СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЛЕГАНИЯ СТЕБЛЕВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
METHOD OF PREDICTING LODGING OF STEM CROPS UNDER CONDITIONS OF FOREST-STEPPE OF CENTRAL BLACK EARTH BELT

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано для раннего прогнозирования полегания стеблевых культур в условиях лесостепи Центрального Черноземья.
Вследствие полегания посевов нарушается нормальный рост и развитие растений, уменьшаются размеры фотосинтезирующей  поверхности, замедляется усвоение элементов питания и воды, что вызывает значительные потери урожая. Чем быстрее полегают посевы, тем больший недобор зерна. Уровень потерь увеличивается также вследствие ухудшения условий сбора урожая в жатву. Вероятность полегания возрастает при высоких дозах азота, дефицита калия, в загущенных посевах, при чрезмерных осадках, из-за сильных ветров.
Известен способ отбора устойчивых к полеганию форм зерновых колосовых злаков (описание к патенту РФ 2382549, МПК A01G 7/00).
Способ заключается в выращивании оцениваемых растений в естественных условиях, ручную уборку созревших растений и определение признаков стебля, причем после окончания уборки у междоузлий одного и того же яруса стебля изучаемых образцов отрезают их части и определяют массу одинаковых по длине отрезков. Наиболее устойчивыми к полеганию считают растения с максимальной (большей) массой отрезка. Способ позволяет выявить наиболее устойчивые к полеганию формы растений при селекционной работе уже после созревания и уборки растений в поле.
Применение предлагаемого способа в производственных условиях невозможно из-за того, что необходимо анализировать все выращенные растения; при использовании данного способа невозможно прогнозировать дальнейшее полегание сельскохозяйственных культур в период их роста в поле в ранние фазы развития, предшествующие уборке, например в фазу выбрасывания репродуктивных органов. Кроме того, определение полегания известным способом возможно только у зерновых колосовых культур, тогда как на посевах крупяных (гречиха) или кормовых культур (фестулолиум, райграс, овсяница) он не применим.
Известен способ определения устойчивости зерновых культур к полеганию по анатомическому строению стебля (Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков, Н.А. Паничкин, М.Н. Кондратьев и др. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: КолосС, 2003, - с.230-231). Для прогноза полегания по известному способу определяют плотность опорных тканей устойчивых и неустойчивых к нему сортов по сравнению с изучаемым образцом, различающихся по устойчивости к полеганию. Делают поперечные срезы из нижней части двух первых междоузлий главного стебля в фазе восковой спелости или молочной спелости зерна, далее 15%-ным раствором сафранина проводят окрашивание среза, после чего у образцов под микроскопом измеряют толщину выполненной части стебля, толщину склеренхимного кольца и считают количество рядков клеток, из которых состоит склеренхимное кольцо, и количество сосудисто-волокнистых пучков в паренхиме и склеренхиме. После этого сравнивают полученные показатели анатомического строения стебля различных образцов (сортов) и судят о дальнейшем полегании растений основного изучаемого образца в данных сложившихся почвенно-климатических условиях произрастания.
Недостатком известного способа является то, что он достаточно трудоемкий, его выполняют в лабораторных условиях, а не в полевых, и недостаточно высокая точность определения прогнозирования полегания зерновых культур в период их роста при выращивании в поле.
Известен способ определения устойчивости озимой ржи к полеганию по прочности стебля (Тихвинский С.Ф. Борьба с полеганием сельскохозяйственных культур / С.Ф. Тихвинский, Л.К. Буторина - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1983. - С.10). Вероятность полегания рассчитывают по зависимости: У=(П×10)/(В×З), где У - показатель устойчивости; П - прочность соломины второго междоузлия снизу (определяется на специальном приборе); В - высота соломины, см; З - масса зерна с одного колоса, г. При определении устойчивости к полеганию озимой ржи прочность соломины - наиболее важный показатель, поскольку он характеризует сопротивление срезу и излому.
Недостатком известного способа является использование специального прибора, что существенно повышает его себестоимость. Кроме того, данный способ предназначен только для одной культуры - озимой ржи.
Известен способ прогнозирования полегания зерновых злаковых культур, таких как озимая пшеница, рожь, ячмень, при котором учитывают высоту и густоту стеблестоя и интенсивность метеорологических явлений, таких как сумма осадков и температура воздуха за определенный период, и о вероятности события судят по расчетной формуле (Тихвинский С.Ф. Борьба с полеганием сельскохозяйственных культур / С.Ф. Тихвинский, Л.К. Буторина - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1983. - С.10-12).
Известный способ позволяет осуществлять прогноз полегания растений в период вегетации, при этом одним из основных факторов учета является агрометеорологический прогноз, получаемый с метеостанции, и в расчетах не учитывается действие минеральных удобрений на рост растений.
Кроме того, определения полегания известным способом возможно только в условиях Нечерноземной зоны и у ограниченного набора культур (озимая пшеница и рожь, ячмень).
Задачей изобретения является повышение экономической эффективности при возделывании сельскохозяйственных культур, склонных к полеганию в условиях лесостепи Центрального Черноземья.
Технический результат от использования изобретения - снижение трудоемкости и повышение достоверности прогноза полегания сельскохозяйственных культур в полевых условиях в ранние фазы развития растений.
i max
i mix
<mrow><mi>λ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mi>i</mi><mtext> </mtext><mi>min</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mi>i</mi><mtext> </mtext><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow></mfrac></mrow>
Технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования полегания растений сельскохозяйственных культур, включающем отбор апробационного снопа растений и определение у них признаков прочности главного стебля, апробационный сноп отбирают в фазу появления репродуктивных органов у растений, а в качестве признаков прочности главного стебля измеряют максимальный d и минимальный d размеры второго снизу узла каждого i стебля в горизонтальной плоскости и по значению величины λ, определяемой выражением:
, где n - число стеблей в апробационном снопе, прогнозируют полегание растений: при λ менее 1,1 - полегания нет, при λ=1,1÷1,7 - слабое полегание, при λ=1,7÷2,2 - среднее полегание, при λ=2,2÷3 - сильное полегание, при λ более 3,0 - очень сильное полегание.
Сущность способа заключается в том, что в процессе роста стебля угол между вторым и третьим междоузлиями и толщина его выполненной части находятся в зависимости от формы второго узла стебля, которая меняется в процессе роста и развития растений. В начальной фазе развития стебля сельскохозяйственных культур форма второго снизу узла стебля, как правило, круглая, при этом стебель прямой и угла между вторым и третьим междоузлием нет. Со временем, в зависимости от условий произрастания растений (количество выпадаемых осадков, равномерность их распределения по вегетационному периоду, пищевой режим и т.д.), начинает меняться форма второго снизу узла стебля. Узел начинает в процессе роста изменять круглую форму на эллиптическую. При этом вследствие изменения формы второго узла стебля меняется и форма самого стебля: из округлой она преобразуется в эллипсообразную.
При сильном механическом воздействии на стебель (например, при сильном ветре) в особенности в период налива зерна, когда возрастает масса колоса или метелки, стебель часто ломается между вторым и третьим узлами. Как правило, излом происходит в местах более узкой части эллипса, форму которого имеет стебель в диаметре. При этом происходит излом стебля и его полегание. Установлено, что угол наклона стебля напрямую зависит от отношения максимальной (большей величины по горизонтали второго узла стебля) к минимальной. То есть угол наклона стебля, начиная от фазы образования стебля, молочной или восковой спелости, тем больше (и опасность его полегания тоже тем больше), чем меньше минимальная по горизонтали часть второго снизу узла стебля.
Примеры осуществления способа.
Перед началом работ определяются границы апробируемого участка и намечаются линии прохода (по диагонали поля). В зависимости от площади поля через равное расстояние в установленном числе пунктов отбираем растения вместе с корнями для формирования снопа (таблица 1).
Таблица 1
Число пунктов и количество отобранных растений в зависимости от площади поля
Культура
Площадь отбора проб, га
Число пунктов, шт.
Кол-во отобранных растений (не менее), шт.
с одного пункта
со всей площади
Пшеница, ячмень овес, тритикале
менее 100
30-35
10
300-350
100-200
35-50
10
350-500
201-300
50-100
10
500-1000
301-450
100-150
10
1000-1500
Просо
менее 50
15-20
10
150-200
50-100
20-50
10
200-500
101-200
50-100
10
500-1000
201-350
100-150
10
1000-1500
Рожь
менее 100
20-25
5
100-125
100-200
25-50
5
125-250
201-300
50-70
5
250-350
301-450
70-100
5
350-500
Гречиха
менее 20
15-20
5
75-100
20-50
20-50
5
100-250
51-100
50-100
5
250-500
Апробационный сноп отбирается со всего поля. Если апробируемая площадь посева в одном массиве превышает установленный максимальный размер, то эту площадь разделяют на два или несколько участков, которые апробируются отдельно.
Апробационный сноп связывается на месте отбора, внутрь вкладывается, а снаружи привязывается этикетка с указанием номера поля, севооборота или участка, площади, культуры, сорта и времени взятия снопа.
Снопы анализируется на разборочном пункте в день их взятия. У каждого стебля штангенциркулем измеряют максимальный и минимальный по горизонтали размер второго снизу узла. В процессе измерения полученные результаты записывают в журнал, усредняют большие и меньшие величины, находят средние арифметические значения. Затем большую усредненную величину измерений делят на меньшую. Получают математическую зависимость между измеренными величинами, по которой судят об устойчивости растений к полеганию (таблица 2).
Таблица 2
Степень полегания растений в зависимости от среднего отношения и угла наклона
Культура/сорт
Величина среднего отношения, мм
Угол наклона, °
Вероятность полегания, %
Яровая пшеница «Прохоровка»
до 1,1
15-20
0-10
1,1-1,5
20-29
11-40
1,6-2,0
30-36
41-70
Просо «Колоритное»
До 1,4
до 10
0
1,4-1,7
10-18
1-30
1,7-2,0
18-25
31-50
Суданская трава «Воронежская 27»
до 1,1
8-10
0
1,1-1,5
10-15
1-35
1,5-3,0
15-30
36-50
Яровой ячмень «Таловский 9»
до 1,7
до 7
0
1,7-2,2
7-18
1-10
2,2-3,0
18-35
11-25
Озимая пшеница «Черноземка 88»
до 1,7
до 9
0
1,7-2,2
9-16
1-15
2,2-2,7
16-26
16-50
Отбор апробационного снопа позволяет повысить точность прогноза, ввиду того что данная операция предусматривает отбор средних по развитию растений из разных частей поля, где растения исследуемой культуры могут развиваться с разной скоростью, зависящей от метеорологических условий, почвенного плодородия, предшественника, уровня минерального питания и пр.
Наличие всех существенных признаков изобретения позволяет повысить точность определения прогнозирования полегания сельскохозяйственных культур до 80-100% (таблица 3). Тогда как имеющиеся аналогичные технические решения не позволяют осуществить точный прогноз полегания растений в поле в фазу начала колошения или молочной спелости зерна.
Таблица 3
Точность определения прогноза полегания зерновых злаковых культур с пустотелыми стеблями, %
№
Способ определения полегания
Культура/сорт
Точность определения в среднем за 3 года
1
Аналог
Яровая пшеница «Прохоровка»
0*
Просо «Колоритное»
0*
Ячмень «Таловский-9»
0*
Озимая пшеница «Черноземка-88»
0*
2
Прототип
Яровая пшеница «Прохоровка»
65-70
Просо «Колоритное»
70-75
Ячмень «Таловский-9»
70-75
Озимая пшеница «Черноземка-88»
70-75
3
Заявляемое решение
Яровая пшеница «Прохоровка»
85-90
Просо «Колоритное»
90-95
Ячмень «Таловский-9»
90-95
Озимая пшеница «Черноземка-88»
90-95
* - определение прогноза полегания в начале колошения или в фазу молочной спелости зерна невозможно
Предлагаемый способ в сравнении с известными аналогами обладает рядом важных преимуществ.
1. Значительно расширяется ассортимент культур, на которых можно проводить анализ: если в прототипе это только зерновые колосовые злаки, то предлагаемый способ определения полегания возможно еще использовать на крупяных и кормовых культурах.
2. Предлагаемый способ предназначен для использования в производственных условиях, так как нет необходимости для проведения анализа срезать все растения с участка, а лишь достаточно отобрать апробационный сноп.
3. В прототипе склонность к полеганию растений определяется уже после их созревания, тогда как в заявляемом решении возможно прогнозировать полегание в ранние фазы развития (фазу выбрасывания репродуктивных органов), что дает возможность предпринять меры для предотвращения полегания (провести обработку ретардантами - биологически активные вещества, способные задерживать процесс роста растений).
4. Значительно повышается точность определения прогнозирования полегания сельскохозяйственных культур до 80-100%.