотипы подсолнечника, расходующие меньший уровень почвенной влаги на единицу накопления сухого вещества растениями в фазе образования растениями генеративных органов, в наиболее критический срок водопотребления.

Использование изобретения обеспечивает упрощение и повышение объективности процесса отбора образцов подсолнечника на высокопродуктивность.

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели (технического результата) и решение поставленной задачи.

Формула изобретения

Способ отбора образцов подсолнечника с высокой продуктивностью, включающий
- отбор растительных и почвенных проб в горизонте 0-100 см через каждые 10 см в трех повторениях по диагонали делянки в фазе развития растений бутонизация - начало образования корзинки и через десять суток;
- использование вышеуказанных отобранных проб для определения:
а) запасов почвенной влаги горизонта почвы 0-100 см производят вычисления по отдельным слоям (0-10 см, 10-120 см, 20-30 см … 90-10 см) с последующим суммированием по формуле: , где: ОЗВ - общий запас влаги в метровом слое почвы, м³; V - влажность отдельного слоя почвы, % от массы абсолютно сухой почвы; d - объемная масса отдельного слоя почвы, г/см³; h - глубина взятия образца почвы; V₁d₁h₁, V₂d₂h₂ т.д. - общий запас влаги в каждом отдельно взятом слое почвы;
б) площади листовой поверхности по формуле:

где: S - площадь листьев одного растения, м²; М_л - масса листьев одного растения, г; М_в - масса высечек, г; а - количество высечек, шт.; Д - диаметр сверла, см; π - 3,14;
в) содержания сухого вещества в растениях подсолнечника весовым методом путем высушивания в сушильном шкафу при температуре 150°C;
г) расхода влаги растениями за учетный период по формуле:, где: ΣW - расход почвенной влаги растениями, м³; ОЗВ_н - запасы влаги в почве в начале срока определения, м³; ОЗВ_к - запасы влаги в почве в конце срока определения, м³; ΣР - количество выпавших осадков за учетный период, мм;
д) чистой продуктивности фотосинтеза по формуле:

где: ЧПФ - чистая продуктивность растений, г/м² за сутки; В₂ - площадь листьев растений в конце учетного периода, м²; B₁ - площадь листьев в начале учетного периода, м²; S₁ - сухая масса растений в начале учетного периода, г; S₂ - сухая масса растений в конце учетного периода, г; N - число суток между определениями;
- определение коэффициента расхода почвенной влаги на единицу ЧПФ по формуле:

где: К_рч - коэффициент расхода почвенной влаги растениями на единицу ЧПФ, м³/г/м² за сутки; ΣW - расход влаги растениями за учетный период, м³; ЧПФ - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м² за сутки;
- отбор высокопродуктивных образцов растения подсолнечника, при этом в качестве высокопродуктивных отбирают растения с минимальным значением К_рпв.

Изобретение "СПОСОБ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА ВЫСОКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ" (Аксёнов Игорь Викторович, Амелин Александр Васильевич, Парахин Николай Васильевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога