Экологическое обоснование выбора режимов искусственного промораживания плодово-ягодных культур в условиях ЦЧР

УДК 634.11:631.527:632.4

С.В. Резвякова, кандидат сельскохозяйственных наук ФГОУ ВПО Орел ГАУ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РЕЖИМОВ ИСКУССТВЕННОГО ПРОМОРАЖИВАНИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЦЧР

На основе анализа метеорологических -условий зимнего периода с 1975 по 2010 гг. выявлены основные повреждающие факторы и обоснованы режимы искусственного промораживания плодово-ягодных культур в лабораторных условиях. Моделирование в морозильных камерах зимних условий позволяет проводить ускоренную оценку сортов и перспективных гибридных сеянцев по компонентам зимостойкости для внедрения их в производство и использования в дальнейшей селекционной работе на комплекс признаков.

Ключевые слова: компоненты зимостойкости,

повреждающие факторы зимнего периода, искусственное промораживание, плодово-ягодные культуры.

Периодически повторяющиеся суровые зимы наносят огромный ущерб отрасли садоводства. В последние десятилетия причины сокращения площадей под садами вызваны, прежде всего, подмерзанием плодовых деревьев в зимы 1968/69, 1978/79, 1984/85, 1993/94, 1996/97 и 2005/06 годов. Восстановление пострадавших насаждений не произошло в полном объеме, а в некоторых хозяйствах по различным организационно-озяйственным причинам сады были ликвидированы. По данным Росстата (2009), общая площадь под садами и ягодниками в России на 2000 г. составляла всего 767 тыс. га, на 2005 г. - 598, на 2008 г. - 533 тыс. га.

Постигла подобная участь и сады Орловщины. В удручающем состоянии на одятся некогда гремевшие на всю область яблоневые сады и ягодники в Глазуновском районе, которые в свое время возделывались почти на 1500 гектарах в трех базовых хозяйствах: совхозах «Тагино», «Глазуновский» и «Вторая пятилетка». Сегодня на территории трех бывших совхозов заброшено 1400 гектаров яблоневых садов (Зарубина, 2009). Еще несколько лет назад в области насчитывалось девять садоводчески озяйств с общей площадью садов около 4250 гектаров. В настоящее время и осталось всего три: сады ВНИИСПК, ООО «Маслово» Орловского района и ООО «Первое мая» Кромского района с продуктивной площадью всего около 1000 гектаров сада.

В условия развития адаптивного ресурсосберегающего садоводства особенно возрастает роль зимостойких сортов. Для составления программы испытания по компонентам зимостойкости плодовы культур, необ одимо проанализировать

климатические условия зимнего периода за ряд лет, поскольку это многолетние растения. Мониторинг основных стресс-факторов зимнего периода является научной основой моделирования и в лабораторны условиях в камерах искусственного климата.

Зимы 1995/96, 1998/99 и 1999/2000 годов были самыми продолжительными за период с 1990 по 2010 гг. Их длительность составила 142, 143 и 144 дня

Based on the analysis of meteorological conditions of the winter period from 1975 to 2010 identified the main damaging factors and grounded modes of artificial freezing of fruits and derres crops in the laboratory. Modeling in freezers winter conditions allows rapid assessment of promising varieties and hybrid seedlings in components of hardiness to their introduction in the production and use in further breeding work on complex traits.

Key words: winter hardiness, injurical factors of the winter period, artificial freezing, fruits and derres crops.

соответственно (рис. 1). Самыми короткими была зимы 2006/2007 года (71 день) и 2008/2009 года (88 дней). Средняя продолжительность зим составила 116 дней.

Рисунок 1 - Продолжительность зим за период с 1990 по 2010 гг.

Абсолютный минимум температуры воздуха отмечен зимой 1996/97 года - (-37,5) °С, в зиму 2005/2006 года минимальная температура воздуха опускалась до - 36,5 °С, на поверхности снега до -39,3 °С. В 1983/84 году минимальная температура воздуха не опускалась ниже -19,1 °С (рис. 2).

Рисунок 2 - Минимальная температура воздуха в зимы 1975-2010 гг.

Минимальная температура воздуха в зим%і 1975-2010 гг.

По сумме отрицательных температур воздуха наиболее холодными были зимы 1984/85 года -(1392,8°С), 1986/87 - (1235°С) и 1995/96 - (1241°С) с минимальным количеством дней с оттепелями - 7-10 (Рис. 3 и 4). Самыми теплыми были зимы 1974/75, 1982/83, 1988/89, 1989/90, 1991/92, 2006/2007 годов -(391,4 - 491,7°С) с большим количеством дней с оттепелями - 34-51.

Частота зим по морозности приведена в табл. 1. За период с 1975 по 2010 годы зимы с суммой отрицательных температур до 800оС составили 61,11%, с диапазоном температур от 801 до 1000°С -13,89%, и больше 1000°С - 25 % зим.

Г“-Г“-Г“-Г“-Г“-00 00 00 00 00 00 00 00 00 00^^^^^^^^^^ОООООООООО^

Показатели минимальной температуры воздуха и суммы отрицательны температур не имеют между собой отчетливо выраженной прямой зависимости. Так, в зимы с относительно большой суммой температур ниже 0о С (больше 1000оС) может и не наблюдаться мороза до -35оС (1979/80, 1995/96, 2002/2003 и 2009/2010 гг.) и, наоборот, довольно сильные морозы случаются в зимы с небольшой суммой отрицательных температур (1994/95, 1996/97, 1998/99 и 2001/2002 гг.). Расчет коэффициента корреляции и его существенности показал, что связь между анализируемыми показателями средняя (табл. 2).

Таблица 2 - Коэффициент корреляции между показателями

Признаки Минимальная темпер ату ра воздуха, оС Минимальная темпер ату ра на поверхно сти снега, оС Продолжительность зимы в дня Количество дней с оттепелями в декабре -феврале

Сумма отрицательных температур, оС -0,61***

Минимальная температура на поверхности снега, оС 0,62*** (5) - - -

Рисунок 3 - Сумма отрицательных температур воздуха в зимы 1975-2010 гг.

Количество дней с оттепелями в декабре - феврале, 1975-2010 гг.

Рисунок 4 - Количество дней с оттепелями в зимы 1975-2010 гг.

Таблица 1 - Частота зим по морозности за период 1975-2010 гг., %

Сумма отрицательных температур

до 800оС 801-1000оС Больше 1000оС

шт. % шт. % шт. %

22 61,11 5 13,89 9 25,00

Зимы с минимальной температурой воздуха ниже -30оС составили 38,89% (14 зим за период с 1975 по 2010 гг.). В том числе в зимы с суммой отрицательных температур до 800оС - 35,71% (5 зим), больше 1000оС - 64,29% (9 зим).

Зимы с минимальной температурой ниже -35оС составили 5,56 % (1996/97 и 2005/2006 гг.).

Оценка критерия существенности коэффициента корреляции:

1 - стандартная ошибка: 8г = 0,136, критерий существенности 1г = г/8г = - 4,485.

2 - 8г = 0,131; Хх = -4,96.

3 - 8г = 0,204; к = 2,45.

4 - 8г = 0,135; к = 4,59.

Теоретическое значение по таблице Стьюдента: 2,04; 2,75 и 3,65.

При комплексном анализе зимни условий по всем показателям за последние 36 лет можно выделить наиболее мягкие зимы: 1974/1975, 1982/83, 1988/89, 1989/90, 1991/92, 2003/04, 2006/2007, 2007/2008 и 2008/2009 годов. Наиболее суровые зимы: 1975/76, 1978/79, 1979/80, 1984/85, 1986/87, 1994/95, 1995/96, 1996/97, 1998/99, 2002/03, 2005/2006 и 2009/2010 годов.

декады месяцев

Рисунок 5 - Ход минимальной и максимальной температур воздуха с октября по апрель в зиму 1998/1999 г.

Непосредственно за период проведения исследований с 1989 по 2010 гг. в природных условия отмечены температурные условия,

соответствующие основным компонентам

зимостойкости. Так, в третьей декаде ноября 1998 г. раннезимние морозы (1-й компонент) достигали -27°С, а в первой декаде декабря - до -28,0°С (рис. 5). При этом процессы закаливания у плодовых растений про одили при благоприятны условия .

В первой декаде ноября установились низкие положительные среднесуточные температуры с ночными морозами до - 9оС, во второй декаде среднемесячная температура составила - 9,6оС, что соответствует 2-й фазе закаливания.

По 2-му компоненту зимостойкости максимальные критические морозы до - 40оС не отмечены. Но в третьей декаде декабря 1996 г минимальная температура воздуха опускалась до - 37,5°С (рис. 6), что достаточно близко к критической для ЦЧР. В зиму 2005/2006 года минимальная температура воздуха опускалась до -36,5°С, а на поверхности снега до -39,3°С.

Воздействие морозами, которые соответствуют 3му компоненту зимостойкости, т.е. резкие перепады температур в период оттепели, наблюдались в течение ряда лет. Так, в зиму 1993/94 г. в третьей декаде февраля в период затяжной оттепели при 2,0оС ночью температура опускалась до - 23,3оС (рис. 7).

1996/1997 г.

Рисунок 6 - Ход минимальной и максимальной температур воздуха с октября по апрель в зиму 1996/1997 г.

декады месяцев

Рисунок 7 - Ход минимальной и максимальной температур воздуха с октября по апрель в зиму 1993/1994 г.

В зиму 1994/95 г. в третьей декаде января в период оттепели при 2,5°С мороз достигал -24,0°С. В первой декаде февраля 1997 г. при аналогичной оттепели минимальная температура опускалась до критической для зоны отметки -25оС (рис. 6). Во второй декаде февраля 1998 г. при оттепели в 5,1оС, ночью температура достигала -22,5оС. Особенно опасны резкие колебания температур в конце зимовки, что наблюдалось в марте 1996 и 1999 гг. Так, в третьей

декаде марта 1996 г. (рис. 8) в дневные часы температура возду а нагревалась до 3,7оС, а ночью опускалась до -19,5оС.

Во второй декаде марта 1999 г. в период оттепели при 4,3оС минимальная температура также достигала -19,5оС (рис. 5). В этот период растения находятся в вынужденном покое, и дневное повышение температур активизирует ростовые процессы в вегетативны и цветочны почка . В результате чувствительность к морозу повышается. Возвратные морозы до -29,7оС во второй декаде февраля и до -28,0оС в первой декаде марта после оттепели и повторной закалки отмечены в 1994 г. (4-й

компонент) (рис. 7).

199571996г.

Рисунок 8 - Ход минимальной и максимальной температур воздуха с октября по апрель в зиму 1995/1996 г.

Таким образом, анализ климатически факторов зимнего периода позволяет заключить, что ежегодно плодовые деревья в той или иной степени подвержены неблагоприятному морозному воздействию в разные периоды зимовки. Большинство зим характеризуются

продолжительными оттепелями и резким понижением температуры в ночные часы. Поэтому подбор зимостойки сортов для внедрения в производство и для дальнейшей селекционной работы является актуальным направлением научны исследований. Кроме того, за последние три десятилетия по 1-му и 3-му компонентам зимостойкости были достигнуты критические температуры, по 2-му и 4-му компонентам таковых не наблюдалось. Это еще раз подтверждает необ одимость проведения

лабораторны опытов по искусственному промораживанию с целью ускоренной оценки сортов и перспективны гибридны сеянцев плодово-ягодны культур по компонентам зимостойкости.

Для определения устойчивости к раннезимним морозам (1-й компонент) опыты следует проводить в конце ноября - начале декабря при -27-(-28) °С, что соответствует метеоусловиям 1998 г.

Чтобы установить максимальную морозоустойчивость в закаленном состоянии (2-й компонент), необходимо проморозить материал в середине января: яблоню при -40оС, грушу при -37-38оС. Это связано с тем, что за последние 50 лет в условия Орловской области только в зиму 1955/56 г. минимальная температура возду а на повер ности снега опускалась до -40оС. До -37-38оС температура опускалась гораздо чаще. Так, за последние 25 лет это наблюдалось в зимы 1975/76, 1978/79, 1986/87, 1994/95, 1996/197 и 2005/2006 гг. В воздухе

температура была на несколько градусов выше. Яблоня более морозоустойчивая культура, чем груша.

Поэтому и требования к отбору можно предъявлять более жесткие.

Для определения способности сохранять устойчивость к моро!у в период оттепели (3-й компонент), материал следует проморозить при -25-27°С после искусственной оттепели при 2-5°С в течение трех-пяти дней в конце февраля - марте. Оттепели такой глубины и продолжительности и ре!кие понижения температуры после них случаются в Орловской области с середины декабря и до третьей декады марта. Причем, частота встречаемости достаточно высока. Только !а последние два десятилетия такие неблагоприятные во!действия

отмечены в зимы 1993/94, 1994/95, 1996/97, 1997/98, 1998/99, 2006/2007 и 2008/2009 гг.

Устойчивость к возвратным морозам (4-й компонент) можно установить после промораживания при -35°С после трех - пятидневной оттепели при 2-5°С и повторной закалки в феврале или при -30°С после аналогичной оттепели в марте, что соответствует !имним условиям 1986/87 и 1993/94 гг.

Литература

1. Зарубина, Н. Возродятся ли глазуновские сады? Газета « Орловская правда», 18.12.2009.

2. Итоги социально-экономического развития Российской Федерации в 1992-2008 гг. - Росстат, 2009.

УДК [634.723+634.75]:632.3/.7:631.528

A.B. Пикунова, младший научный сотрудник ФГОУ ВПО Орел гау

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИСХОДНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЯГОДНЫХ КУЛЬТУР

Для оценки генетического полиморфизма и филогенетических отношений представителей рода Ribes были применены RAPD анализ и SDS ПААГ электрофорез белков семян. На материале из коллекции ВНИИСПК успешно протестирован SCAR маркер гена Се устойчивости смородины чёрной (Ribes nigrum) к почковому клещу (Cecidophyopsis ribis). Картирован один из главных генов устойчивости земляники к фитофторозному увяданию (Phytophthora fragariae var. fragariae) и идентифицированы маркер, связанные с ним.

Ключевые слова: SDS-ПААГ электрофорез, белки семян двудольных, смородина чёрная, Ribes nigrum, генетическое разнообразие, полиморфизм, ПДСАФ, почковый клещ, фитофторозное увядание земляники, маркер

вспомогательный отбор, картирование.

Ягодные культуры занимают особое место в полноценном питании человека, являясь источником необходимых биологически активных веществ [1]. Селекция растений одна из основных составляющих успешного развития производства

сельскохозяйственной продукции, в том числе и ягод. Процесс создания новых форм растений базируется на генетическом разнообразии растений и методах его использования селекционерами [2,3].

В настоящее время подходы селекционных исследований растений существенно пополнились современными методами молекулярной биологии, такими как применение молекулярных маркеров, основанных на полиморфизме белков (биохимические маркеры) и ДНК (молекулярно-генетические маркеры) [4, 5, 6, 7, 8].

В данной работе оценён генетический полиморфизм представителей рода Ribes L. из коллекции ВНИИ СПК, Орёл, на основании данных RAPD анализа и анализа полиморфизма белков семян; рассмотрены филогенетические отношения представителей рода Ribes L. с помощью RAPD анализа; SCAR маркер гена Се устойчивости смородины чёрной (Ribes nigrum) к почковому клещу (Cecidophyopsis ribis) [9] протестирован на отечественном селекционном материале; картирован ген Rpfl устойчивости к фитофторозному увяданию (Phytophtora fragariae var fragariae) земляники (Fragaria

SDS-PAG electrophoresis and RAPD analysis have been used to estimate genetic polymorphism and phylogenetic relationships in genus Ribes. PCR-based marker linked to resistance to the blackcurrant gall mite has been successfully tested on plant material from VNIISPK collection. One of the major genes for resistance to root rot of strawberry has been mapped. Markers linked to this gene have been identified.

Key words: SDS-PAGE, genetic diversity, seed proteins, Ribes nigrum, blackcurrant, genus Ribes, strawberry, root rot, mapping, SCAR marker, marker-assisted selection.

ananassa) и обнаружены маркеры данного гена, которые могут быть использованы в селекции на устойчивость.

Материалы и методика исследований

RAPD анализ представителей рода Ribes L. был проведён в ходе научной стажировки в Центре «Биоинженерия» РАН, Москва, в группе молекулярных методов анализа генома, руководитель группы д.б.н. Кочиева Е.З.

Было проанализировано 47 сортообразцов из коллекции ВНИИСПК подродов Grossularia Rich (крыжовники) и Ribesia Berl (смородина) рода Ribes, последний и! которых был представлен четырьмя секциями (Eucoreosma, Colobotrya, Symphocalyx, Ribesia), включающими дикорастущие формы и сорта, имеющие разное происхождение (СССР, Россия, Америка, Европа). Выделение растительной ДНК производили по методике, предложенной [10].

Подсчёт генетических ра!личий (GD) осуществляли в программе Statistica 6.0, построение дендрограммы в программе TREECON [11].

SDS-ПААГ электрофорез белков семян смородины чёрной проведён на ба!е лаборатории «Биотехнология», возглавляемой д.б.н. Павловской Н.Е., ВНИИ ЗБК, Орёл.

Было проанали!ировано 7 сортообра!цов смородины чёрной. Методика проведения анали!а подробно изложена нами ранее [12].

Вестник ОрелГ Ay

июнь

№3

2011

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»____________________________________________

Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А.

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichоgau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.05.2011 Подписано в печать 28.06.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 14,8 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России дл" публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Научное обеспечение развития селекции Амелин A.B., Кузнецов И.И., Чекалин Е.И. Особенности фотосинтеза в онтогенезе

различных по эколого-географическому происхождению сортов сои.................... 2

Зотиков В.И., Головина Е.В. Взаимосвязь интенсивности азотфиксации и фотосинтеза

у новых сортов сои северного экотипа............................................. 5

Фесенко А.Н., Бирюкова О.В., Фесенко И.Н., Шипулин O.A., Фесенко М.А.

Особенности динамики цветения растений мутантных морфотипов гречихи.............. 9

Новикова Н.Е., Фенин Д.М. Влияние морфотипа листа у гороха на показатели водного

обмена, определяющие устойчивость растений к засухе.............................. 13

Хатефов Э.Б., Кагермазов А.М., Кушхова P.C., Мадянова В.Н. Повышение

засухоустойчивости тетраплоидных популяций кукурузы.............................. 17

Резвякова C.B. Экологическое обоснование выбора режимов искусственного

промораживания плодово-ягодных культур в условиях ЦЧР............................ 26

Пикунова A.B. Использование молекулярных маркеров для оценки исходного

селекционного материала ягодных культур.......................................... 29

Сазонов Ф.Ф., Подгаецкий М.А. Потенциал продуктивности исходных форм и

гибридов смородины чёрной........................................................ 32

Ожерельева З.Е., Красова Н.Г., Галашева А.М. Потенциал устойчивости сортов яблони в зимний период......................................................... 35

Научное обеспечение развития растениеводства Лобков В.Т., Донская М.В., Васильчиков А.Г. Повышение эффективности

симбиотических систем нута (Cicer arietinum L.).................................. 39

Мельник А.Ф. Предшественник - основа повышения качества зерна озимой пшеницы... 43 Стебаков В.А., Лопачёв Н.А., Басов Ю.В., Наумкин В.Н. Эффективность

возделывания гречихи в условиях Центрально-Черноземного региона.................. 47

Титова Е.М., Внукова М.А. Применение водорастворимых комплексных удобрений на

посевах яровой пшеницы........................................................... 50

Половитсков В.А., Степанова Л.П., Коренькова Е.А. Влияние удобрительных форм и

сортовых особенностей на формирование корневой системы зернобобовых культур...... 51

Гурин А.Г., Кузяева O.C., Кожухов А.Д. Экономическая эффективность использования

фильтрата спиртовой барды в качестве нетрадиционного удобрения................... 56

Лысенко H.H., Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л., Чекалин Е.И. Влияние фунгицида

пропиконазол на растения яровых зерновых культур в условиях засухи и патогенеза.. 58

Догадина М.А. Агроэкологические аспекты снижения экотоксикологической нагрузки

поллютантов на окружающую среду.................................................. 64

Селезнев К.А., Плы1гун C.A. Прогноз продвижения стронциевой провинции в районе

водозаборов сельскохозяйственных предприятий Орловской области................... 69

Бессонова Е.А. Тенденции состояния сельскохозяйственных земель России............ 72

Методические вопросы развития сельскохозяйственной биотехнологии

Павловская Н.Е., Гагарина А.Ю. Хроматографический анализ факторов апоптоза в

растительных объектах............................................................ 75

Оскотская Э.Р., Басаргин H.H., Гаврин C.A. Определение Cd (II) в растительных объектах после предварительного концентрировани" сорбентом полистирол-2-амино-

азо-2'-окси-5'-хлор-3'-сульфобензол.............................................. 78

Мищенко Е.В., Мищенко В.Я. Моделирование процесса экстракции пектиновых веществ из свекловичного жома с применением вибрационного воздействия.......... 80

Экономические аспекты развития аграрного сектора Савкин В.И. Эколого-экономическое управление аграрным производством - основа

устойчивого развития сельских территорий......................................... 82

Грищенков А.И. Генезис инноваций: основные теоретические аспекты................. 87

Мансуров Р.Е. Об экономической сущности понятия «конкурентоспособность

агропромышленного предприятия»................................................... 91

Гитинова Е.М. Совершенствование методов планирования и прогнозирования на

предприятиях АПК................................................................. 94

Сухочева H.A., Осипов А.Э. Новационная активность производства нетрадиционных

сельскохозяйственных культур - основа эффективной аграрной экономики............. 101

Каменева К.П. Система управления человеческим капиталом в аграрном секторе

экономики........................................................................ 106

Адук P.P. Управление инновационным развитием сельского хозяйства России.......... 111

© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2011