СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА НАЧАЛА РЕПРОДУКТИВНОГО ПЕРИОДА РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ
METHOD FOR DETERMINING BEGINNING PERIOD OF TIME OF REPRODUCTIVE PERIOD OF WHEAT PLANTS

Изобретение относится к области биологии, а именно к способам изучения физиологии роста злаковых растений, и сельскому хозяйству, где может быть использовано для оптимизации элементов интенсивной технологии выращивания пшениц.
Известен общебиологический способ подразделения онтогенеза, включающий деление роста и развития растения по возрастным этапам: эмбриональный (от зиготы до начала прорастания семян), юности (до первого цветения и плодоношения), зрелости или возмужалости (период плодоношения) и старости (от начала усыхания до полного отмирания). (Ламан Н.А., Янушкевич Б.Н., Хмурец К.И. Потенциал продуктивности хлебных злаков. Минск: Наука и техника, 1987, стр.41).
Известен фенологический способ подразделения онтогенеза по фенофазам, включающий расчленение онтогенеза по внешним морфологическим изменениям: всходы, 3-й лист, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость (Ламан Н.А., Янушкевич Б.Н., Хмурец К.И. Потенциал продуктивности хлебных злаков. Минск: Наука и техника, 1987, стр.41).
Недостатком общебиологического и фенологического способов определения этапа органогенеза растений является то, что определение этапа начала заложения репродуктивных органов, без препарирования, носит вероятностный характер, при этом особенно трудно учитывать особенности вида и сорта растения, способ может быть использован только при наличии определенного уровня профессиональных знаний.
Известен способ определения биологического возраста растений пшеницы, включающий визуальный подсчет уже сформированных и еще формирующихся листьев на главном побеге и установление по числу только формирующихся листьев состояния четности или нечетности морфофазы: четная морфофаза - четное число формирующихся листьев, нечетная морфофаза - нечетное число формирующихся листьев, с последующим расчетом биологического возраста растения (Y) по формуле: Y=2X+A, где X - число сформированных листьев; A - свободный член, всегда равный - в нечетную морфофазу - 2, в четную - 3, в фазе колошения - 4 (Авторское свидетельство СССР №1581237, бюл. №28, 1990).
Недостатком способа является то, что он позволяет определять только биологический возраст главного побега растения: одна мофофаза, две морфофазы, три морфофазы и т.д., но не позволяет определять, какие конкретные органообразовательные процессы происходят в конкретную морфофазу, например, в какую морфофазу главный побег заканчивает вегетативную фазу (заложение зачатков листьев) и переходит в репродуктивную фазу (заложение продуктивных органов).
Известен способ биологического контроля за развитием растений, включающий визуальное определение фенофазы развития и роста главного побега, с последующим определением этапа органогенеза по таблице, составленной по экспериментальным данным, полученным на основе изучения взаимосвязей возрастных и органообразовательных процессов в онтогенезе пшениц. Для высших растений всего установлено 12 основных этапов органогенеза (Биологические особенности и условия произрастания сельскохозяйственных культур в Алтайском крае. - Издательство Московского университета, 1974, стр.6-15) - прототип.
Недостатком прототипа является то, что он не позволяет точно определять срок наступления конкретного этапа органогенеза, потому что визуальное определение границ фенофаз носит вероятностный характер, т.е. позволяет только с известной степенью приближенности устанавливать средние сроки наступления основных этапов органогенеза и, в том числе, репродуктивного. Приемы определения границ каждого этапа органогенеза на практике оказались громоздкими и сложными. Так, например, при визуальном определении фенофазы: «Третий лист. Кущение» или «Выход в трубку. Начало стеблевания» невозможно определить срок наступления этапа нужного органообразовательного процесса без препарирования растения, потому что в фенофазу «Третий лист. Кущение» входят 2 этапа: 2-й и 3-й, а в фазу - «Выход в трубку. Начало стеблевания» - входят 3 этапа: конкретно - 5-й (закладка покровных органов цветка, тычинок и пестиков), 6-й (формирование соцветия и цветка) и 7-й (гаметофитогенез, рост покровных органов, удлинение члеников колосового стержня).
Цель изобретения - повышение объективности способа и исключение вероятностного определения срока начала репродуктивного периода.
Способ основан на открытой автором закономерности, проявляющейся в вегетативный период: установлено, что в каждую морфофазу у растения происходит закладка только одного очередного зачатка листа. Морфофаза - это морфологически выраженная биологическая единица времени роста и развития побега, основанная на объективной закономерности: необратимой последовательности смены фаз вегетативных органов побега - закладка, рост и окончание развития листьев. Как единица определения возрастного морфологического состояния побега - морфофаза - выражена через соотношение числа формированных и еще формирующихся листьев, причем число растущих листьев может быть только 1 или 2. Условно это морфологическое состояние побега обозначено, как четное или нечетное. Например, общее число визуально видимых листьев главного побега равно 3, но при этом морфофазы будут совершенно разными, т.е. это будет либо четная морфофаза - 1-2 (окончивших рост листьев - 1, растущих листьев - 2,) либо нечетная - 2-1 (окончивших рост листьев - 2, растущих листьев - 1). Поэтому для точности и объективности определения морфологического состояния побега, каждой его конкретной морфофазе присвоен порядковый номер: 1, 2, 3 и т.д.
Вегетативным периодом принято считать время - от начала прорастания семени (зерновки) и до заложения зачатка последнего (флагового) листа включительно, на конусе нарастания побега.
Репродуктивным периодом принято считать время - от заложения зачатков члеников стержня колоса и колосковых осей будущего колоса, зачатков цветков на конусе нарастания побега и до окончания цветения и оплодотворения включительно.
Автором разработана шкала соответствия различных морфофаз определенным внешним морфологическим признакам органогенеза на конусе нарастания побега. Данные, полученные экспериментальным путем, показали, что морфофаза, как возрастная биологическая единица времени, является универсальным объективным показателем не только для определения общего биологического возраста растения, но и для объективного установления срока начала изменения органообразовательных процессов на конусе нарастания.
Сущность заявляемого способа.
Подсчитывают общее число листьев главного побега пшеницы, а срок начала репродуктивного периода (Y) определяют по морфофазе, которую рассчитывают по формуле: Y=X-2, где X - общее число листьев главного побега, 2 - постоянное число.
Примеры выполнения способа для скороспелых и позднеспелых сортов яровых пшениц.
Их главный побег, в зависимости от сорта, имеет интервал общего числа листьев от 6 до 12. Поэтому в таблице (вертикальная колонка Y) представлен интервал их биологического возраста в морфофазах от 1 до 28, охватывающий время всего вегетационного периода - от прорастания до колошения включительно.
Расшифровка обозначений, приведенных в таблице:
1-я морфофаза (Y): 0-кл (в левой позиции - не сформирован еще ни один орган, в правой - растущий колеоптиль);
2-я морфофаза (Y): кл - 1 (в левой позиции - окончивший рост колеоптиль, в правой позиции - растущих листьев - 1);
3-я морфофаза (Y): кл-2 (в левой позиции окончивший рост колеоптиль, в правой - одновременно растущих листьев - 2);
4-я морфофаза (Y): 1-1 (в левой позиции окончивших рост листьев - 1, в правой - растущих листьев - 1).
Далее закономерность соотношения окончивших рост и еще растущих листьев периодически повторяется: 1-2, 2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2 и т.д.
16-я морфофаза (Y) для 6-ти листных пшениц совпадает с фазой колошения: 6-кс (в левой позиции окончивших рост листьев 6, в правой - сформированный колос).
Пример 1. Необходимо определить срок начала репродуктивного периода у скороспелого сорта пшеницы. Определяют общее число листьев (X) главного побега, которых всего 6. Срок начала репродуктивного периода (Y) рассчитывают по формуле: Y=X-2, Y=6-2=4. Это значит, что срок начала репродуктивного периода начинается в возрасте четвертой морфофазы, для которой соотношение окончивших рост и еще растущих листьев составляет соответственно 1-1. То есть объективными морфологическими признаками репродуктивного периода для растений данного сорта являются визуально наблюдаемые листья главного побега: окончившие рост -1, еще растущие -1.
Пример 2. Для растений сорта пшеницы с общим числом листьев (X) главного побега, равным 8, рассчитывают срок начала репродуктивного периода (Y): Y=8-2=6. Это значит, что срок начала репродуктивного периода начинается в возрасте шестой морфофазы, для которой соотношение окончивших рост и еще растущих листьев составляет соответственно 2-1. То есть морфологическими признаками для растений являются визуально наблюдаемые листья: окончившие рост -2, еще растущие - 1.
Пример 3. Для растений сорта пшеницы с 10-ю листьями (X) главного побега срок начала репродуктивного периода (Y) рассчитывают: Y=10-2=8. Это значит, что срок начала репродуктивного периода начинается в возрасте восьмой морфофазы, для которой соотношение окончивших рост и еще растущих листьев составляет соответственно 3-1: окончивших рост - 3, еще растущих - 1.
Пример 4. У растений сорта пшеницы с 12-ю листьями (X) главного побега срок начала репродуктивного периода (Y) рассчитывают: Y=12-2=10, т.е. срок начала репродуктивного периода наступает в возрасте десятой морфофазы, для которой соотношение окончивших рост и еще растущих листьев составляет соответственно 4-1: окончивших рост - 4, еще растущих - 1.
Выявленная закономерность: заложение числа зачатков листьев на конусе нарастания в вегетативный период - только по одному зачатку листа за одну морфофазу, дает возможность строить аналогичную шкалу морфофаз для любых сортов пшениц, в том числе и озимых, имеющих общее число листьев главного побега более 12, для определения срока начала их репродуктивного периода, с последующим расчетом по заявляемому способу.
Заявляемый в качестве изобретения способ полностью исключает вероятностное определение, так как в нем используется объективный морфологический показатель - морфофаза, основанный на визуально видимых признаках: окончивших рост и еще растущих листьях. Использование морфофазы, как объективного показателя, при определении срока начала нового органообразовательного процесса на конусе нарастания - репродуктивного периода - дает возможность точно определить срок его начала. Способ позволяет устранить субъективные вероятностные оценки при планировании и оперативной корректировке дифференцированного режима минерального питания, применения гербицидов и оптимизировать элементы технологии возделывания пшеницы. Экспериментальные данные, полученные, как в вегетационных, так и полевых опытах, показали высокую точность и достоверность заявляемого способа, по сравнению с данными, полученными с использованием шкалы Ф.М.Куперман и О.Г.Семенова - прототип.