Оценка экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в пределах склоновых лесостепных агроландшафтов ЦЧЗ России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Михайленко Ирина Ивановна

• Михайленко Ирина Ивановна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Михайленко Ирина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ АГРОЭКОСИСТЕМ

1.1. Характеристика абиотических факторов и выделение по отношению

к ним экологических групп культурных растений

1.2. Адаптация зерновых культур в агроэкосистемах в условиях климатического стресса

1.3. Анализ методических подходов по определению параметров водного режима листьев и экологической пластичности растений к стресс-фактору засухи

1.4. Выявление значимости основных элементов минерального питания в

агроэкосистемах

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

2.1. Анализ метеорологических условий за период

исследования

2.2. Оценка экологических условий в агроландшафтах в пределах основных типов мезорельефа

2.3. Схема опыта и описание объектов и методов исследования

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРА МЕЗОРЕЛЬЕФА НА ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСОВ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ, ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В

ПОЧВЕ И УРОЖАЙНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

3.1. Анализ динамики запасов продуктивной влаги в почве в пределах

типов мезорельефа

3.2. Выявление изменения запасов элементов питания в почве в пределах основных типов мезорельефа

3.3. Динамика урожайности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в агроэкосистемах в зависимости от агрофона и фактора мезорельефа

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕГИОНАЛЬНО ДОМИНИРУЮЩИХ ВНУТРИВИДОВЫХ ВАРИАНТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ОТ ФАКТОРА МЕЗОРЕЛЬЕФА

4.1. Динамика высоты растений озимой пшеницы в пределах основных типов мезорельефа

4.2. Оценка площади листовой поверхности растений озимой пшеницы

4.3. Анализ динамики массы сухого вещества растений озимой пшеницы

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ РЕГИОНАЛЬНО ДОМИНИРУЮЩИХ ВНУТРИВИДОВЫХ ВАРИАНТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ К СТРЕСС-ФАКТОРУ ЗАСУХИ ПО ЭКОМОРФОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

5.1. Оценка экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы к стресс-фактору засухи по количеству устьиц

5.2. Использование параметров водного обмена растений озимой пшеницы для определения их экологической пластичности к стресс-фактору засухи

5.3. Определение влияния экоморфологических и морфометрических параметров на урожайность озимой пшеницы в условиях представительных плакорных и

склоновых агроландшафтов

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в пределах склоновых лесостепных агроландшафтов ЦЧЗ России»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Одной из наиболее актуальных проблем современной экологии является агроэкологическая оптимизация структуры землепользования, набора выращиваемых в условиях конкретных агроэкосистем культур и сортов, применяемых агротехнологий - нацеленная на минимизацию экологических рисков в условиях эффективного ведения хозяйства.

В юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России более половины пахотных земель расположено на склонах различной крутизны [Экологические основы, 2006; Соловиченко, 2013]. Размещение полевых агроэкосистем в условиях склоновых агроландшафтов, как правило, ведет к снижению их продуктивности, вследствие неблагоприятных экологических условий и высокой эродированности почв. В связи с этим для улучшения плодородия почв возникает необходимость внесения повышенных доз органических и минеральных удобрений. Однако такой подход отнюдь не всегда обеспечивает экологическое равновесие в агроландшафтах [Смирнова, 2006; 2014]. На почвах склоновых агроэкосистем устойчивое повышение продуктивности достигается, прежде всего, за счет увеличения интенсивности биологических факторов и умеренного использования удобрений, что уменьшает степень риска их смыва и загрязнения водных объектов [Кирюшин, 1996; Каштанов, Явтушенко, 1997; Савич, 2002; Турусов, 2012]. Важнейшим направлением биологизации земледелия является целенаправленный отбор экологически пластичных внутривидовых вариантов озимой пшеницы, адаптированных к различным орографическим условиям агро-ландшафтов.

Подбор среди регионально доминирующих внутривидовых вариантов культур наиболее агроэкологически адаптированных к условиям представительных агроландшафтов позволяет увеличить устойчивую продуктивность агроэкоси-стем с качественным уменьшением антропогенной нагрузки на их базовые компоненты.

Целью работы является проведение комплексных агроэкологических исследований с оценкой экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в пределах основных форм мезорельефа представительных полевых агроэкосистем юго -западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны (ЦЧЗ) России.

В задачи исследований входило:

1. Провести комплексную оценку экологических факторов, доминирующих в склоновых агроландшафтах (с разными формами мезорельефа) юга Среднерусской возвышенности.

2. Выявить лимитирующие экологические факторы, определяющие урожайность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в условиях типичных склоновых агроландшафтов юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России.

3. Выявить влияние орографических экологический условий на изменение морфометрических показателей регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в условиях представительных агроэкосистем юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России.

4. Определить экологическую пластичность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы к стресс-фактору засухи в зависимости от орографических и климатических экологических условий юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России.

Предметом исследования является экологическая пластичность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в условиях представительных плакорных и склоновых агроэкосистем, с учетом регионально-типологических особенностей их базовых компонентов (почв, рельефа, почвооб-разующих пород).

При проведении работы были использованы полевые, профильно-геоморфологические, картографические, лабораторные и математические методы исследования.

Научная новизна. Впервые для юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России на основе эколого-ландшафтного подхода проведена системная оценка экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в пределах основных форм мезорельефа. Установлено, что применение удобрений не является основным лимитирующим экологическим фактором в повышении продуктивности озимой пшеницы в условиях исследуемых склоновых агроэкосистем. Определены адаптивные изменения экоморфологических и морфометрических показателей внутривидовых вариантов озимой пшеницы в склоновых агроэкосистемах ЦЧЗ (Патент РФ № 2566556). При оценке экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы к стресс-фактору засухи творчески использован информативный биометрический показатель - устьичный коэффициент (Патент РФ № 2567902).

Практическая значимость работы. Полученные в результате проведенных исследований данные качественно дополняют и систематизируют районированную информацию об экологической пластичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы к стресс-фактору засухи и фактору мезорельефа в условиях типичных склоновых агроландшафтов юго-западной лесостепной провинции Центрально -Черноземной Зоны России. Регионально систематизированные результаты экспериментальных исследований могут быть использованы для совершенствования нормативной базы, используемой при разработке, корректировке, экологической экспертизе и агроэкологическом аудите профильных разделов адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

Личный вклад автора. Полевые и экспериментальные работы были выполнены автором лично или при непосредственном участии в составе лаборатории адаптивного растениеводства и агроэкологии ФГБНУ «Белгородский НИИСХ» в период с 2009 по 2015 гг. Статистическая обработка данных, их интерпретация произведены автором, также им предложен и рассчитан устьичный коэффициент в качестве дополнительного параметра оценки экологической пла-

стичности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы к стресс-фактору засухи в определенный период онтогенеза.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на Ученом Совете ФГБНУ «Белгородский НИИСХ», доложены на Международной научно-практической конференции «Эрозия почв: Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства» (Ульяновск, 2009); на XXI ежегодной Международной научной конференции студентов и аспирантов, посвященной памяти профессора Г.П. Дубинского (Харьков, 2012); на Международной научной конференции «Проблемы и перспективы инновационного развития агроинженерии, энергоэффективности и 1Т-технологий» (Белгород, 2014); на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2014); на научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов им. В.В. Докучаева» «Агроэкологические проблемы почвоведения и земледелия» (Курск, 2014). По материалам диссертации зарегистрировано 2 патента на изобретение.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, 3 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах, включает введение, 5 глав, выводы, список используемой литературы, приложения, содержит 22 таблицы, 14 рисунков. Список использованной литературы состоит из 1 60 наименований, 15 из которых являются иностранными источниками.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В условиях представительных склоновых агроэкосистем применение удобрений не является основным лимитирующим экологическим фактором в устойчивом повышении продуктивности озимой пшеницы.

2. Экоморфологические и морфометрические параметры регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в агроэкосистеме выступают наиболее значимыми показателями их экологической пластичности к стресс-фактору засухи и фактору мезорельефа в условиях типичных склоновых

агроэкосистем юго-западной лесостепной провинции Центрально-Черноземной Зоны России.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору биологических наук, профессору Смирновой Л.Г. за постоянное внимание к работе, ценные консультации и рекомендации, помощь в проведении работы. Автор выражает благодарность всем сотрудникам лаборатории адаптивного растениеводства и агроэкологии ФГБНУ «Белгородский НИИСХ» за помощь в полевых работах и лабораторных исследованиях.

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ АГРОЭКОСИСТЕМ

1.1. Характеристика абиотических факторов и выделение по отношению к ним экологических групп культурных растений

Все параметры неживой природы, которые прямо или косвенно воздействуют на живые организмы являются абиотическими факторами. Чтобы изучить взаимосвязь между группами экологических факторов, необходимо более подробно рассмотреть каждый из них, определить роль в жизнедеятельности организмов. Следует иметь в виду, что агроэкосистемы неустойчивы, не способны к регенерации и саморегулированию, подвергаются угрозе гибели от массовой интенсификации вредителей или болезней. Они требуют постоянной деятельности по их поддержанию со стороны человека.

Агроэкосистемы подвергаются действию большого количества различных факторов, под влиянием которых изменяются ростовые и генеративные процессы, продуктивность растений и качество продукции. Злаки относятся к числу растений, обладающих высокой отзывчивостью на изменения факторов внешней среды и технологию возделывания. Полевые культуры по биологическим особенностям, требовательности или устойчивости к экологическим факторам разделены на группы.

По продолжительности жизни различают однолетние и многолетние культуры. Многолетние травы подразделяют на двулетники недолголетние (донник белый и желтый), используемые 2-3 года (клевер луговой); среднего долголетия (овсяница луговая, тимофеевка луговая 4-6 лет); долголетние (козлятник восточный, костер безостый, житняк) [Проектирование и внедрение..., 1999].

У полевых культур различают корневые системы: сильно развитые (глубины 2,5 м) - люцерна, сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза и другие, среднеразвитые (1,0-1,5 м - пшеница, рожь, ячмень, овес, картофель и др.) и слаборазвитые (0,7-0,9 м - гречиха, фасоль и другие) [Проектирование и внедрение., 1999].

По площади питания различают культуры, требующие ее наибольшей (1,01

2 2 - 2,5 м - арбуз, тыква, кабачки), довольно большой (0,15 - 0,20 м пропашные

Л

культуры) и небольшой величины (0,002 м - культуры сплошного сева [Проектирование и внедрение..., 1999].

Существует ряд исследований, связанных с влиянием экологических факторов на растения, на их рост и развитие [Смирнова, 2005; Тиво, 2007; Гибада-това, 2009; Ерошенко, 2009; Карабутов, 2011].

Известно, что абиотические факторы включают климатические (свет, температура, влага, атмосферные осадки и др.), эдафические (механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы) и орографические (рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона) факторы.

Свет является одним из важнейших абиотических факторов. Pоль света oбусловлена, прежде всего, ошбым полoжением растений, в том числе зерновых, в биосфере как aвтoтрофов, обpазующих путем фотосинтеза органическое вещество из неoрганических ^единений с использoванием лучистой энергии Сoлнца.

По тpебoванию к условиям oсвещения принято pазделять растения на следующие экологические группы:

1) гелиофиты - светолюбивые растения;

2) сциофиты - растения нижних ярусов, тенелюбивые;

3) факультативные гелиофиты - занимают промежуточное положение в ранге, могут переносить и затенение, и хорошо растут на свету [Березина, 2009].

Eсли ^инять шлнечную энepгию, дoстигающую Зeмли, за 100 %, то около 19 % ее пoглoщается ^и пpoхoждении через атмoсферу, 34 % oтpажается oбpат-но в ^смичесгае пpoстpaнство и 47 % дoстигает земной пoвеpхности в виде ^ямой и paccеянной радиации. Пpямaя солнечная paдиация - это континуум электромaгнитного излyчения с длинами вoлн от 0,1 до 30000 нм. На ультрафио-летoвyю часть спектра пpихoдится от 1 до 5 %, на видимую - от 16 до 45 % и на инфpaкраснyю - от 49 до 84 % [Березина, 2009].

Pacпределение энеpгии по спектpy значительно завишт oт массы атмосферы и вapьирует при paзличных вытотах стояния Coлнца. Koличество paccеянной радиации возрacтает с уменьшeнием высоты стояния ^лнца и повышением мутности атмосферы. Спектральный состав радиации ясного неба характеризуется максимyмом энергии в 400-480 нм [Амирджанов, 1980].

Огромное значение для физиoлогическиx пpoцеccoв имеет кopoтковолно-вая часть шлнечной энергии. Ее делят на ультрафиолетовую (290-380 нм), котopая проявляет фотомopфогенетический эффект; видимую, или фотосинтети-чески активную радиацию (380-710 нм), которая имеет фотосинтетический, фо-томорфогенетический тепловой эффект; и близкую инфракрасную (750- 4000 нм), которая обусловливает морфогенетический и тепловой эффект [Амирджа-нов, 1980].

Растения усваивают как прямой, так и рассеянный свет. Прямые солнечные лучи чрезвычайно негативны для растений, так как при высокой их интенсивности разрушается цитоплазма и хлорофилл. Рассеянный свет используется лучше и, кроме того, в нем содержится до 50-60% желто-красных лучей, которые необходимы для фотосинтеза. Недостаток интенсивного света состоит в увеличении транспирации. Свет мобилизирует открывание устьиц, увеличивает чувствительность мембран [Амирджанов, 1980].

Существенно важную роль в регуляции активности живых организмов и их развития играет длительность воздействия света - фотопериод. В умеренных зонах цикл развития растений приурочен к сезонам года, а подготовка к изменению температурных условий происходит на основе сигнала длины дня, которая в отличие от других сезонных факторов в определенное время года в данном месте всегда одинакова. Фотопериод представляет собой пусковой механизм, последовательно включающий физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной и плодоношению летом [Рубин, 2003].

По реакции на длительность освещения различают растения короткого дня, длинного дня и нейтральные к длине дня. Короткодневные растения (просо, кукуруза, суданская трава, тыква, арбуз, соя, фасоль, табак, ячмень и др.) произошли в

тропиках, в условиях короткого дня. Продолжительность вегетационного периода короткодневных растений сокращается по мере уменьшения длины дня с 15-14 до 12 часов и меньше при продвижении к югу и увеличивается в северных районах в условиях длинного дня (14-16 часов и более) [Проектирование и внедрение., 1999].

Растения длинного дня (пшеница, рожь, ячмень, овес, рапс, сурепица, редька масличная, горчица, мак, горох, чечевица, вика, картофель, свекла и другие) цветут и плодоносят при продолжительности дня не менее 12 часов. По мере увеличения продолжительности освещения до 14-16 часов и больше в северных широтах вегетационный период их уменьшается [Проетирование и внедрение., 1999].

Нейтральные к длине дня растения (фасоль обыкновенная, нут, гречиха, кормовые бобы, сафлор) зацветают при любой длине дня, не изменяя длительность вегетации [Проектирование и внедрение.. .,1999].

На распределение солнечной энергии в условиях склоновой микрозональности оказывает влияние экспозиция и наклон склона. Paзличная ^утизна склошв, шлнечная и ветpoвая экспозиция, снегозанocимocть, вoдные cвoйства шчв, приуроченные к склoновoму агpoландшафту существeнно измeняют cooтношение и потенциал главных фактоpoв плодородия - толнечной радиaции и влаги и, cooтветственно, пpoдуктивности агpoэкосиcтем [Арманд, 1965]. Изменение угла падения солнечных лучей значительно меняет и интенсивность радиации. Так, южные склоны получают на 4-6% тепла больше, а северные - на 810% меньше по сравнению с плакорными участками и склонами восточной и западной экспозиций. Однако, несмотря на то, что склоны южных направлений получают существенно больше солнечного тепла, они отличаются большими колебаниями суточной температуры [Гальперин, 2010].

Teмпература вoздyха и шчвы. ^и oценке тeмпepaтуры вoздуxa различaют ее пoлoжительные и oтpицательные пoказатели. Из числа показателей положительной температуры выделяют: сумму aктивных температур (выше 10°С) за пе-

риод вeгeтации; тeмпеpaтуру сaмого теплого мeсяца, хаpaктеpизующую ypoвень летних тeмпepaтур; суточную aмплитyдy кoлебaния.

Для получения пpoдукции oзимой мягкой пшеницы необходимо обеспечить определенные условия: суммa aктивныx тeмпepaтур (выше 10°С) за период вегетации должна наxoдиться как минимум на уровне 2800°С, а для гаран-тиpoванного eжeгoдногo тозревания урожая данный показатель дoлжен cocтав-лять 3100°С [Научные основы.,2001].

Оценивая фактор положительных температур, необходимо учитывать и температуру caмого теплого мecяца. На примере озимой пшеницы, для дружного прорастания и появления всходов нужна температура +12...+15°С. При тeм-пеpaтуре +14...+16°С и наличии влаги в поверхностном слое почвы всходы появляются через 7-9 дней. Максимальная верхняя температура для озимой пшеницы летом равна 40 градусов [Глазко, 2006].

По отношению к теплу менее требовательны холодостойкие культуры. Минимальная температура прорастания их семян и появления всходов 1-2°С и 2-4°С (конопля, рыжик, горчица, клевер, люцерна, рожь, пшеница, ячмень, вика, горох, чечевица, чина и другие). Всходы их устойчивы к холодам и заморозкам (до - 8°С). Они имеют многолетние, однолетние, яровые, озимые и зимующие формы [Проектирование и внедрение., 1999].

Семена среднетребовательных к теплу культур (подсолнечник, свекла, картофель, люпин, кормовые бобы, нут и другие) начинают прорастать при 5-6°С, всходы их появляются при 8-9°С. Они хуже переносят заморозки (до - 5-7°С), озимых форм не имеют [Проектирование и внедрение., 1999].

Более требовательны к теплу теплолюбивые культуры. Семена их прорастают при + 8-10°С (кукуруза, просо, соя, суданская трава); 10-14°С (фасоль, сорго, арбуз, тыква, арахис и другие), а всходы появляются при прогревании почвы до +10-15°С Их высевают в поздние сроки на теплых, хорошо прогреваемых почвах южной экспозиции [Проектирование и внедрение., 1999].

В условиях склоновых агроэкосистем, как уже говорилось ранее, наблюдается различие в поступающей на земную поверхность солнечной энергии. Раз-

ность температуры воздуха и температуры почвы составляет около 8-10°С на плакорном участке. В условиях северной экспозиции склона эта разность ниже на 3-7°С весной и на 4-10°С осенью по сравнению с южной экспозицией [Агроклиматические ресурсы., 1972].

В условиях Белгородской области, по данным гидрометеослужбы, на южных склонах за вегетационный период суммa aктивных тeмпepaтур воздуха на 50-80°С выше, чем на водоразделах [Агроклиматические ресурсы.. .,1972].

Основные показатели отрицательных температур, которые играют важную роль для зерновых культур: средние из абсолютных годовых минимумов тем-пеpaтуры воздуха и почвы; даты наступления весенних и осенних заморозков; продолжительность безморозного пepиoдa.

К весенним заморозкам наиболее устойчивы (выдерживают -8, -10°С): всходы яровой пшеницы (особенно мягкой), ячменя, овса, гороха; устойчивы также (до - 6, -8°С) вика, бобы, подсолнечник, сафлор, горчица, свекла; среднеустой-чивы (-3, -4°С) - соя; малоустойчивы (-2, -3°С) кукуруза, просо, сорго, суданская трава; неустойчивы (-0,5, -1°С) - гречиха, арбуз, тыква и другие. В фазу цветения устойчивость культур к заморозкам становится ниже, и даже малотребовательные к теплу растения могут погибнуть при заморозках -2, -3°С. Осенняя устойчивость к заморозкам созревающих растений уменьшается вдвое. Опасность повреждения растений заморозками увеличивается в низинах, куда стекается и где застаивается холодный воздух [Проектирование и внедрение., 1999].

К условиям перезимовки озимая пшеница более чувствительна, чем озимая рожь, но менее, чем озимый ячмень. Если снежного покрова нет, то она может вымерзнуть при температуре -16.-18°С на глубине узла кущения. Однако при глубоком снежном покрове озимая пшеница выносит температуру воздуха до -35°С и ниже. Переросшие растения озимой пшеницы, на которых сформировалось по 6-7 побегов, нестойкие до низких температур [Козловская, 2010].

Пластичность растений к неблагоприятным условиям перезимовки зависит от их зимостойкости и морозостойкости, а также от закалки. По определению В.И. Глазко (2006), зимостойкость - это способность озимых сельскохозяйствен-

ных культур переносить неблагоприятные условия зимнего и ранневесеннего периодов (выпревание, вымокание и др.). Мopoзостойкость - способность oзимых сельскохозяйственных культур выдepживать длительное вoздействие oтpица-тельныx темпepaтур в зимний период. Спосoбнoсть pacтений стойко выдерживать низкие мложительные темпepaтуры называют хoлoдoстoйкостью.

Зимocтойкость и мopoзостойкость pacтений являются сложными физиологическими свойствами. Они переменчивы, формируются на конкретных этапах развития, особенно в процессе закалки растений. И. И. Туманов (1979) установил, что закаливание протекает осенью в 2 фазы. Закаливание озимых сельскохозяйственных культур наиболее интенсивно протекает в ясные дни, чередующиеся с умеренно морозными ночами. Для прохождения I фазы закаливания требуется 12-14 дней, а для полной закалки 21-24 дня. После этого озимые хлеба становятся более зимостойкими и способны переносить морозы до -18...-20°С в зоне узла кущения, а также менее подвержены влиянию других неблагоприятных климатических факторов.

Не менее важный параметр для зерновых растений - темпepaтура почвы. От ee значений зависят pocт, развитие, сохранность кopневой системы в зимний период и ee активность. Оптимальная темпepaтура почвы, при которой наиболее интенсивно проходит рост корневой системы составляет +25°С [Опытное дело..., 1982; Палилова, 2004].

Атмосферные осадки выполняют функцию обеспечения водой и создания запасов влаги. Как правило, склоны северных и восточных экспозиций получают большее количество поступающих осадков, чем склоны южных и западных экспозиций. Кроме того, выпадение атмосферных осадков в основном характерно для наветренных склонов, причём количество осадков на склонах больше, чем на прилегающих участках равнин.

Так, в Белгородской области в севершй и севepo-западной, болee возвышенной, части годoвая сумма ocaдков составляет 500-565 мм, к югу снижается до 450. Количество дней с ocaдками за год галеблется от 140 до 150, причем максимум их падает на зиму, в то время как общая сумма ocaдков зимой меньше, чем

летом. Это объясняется тем, что зимой количество ocaдков выше, но интенсивность их невелика [Экологические основы., 2006].

Особенно различна агроэкологическая роль снегового покрова. Суточные колебания темпepaтур проникают в толщу снега лишь до 25 см, глубже темпepaтура почти не изменяется. При морозах в -20.-30 °С под слоем снега в 30-40 см температура незначительно ниже нуля. Глубокий снежный покров протестирует проросшие семена, предохраняет от вымерзания зеленые части pacте-ний [Палилова, 2004].

Так, в зимний период озимая пшеница вымерзает при -17.-19°С без снежного покрова, а с ним может выдержать до -25°С. Озимая рожь хорошо переносит зимние холода без снежного покрова и выдерживает до -20°С. При снежном покрове 20-25 см озимая рожь переносит до -35°С [Алабушев, 2011].

На распределение зимних осадков на склоне оказывает влияние ветровая экспозиция. Снег на различных склонах располагается неравномерно: на наветренных склонах с увеличением их крутизны мощность снега меньше, чем на водоразделе. По данным В.П. Герасименко (2009) в среднем на склонах западной экспозиции его высота меньше относительно paвнины на 12-14%, южной 2224%. Неpaвномерное pacположение снега по склонам разной экспозиции зависит от направления ветров. На наветренных склонах мощность снега больше на северной экспозиции на 25-26%, восточной - на 20% относительно равнины. Скорость воздушного потока на наветренных склонах с увеличением их крутизны возpacтает, на подветренных - снижается. Следовательно, с увеличением крутизны наветренного склона скорость воздушного потока резко повышается, превышая допустимую, при которой возможно снегоотложение.

На подветренных склонах все наоборот: чем круче склон, тем больше мощность снежного покрова, так как с увеличением крутизны склона скорость снеговоздушного потока становится ниже скорости, при которой начинается перенос снега (около 5 м/с), осуществляется его отложение в наибольшей степени в средней части склона, поэтому здесь и наблюдается наибольшая мощность снежного покрова [Быков, 2010].

Влажность почвы и воздуха является важнейшим фактором для всех растений. Вода является основной средой клетки, где осуществляются биохимические и физиологические процессы, которые лежат в основе ее жизнедеятельности. Кроме того, влага является участником важнейших процессов: фотосинтеза, дыхания, роста. Особая роль воды для растений заключается в необходимости постоянного пополнения ее из-за потерь при испарении.

По отношению к влаге среди полевых культур выделяют засухоустойчивые экономно расходующие влагу и имеющие транспирационный коэффициент 250300 (сорго, просо, кукуруза, нут, чина, люцерна, сахарная свекла, подсолнечник, житняк, катран, вайда и другие) и влаголюбивые (типичные хлеба, картофель, рапс, гречиха, кормовые бобы, вика, сераделла и другие), транспирационный коэффициент которых составляет 450-500 и более. Оптимальная влажность корне-обитаемого уровня почвы для относительно влаголюбивых культур находится в пределах 70-80%, для более засухоустойчивых - 60-70% наименьшей влагоем-кости [Проектирование и внедрение., 1999].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Михайленко Ирина Ивановна, 2016 год

-5 температура

-10 - 2010

-15 - 2011

- 2012

- 2013

Рисунок 2 - Характеристика метеорологических условий в осенне-зимний

период (2010-2013 гг.)

В октябре значительных различий в колебаниях температур воздуха между годами исследования не наблюдалось (5,27-10°С). Количество выпавших осадков в октябре 2010, 2011 и 2012 гг. существенно не отличалось (27,5-41,8 мм), однако, в 2013 году выпало их максимальное количество за год (156,2 мм). В ноябре количество осадков варьировало по годам в пределах 7,5-61 мм при температуре воздуха от -1°С в 2012 году до 6,6°С в 2011 году. Декабрь и январь характеризовались как достаточно увлажненные месяцы по всем годам исследования (45,9-78 мм и 33,5-71,7 мм). Однако отмечался значительный размах по температуре воздуха между изучаемыми годами. Наиболее холодными эти месяцы были в 2010 году (-7,7°С), а наиболее теплыми - в 2012 году (-2,4°С). В феврале отмечено максимальное снижение температуры воздуха в 2011 году до -11,9°С, в 2012 году -10,6°С. Количество атмосферных осадков за этот месяц незначительно варьировало по всем изучаемым годам (14-38,3 мм). Март отличался самым низким количеством выпавших осадков за 2010-2013 гг. (1,5-11,3 мм).

Таким образом, наиболее благоприятные условия для всходов и перезимовки посевов озимой мягкой пшеницы сложились в 2012-2013 гг., а наименее благоприятные условия отмечались в 2011-2012 гг.

2.2. Оценка экологических условий в пределах основных типов мезорельефа представительных агроландшафтов

Экологические факторы делятся на три группы: абиотические, биотические и антропогенные. Для решения поставленных задач представляется необходимым изучение факторов первой группы. Абиотические факторы (климатические, топографические) являются компонентами неживой природы, оказывающими воздействие на биологические системы. Другими словами исследования были направлены на определение влияния температуры воздуха, влажности почвы, особенностей рельефа, в том числе крутизны склона, экспозиции на условия произрастания регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы.

Эколого-ландшафтный анализ изучаемой территории, который проводился на основе полевых исследований, выявил наличие в ее пределах следующих типов мезорельефа: плакора и прямого склона южной экспозиции крутизной до 5°. Склон условно был разделен на микрозоны по Ф.Н. Милькову (1966). Для проведения исследования были использованы плакор, микрозона А, соответствующая участку склона крутизной 1 -3° и микрозона В, соответствующая участку склона крутизной 3-5°. Схема гипсометрического профиля района исследования представлена на рис. 3.

Изучение основных экологических факторов в пределах типов мезорельефа показало, что каждая микрозона в условиях склона имеет свои температурные особенности, которые существенно отличаются от плакорных. На распределение тепла в пространстве в дневное время оказывают влияние экспозиция и крутизна склона. Так, на водоразделе сумма эффективных температур более 10°С в среднем за 2010-2013 гг. составила 3285°С. На склоне южной экспозиции с увеличе-

нием крутизны от 1° до 5° сумма эффективных температур возрастала с 3285 до 3451°С и наблюдалось усиление прогрева почвы (табл. 2).

Рисунок 3 - Схема гипсометрического профиля района исследования

Таблица 2

Поправки к сумме эффективных температур и коэффициенту увлажнения в зависимости от крутизны склона за 2010-2013 гг.

Крутизна, градус Поправки к сумме температур >10°С Сумма температур > 10°С Поправки к коэффициенту увлажнения Коэффициент увлажнения

1° 53,9 3338,9 -0,017 0,68

2° 87,4 3372,4 -0,027 0,67

3° 116,5 3401,5 -0,035 0,66

4° 142,4 3427,4 -0,042 0,65

5° 166,6 3451,6 -0,049 0,65

г = 2.57 (НСР95) 58,2-168,5 3343-3454 0,018-0,049 0,64-0,67

Увлажнение почвы изменялось не только в результате действия климатических факторов, но и в зависимости от орографических условий. Коэффициент

увлажнения на плакоре равнялся 0,7 (в среднем за 2010-2013 гг.). В условиях склоновой микрозональности происходило снижение увлажненности почвы. Коэффициент увлажнения микрозоне крутизной 1-3° варьировал в пределах 0,660,68; в микрозоне крутизной 3-5° он был ниже и составлял 0,65.

Таким образом, выявлены различия между агроландшафтными микрозонами в пределах основных форм мезорельефа по сумме эффективных температур выше 10°С и коэффициенту увлажнения. На плакоре отмечены наиболее благоприятные условия (X эффективных температур 3285°С и К - 0,7). С увеличением крутизны склона изучаемые экологические параметры становятся менее благоприятными. В микрозоне склона 3-5° отмечена наибольшая сумма эффективных температур 3451°С и наименьший коэффициент увлажнения 0,65.

2.3. Схема опыта и описание объектов и методов исследования

Полевые исследования по изучению влияния орографических и климатических экологических условий на изменение экоморфологических и морфометри-ческих признаков растений озимой пшеницы с целью выявления агроэкологиче-ски пластичных регионально доминирующих сортов организовали в пределах ландшафтно-полевого опыта.

Ландшафтно-полевой опыт, площадь которого 112 га, находится на юге Среднерусской возвышенности. Данный участок на 300 м удален от села Ерик и на 1,8 км от федеральной трассы Москва-Симферополь. Он расположен на плакоре и прямом склоне южной экспозиции в долине реки Ерик. Протяженность его около 800 м, перепад высот 26 м (202-176 м), уклон изменяется от 1 до 8°. По характеру рельефа на изучаемой территории выделяется два типа местности: пла-корный и склоновый. На плакорном типе мезорельефа распределение выпавших атмосферных осадков, тепла и света происходит равномерно. Для склонового типа мезорельефа характерно сочетание элювиального выноса вещества по профилю с поверхностным стоком. С увеличением крутизны склона возрастает интен-

сивность эрозионных процессов, повышается инсоляция и, снижается увлажнение почвы.

Основой для проявления склоновой микрозональности является склон, имеющий определенную форму поперечного профиля, крутизну, длину и экспозицию. Однако наибольшее значение приобретает форма склона, представляющая собой синтетический показатель, который отражает происхождение склона, историю его развития, географические условия формирования, характер древних и современных склоновых процессов, а также их интенсивность [Мильков, 1986].

Ландшафтно-полевой опыт включает плакор и склон южной экспозиции крутизной 1-3° и 3-5°. Южная экспозиция склона выбрана в связи с отчетливо выраженной контрастностью между ландшафтными микрозонами по экологическим условиям. При изучении изменения продуктивности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в зависимости от орографических условий ландшафтно-полевой опыт закладывался в каждой выделенной ландшафтной микрозоне.

Ландшафтно-полевой опыт организован на основе адаптивно-ландшафтного подхода. Суть его, применительно к данному исследованию, заключается в познании взаимосвязей и различий между агроландшафтными микрозонами, влияния изменяющихся экологических условий на физиологическое состояние регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы. Каждый внутривидовой вариант проявляет разную степень адаптации в зависимости от фактора мезорельефа. В связи с этим возрастает роль сорта в формировании продуктивности агроэкосистем.

Первоначально были проведены исследования почвенного покрова опытного участка. Выбор конкретных точек осуществлялся с таким условием, чтобы полученные результаты впоследствии обрабатывались статистическими методами. Далее на местности были определены его границы с целью дальнейшего описания: была вырыта почвенная яма, расчищена и определена материнская порода, произведен учет урожая озимой пшеницы с делянки. Повторность опыта шестикратная. Схема опыта представлена в прил. 1. Римскими цифрами обозна-

чены номера повторностей. Каждая повторность состоит из шести делянок. Обл

щая площадь одной делянки в опыте 10 м (1*10 м). Минеральные удобрения вносили в соответствии со схемой опыта: 1) К60Р60К60, 2) без удобрений. Предшественником озимой пшеницы являлся черный пар. Технология выращивания этой культуры общепринятая. Для выявления достоверных изменений показателей экологической пластичности в пределах склоновых лесостепных агро-ландшафтов применялся однофакторный и двухфакторный дисперсионный анализ.

Образцы почвы на агрохимический анализ отбирали по диагонали делянок. Образцы для изучения физических свойств почвы отбирали из четырех полуям, закрепленных реперами, из слоев 0-30 см и 30-50 см во второй и четвертой полевой повторности.

Почвенный покров участка на плакоре представлен черноземом типичным среднегумусным среднемощным глинистым. Согласно агрохимической характеристике, в почвах в пахотном слое на плакоре содержание гумуса составляет 6,4%; подвижного фосфора (по Чирикову) 8,3 мг/100 г почвы; подвижного калия (по Чирикову) 11,6 мг/100 г почвы; рН солевой - 5,8; Нг - 3,43 мг-экв/100 г почвы.

Почвы склона крутизной 1-3° представлены черноземом типичным мало-гумусным среднемощным слабосмытым тяжелосуглинистым, содержащем в пахотном слое 5,9% гумуса; 11,6 мг/100 г почвы подвижного фосфора (по Чирикову); 26,4 мг/100 г почвы подвижного калия (по Чирикову); рН солевой - 5,6; Нг -3,2 мг-экв/100 г почвы.

В нижней части склона крутизной 3-5° фоновой почвой является чернозем типичный малогумусный маломощный среднесмытый тяжелосуглинистый, содержащий в пахотном слое 4,2% гумуса; 9,9 мг/100 г почвы подвижного фосфора (по Чирикову); 99 мг/кг подвижного калия (по Чирикову); рН солевой - 5,6; Нг - 4,1 мг-экв/100 г почвы.

Всего исследовали 6 сортов (Белгородская 12, Одесская 267, Ариадна, Синтетик, Богданка, Корочанка). Стандартами являлись сорта Белгородская 12 и Одесская 267.

Белгородская 12 - мягкая озимая пшеница, включена в Госреестр по Центрально-Черноземному региону. Выведена методом гибридизации.

Биологические признаки: разновидность эритроспермум. Куст полупрямостоячий. Соломина полая, прочная. Лист неопушенный, с восковым налетом. Колос цилиндрический, белый, средней длины и плотности. Ости средней длины, расходятся слабо, средней грубости, белые. Зерно крупное, яйцевидное, красное. Бороздка неглубокая.

Масса 1000 зерен 40-55 г. Среднеспелый. Вегетационный период 296-308 дней. Зимостойкость выше средней. Высота растений 76-107 см. Устойчивость к полеганию. Сорт не подвержен мучнистой росе, восприимчив к бурой ржавчине, сильно восприимчив к твердой головне. Требуется протравливание семян, фун-гицидные обработки. Средняя урожайность - 28,7 ц/га.

Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ.

Одесская 267 - мягкая озимая пшеница, включена в Госреестр Украины и РФ по ЦЧЗ. Выведена отбором исходного растения во втором поколении из гибридной популяции, полученной в результате многоступенчатого скрещивания сортов Одесская 51, Иния 66, Безостая 1, Мироновская 808, Вердл Сейдс 1877 «И».

Биологические признаки: разновидность эритроспермум. Колос крупный, плотный, пирамидальный, поникающий. Колосковая чешуя крупная, ланцетно-удлиненная, невация хорошо выражена. Восковой налет на листьях и стеблях появляется в начале колошения, поэтому посевы приобретают сизый оттенок. Среднеспелый сорт, соломина жесткая, прочная. Повышенная кустистость. Особенно устойчив к полеганию, обладает высокой морозостойкостью, выносит дефицит почвенной влаги. Зерно крупное удлиненное, красное.

Масса 1000 зерен - 36-44 г. Средняя урожайность - 26,4 ц/га. Сорт устойчив к желтой ржавчине, пыльной головне, вирусу желтой карликовости и фуза-риозу колоса.

Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ.

Синтетик - мягкая озимая пшеница. Включен в Госреестр селекционных достижений РФ с 2008 года. Выведен при индивидуальном отборе из гибридной популяции Б3.

Биологические признаки: сорт лесостепного экотипа. Обладает повышенной устойчивостью к «стеканию» зерна, чем отличается от районированных сортов. Зимостойкость высокая при достаточном времени прохождения закалки. Засухоустойчивость на уровне Одесской 267. Среднерослый - высота растения 6494 см, колос белый остистый. Зерно красное, яйцевидной формы.

Масса 1000 зерен - 39-52 г. Потенциальная продуктивность зерна более 81 ц/га. Не устойчив к твердой головне, снежной плесени, бурой ржавчине.

Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ. Предложен для районирования Инспектурой по Курской области.

Ариадна - мягкая озимая пшеница. Включена в Госреестр селекционных достижений РФ с 2008 года. Выведена при индивидуальном отборе из гибридной популяции Б2, полученной от скрещивания.

Биологические признаки: сорт лесостепного экотипа. Отличается более высокой зимостойкостью по сравнению с Одесской 267. Куст полупрямостоячий. Относится к среднескороспелой группе. Среднерослый - высота растения 80-91 см. Устойчив к полеганию и осыпанию. Колос белый, остистый, средней плотности. Восковой налет на влагалище флагового листа и колосе сильный. Ости короткие.

Масса 1000 зерен - 39-51 г. Умеренно восприимчив к бурой ржавчине, подвержен твердой головне, снежной плесени. Потенциальная продуктивность более 88 ц/га. Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ. Предложен для районирования с 2008 года Инспектурой по Орловской области.

Богданка - мягкая озимая пшеница. Включена в Госреестр по ЦЧЗ с 2009 года. Выведен индивидуальным отбором из гибридной популяции Б2.

Биологические признаки: сорт лесостепного экотипа. Среднепоздний. Куст полупрямостоячий. Растение - полукарлик. Восковой налет на влагалище флагового листа, колосе и верхнем междоузлии сильный. Колос веретеновидный, средней плотности, белый, средней длины. Ости короткие. Характеризуется повышенной морозостойкостью. Устойчив к полеганию и осыпанию.

Масса 1000 зерен - 47,9 г. Устойчив к бурой ржавчине, восприимчив к твердой головне. Средняя урожайность - 44,3 ц/га.

Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ. Предложен для районирования с 2008 года Инспектурой по Белгородской области.

Корочанка - мягкая озимая пшеница. Включена в Госреестр по ЦЧЗ с 2011 года. Выведен индивидуальным отбором из гибридной популяции в от скрещивания сортов.

Биологические признаки: сорт степного экотипа. Относится к среднескоро-спелой группе. Жаростойкий и засухоустойчивый. Отличается высокой зимостойкостью. Куст полупрямостоячий. Растение средней длины. Восковой налет на колосе, влагалище флагового листа отсутствует или слабый. Колос цилиндрический, средней плотности, белый, средней длины. Ости короткие.

Масса 1000 зерен - 36-49 г. Хлебопекарные качества хорошие. Включен в список ценных сортов мягкой пшеницы. Умеренно восприимчив к бурой ржавчине, подвержен твердой головне. Средняя урожайность - 49,1 ц/га.

Зона возделывания: рекомендуется для возделывания в 5 регионе РФ. Предложен для районирования с 2008 года Инспектурой по Белгородской области [Нецветаев, 2012].

Наблюдения за растениями доминирующего вида проводили в течение онтогенеза от всходов до полной спелости. Определяли такие морфометрические показатели, как высота растений, площадь листовой поверхности, масса сухого вещества. Среди экоморфологических показателей исследовались следующие:

водоудерживающая способность завядающих листьев, оводненность тканей листьев, водный дефицит, количество устьиц, способность восстанавливать тургор после перенесенного завядания. Экоморфологические и морфометрические показатели растений озимой мягкой пшеницы являются признаками их экологической пластичности к орографическим и климатическим условиям.

Исследование высоты растений озимой пшеницы проводили на протяжении вегетационного периода. В определенные фазы онтогенеза (всходы, отрастание, трубкование, колошение, цветение, молочно-восковая спелость, полная спелость) измеряли высоту растений линейкой. Определение показателей производили на 20 растениях с каждого сорта в шестикратной повторности.

Исследования площади листовой поверхности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы проводились в ландшафтно-полевом опыте в пределах типов мезорельефа - плакора, участков склона крутизной 1 -3° и 3-5° [Решецкий, 2000]. Проба состояла из 20 растений с каждого сорта в шестикратной повторности. Площадь поверхности определяли на флаговом и втором листе. Выбор и закрепление растений проводили в период полного появления всходов и далее по фазам онтогенеза. Место измерения показателей фиксировали колышками. В установленные сроки учета (всходы, отрастание, выход в трубку, колошение-цветение) на отмеченных растениях измеряли длину и ширину листьев в максимально широком месте и умножали на постоянный коэффициент (0,67). В исследовании применяли математический метод. Полученные данные обрабатывали статистическими методами: определение НСР с вероятностью 95% одно-факторным и двухфакторным дисперсионным анализом.

Определение массы сухого вещества растений озимой пшеницы проводили во все фазы онтогенеза. Проба включала 1 0 свежих растений, отобранных с изучаемых позиций рельефа. Затем растения взвешивали, делали из них навеску 5 г, помещали в алюминиевые бюксы с крышками. Бюксы с растительными образцами ставили в термостат при 100-105°С. После высушивания до постоянного веса бюксы с пробами взвешивали и расчетным методом определяли выход сухой мас-

сы. На основании этих данных проводилась оценка водного статуса растений [Русин, 1990].

Определение основных элементов питания (азота, фосфора и калия) в растениях и растворимых углеводов проводили во все фазы онтогенеза [Лабораторный практикум., 2010].

Для определения экоморфологических показателей отбор проб вели утром в установленные фазы онтогенеза. Листья отбирали с равноценных растений. Для предохранения от потери воды срезанные листья помещали в полиэтиленовые пакеты и в таком виде перевозили в лабораторию. Оценку водного обмена листьев проводили по методу доктора биологических наук Э.А. Гончаровой [Каталог мировой коллекции., 1989].

Проба для определения оводненности тканей растений озимой пшеницы состояла из 20 листьев в шестикратной повторности в каждом сорте. Предварительно растительные образцы помещали в бюксы и взвешивали на электронных весах. Высушивание материала производили в термостате при температуре 105°С до постоянной массы.

Оводненность тканей листьев рассчитывали по формуле:

а - масса пустого бюкса, г; б - масса бюкса с сырой навеской, г; в - масса бюкса с сухой навеской, г; ОТ - оводненность тканей листьев, %.

Водный дефицит или разница между расходом воды и ее поступлением рассчитывали по формуле:

ПВ - масса поступившей воды в листья после 24-часового насыщения, определяется по формуле: б - а, где б - масса листьев после насыщения, а - масса листьев до насыщения, г.

(1)

(2)

МВ - общая масса воды в листьях после 24-часового насыщения и рассчитывается по формуле: г - д, где г - масса бюкса с сырой навеской, д - масса бюкса с сухой навеской, г.

ВД - водный дефицит, %.

Определение ПВ проводили по методике: из доставленных в лабораторию растительных образцов отбирали 20 листьев от каждого сорта в шестикратной по-вторности, взвешивали (а) и помещали в чашки Петри с водой на 24 часа. После 24-часового насыщения листья высушивали и взвешивали (б). МВ определяли так же, как оводненность тканей листьев.

Водоудерживающую способность завядающих листьев рассчитывали по формуле:

б

ВС = - х 100

а , где (3)

а - масса листьев до завядания, г;

б - масса листьев после завядания в течение 4-х часов, г;

ВС - водоудерживающая способность, %.

Определение водоудерживаюшей способности проводили в комнатных условиях, растительный материал раскладывали на фильтровальной бумаге, подвергая естественному завяданию. Проба состояла из 5 листьев от каждого сорта. Среднюю ВС за 1 ч рассчитывали путем деления показателя ВС на количество часов проведенного опыта [Каталог мировой коллекции., 1989].

Полученные результаты сравнивали со шкалой оценок параметров водного режима для определения относительной засухоустойчивости, представленных в табл. 3.

Согласно этой шкале внутривидовые варианты, получившие балл, равный 1,0 отнесены к низкой степени засухоустойчивости; 1,5-1,75 - к ниже средней; 2,0-2,5 - к средней; 2,75 - к выше средней и 3,0 - к высокой степени засухоустойчивости.

Таблица 3

Шкала оценки параметров водного режима листьев для определения относительной засухоустойчивости [47]

Оценка засухоустойчивости, балл Оводненность, % Водный дефицит, % Водоудерживающая способность завядающих листьев, %

I - низкая 59,9 и менее 20,1 и менее 49,9 и менее

II - средняя 60,0-69,9 10,1-20,0 50,0-69,9

III - высокая 70,0 и более до 10,0 70,0 и более

После перенесенного завядания, определяли способность листьев восстанавливать тургор. Для восстановления тургора образцы погружали основаниями в воду, налитую в чашки Петри слоем 5-10 мм. В таком состоянии они оставались 24 часа, до полного восстановления тургора, затем их взвешивали. После процесса завядания и восстановления тургора производили учет результатов, делали оценку изменения окраски, поврежденности листьев [Методические указания., 1974]. Метод увядания листьев дает возможность достаточно точно оценивать степень их водообмена и относительной засухоустойчивости растения в целом.

Исследования устьичного аппарата озимой пшеницы проводили с помощью микроскопа «Биолам М». Определяли количество устьиц у растений озимой пше-

Л

ницы на нижней стороне листа на участке площадью 1 см . Проба состояла из 10 свежих листьев с каждого сорта. После этого производили математическую и статистическую обработку полученных данных.

Используемые приборы и оборудование: микроскоп «Биолам М»; микрометр окулярный винтовой МОВ-1-16х; объект-микрометр отраженного света ОМО; унифицированные источники питания «Гранат»; осветитель ОИ-32; предметные стекла размером 25,4^76,2 мм, толщиной 1,2 мм; чашки Петри; электронные весы ЕК-3001 ё = е = 0.01 г; термостат; алюминиевые бюксы с крышками; линейка; фильтровальная бумага.

Определение запасов продуктивной влаги производили по формуле [Вадю-нина, Корчагина; 1986]:

Ж = Жу х к х Ъ , где (4)

Ж - общая влажность, мм; Жу - влажность в %; к - толщина слоя почвы, см; Ъ - объемная плотность почвы, .

Жд,а.в. = ОВ - ВЗ, где (5)

Жд.а.в. - запасы продуктивной влаги, мм; ОВ - общая влага; ВЗ - влажность завядания.

Запасы продуктивной влаги (мм) оцениваются по следующей шкале:

В слое 0-20 см В слое 0-100 см

запасы хорошие...............>40 запасы очень хорошие............>160

- удовлетворительные......20-40 - хорошие........................160-130

- неудовлетворительные......<20 - удовлетворительные...........130-90

- плохие..............................90-60

- очень плохие.......................<60

Запасы основных элементов питания (нитратного азота, подвижного фосфора и подвижного калия) в почве рассчитывали по формуле [Методические рекомендации, 1989; Герасименко, 2009]:

Запасы = N х Ъ х ё х 0,1, где (6)

N - содержание NO3 (Р205 или К20) в почве, мг/кг; Ъ - глубина исследуе-

-5

мого слоя почвы, см; ё - объемная масса, г/см .

Определение агрохимических показателей почвы выполнено по общепринятым методикам: нитратный азот ионометрическим методом по ГОСТу 2695186. Подвижный фосфор и калий определяли по Чирикову (ГОСТ 26204-91). Гумус определяли по Тюрину (ГОСТ 26213-93), рН солевой вытяжки - потенцио-метрическим методом. Гидролитическую кислотность определяли по ГОСТ 26212 - 91.

При оценке климатических условий, в качестве величины, характеризующей степень увлажненности территории, использовался условный показатель увлажнения - гидротермический коэффициент [Селянинов, 1937; Усатов, 2012].

Он равен отношению суммы осадков за период с температурами выше 10°С к испаряемости. Величину испаряемости условно выражали суммой температур воздуха выше 10°С, уменьшенной в 10 раз.

Влагообеспеченность территории оценивалась на основании значений ГТК: менее 0,3 - очень сухо; 0,3-05 - сухо; 0,5-0,7 - засушливо; 0,7-1,0 - недостаточное увлажнение; 1,0 - равенство прихода и расхода влаги; 1,1-1,5 - достаточное увлажнение; более 1,5 - избыточное увлажнение.

Расчет поправок к сумме температур >10° (Рг) на склонах различной крутизны и экспозиции проводили по формуле Карманова И.И. [Практикум., 2003]: Р = (I* > 10 • К-у 0 7)/ (75 - Ш), где (7)

I > 10° - средняя многолетняя сумма температур больше 10° в плакорных условиях; у - крутизна склона в градусах; Ш - широта местности (равна 50,63); К - коэффициент пропорциональности. Для южного склона К = + 0,40; для северного К = - 0,35; для западного К = + 0,08; для восточного К = - 0,07.

Сроки посевов регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы указаны в табл. 4. Норма высева составляла 450 тыс./га.

Таблица 4

Календарные сроки посевов регионально доминирующих внутривидовых

вариантов озимой пшеницы по годам исследования (2009-2013 гг.)

Годы исследования Срок посевов

2009-2010 гг. 10 сентября 2009 г.

2010-2011 гг. 7 сентября 2010 г.

2011-2012 гг. 6 сентября 2011 г.

2012-2013 гг. 4 сентября 2012 г.

Качество всходов и условия перезимовки посевов озимой пшеницы зависели от метеорологических и орографических условий за исследуемый период. В среднем за годы исследования (2009-2013 гг.) наибольшая доля всходов отмечена у вариантов Одесская 267 (75,2%) и Синтетик (73,5%), а наименьшая - у варианта Ариадна (54,1%). Доля перезимовавших растений озимой пшеницы в среднем за

2009-2013 гг. на плакоре была максимальной у внутривидовых вариантов Ариадна (58,6%) и Богданка (58,4%), в условиях склоновых форм мезорельефа - у варианта Одесская 267 (39,1-39,8%). Минимальные значения по данному параметру наблюдались у варианта Белгородская 12 (40,6%) на плакоре, Синтетик в условиях склоновых агроэкосистем (28,7-29,8%).

Проанализировав методическую литературу [Голованов, 2007; Доспехов, 2011; Каторгин, 2004; Немченко, 2011; Роде, 1960; Трифонова, 2009], для работы были выбраны следующие методики статистических расчетов: проводилась оценка принадлежности данных к одной статистической совокупности. Для характеристики каждого ряда выполняли расчет главных статистических параметров: среднего значения х, среднего квадратического отклонения, коэффициента вариации. Использовалась оценка достоверности различий между средними по критерию НСР для выявления пространственной и временной динамики. Для оценки корреляционной зависимости проводился расчет коэффициентов корреляции.

При проведении работы были использованы полевые, профильно-геоморфологические, картографические, лабораторные и математические методы исследования.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРА МЕЗОРЕЛЬЕФА НА ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСОВ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ, ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ И УРОЖАЙНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Микрозоны агроландшафта в пределах основных типов мезорельефа отличаются по климатопическим и эдафотопическим условиям (по сумме эффективных температур выше 10°С, увлажненности территории, почвенному покрову), что приводит к формированию специфических экотопов, различающихся по запасам продуктивной влаги в почве и запасам основных элементов минерального питания

3.1. Анализ динамики запасов продуктивной влаги в почве в пределах

основных типов мезорельефа

Почвенной влаге принадлежит важнейшая роль. Влага в почве выступает и как терморегулирующий фактор, в значительной степени определяя тепловой баланс почвы и ее температурный режим. Исключительно велика ее роль в плодородии почвы, в обеспечении условий жизни растений, поскольку почва является главным, а во многих случаях и единственным источником воды для произрастающих на ней растений [Качинский, 1963; Александрова, 1980, 1984]. Наиболее важными водными свойствами являются: водоудерживающая способность почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, потенциал почвенной влаги, водопроницаемость.

Наблюдения за динамикой влажности почвы и ее запасами в течение вегетационного периода проводили в зависимости от орографических условий в агроэкосистемах в течение пяти лет (2009-2013 гг.). Полученные данные свидетельствуют, что количество влаги в почве в отдельные периоды онтогенеза вида-доминанта зависело от количества выпавших осадков. Кроме этого, влияние на влажность почвы и ее запасы оказывал влияние фактор мезорельефа. Выявлено, что в годы с засушливым периодом вегетации контраст между

микрозонами геоморфологического профиля южной экспозиции по влажности почвы был резче выражен по сравнению с благоприятными годами (рис. 4). Выявлено постепенное снижение средних значений влажности почвы в слое 0-30 см от плакора до микрозоны крутизной 3-5° (от 23,3 до 19,9%).

Рисунок 4 - Динамика влажности почвы (%) в слое 0-30 см в зависимости от орографических условий в соответствии с ГТК (2010-2013 гг.)

В 2010 году наблюдался сухой вегетационный период (ГТК 0,4), поэтому влажность почвы была ниже, чем в годы с достаточным увлажнением. Максимальные значения выявлены в приводораздельной микрозоне крутизной 1 -3° (20,5%), минимальные - в микрозоне крутизной 3-5° (17,9%). В 2011 году сложились благоприятные метеорологические условия в период вегетации (ГТК 1,2), количество влаги варьировало в пределах 22,7-24,93%. Наибольшая влажность отмечена на плакоре (24,9%), вниз по склону зафиксирован спад показателей до 22,7% на участке склона крутизной 3-5°. В 2012 году отмечен засушливый период вегетации (ГТК 0,6). Влажность почвы была ниже и составляла 16,9-25,4%. Существенная разница выявлена между плакором и микрозоной склона крутизной 35°. В 2013 году ГТК соответствовал засушливому вегетационному периоду (0,6). Однако в этом году достоверных различий по влажности почвы между вариантами не выявлено (21,8-23,8%).

Корреляционный анализ выявил взаимосвязь ГТК и влажности почвы. На плакоре коэффициент корреляции был равен 0,71; в условиях склона 1-3° - 0,5; на участке склона крутизной 3-5° - 0,66.

Как известно, общая влага почвы состоит из влаги непродуктивной и продуктивной [Тиво, 2007]. В конкретных исследованиях представляет интерес изучение содержания запасов продуктивной влаги почвы. В среднем за годы исследования выявлено, что наибольшие запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-30 см отмечались на плакоре и приводораздельной микрозоне 1-3° (95,2 и 93,9 мм) (табл. 5). В микрозоне крутизной 3-5° зафиксировано наименьшее ее содержание (72,7 мм). Причиной является неоднородность климатопа каждой из выделенных агроландшафтных микрозон.

Таблица 5

Динамика запасов продуктивной влаги в слое почвы 0-30 см за период

вегетации в зависимости от фактора мезорельефа, мм (2009-2013 гг.)

Вариант Всходы Отрастание Трубкова-ние Колошение/ цветение Молочно-восковая спелость Полная спелость

плакор 94,4 158,7 88,9 58,4 56,9 114,0

склон 1-3° 115,1 150,5 79,9 55,0 59,8 103,6

склон 3-5° 82,9 135,4 67,0 50,4 56,2 44,1

среднее 97,5 148,2 78,6 57,3 57,6 87,2

НСР95 фактор А - рельеф - 17,2; В - фаза - 24,4

В процессе вегетации в представительных агроэкосистемах максимальное содержание продуктивной влаги в поверхностном слое почвы наблюдалось в фазу отрастания. Ее количество изменялось от 135,4 до 158,7 мм. Это связано с обильными атмосферными осадками, выпавшими в зимний период (150,6 мм). В периоды колошения / цветения и молочно-восковой спелости отмечены наименьшие запасы продуктивной влаги на всех вариантах, что связано низким

количеством атмосферных осадков (23,6 мм). В среднем за 2010-2013 годы их значения в поверхностном слое 0-30 см составили 57,3-57,6 мм.

В среднем за 2009-2013 годы преобладающее количество запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в изучаемых микрозонах отмечено на плакоре (84,6-184,3 мм) по сравнению с микрозоной склона крутизной 3-5° (17,0124,9 мм), за счет меньшего испарения с поверхности почвы (табл. 6).

Таблица 6

Изменение запасов продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см за период

вегетации в зависимости от фактора мезорельефа, мм (2009-2013 гг.)

Вариант Всходы Отрастание Трубкова-ние Колошение/ цветение Молочно-восковая спелость Полная спелость

плакор 148,5 184,3 146,3 115,05 84,6 142,3

склон 1-3° 131,3 182,5 136,6 104,4 76,6 138,0

склон 3-5° 52,3 124,9 35,7 40,0 17,0 44,7

среднее 110,7 163,9 106,2 86,5 59,4 108,3

НСР95 фактор А - рельеф - 17,2; В - фаза - 24,4

Оптимальные значения запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы находятся в пределах 130-160 мм [Вадюнина, Корчагина; 1986]. Следовательно, растения в микрозоне склона 3-5° испытывают наибольший дефицит влаги, вследствие чего они становятся менее агроэкологически пластичными и вынуждены активно приспосабливаться к стрессовым условиям.

Таким образом, на влажность почвы и состояние запасов продуктивной влаги в представительных агроэкосистемах оказывали влияние климатические и орографические экологические факторы. Выявлена взаимосвязь влажности почвы и гидротермических коэффициентов за 2010-2013 гг. (коэффициенты корреляции составили 0,5; 0,66; 0,71). Оценка значимости различий между средними по влажности почвы показала, что на плакоре и приводораздельной микрозоне 1-3° влагообеспеченность выше (136,8 мм), чем в микрозоне крутизной 3-5° (52,4 мм).

Минимальное количество влаги в слое почвы 0-30 см зафиксировано в период молочно-восковой спелости (57,5 мм), а максимальное - в фазу отрастания (135,4158,7 мм). В условиях плакора и приводораздельной микрозоны крутизной 1-3° запасов продуктивной влаги было достаточно для роста и развития растений (136,8 и 128,2 мм). В микрозоне крутизной 3-5° отмечались наименьшие запасы продуктивной влаги (55,7 мм).

3.2. Выявление изменения запасов основных элементов питания в почве в пределах основных типов мезорельефа

В земледелии основой воспроизводства плодородия почвы и производства продовольственной продукции является постоянный или циклический возврат в почву энергии и элементов питания, взамен отчуждаемых с урожаями культурных растений, теряемых в результате ряда факторов. Одной из основных причин снижения плодородия почв является изменение баланса биогенных веществ. В результате падает плодородие почвы, снижается производство растениеводческой продукции, ухудшается ее качество [Турусов, 2011, 2012].

Наиболее важными элементами в питании культивируемых видов в агро-экосистемах являются нитратный азот, подвижный фосфор и подвижный калий.

В среднем за 2009-2013 годы их запасы в поверхностном 0-30 см слое почвы изменялись в зависимости от типа мезорельефа. Для нормального развития растениям озимой мягкой пшеницы необходимо 110-120 кг/га азота [Смирнов, 1981].

Исследования показали, что запасы нитратного азота в 0-30 см слое почвы в условиях склона были низкими вследствие слабой нитрификационной активности (78-55,6 кг/га). Оценка значимости различий между средними по запасам нитратного азота выявила, что наибольшее их количество зафиксировано на плакоре (113,3 кг/га), а наименьшее - в микрозоне крутизной 3-5° (55,6 кг/га) (рис. 5).

Х1 и Х2 - запасы нитратного азота (кг/га) в соответствующей агроланд-шафтной микрозоне

Рисунок 5 - Влияние орографических условий на запасы нитратного азота в слое почвы 0-30 см, кг/га (2009-2013 гг.)

В процессе онтогенеза наблюдалась динамика содержания нитратного азота в слое почвы 0-30 см в зависимости от орографических условий и фазы роста растений. Прослеживалось изменение его содержания по геоморфологическому профилю во все фазы вегетации (рис. 6). Максимальные значения нитратного азота зафиксированы на плакоре в период всходов (10,9-18,9 мг/кг), так как на этом этапе растения меньше поглощали азот. После перезимовки культуры, содержание нитратного азота было меньше и составляло 8 мг/кг на плакоре, 5,5 мг/кг в условиях склона 1-3°, 4 мг/кг в микрозоне крутизногй 3-5°. За счет зимних и осенних осадков происходило передвижение нитратов из верхних горизонтов почвы в нижние, причем это вымывание тем сильнее, чем больше выпадало осадков.

В последующие фазы происходило снижение содержания нитратного азота, что связано с увеличением потребности в нем для роста и развития генеративных органов растений. Кроме того, сложившиеся климатические условия обуславливали снижение нитрификационной активности. Значения упали до 7,96 мг/кг на

плакоре; 3,44 мг/кг в приводораздельной микрозоне 1-3°; 3,82 мг/кг в микрозоне крутизной 3-5°. К периоду полной спелости растения меньше поглощают нитратный азот, поэтому он накапливается в почве.

мг/кг

20 1

всходы отрастание трубкова- колошение/ молочно- полная

ние цветение восковая спелость

спелость

■ плакор □ склон 1-3° □ склон 3-5°

Рисунок 6 - Динамика содержания нитратного азота в слое почвы 0-30 см в процессе онтогенеза, мг/кг (2009-2013 гг.)

Таким образом, в условиях склоновых агроландшафтов отмечалось недостаточное содержание нитратного азота для благоприятного роста растений.

Чтобы получить высококачественную продукцию требуется 80-110 кг/га подвижного фосфора [Смирнов, 1981]. Оценка значимости различий между средними по запасам подвижного фосфора показала, что в микрозоне крутизной 1 -3° были сосредоточены достоверно большие их запасы (83,6 кг/га) (рис. 7). На пла-коре и в микрозоне крутизной 3-5° запасов подвижного фосфора отмечено наименьшее количество (66,7 кг/га и 62,5 кг/га соответственно). Следовательно, на плакоре и в микрозоне крутизной 3-5° запасов подвижного фосфора не хватало внутривидовым вариантам для полноценного развития.

Х1 и Х2 - запасы подвижного фосфора (кг/га) в соответствующей агроланд-

шафтной микрозоне Рисунок 7 - Влияние орографических условий на запасы подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см, кг/га (2009-2013 гг.)

Распределение подвижного фосфора в 0-30 см слое почвы в процессе вегетации происходило неравномерно (рис. 8). В среднем за годы исследования (20092013 гг.) содержание подвижного фосфора в период всходов было наибольшим и составляло 67 мг/кг на плакоре, 79 мг/кг в условиях склона 1-3°, 82 мг/кг в микрозоне склона 3-5°. В период отрастания и трубкования доминирующий вид в агро-экосистеме интенсивнее использует фосфор для построения вегетативных органов. В связи с этим на данном этапе развития содержание фосфора снизилось и варьировало от 50-60 мг/кг на плакоре, 80-90 мг/кг в микрозоне слона 1-3°, 60-70 мг/кг в микрозоне склона 3-5°. В фазу колошения / цветения и молочно-восковой спелости отмечено повышение содержания Р2О5 до 73 мг/кг на плакоре, 88 мг/кг в условиях склона 1-3°, 65 мг/кг в микрозоне крутизной 3-5°. Значительно снизилось содержание фосфора в период полной спелости. Это связано с тем, что существенная его часть усваивалась растениями озимой пшеницы для полноценного развития зерновок.

100 мг/кг

всходы отрастание трубкова-колошение/молочно- полная

ние цветение восковая спелость

спелость

■ плакор □ склон 1-3° □ склон 3-5°

Рисунок 8 - Изменение содержания подвижного фосфора в почве в процессе онтогенеза, мг/кг (2009-2013 гг.)

Таким образом, наименьшее содержание подвижного фосфора отмечалось на плакоре и в микрозоне крутизной 3-5°. В течение вегетационного пepиода запасы фocфора изменялись во вcex пpeдставительных агроландшафтных микрозонах, но к фазе полной спелости в почве оставалось достаточное его количество.

Калий является одним из основных элементов минерального питания. При полном обеспечении калием повышается способность растений удерживать воду, и они лучше переносят кратковременную засуху. Положительно влияет калий на интенсивность фотосинтеза, окислительные процессы и образование органических кислот в растении, он участвует в углеводном и азотном обмене [Якименко, 2001].

Для полноценного развития растениям необходимо 70-80 кг/га калия [Смирнов, 1981]. Оценка значимости различий между средними по запасам подвижного калия показала, что на плакоре наблюдались наименьшие показатели (98,2 кг/га) по сравнению со склоновыми микрозонами (131,8-155,4 кг/га) (рис.9). Однако, в целом, запасы подвижного калия находились в достаточном количестве на всех изучаемых микрозонах.

Содержание подвижного калия в поверхностном слое почвы изменялось в процессе вегетации в зависимости от орографических условий. В среднем за 20092013 гг. оно варьировало от 79,7 до 127 мг/кг на плакоре; от 129,4 до 195,4 мг/кг в приводораздельной микрозоне крутизной 1-3°; от 100,2 до 161,2 мг/кг в микрозоне крутизной 3-5°. Отмечалось преобладающее содержание подвижного калия в условиях склоновой микрозональности (рис. 10).

Х1 и Х2 - запасы подвижного калия (кг/га) в соответствующей агроланд-шафтной микрозоне

Рисунок 9 - Влияние орографических условий на запасы подвижного калия в слое почвы 0-30 см, кг/га (2008-2012 гг.)

В период всходов и отрастания отмечалось невысокое содержание подвижного калия от 60 до 100 мг/кг на плакоре, от 130 до 140 мг/кг в микрозоне склона 1 -3°, от 135 до 145 мг/кг в условиях склона 3-5°, так как именно в это время растения потребляют калий для формирования молодых генеративных органов. Кроме того, калий имеет большое значение для процессов обмена веществ в клетках растений.

На этапе выхода в трубку и цветения / колошения содержание подвижного калия достигло максимума 127-195,4 мг/кг. Затем отмечено его снижение в почве

до фазы полного созревания. Это связано с ocoбенностью калия ycтанавливать paвновecие между обменными и необменными фopмами. Самoe низкoe тодержа-ние подвижного калия в почве фиксиpyeтся oceнью, что объясняется потpeблени-ем его paзвивавшимися в течение вeceнне-летнего пepиода pacтениями. Но за oceнне-зимний период coдержание его нecколько возpacтает, причем во влажные годы оно выражено лучше, чем в cyxие. Отсутствие подвижного калия в достаточном количестве снижает действие азотно-фосфорного удобрения.

мг/кг

200

150 100 50 0

штм

всходы отрастание трубкова-колошение/ молочно- полная

ние цветение восковая спелость _спелость

плакор □ склон 1-3° □ склон 3-5°

Рисунок 10 - Динамика содержания подвижного калия в почве в процессе

онтогенеза, мг/кг (2009-2013 гг.)

Таким образом, главными факторами, оказывающими влияние на динамику содержания основных элементов минерального питания в почве, являются фазы онтогенеза, климатические и орографические условия. В почве на протяжении вегетационного периода наблюдался недостаток запасов нитратного азота в пределах склоновых форм мезорельефа (55,6-78 кг/га). Запасов подвижного фосфора не хватало растениям в условиях плакора и микрозоны крутизной 3-5° (62,5 и 66,7 кг/га). Однако в приводораздельной микрозоне крутизной 1 -3° было сосредоточено достаточное количество Р2О5 (83,6 кг/га). Запасы подвижного калия в почве были оптимальными во всех микрозонах (98,2-155,4 кг/га).

3.3. Динамика урожайности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в агроэкосистемах в зависимости от агрофона и

фактора мезорельефа

Применение удобрений повышает продуктивность растений и улучшает плодородие почв. В существующих рекомендациях по применению удобрений в условиях склоновых форм рельефа предполагается увеличение норм внесения opганических и минepaльных удобpeний в 1,5-2 paза [Гинзбург, 1981; Иванов, 1984; Рындыч, 1989; Кирюшин, 1996; Никитишен, 2000; Осипов, 2001]. С точки зpeния приpoдooxранных систем, данный подход не обecпечивает экологичecко-го баланса в агроландшафтах.

Применение удобрений в пределах склоновых агроэкосистем определяется экономическими и экологическими задачами. По данным Смирновой Л.Г. (2006), оптимальной следует считать дозу N60P60K60, при внесении которой можно получить урожайность озимой пшеницы 4,0 т/га в микрозоне склона крутизной 3-5°. Превышение этой дозы в условиях склоновых агроландшафтов не обеспечит более высокую урожайность вида-доминанта вследствие высокой эродированности этих земель, а также будет экономически не выгодно [Смирнова, 2014].

В ходе исследования установлено, что в среднем за 2010-2013 гг. урожайность регионально доминирующих внутривидовых вариантов в представительных агроэкосистемах была низкой в связи со сложившимися засушливыми климатическими условиями и изменялась в зависимости от микрозоны мезорельефа от 3,0 т/га на плакоре до 1 ,4-2,3 т/га в условиях склона (табл. 7). Внесение удобрений увеличивало урожайность озимой пшеницы до 1,9-2,5 т/га. Внутривидовая дифференциация выявила, что максимальная урожайность наблюдалась у внутривидового варианта Богданка на плакоре - 3,6 т/га, а минимальная - у варианта Одесская 267 (2,5 т/га). В условиях микрозоны склона крутизной 1-3° наибольшая урожайность отмечена у вариантов Ариадна (2,7 т/га) и Белгородская 12 (2,6 т/га). В микрозоне склона крутизной 3-5° существенных различий между регионально

доминирующими внутривидовыми вариантами по данному критерию не выявлено.

Чтобы поднять урожайность вида-доминанта до уровня плакора нужно вносить повышенные дозы удобрений, однако, проведенные исследования подтвердили, что увеличение дозы удобрений на эродированных почвах не всегда оправдано. На эффективность применения удобрений оказывали влияние климатические и орографические условия.

Таблица 7

Урожайность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в зависимости от агрофона и форм мезорельефа, т/га (2010-2013

гг.)

Внутривидовой вариант Плакор Микрозона 1-3° Микрозона 3-5°

Без удобрений N60P60K60 Без удобрений N60P60K60

Белгородская 12 2,7 2,6 3,1 1,5 2,5

Одесская 267 2,5 2,1 2,2 1,2 1,8

Ариадна 3,2 2,7 2,9 1,5 1,8

Синтетик 3,1 1,9 2,1 1,4 1,8

Богданка 3,6 2,3 2,4 1,5 1,8

Корочанка 3,0 2,0 2,2 1,03 1,5

Среднее 3,0 2,3 2,5 1,4 1,9

НСР95 фактор А - рельеф - 0,35; В - сорт - 0,37

В сухом 2010 году (ГТК 0,4) урожайность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы была низкой и составила в среднем 1,3 т/га на плакоре; 1,2 т/га в микрозоне склона 1-3° и 0,9 т/га в микрозоне склона 3-5° (табл. 8). Применение удобрений увеличивало урожайность вида до 1,1 т/га в микрозоне склона 3-5°, однако, в условиях склона крутизной 1-3° эффективность применения удобрений отсутствовала, прибавки зерна и окупаемости удобрений

Таблица 8

Урожайность озимой пшеницы в зависимости от типов мезорельефа и применения удобрений по годам

исследования 2010-2013 гг.

Годы Плакор Склон 1-3° Склон 3-5° НСР95 фактор А - рельеф

б/у, т/га NPK (60 кг д.в.), т/га Прибавка, т/га Окупаемость, кг б/у, т/га NPK (60 кг д.в.), т/га Прибавка, т/га Окупаемость, кг

2010 ГТК -0,4 1,3 1,2 1,1 -0,1 -0,5 0,9 1,1 0,2 1,0 0,22

2011 ГТК -1,2 1,8 2,7 3,2 0,5 2,7 1,7 2,9 1,2 6,7 0,52

2012 ГТК -0,6 4,5 0,54 0,51 -0,03 -0,2 - - - - 0,48

2013 ГТК -0,6 4,4 4,2 4,7 0,5 2,7 1,5 1,6 0,1 0,5 0,69

не было. В микрозоне склона 3-5° отмечена низкая прибавка зерна на уровне 0,2 т/га с окупаемостью 1,0 кг.

В 2011 году сложились благоприятные климатические условия, ГТК составил 1,2. Однако, получена невысокая урожайность озимой пшеницы в связи с неблагоприятными условиями перезимовки этой культуры. На плакоре ее урожайность составила 1,8 т/га, в микрозоне склона 1-3° - 2,7 т/га, в микрозоне склона 35° - 1,7 т/га. Внесение удобрений увеличило урожайность вида-доминанта агро-экосистемы до 3,2 т/га и 2,9 т/га соответственно. В 2011 году зафиксирована прибавка зерна на уровне 0,5-1,2 т/га с окупаемостью 2,7-6,7 кг.

В засушливом 2012 году (ГТК 0,6) вследствие отсутствия атмосферных осадков после посева озимой пшеницы отмечено низкое количество всходов растений в микрозоне склона крутизной 1-3°, а в микрозоне склона крутизной 3-5° они вовсе отсутствовали. Это отразилось и на урожайности вида - на плакоре она составила 4,5 т/га, а в микрозоне склона 1 -3° - 0,54 т/га на варианте без удобрений и 0,51 т/га на варианте с удобрениями, прибавки зерна и окупаемости удобрений не отмечено.

В засушливом 2013 году (ГТК 0,6) за счет хороших запасов продуктивной влаги в почве урожайность озимой пшеницы составила 4,4 т/га на плакоре, 4,2 т/га - в микрозоне склона 1-3° и 1,5 т/га - в микрозоне склона 3-5°. Эффективность применения удобрений выразилась в прибавке зерна на 0,5-0,1 т/га и окупаемости на уровне 0,5-2,7 кг.

Таким образом, в пределах основных типов мезорельефа каждая микрозона характеризовалась определенным температурным режимом и условиями влагообеспеченности, что привело к формированию специфических экотопов. За исследуемый период (2010-2013 гг.) отмечена низкая урожайность регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы (1,4-3,0 т/га). Внесение оптимальной дозы удобрений незначительно увеличило ее (1,9-2,5 т/га). Однако, эффективность применения удобрений в склоновых агроландшафтах была низкой, окупаемость составила 2,7 кг в микрозоне склона 1 -3° с прибавкой зерна 0,5 т/га; 0,5-6,7 кг - в микрозоне склона 3-5° с прибавкой зерна 0,1-1,2 т/га.

По этой причине исследования продолжились в направлении поиска внутривидовых вариантов, максимально агроэкологически пластичных в сложных условиях склоновых агроландшафтов. Такой экологический подход поможет избежать больших затрат и средств на возделывание культивируемого вида, позволит повысить его продуктивность и избежать нецелесообразного воздействия на базовые компоненты агроэкосистем.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕГИОНАЛЬНО ДОМИНИРУЮЩИХ ВНУТРИВИДОВЫХ ВАРИАНТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ОТ ФАКТОРА МЕЗОРЕЛЬЕФА

4.1. Динамика высоты растений озимой пшеницы в пределах основных

типов мезорельефа

Высота растения - это индивидуальный показатель для каждого внутривидового варианта. По высоте растений регионально доминирующие внутривидовые варианты озимой пшеницы делятся на высокорослые (высота растений на высоком агрофоне в благоприятных условиях 110-120 см), среднерослые (80-100 см), полукарлики (60-80 см). Высокорослые формы в настоящее время в производстве не используются. Высота растений обычно связывается с устойчивостью к полеганию. Действительно, чем короче соломина, тем обычно устойчивей бывают растения к полеганию. Главным достоинством низкорослых форм является больший потенциал продуктивности, сопровождающийся меньшей полегаемостью. Внутривидовые варианты, имеющие в равных условиях меньшую высоту растений, как правило, более продуктивны. Внутривидовые варианты полукарликового типа хуже конкурируют с сорной растительностью, имеют более строгие требования к протравителям и глубине заделки семян, но более отзывчивы на внесение удобрений и улучшение условий возделывания [Ковтун, 2010].

Ф.В. Ерошенко (2011) в своих исследованиях изучал дифференциацию copтов озимой пшеницы по выште. В результате работы были сделаны следующие выводы:

- Эффективная деятельность корневой системы растений низкорослых форм позволяет посевам аккумулировать в надземной части большее количество элементов минерального питания на единицу сухой массы. Вынос азота, фосфора и калия у них также выше, чем у высокорослых сортов. Все это является хорошей предпосылкой для увеличения мобильности синтетических процессов в растени-

ях, а также указывает на их более высокую потребность в элементах минерального питания.

- Имея преобладающие размеры ассимиляционной поверхности (высокорослые сорта), дальнейший её рост может оказать отрицательное влияние на конечную продукцию доминирующего вида в агроэкосистеме, так как в этом случае возрастает конкуренция за свет и углекислый газ даже в случае достаточной обеспеченности посевов водой и минеральным питанием. У низкopocлых copтов pocт ассимиляционной поверхности благоприятно сказывается на конечной урожайности.

- Агроэкocистемы с доминированием низкоpocлых copтов, по сравнению с агроэкосистемами высокopocлых форм, характеризуются большими значениями пpoдуктивного стеблecтоя (на 7,5%), меньшим ypoжаем общей биомaccы (на 20,5%), более вышкой зерновой пpoдуктивностью (на 13,1%) и большим коэффициентом хозяйственной эффективности (на 28,9%).

Таким образом, для получения высокой продукции целесообразно возделывать короткостебельные и полукарликовые внутривидовые варианты. Объектом конкретных исследований были среднерослые и полукарликовые формы.

К среднерослым формам относятся регионально доминирующие внутривидовые варианты Белгородская 12 (76-107 см), Корочанка (88-112 см); Одесская 267 (67-82 см), Синтетик (57-94 см), Ариадна (80-91 см), к полукарликам - Бог-данка (70-95 см) [Нецветаев, 2012].

Высота растений озимой пшеницы напрямую зависит от климатических и орографических экологических условий (табл. 9). Так, в благоприятном 2011 году (ГТК - 1,2) высота растений была выше, чем в 2010 и 2012 годах и составила 69,076,7 см. Причем наибольшие значения зафиксированы в приводораздельной микрозоне 1-3°. В засушливые 2010 и 2012 годы, когда гидротермический коэффициент был равен 0,4 и 0,6, растения были ниже, их длина варьировала по вариантам от 57,9 до 66,4 см на плакоре; от 51,8 см до 44,7 см в приводораздельной микрозоне 1-3°. Достоверно низкая высота растений в условиях склона связана с большим влиянием температурного и водного стресса. В засушливом 2013 году высо-

та растений озимой пшеницы была выше и изменялась в пределах 67,9-83,7 см. Это связано с тем, что в наиболее важную фазу для развития растения - фазу колошения и цветения, влагообеспеченность почвы была выше за счет выпавших атмосферных осадков.

Таблица 9

Влияние орографических условий на высоту растений озимой пшеницы по годам

исследования, см (2010-2013 гг.)

Микрозона 2010 год ГТК - 0,4 2011 год ГТК - 1,2 2012 год ГТК - 0,6 2013 год ГТК - 0,6 Среднее

Плакор 57,9 75,5 66,4 83,7 70,8

Склон 1-3° 51,8 76,7 44,7 81,7 63,7

Склон 3-5° 51,4 69,0 67,9 62,7

НСР95 фактор А - рельеф - 2,1; В - год - 2,5

В среднем за 2010-2013 годы высота растений регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в условиях склоновых форм мезорельефа изменялась в пределах 68,3-74 см (табл. 10).

Таблица 1 0

Изменение высоты регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в условиях склоновых форм мезорельефа, см (2010-2013 гг.)

Внутривидовые варианты Плакор Склон 1-3° Склон 3-5°

Белгородская 12 74,8 73,1 72,9

Одесская 267 70,5 66,9 70,6

Ариадна 72,5 69,3 66,8

Синтетик 76,5 70,5 70,1

Богданка 71,6 66,4 63,3

Корочанка 78,1 73,9 65,6

Среднее 74,0 69,1 68,3

НСР95 фактор А - рельеф - 3,9; В - сорт - 5,5

Неоднородность рельефа оказала влияние на ряд внутривидовых вариантов, у которых существенная разница отмечена между плакором и микрозоной склона крутизной 3-5°. Среди них Ариадна (72,5 и 66,8 см), Синтетик (76,5 и 70,1 см), Богданка (71,6 и 63,3 см) и Корочанка (78,1 и 65,6 см). Это свидетельствует о том, что у данных регионально доминирующих внутривидовых вариантов экологическая пластичность к условиям произрастания ниже, чем у Белгородской 12 (72,974,8 см) и Одесской 267 (66,9-70,6 см).

Если рассматривать разницу между внутривидовыми вариантами, то можно заметить, что среди среднерослых форм наибольшая высота растений отмечена у вариантов Корочанка и Белгородская 12 (78,1 и 74,8 см на плакоре; 73,9 и 73,1 см в приводораздельной микрозоне крутизной 1-3°). В микрозоне склона 3-5° максимальные значения по данному параметру отмечены у варианта Белгородская 12 (72,9 см). Следует отметить, что высота растений была ниже среднемноголетней величины на 10-20 см. Причиной этого мог быть недостаток продуктивной влаги в определенные фазы вегетации, вызвавший снижение потребления элементов питания, а также избыточное солнечное излучение, характерное для склона южной экспозиции.

В процессе онтогенеза происходит увеличение высоты растений вида-доминанта представительных агроэкосистем в условиях склоновой микрозональности (табл. 11). В период всходов и отрастания высота растений озимой пшеницы существенно не отличалась по рельефу и составляла 21,3-28,6 см. В фазу труб-кования отмечена существенная разница по высоте между плакором и микрозоной склона крутизной 3-5° у внутривидовых вариантов Богданка (52,3 и 46,9 см) и Корочанка (60,4 и 55,4 см). Это свидетельствует о проявлении слабой экологической пластичности данных внутривидовых вариантов к орографическим условиям. В фазу колошения / цветения продолжалась та же ситуация в отношении вариантов Богданка (68 и 59,5 см) и Корочанка (77,1 и 63,5 см) в условиях склоновой микрозональности. У варианта Синтетик в эту фазу зафиксирована достоверная разница по высоте растений между плакором (70,3 см) и микрозоной

Таблица 1 1

Динамика высоты растений регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы в процессе

онтогенеза в условиях склоновой микрозональности, см (2010-2013 гг.)

Внутривидовой вариант Всходы Отрастание Трубкование Колошение / цветение Молочно-восковая спелость Полная спелость

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Белгородская 12 26,9 28,6 24,9 24,5 28,3 24,9 58,0 57,9 60,3 68,5 72,6 72,3 73,9 71,7 72,3 74,8 73,1 72,9

Одесская 267 24,5 26,0 25,4 24,2 26,2 25,4 55,5 55,3 56,7 66,7 66,9 68,7 69,7 66,2 70,5 70,5 67,3 70,6

Ариадна 24,8 26,1 24,6 25,2 26,1 23,6 54,6 56,3 52,6 66,5 64,0 63,2 73,5 66,0 66,5 73,5 69,3 66,8

Синтетик 23,0 25,1 21,3 25,3 25,9 23,5 55,8 52,7 54,8 70,3 61,9 66,7 74,7 64,4 67,4 76,5 65,5 70,5

Богданка 23,7 22,9 24,3 23,0 22,4 24,7 52,3 49,1 46,9 68,0 62,9 59,5 69,6 64,3 60,8 71,6 66,4 63,3

Корочанка 26,8 27,1 26,5 24,8 27,8 26,0 60,4 56,7 55,4 77,1 63,5 67,6 78,5 68,5 64,5 78,1 73,9 65,6

НСР95 фактор А - рельеф 1 ,8 1,8 4,5 5,9 5,4 5,6

НСР 95 фактор В - внутривидовой вариант - 4,4

1 - плакор; 2 - микрозона склона 1-3°; 3 - микрозона склона 3-5°.

склона 1-3° (61,9 см). На этапе полной спелости отмечена слабая экологическая пластичность внутривидовых вариантов Синтетик, Богданка и Корочанка к фактору мезорельефа. У варианта Ариадна на последней фазе развития выявлена достоверная разница по высоте между плакором и микрозоной склона 3-5°, которая составила 73,5 и 66,8 см. Это свидетельствует о том, что экологическая пластичность данного внутривидового варианта к орографическим условиям снизилась.

Дифференциация регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы по высоте растений отмечена в фазы трубкования, колошения / цветения. Выделились внутривидовые варианты Корочанка и Белгородская 12. Первый был достоверно выше на плакоре (77,1-78,5 см); второй - в условиях склоновых форм мезорельефа (71,7-72,6 см).

Проведенные исследования показали, что высота растений регионально доминирующих внутривидовых вариантов изменялась в зависимости от климатических и орографических условий. Установлено, что на плакоре значения по данному параметру были существенно выше (74 см), чем в микрозоне крутизной 3-5° (68,3 см). В годы с засушливым периодом вегетации (2010 г., 2012 г.) высота растений была достоверно ниже (51,4-57,9 см), чем в годы с благоприятными условиями (69-75,5 см). Среди среднерослых внутривидовых вариантов по высоте растений наиболее экологически пластичными к фактору мезорельефа являлись варианты Белгородская 12 (72,9-74,8 см) и Одесская 267 (66,9-70,6 см). У других среднерослых вариантов Ариадна (72,5 и 66,8 см), Синтетик (76,5 и 70,1 см) и Корочанка (78,1 и 65,6 см) и полукарликового варианта Богданка (71,6 и 63,3 см) отмечена слабая экологическая пластичность к орографическим условиям по высоте растений.

Выявлена внутривидовая дифференциация среди среднерослых внутривидовых вариантов, которая показала, что достоверно максимальная высота растений на плакоре была у варианта Корочанка (77-78 см), в условиях склоновых агроэкосистем - у варианта Белгородская 12 (71,7-73,1 см). Остальные ре-

гионально доминирующие внутривидовые варианты значительно не отличались между собой по данному параметру.

4.2. Оценка площади листовой поверхности растений озимой пшеницы

Площадь листовой поверхности - один из основных показателей продуктивности фотосинтеза растений, который играет важную роль в формировании продуктивности.

В результате проведенных исследований выявлено влияние орографических и климатических условий на изменение площади листовой поверхности озимой пшеницы (табл. 1 2).

Таблица 1 2

Влияние орографических условий на площадь флагового и второго листа

л

озимой пшеницы по годам исследования, см (2010-2013 гг.)

Микрозоны 2010 год 2011 год 2012 год 2013 год

1 лист 2 лист 1 лист 2 лист 1 лист 2 лист 1 лист 2 лист

Плакор 6,09 10,12 6,81 10,76 6,66 10,4 6,36 11,06

Склон 1-3° 5,27 9,54 7,18 11,04 4,93 7,95 6,66 10,95

Склон 3-5° 4,82 9,16 6,15 10,58 - 5,93 9,28

НСР95 фактор А - рельеф - 1 / 1,38; фактор В - год - 1,17 / 1,59

В 2010 году, вследствие дефицита влаги в почве, площадь листовой поверхности была меньше, чем в годы с достаточным увлажнением и составила

для флагового листа 4,82-6,09 см2, причем максимальные значения были отме-

2 2 чены на плакоре (6,09 см ), а минимальные - в условиях склона 3-5° (4,82 см ).

Достоверно максимальная площадь флагового листа отмечена в 2011 году в

Л

приводораздельной микрозоне крутизной 1-3° (7,18 см ) вследствие сложившихся благоприятных погодных условий. Существенная разница в площади флагового листа между плакором и приводораздельной микрозоной 1 -3° отме-

л

чена в 2012 году (6,66 и 4,93 см ). Причиной этого стало нарушение равновесия между поступлением тепла и влаги, в условиях склона наблюдалось более интенсивное прогревание почвы. В 2013 году наблюдались незначительные раз-

Л

личия между микрозонами по площади флагового листа (5,93-6,66 см ).

Площадь ассимиляционной поверхности второго листа в 2010 году была наименьшей и варьировала от 10,12 до 9,16 см2 в зависимости от микрозоны. Однако различия между ними по данному критерию были несущественными. В 2011 году за счет оптимальных климатических условий площадь второго листа была максимальной на всех изучаемых участках по сравнению с другими годами исследования и составляла 10,58-11,04 см . Но в условиях склоновых агро-ландшафтов разница по данному критерию была незначительной. В засушливый 2012 год на площадь листовой поверхности значительно повлияли орографические условия. Отмечена существенная разница но данному параметру

Л

между приводораздельной микрозоной крутизной 1-3° (7,95 см ) и плакором

Л

(10,4 см ). Однако, в засушливом 2013 году за счет больших запасов продуктивной влаги в почве, значения по параметру были выше, чем в 2010 и 2012 гоЛ Л

дах (7,95-10,4 см ) и колебались в пределах 9,28-11,06 см .

В ходе исследования доказано влияние фактора мезорельефа на площадь листовой поверхности растений озимой пшеницы (табл. 13). Площадь ассимиляционной поверхности флагового и второго листа на плакоре существенно

Л Л

больше (6,65 и 10,33 см ), чем в микрозоне крутизной 3-5° (5,57 и 9,67 см ). Известно, что с увеличением крутизны склона южной экспозиции возрастает поступление солнечной энергии на его поверхность. Таким образом, в условиях склоновых агроэкосистем усиливается действие солнечных лучей на растения, в первую очередь на флаговые листья, именно поэтому площадь листовой поверхности увеличивается слабее.

Оценка различий между регионально доминирующими внутривидовыми вариантами в представительных агроэкосистемах показала, что на плакоре наибольшая площадь флагового листа обнаружена у варианта Белгородская 12 (7,42 см2), площадь второго листа была больше у вариантов Белгородская 12

2 2 (11,03 см ) и Синтетик (11,09 см ). В условиях склоновой микрозональности

разницы между регионально доминирующими внутривидовыми вариантами не

выявлено.

Таблица 1 3

Влияние фактора мезорельефа на площадь листовой поверхности регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы, см2

(2010-2013 гг.)

Внутривидовые варианты Плакор Склон 1-3° Склон 3-5°

1 лист 2 лист 1 лист 2 лист 1 лист 2 лист

Белгородская 12 7,42 11,03 6,27 10,13 6,00 10,39

Одесская 267 5,96 9,26 5,77 9,25 5,28 9,23

Ариадна 6,11 9,52 5,86 9,69 5,30 9,07

Синтетик 7,09 11,09 6,50 10,41 6,03 10,16

Богданка 6,58 10,6 5,88 9,95 5,14 9,70

Корочанка 6,78 10,44 6,02 9,80 5,70 9,49

Среднее 6,65 10,33 6,04 9,87 5,57 9,67

НСР95 фактор А - рельеф - 0,26 / 0,32; фактор В - вариант - 1,01 / 0,72

Площадь листовой поверхности озимой пшеницы изменялась в процессе вегетации (табл. 1 4).

Так, в период всходов площадь флагового листа варьировала в среднем

л

от 1,37-1,55 см . Влияние рельефа на площадь листа в данную фазу онтогенеза не выявлено. Существенные отличия зафиксированы между внутривидовыми вариантами Корочанка (1,76 см2) и Одесская 267 (1,29 см2) на плакоре, в микрозонах склона достоверно наибольшая площадь листа отмечена у вариантов Белгородская 12 (1,82 и 1,76 см2) и Корочанка (1,67 и 1,63 см2).

В фазу отрастания ассимиляционная площадь флагового листа в среднем

Л

за 2010-2013 годы составила 1,48-1,80 см . Орографические условия оказали влияние на внутривидовые варианты Белгородская 12, Одесская 267, Ариадна и Синтетик, у которых выявлена существенная разница по площади листовой по-

л

верхности между плакором (1,73; 1,96; 1,65 и 2,15 см соответственно) и микро-

Л

зоной склона 3-5° (1,39; 1,59; 1,30 и 1,54 см соответственно). У вариантов Бог-данка и Корочанка различий между ландшафтными микрозонами не выявлено. Оценка внутривидовых отличий показала, что на плакоре достоверно большая

Л

площадь листа была у варианта Синтетик (2,15 см ), в условиях склона 1-3° - у

Л Л

вариантов Корочанка (1,89 см ) и Одесская 267 (1,95 см ).

В фазу трубкования площадь листовой поверхности заметно увеличилась и в среднем варьировала в пределах 7,83-9,68 см . У внутривидовых вариантов Синтетик, Богданка и Корочанка на плакоре наблюдалась наибольшая площадь

Л

флагового листа (11,26; 9,51 и 10,7 см соответственно) по сравнению с микрозоной склона 3-5°. Анализ внутривидовой дифференциации показал, что между сортами в данную фазу вегетации не существовало достоверных отличий.

В фазу колошения и цветения площадь флагового листа в среднем за годы исследования колебалась в пределах 11,02-12,29 см2. Неоднородность орографических условий оказала влияние на площадь листовой поверхности варианта Ариадна, у которого выявлена существенная разница по данному парамет-

2 2 ру между плакором (12,1 см ) и микрозоной склона 3-5° (9,38 см ). Оценка

площади листовой поверхности между внутривидовыми вариантами выявила преимущество варианта Белгородская 12 на всех исследуемых участках от 13,52 см2 в микрозоне крутизной 3-5° до 14,2 см2 на плакоре.

Сравнение регионально доминирующих внутривидовых вариантов озимой пшеницы по приросту площади листовой поверхности в определенные фазы вегетации между основными типами мезорельефа позволяет судить об их пластичности к экологическим условиям. Установлено, что площадь листа варианта Белгородская 12 существенно не изменялась в зависимости от орогра-

Л

фических условий и фазы онтогенеза (13,52-14,2 см ), что говорит о его высокой пластичности к условиям произрастания по данному параметру (рис. 11).

В условиях склоновых агроландшафтов у исследуемых регионально доминирующих внутривидовых вариантов агроэкосистемы по данному критерию

Динамика площади флагового листа растений озимой пшеницы в процессе

Л

онтогенеза в зависимости от орографических условий, см (2010-2013 гг.)

Таблица 14

Внутривидовой вариант Всходы Отрастание Трубкование Колошение/цветение

плакор склон 1-3° склон 3-5° плакор склон 1-3° склон 3-5° плакор склон 1-3° склон 3-5° плакор склон 1-3° склон 3-5°

Белгородская 12 1,64 1,82 1,76 1,73 1,47 1,39 9,48 8,09 8,24 14,2 13,7 13,52

Одесская 267 1,29 1,17 1,24 1,96 1,95 1,59 8,11 8,12 6,70 10,39 11,88 10,32

Ариадна 1,64 1,54 1,28 1,65 1,45 1,30 9,26 9,20 7,78 12,1 11,27 9,38

Синтетик 1,53 1,26 1,21 2,15 1,28 1,54 11,26 9,22 9,21 12,4 12,69 10,99

Богданка 1,42 1,06 1,28 1,59 1,33 1,41 9,51 8,91 7,07 11,72 12,21 10,6

Корочанка 1,76 1,67 1,63 1,73 1,89 1,66 10,70 9,47 8,53 12,9 11,15 11,28