СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ СОЛОДКИ
PREDICTION METHOD OF SEED PRODUCTION OF LICORICE PLANTS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в селекции растений солодки.
4
Известен способ экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений, включающий отбор семян, замачивание их в жидкости и последующее измерение биофизических характеристик семян, по которым выносят суждение о потенциальной продуктивности, в котором, с целью упрощения диагностики и повышения ее достоверности, в качестве жидкости используют слабый раствор калийной соли, а в качестве биофизической характеристики измеряют среднюю скорость увеличения концентрации ионов водорода в растворе, которая находится в прямой зависимости с потенциальной продуктивностью растений (авторское свидетельство SU №1414355 А1, М. кл. А01G 7/00. Способ экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений. / Л.Н.Воробьев, Н.Н.Егорова, А.И.Мартыненко (СССР). - Заявка №4139372/30-13; заявлено 27.10.1986; опубл. 07.08.1988, Бюл. №29 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №29).
К недостаткам описанного способа экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений применительно к решаемой нами проблеме - прогнозирование семенной продуктивности растений солодки - относятся, в силу периодического завязывания бобов из-за негативных погодных условий в период цветения солодки, отсутствия естественных опылителей, возраста солодково-разнотравной ассоциации, уровня залегания грунтовой воды, периода затопления лиманов и луговых угодий в поймах рек, простого отсутствия семян, твердокаменности семян солодки. Семена солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.) и солодки уральской (Glycyrrhiza uralensis Fisch.), как всякой другой бобовой культуры, имеют твердую оболочку. Эта оболочка не подвергается воздействию слабого раствора калийной соли (KСl). Твердокаменность оболочки сохраняет всхожесть семян солодки до 8-10 лет. Только концентрированные серная и соляная кислоты имеют способность частичного растворения семенной оболочки. Скарифицированные семена солодки могут обеспечить появление дружных всходов.
4
Известен также способ ранней диагностики потенциальной продуктивности сортоподвойных комбинаций плодовых культур, включающий определение в период активного роста однолетних сортоподвойных комбинаций плодовых культур физиолого-биохимического показателя, по значению которого судят о потенциальной продуктивности комбинации, в котором, с целью повышения надежности диагностики, перед определением растения выращивают в контролируемых условиях, в качестве физиолого-биохимического показателя определяют содержание свободного пролина в листьях, а растения относят потенциально продуктивным, если содержание пролина не превышает 20-25 мг/% на сухое вещество (авторское свидетельство SU №1470239 А1, М. кл. А01G 7/00, 17/00. Способ ранней диагностики потенциальной продуктивности сортоподвойных комбинаций плодовых культур. / Т.Н.Дорошенко, Ю.С.Поспелова (СССР). - Заявка №4302160/30-13; заявлено 31.08.1987; опубл. 07.04.1988, Бюл. №13 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №13).
К недостаткам описанного способа ранней диагностики продуктивности сортоподвойных комбинаций плодовых культур применительно к решаемой нами проблеме относится то, что содержание пролина в листьях солодки голой (уральской) не является показателем, который определяет ее семенную продуктивность.
2
2
1
2
1
2
Известен, кроме описанных, способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, включающий отбор пробы листьев, измерение биофизических показателей, характеризующих состояние двух фитосистем и оценку потенциальной продуктивности по значению измеренных показателей, в котором, с целью повышения достоверности способа, отбор пробы осуществляют при освещенности интенсивностью 10-40 Вт/м, непосредственно после отбора пробу погружают в жидкий азот, измерение биофизического показателя осуществляют при температуре жидкого азота и интенсивности света 300-500 Вт/м, в качестве биофизического показателя анализируют спектр электронного парамагнитного резонанса, измеряют амплитуды A и А сигналов при q-факторе 2,006 A и 2,015 A соответственно, рассчитывают коэффициент К по формуле
2
1
К=2,75 А/А,
1
1
4
при этом потенциальную продуктивность растений в текущем году оценивают по К, а при совпадении их внутри вида - по величине A, a большим значениям К и A соответствуют более потенциально продуктивные сельскохозяйственные растения (авторское свидетельство SU №1505472 A1, М. кл. А01G 7/00, А01Н 1/04. Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений. / А.Ю.Борисов, Н.М.Вандышева, М.Г.Гольдфельд и др. (СССР). - Заявка №4343664/30-15; заявлено 15.12.1987; опубл. 07.09.1989, Бюл. №33 // Открытия. Изобретения. - 1989. - №33).
К недостаткам описанного способа оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений относится получение косвенных показателей, которые не указывают на семенную продуктивность испытуемых растений.
Известен способ определения урожайности сортов яблони для выращивания их в луговом саду, включающий измерение показателя потенциальной урожайности и последующий перерасчет на урожайность, в котором, с целью повышения достоверности и упрощения способа, измерение проводят в период нарастающего плодоношения, в качестве показателя измеряют исходный уровень доли пазушного плодоношения, а последующий пересчет осуществляют по формуле
у=37,2х-54,7,
где у - урожайность, ц/га;
5
х - исходный уровень доли пазушного плодоношения, % (авторское свидетельство SU №1630677 А1, М. кл. А01G 7/00, 17/00. Способ определения урожайности сортов яблони для выращивания их в луговом саду. / В.Ф.Колтунов, В.М.Яковук (СССР). - Заявка №4664079/13; заявлено 21.03.1989; опубл. 28.02.1991, Бюл. №8 // Открытия. Изобретения. - 1991. - №8).
К недостаткам описанного способа определения урожайности сортов яблони применительно к растениям солодки голой и солодки уральской относится то, что соцветия солодки образуются не из почек на вегетативных побегах, а на ветвях первого и второго порядков. Указанный способ неприемлем для прогнозирования семенной продуктивности солодки, произрастающей в степи, лиманах и поймах рек.
5
Известен способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах, включающий измерение суммы температур и количества осадков и расчет гидротермического коэффициента по формуле, в котором, с целью повышения семенной продуктивности, сумму температур и количество осадков измеряют при прогревании воздуха +10°С, а срок посева устанавливают по гидротермическому коэффициенту в интервале его от 4 до 8 (патент RU №2014768 С1, М. кл. А01С 7/00. Способ определения срока посева бобовых трав на семена в горах. / С.А.Бекузарова, К.Х.Бесов, Б.К.Мамсуров (RU). - Заявка №4753139/15; заявлено 25.10.1989; опубл. 30.06.1994).
Солодка голая и солодка уральская относятся к семейству Fabaceae. Вегетативные побеги солодки голой и солодки уральской над поверхностью почвы появляются при температуре верхнего слоя почвы выше +5°С. В период от появления побегов до периода образования бобов на ветвях стеблей солодки в условиях Нижнего Поволжья выпадает достаточное количество осадков и, как правило, к 20.05. каждого года температура воздуха и почвы достигает 18…27°С. Величина гидротермического коэффициента (ГТК) не превышает 4. Таким образом, этот показатель ГТК не может служить показателем семенной продуктивности солодки.
Известен способ прогнозирования урожайности озимой пшеницы, состоящий в том, что определяют среднесуточную температуру воздуха в мае и в зависимости от применяемых доз удобрений прогнозируют урожайность по математической зависимости
y=75,6-3,14x+12,52d,
где у - урожайность озимой пшеницы, ц/га;
х - среднесуточная температура воздуха в мае, °С;
120
120
60
d - доза минеральных удобрений от 0 до 1 (0 - без удобрений, 1 - NPK)
7
(патент RU №2158498 С2, МПК А01G 7/00. Способ прогнозирования урожайности озимой пшеницы. / П.Г.Акумов, М.Н.Понедельченко, И.Н.Сокорева, Н.С.Сокорев (RU). - Заявка №98121715/13; заявлено 30.11.1998; опубл. 10.11.2000).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности озимой пшеницы применительно к прогнозированию урожайности семян солодки относится то, что как в дикорастущих солодовниках, так и в плантациях солодки, во-первых, не вносят удобрения, а во-вторых, в период цветения солодки температура воздуха составляет +18…+26°С.
При d=0 и х=20°С имеем
у=75,6-3,14·20+12,52·0=12,8 ц/га = 1,28 т/га.
Указанная урожайность семян для бобовых культур в природе не существует. Даже в благоприятные годы, как указывает И.А.Гладышев, в дикорастущих солодовниках в пойме реки Амударьи урожайность семян солодки варьирует в пределах 135-1166 кг/га. Для условий Нижнего Поволжья В.Ф.Мамин приводит иные данные по урожайности семян солодки лиманного, сухостепного и пойменного экотипов в период с 1980 по 1998 годы в пределах 20-135 кг/га.
Кроме описанных известен способ прогнозирования урожайности ячменя, состоящий в том, что определяют среднесуточную температуру воздуха в мае и в зависимости от применяемых доз удобрений прогнозируют урожайность ячменя по математической зависимости
у=51,41-2,13х+10,3d,
где у - урожайность ячменя, ц/га;
х - среднесуточная температура воздуха в апреле - мае, °С;
120
120
60
d - доза минеральных удобрений от 0 до 1 (0 - без удобрений, 1 - NPK)
7
(патент RU №2158500 С2, МПК А01G 7/00. Способ прогнозирования урожайности ячменя. / П.Г.Акумов, М.Н.Понедельченко, И.Н.Сокорева, Н.С.Сокорев (RU). - Заявка №98121738/13; заявлено 30.11.1998; опубл. 10.11.2000).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности относится то, что предложенная математическая зависимость не учитывает возраст солодковой ассоциации, погодные условия предшествующего года, уровня залегания грунтовых вод, наличие насекомых-опылителей, условия текущего года, интенсивность и численность развития сельскохозяйственных вредителей. Если подставить в приведенное выражение среднесуточную температуру апреля - мая равной +10° и d=0, то получим прогнозируемую урожайность
у=51,41-2,13·10+10,3·0=30,11 ц/га = 3,011 т/га.
Такая величина урожайности семян не реальна даже при наличии всех благоприятных факторов.
Известен также способ определения урожайности солодки различных экотипов в зависимости от силы Солнца (см. статью В.Ф.Мамин. О семенной продуктивности солодки голой в природных зарослях Нижнего Поволжья. Сб. науч. тр. ВНИИОЗ: Вопросы семеноводства и селекции орошаемых сельскохозяйственных культур. / Ред. кол.: И.П.Кружилин (отв. ред.) и др. - Волгоград: ВНИИОЗ, 2001. - 128 с. - С.99-192).
К недостаткам описанного способа следует отнести то, что инсоляция Солнца не предопределяет урожайность семян солодки, как в культуре, так и в солодково-разнотравном растительном сообществе.
Известен способ определения урожайности семян солодки голой пойменного экотипа, включающий установление количества выпавших осадков, относительной влажности и температуры воздуха, инсоляции в периоды формирования и развития итеративных органов - от цветения до налива зерна (см. статью В.Ф.Мамин. Об адаптивном потенциале солодки голой. Сб. науч. тр. ВНИИОЗ: Агроэкологические аспекты орошаемого земледелия в аридной зоне Поволжья. / Ред. кол.: И.П.Кружилин (отв. ред.) и др. - Волгоград: Комитет по печати и информации, 1999. - 192 с. - С.84-110).
Приведенные в статье усредненные результаты семенной продуктивности солодки являются ориентировочными и не могут служит основанием для прогнозирования продуктивности солодки голой и солодки уральской.
2
2
Известен способ управления продукционными процессами сельскохозяйственных растений при возделывании озимых зерновых культур в условиях засушливого климата, включающий оптимизацию сроков, норм высева и способов посева, установление суммы среднесуточных температур в пределах 550…650°С за 45…60 суток от момента посева до прекращения вегетации, формирование растениями в каждом узле кущения по три-четыре стебля с достаточным запасом сахаров для устойчивости растений к минусовым температурам в диапазоне -18…-20°С в бесснежные периоды и установление норм высева для формирования густоты стояния стеблей 500…600 шт./м на черноземных почвах и 300…450 шт./м на каштановых почвах, вычисление гидротермического коэффициента с учетом осадков за период с температурой выше +10°С и суммы положительных температур за тот же период, посев в десятидневный срок с температурным режимом почвы от +18 до +12°С, в котором планируемую продуктивность озимых зерновых культур определяют по формуле
c
у=а·S·G+b,
где у - урожайность зерна, ц/га;
а - коэффициент, учитывающий норму высева семян;
b - коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия зоны;
S - фактическая сумма положительных температур от посева до прекращения вегетации, °С;
c
G - гидротермический коэффициент, мм/°С,
c
c
c
7
при этом при G меньше 0,5 нормы высева семян уменьшают на 10-15% от оптимальных зональных величин, при G в диапазоне от 0,5 до 0,9 норму высева сохраняют, при G больше 0,9 норму высева увеличивают на 20…25%, а с увеличением норм высева ширину междурядий с 22,5 см уменьшают до 7,5 см (патент RU №2228607 С1, МПК А01G 7/00. Способ управления продукционными процессами при возделывании озимых зерновых культур в условиях засушливого климата. / А.Ф.Рогачев (RU), A.M.Салдаев (RU), Д.А.Рогачев (RU). - Заявка №2002126981/12; заявлено 09.10.2002; опубл. 20.05.2004, Бюл. №14 // Изобретения. Полезные модели. - 2004. - №14).
c
К недостаткам описанного способа управления продукционным и процессами сельскохозяйственных растений в условиях засушливого климата, к которым относится Нижне-Волжский регион, относится то, что приведенная формула у=а·S·G+b не учитывает существенные факторы, влияющие на процесс цветения, опыления, закладки бобов, семяобразования и налива семян в бобах солодки. В дикорастущих ассоциациях каждая почка возобновления (карабаш) из корня солодки может дать от 11 до 26 полноценных вегетативных побегов. Плотность вегетативных побегов зависит от возраста солодковой ассоциации, степени обеспеченности минерального питания в корнеобитаемом горизонте и запасов доступной продуктивной влаги.
Известен способ прогнозирования урожайности озимых зерновых колосовых культур при возделывании в условиях резко континентального климата, включающий установление сроков, норм высева и способов посева, определение положительных сумм среднесуточных температур в пределах 550…650°С в период от посева до прекращения вегетации на формирование растениями в каждом узле кущения по три - четыре стебля с достаточным запасом сахаров для повышения устойчивости растений к отрицательным температурам в диапазоне -18…-20°С и расчет величины гидротермического коэффициента, в котором, при величине гидротермического коэффициента до 0,5, норму высева уменьшают на 10…15% от оптимальных значений на посевах с шириной междурядий 0,225 м; при величине коэффициента больше 0,9 норму высева увеличивают на 20…25% на посевах с шириной междурядий 0,075 м; при значениях коэффициента в пределах от 0,5 до 0,9 нормы высева сохраняют на посевах с шириной междурядий 0,15 м, а прогнозируемую урожайность устанавливают из выражения
1
2
3
2
у=k·а·(1/x)+k·b·(1/x)+k/C,
где у - ожидаемая урожайность, кг/га;
а - норма высева, шт./га;
b - сумма положительных температур от даты посева до устойчивых отрицательных температур, °С;
С - ширина междурядий, м;
х - длительность посева в днях от рекомендуемых сроков, сутки;
1
-3
2
k=(0,6…0,8)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки/штук;
2
4
2
k=(0,0512…0,0934)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м;
3
4
k=(0,00007…0,00015)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м
7
(патент RU №2248690 С2, МПК А01G 7/00. Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата. / А.С.Сарафанов, В.В.Бородычев, A.M.Салдаев, А.В.Майер, В.Н.Кривко (RU). - Заявка №2003107065/12; заявлено 14.03.2003; опубл. 27.03.2005, Бюл. №9 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - №9).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности применительно к решаемой нами проблеме относится то, что приведенное математическое выражение не учитывает особенности биологии солодки, условий местообитания и природно-климатические условия, способствующие накоплению питательных веществ в предшествующий период.
2
2
Известен способ оценки потенциальной продуктивности озимых зерновых колосовых культур, включающий оптимизацию сроков, норм высева и способов посева, установление суммы среднесуточных температур в пределах 550-650°С за 45-60 суток от момента посева до прекращения вегетации, формирование растениями в каждом узле кущения по три-четыре стебля с достаточным запасом сахаров для устойчивости растений к минусовым температурам в диапазоне -18…-20°С в бесснежные периоды и установление норм высева для формирования густоты стеблей 500-600 шт./м на черноземных почвах и 300-450 шт./м на каштановых почвах, вычисление гидротермического коэффициента с учетом осадков за период с температурой выше +10°С и суммы положительных температур за тот же период, посев в десятидневный срок с температурным режимом от +18 до +12°С и расчет планируемой продуктивности озимых зерновых культур, в котором, планируемую продуктивность устанавливают из зависимости
1
2
0
3
-2
1
1
у=k·а·х+k·Σt·ГТК·b·ρ·х+k·b·с,
где у - потенциальная продуктивность озимых колосовых культур, т/га;
1
-6
2
k=(1,5-3,0)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, т·сутки/штук;
а - норма высева, штук всхожих семян на 1 га;
х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых для зоны сроков, сутки;
2
-3
2
k=(0,8-1,3)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в период от посева до ухода в анабиоз, т·сутки/мм·га;
Σt - фактическая сумма положительных температур от посева до прекращения вегетации, °С;
ГТК - гидротермический коэффициент, мм/°С;
b=(0,6-2,5) - безразмерный коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия зоны;
0
ρ - запасы доступной влаги в корнеобитаемом горизонте, мм;
3
k=(0,04-0,08) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, т·м/га;
с - ширина междурядий, м
(патент RU №2267909 С1, МПК А01G 7/00 (2006.01). Способ оценки потенциальной продуктивности озимых зерновых колосовых культур. / В.П.Зволинский, Н.В.Тютюма, Л.В.Богосорьянская, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004119679/12; заявлено 28.06.2004; опубл. 20.01.2006, Бюл. №02 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №02).
К недостаткам описанного способа оценки потенциальной продуктивности применительно к решаемой проблеме, несмотря на широкий охват существенных факторов, относятся большие расхождения в числовых значениях потенциальной продуктивности и реальной урожайности семян солодки.
Известен способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур при возделывании в условиях засушливого климата, включающий установление сроков, норму высева, способов посева, расчет величины гидротермического коэффициента и составление прогноза по математической зависимости, в котором прогнозируемую урожайность на следующий год устанавливают из выражения
1
s
2
3
s
2
Y=k·A·G (1/x)+k·В/х+k·C/G,
где Y - ожидаемая урожайность, кг/га;
А - норма высева, штук/га;
В - сумма положительных температур от даты посева до устойчивых отрицательных температур, °С;
С - ширина междурядий, м;
х - длительность посева в днях от начала рекомендуемых сроков, сутки;
1
-3
2
k=(0,6…0,8)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий сортовые качества каждого семени в накоплении зерновой массы, кг·сутки/штук;
2
4
2
k=(0,0512…0,0934)·10 - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений, кг·сутки/°С·м;
3
k=(7…15) - коэффициент пропорциональности, учитывающий размещение растений на поверхности поля, кг/м;
s
G - гидротехнический коэффициент Г.Т.Селянинова.
(патент RU №2271096 С1. МПК А01G 7/00 (2006.01). Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур в условиях засушливого климата. / А.Ф.Рогачев, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004123690/12; заявлено 02.08.2004; опубл. 10.03.2006, Бюл. №7 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №7).
К недостаткам описанного способа прогнозирования урожайности применительно к решаемой нами проблеме относится применимость приведенного математического выражения лишь к одной культуре, в частности к озимым зерновым.
3
Известен способ прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии, включающий глубокую вспашку с внесением фосфорно-калийных удобрений и почвенных гербицидов, весеннее боронование, посев культуры широкорядным методом и орошение в фазу бутонизации с одноразовым увлажнением почвы до 90-100% наименьшей влагоемкости на глубину до 1,3-1,5 м с нормой 1360-1500 м/га, а после цветения в почвенном слое 0-55 см снижение влажности до 50-55%, в слое 51-100 см - до 70-75%, в слое 100-150 см - до 75-80%, наименьшей влагоемкости, в котором определяют среднесуточную температуру почвы в последней декаде апреля и первой декаде мая, а прогнозируемую урожайность семян на втором году жизни растений устанавливают из выражения
1
2
3
4
s
Y=k·xt+(k·A+k·d+k·P)/G,
где Y - прогнозируемая урожайность семян люцерны на второй год жизни растений, кг/га;
xt - средняя температура почвы в последней декаде апреля - первой декаде мая, °С;
А - норма высева семян, штук/га;
d - количество внесенных удобрений NPK, кг д.в./га;
3
Р - поливная норма за период вегетации, м/га;
1
k - коэффициент, учитывающий сортовые качества каждого семени люцерны в формировании и накоплении зерновой массы, кг/(°С/га);
2
k - коэффициент, учитывающий влияние температурного режима на формирование корневой системы растений в первый год жизни, кг/(штук·га);
3
k - коэффициент, учитывающий запасы минерального питания от предшественника в корнеобитаемом слое, кг/(д.в. кг·га);
4
k - коэффициент, учитывающий долю естественных осадков в формировании урожая зерна, кг/(мм·га);
s
G - гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова по данным выпавших осадков и суммы температур выше +10°С в период жизни растений от начала до момента прекращения вегетации (патент RU  №2271651 С1, МПК А01G 7/00 (2006.01). Способ прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в орошаемом земледелии. / А.Ф.Рогачев, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2004125485/12; заявлено 19.08.2004; опубл. 20.03.2006, Бюл. №8 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №8).
Описанный способ приемлем для прогнозирования урожайности семян люцерны при возделывании в условиях орошения.
Известен способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно коллекционных сортов яровых зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата, включающий оптимизацию сроков, норм высева и способов сева, установление суммы среднесуточных температур от момента посева до прекращения вегетации, установление норм высева для формирования густоты стояния стебля, вычисление гидротермического коэффициента за период «посев - уборка» и определение расчетом планируемой продуктивности, в котором заблаговременно высевают стандартный (районированный) среднеспелый сорт, например яровой пшеницы Альбидум 28, устанавливают оптимальную норму высева семян, фактическую сумму положительных температур от посева до момента формирования зерна, величину гидротермического коэффициента, а потенциальную урожайность коллекционных сортообразцов определяют по формуле
где у - урожайность зерна, т/га;
а - коэффициент, учитывающий отклонения норм высева по сравнению со стандартом;
S - фактическая сумма положительных температур от посева до налива зерна стандартного образца, °С;
c
G - гидротермический коэффициент условий возделывания стандарта, мм/°С;
c.o.
G - гидротермический коэффициент условий произрастания сортообразцов до интродукции, мм/°С;
b - коэффициент, учитывающий почвенно-климатические условия;
с - коэффициент, учитывающий запасы продуктивной влаги почвы в период «всходы - формирование зерна» (патент RU №2294091 С1, МПК А01G 7/00 (2006.01). Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, преимущественно коллекционных сортов яровых зерновых колосовых культур, при возделывании в условиях резко континентального климата. / Н.В.Тютюма, В.П.Зволинский, A.M.Салдаев (RU). - Заявка №2005122736/12; заявлено 18.07.2005; опубл. 27.02.2007, Бюл. №6 // Изобретения. Полезные модели. - 2007. - №6).
Описанный способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений не обеспечивает достоверности результатов прогнозирования семенной продуктивности растений солодки.
Этот способ нами принят в качестве наиближайшего аналога.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - прогнозирование семенной продуктивности растений солодки.
Технический результат - повышение достоверности результатов прогнозирования семенной продуктивности растений солодки.
2
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе прогнозирования семенной продуктивности солодки, включающем оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от начала вегетации стеблей солодки до момента бутонизации, вычисление гидротермического коэффициента за период появления первых двух-трех настоящих листьев на стеблях до момента бутонизации и определение расчетом прогнозируемой семенной продуктивности, согласно изобретению в ранневесенний период в дикорастущих солодовниках или на плантациях растений солодки закладывают методом «конверта» динамические площадки площадью 1 м с последующим извлечением с горизонта 0 - (0,5…0,7) м корневой массы для установления среднего возраста растений, в период бутонизации устанавливают среднее количество вегетативных побегов с соцветиями на смежных участках с динамическими площадками, количество ветвей первого и второго порядков с бутонами, а прогнозируемую семенную продуктивность солодки определяют по формуле
,
где у - прогнозируемая семенная продуктивность солодки, кг/га;
N - среднее количество вегетативных побегов, штук/га;
1
b - количество ветвей первого порядка с бутонами на одном вегетативном побеге, штук;
2
b - количество ветвей второго порядка на вегетативном побеге, штук;
б
Z - количество бобов на соцветии, штук;
плод
η - коэффициент, учитывающий количество полноценных семян солодки в бобах;
c
Z - среднее количество семян в одном бобе, штук;
3
m - масса 1000 штук семян солодки, г;
пр.
G - гидротермический коэффициент условий произрастания солодки от момента появления вегетирующих побегов до наступления первых заморозков в предшествующий период, мм/°С;
m
G - гидротермический коэффициент условий вегетации солодки в прогнозируемом году от момента появления вегетирующих побегов до появления бутонов на стеблях, мм/°С;
α - коэффициент, учитывающий влияние возраста солодковой ассоциации на семенную продуктивность;
а - коэффициент, учитывающий уровень залегания грунтовой воды в период бутонизации;
β - коэффициент, учитывающий наличие опылителей в период цветения солодки.
τ - коэффициент, учитывающий степень повреждения семян солодки сельскохозяйственными вредителями.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан участок солодковой ассоциации динамическими площадками.
На фиг.2 графиками представлены величины коэффициентов α, учитывающие влияние возраста солодковой ассоциации на семенную продуктивность солодки: 1) пойменный экотип; 2) степной экотип; 3) лиманный экотип.
На фиг.3 графиком представлена величина коэффициента а, учитывающая глубину залегания грунтовой воды в период бутонизации солодки на ее семенную продуктивность.
На фиг.4 графиком показана величина коэффициента Р, учитывающая количество насекомых - опылителей в период цветения солодки на ее семенную продуктивность.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Способ прогнозирования семенной продуктивности растений солодки экотипов включает следующий перечень обязательных работ:
оптимизацию сроков уборки, установление суммы среднесуточных температур от начала вегетации стеблей солодки до момента бутонизации, вычисление гидротермического коэффициента за период появления настоящих первых двух-трех листьев на стеблях до момента бутонизации и определение расчетом прогнозируемой сменной продуктивности.
Особенности биологии и экологии роста и развития видов солодки обуславливают их высокую естественную средообразующую функцию. Это позволяет использовать их как эффективные биомелиорирующие растения, способные выдерживать высокий уровень почвенного засоления. Под влиянием возделывания солодки изменяются водно-физические и агрохимические свойства засоленных земель, происходит снижение уровня грунтовых вод и рассоление почвы.
В этой связи освоение в культуре солодки для биомелиорации засоленных орошаемых земель, восстановления почвенного плодородия, рассоления почв не менее значительно, чем ценность ее как источника получения биологически активных веществ (БАВ) и кормов. Последний аспект использования культуры солодки представляется особенно перспективным в связи с наличием больших площадей вторично-засоленных земель на территории Российской Федерации. Их площадь только в районах Нижнего Поволжья составляет более 400 тысяч га.
Между тем, основные ресурсные районы дикорастущих зарослей солодки сосредоточены за пределами России - в Западно-Казахстанском (Республика Казахстан), Нижнеамударьинском и Чарджоуском (Республики Узбекистан), Южно-Казахстанском (Республика Казахстан), Закавказском (Республика Азербайджан) районах.
В связи с распадом СССР Российская Федерация оказалась полностью отрезанной от основных ресурсных районов солодки.
В сложившейся обстановке введение в культуру перспективных видов, форм и экотипов солодки, разработка технологии возделывания, создания промышленно-значимых плантаций на засоленных и обесструктуренных землях является неотложной задачей сельскохозяйственного производства.
Создание Российского агропромышленного региона по выращиванию и переработке солодки позволит заложить основы собственной лакричной индустрии на Юго-Востоке Европейской части Российской Федерации и экономической независимости России от импорта экстрактивных соединений солодки, способствует стабилизации экологической обстановки в южных районах страны за счет биомелиоративного улучшения деградированных земель.
В практике создания плантаций мелиоративного назначения путем солодковых насаждений используются две технологии: посадкой черенков из корневищ солодки в возрасте 4-5 лет длиной 0,15-0,25 м с четырьмя-шестью пазушными почками на глубину 0,12-0,25 м и посевом скарифицированных семян солодки на глубину 0,02-0,03 м при температуре не ниже +10°С.
Первый способ создания плантаций солодки (введение в культуру) агротехнически эффективен. Однако он влечет за собой крупные материальные затраты на заготовку посадочного материала (черенков из корневищ) с высоким биологическим потенциалом, транспортировку к местам посадки, наличие техники для подготовки почвы под посадку и, самое главное, посадочной машины для высадки черенков в почву. Второй способ менее затратен. Однако требуется семенной материал (не менее 20-25 кг/га со всхожестью семян не менее 80%), специальные сеялки для посева семян на глубину не более 0,02 м и оснащенные высевающими аппаратами для выноса мелких семян с высокой степенью дозирования на каждый погонный метр рядка. Если по технологии посева солодки в Среднеазиатских республиках за годы Советской власти накопился некий опыт, то этого нельзя сказать применительно к южным районам России.
В этой связи возникает неотложная задача эколого-биологического обоснования и разработки эффективного способа прогнозирования семенной продуктивности солодки голой (G. glabra L.) и солодки уральской (G. uralensis Fisch.) сухостепного, лиманного и пойменного экотипов для создания плантаций солодки, предназначенных, на первом этапе, для фитомелиорации деградированных земель Нижнего Поволжья, на втором этапе - создания устойчивой кормовой базы, и на третьем этапе - создания промышленно значимых запасов корневой массы солодки для нужд широкого ряда отраслей промышленности.
Методом маршрутных экспедиций за год до начала прогнозирования семенной продуктивности солодки голой и солодки уральской на мелкомасштабные карты наносят границы солодково-разнотравных ассоциаций и по вегетативной массе усреднено устанавливают потенциальную возможность популяции солодки. Границы локальных участков солодки отмечают реперами или контурными точками (врытыми металлическими стержнями), связанными с геодезическими точками на мелкомасштабной карте.
2
2
В ранневесенний период в дикорастущих солодовниках или на плантациях солодки закладывают методом «конверта» динамические площадки площадью не менее 1 м (или точно 1 м). Граница 1 (см. фиг.1) солодково-разнотравной ассоциации нанесена на карту хозяйства. Динамические площадки 2, 3, 4, 5 и 6 отмечают реперами. На динамических площадках 2-6 с горизонта 0-(0,5…0,7) м извлекают корневую массу. Из корневой массы отделяют корни и корневища. Секатором с корней отрезают карабаш и апекс. По срезам на корневищах устанавливают возраст солодовника. Затем взвешивают общую сырую массу корней и корневищ. Термовесовым способом определяют влажность корней и корневищ. Далее по пяти данным устанавливают продуктивность корневой массы солодовника (в т/га), приведенную к влажности 14% (воздушно-сухой массе). Площадки 2-6 заравнивают. Таким образом, устанавливают по годичным кольцам средний возраст солодковой ассоциации.
Рядом с динамическими площадками 2-6 методом бурения выполняют скважины и опускают трубы для установления уровня залегания грунтовой воды как в начале вегетации солодки, в периоды бутонизации, цветения, налива бобов, созревания семян и окончания периода вегетации (при температуре +2…3°С или при первых заморозках).
В период бутонизации соцветий устанавливают среднее количество вегетативных побегов с соцветиями на смежных участках с динамическими площадками. На каждом вегетативном побеге устанавливают количество ветвей первого и второго порядков с бутонами. Результаты подсчетов заносят в полевой журнал с указанием номера динамической площадки.
Прогнозируемую семенную продуктивность солодки определяют по формуле
,
где у - прогнозируемая семенная продуктивность солодки, кг/га;
N - среднее количество вегетативных побегов, штук/га;
1
b - количество ветвей первого порядка с бутонами на одном вегетативном побеге, штук;
2
b - количество ветвей второго порядка на вегетативном побеге, штук;
б
Z - количество бобов на соцветии, штук;
плод
η - коэффициент, учитывающий количество полноценных семян солодки в бобах;
c
Z - среднее количество семян в одном бобе, штук;
3
m - масса 1000 штук семян солодки, г;
пр
G - гидротермический коэффициент условий произрастания солодки от момента появления вегетирующих побегов до наступления первых заморозков в предшествующий период, мм/°С;
m
G - гидротермический коэффициент условий вегетации солодки в прогнозируемом году от момента появления вегетирующих побегов до появления бутонов на стеблях, мм/°С;
α - коэффициент, учитывающий влияние возраста солодковой ассоциации на семенную продуктивность;
а - коэффициент, учитывающий уровень залегания грунтовой воды в период бутонизации;
β - коэффициент, учитывающий наличие опылителей в период цветения солодки;
τ - коэффициент, учитывающий степень повреждения семян солодки с.-х. вредителями.
По результатам полевых исследований в период с 1991 года по 2007 год в естественных солодковых зарослях Волгоградской области, Республики Калмыкия, Астраханской области, Республики Дагестан и Ставропольского края установлено влияние возраста солодковой ассоциации (в годах) на величину урожая семян в бобах солодки. Величины коэффициентов α для солодок пойменного, степного и лиманного экотипов на фиг.2 представлены графиками 1, 2 и 3, соответственно.
Глубиной залегания грунтовых вод формируются тип и строение корневых систем солодки. При низком залегании грунтовой воды (свыше 6…8 м) преобладает стержневой тип корней солодки. В таких солодковых группировках, как правило, солодка чаще цветет. При высоком уровне залегания грунтовой воды (менее 2 м от дневной поверхности) растения солодки формируют многоярусную корневую сеть и, прежде всего, с горизонтальным размещением корневищ. На основе экспериментальных данных, выполненных в период с 1994 по 2007 годы, установлена экспериментальная зависимость величина коэффициента α на урожайность семян солодки в зависимости от глубины залегания грунтовой воды. Эта зависимость показана графиком на фиг.3.
В годы наблюдений (1991-2007) за биологией растений солодки в период вегетации было установлено, что при обильном цветении солодки завязывание бобов не происходило из-за их стерильности, т.е. отсутствия естественных опылителей. На фиг.4 графиком представлено влияние количества насекомых-опылителей в период цветения на урожайность семян солодки.
Пример 1. Рассмотрим соответствие прогнозируемой семенной продуктивности солодки голой Glycyrrhiza glabra L. var. Glandulifera Red. Et Herb. сухостепного экотипа, которая отличается шиповато-железистыми бобами, произрастающей в ОПХ «Орошаемое» ГНУ ВНИИОЗ и ОПХ ВНИАЛМИ ГНУ ВНИАЛМИ на землях Городищенского района Волгоградской области в период 2005-2007 годов.
В 1991 году в ОПХ «Орошаемое» ПТУ ВНИИОЗ был заложен долговременный стационар на бывшем орошаемом поле, занятый многолетними бобовыми травами, используемыми в качестве зеленого корма и выпаса крупного рогатого скота. На стационаре заложены плантации солодки голой посадками черенков из корневищ солодки 4-5-летнего возраста и посевом скарифицированными семенами солодки нормой 4 кг/га. Стационар выполнен с незначительным удалением от дикорастущих зарослей солодки голой степного экотипа. Ежегодно со стационара отбираются пробы на семенную продуктивность солодки, кормовую ценность вегетирующей массы растений солодки и сопутствующих трав, корневой массы на содержание глицирризиновой кислоты и тяжелых металлов.
2
пр.
m
Согласно схеме закладки динамических площадок 2-6 (фиг.1) в солодково-разнотравной ассоциации в ранневесенний период устанавливают возраст растений. Для этого на динамических площадках (1×1 м) из слоя 0-0,7 м извлекают корни и корневища солодки голой. Отделяют корни от корневищ. На корневищах выполняют поперечные срезы. По годичным кольцам устанавливают возраст солодовника. Данные вносят в соответствующие колонки таблиц 1-3. На стационаре и в дикорастущих солодовниках заложены скважины для определения уровня залегания грунтовой воды. Он отслеживается в период вегетации и покоя солодки. В период цветения солодки просчитывают количество вегетационных стеблей на контрольных участках 1-5 (см. табл.1-4), количество соцветий на ветвях первого и второго порядков, общее количество бобов и распустившихся цветков. По данным метеостации г.Волгограда принимают количество выпавших осадков (удаление на прямую менее 18 км), температуру и влажность воздуха, количество ясных, солнечных дней и на их основе устанавливают величину гидротермических коэффициентов G и G. На основе графиков на фиг.2-4 устанавливают величины коэффициентов α, а, β. Полученные данные отражены в колонках 1-16 таблиц 1-3. На основе приведенной формулы рассчитывают прогнозируемую урожайность семян растений солодки голой степного экотипа в дикорастущих солодовниках. Эти данные по 5 участкам и усредненные результаты приведены в колонке 17 таблиц 1-3.
В позднеосенний период (не позже 10.11.) с контрольных делянок 1-5 срезают вегетативные побеги и отделяют бобы. Бобы высушивают до влажности 18-20% и обмолачивают. На ветро-решетном классификаторе отделяют семена солодки от створок бобов, остей, листьев, ветвей 1 и 2 порядков. Навески в количестве 1000 штук семян подвергают анализу. Устанавливают массу 1000 штук, индекс семян солодки, количество полноценных семян, поврежденных сельскохозяйственными вредителями и количество неполноценных, щуплых. Эти сведения отражены по 5 участкам в колонках 2-19 таблицы 4.
Величину ошибки в прогнозных данных по сравнению с фактической урожайностью рассчитывают по формуле
пр
где Q - прогнозируемая урожайность семян солодки по наличию соцветий на ветвях 1 и 2 порядков, кг/га;
ф
Q - фактическая урожайность семян солодки, кг/га.
Результаты расчетов сведены в таблице 4. Приведенные данные по усредненным данным 5 участков в дикорастущей солодковой ассоциации показывают отклонение прогноза на 12,54%. Это говорит о высокой сходимости и достоверности прогноза.
Пример 2. Рассмотрим прогнозируемые и фактические урожайности семян солодки голой степного экотипа, произрастающей в Яшкульском районе Республики Калмыкия (по данным 2005-2007 гг.).
В период с 2005 по 2007 годы выполнены наблюдения за произрастанием солодки голой в степной части, на бывших орошаемых землях рисосовхоза Яшкульского района Республики Калмыкия. На основе полевых наблюдений на отведенных массивах солодки голой установлено количество вегетативных побегов, соцветий на них, возраст ассоциации, глубина залегания грунтовой воды, количество насекомых опылителей, погодные условия и др. данные. Эти сведения отражены в колонках 2-16 таблиц 5-7. Прогнозируемая урожайность представлена расчетными данными в колонках 17 таблиц 5-7. В таблице 8 представлена фактическая урожайность семян солодки голой степного экотипа по данным полевых сезонной 2005, 2006 и 2007 годов. На основе вышеприведенной формулы выполнен расчет ошибки прогноза в урожайности семян солодки.
Величина ошибки по усредненным данным не превышает 9,39%. Это свидетельствует в пользу заявленного способа прогнозирования семенной продуктивности солодки голой и солодки уральской сухостепного, лиманного и пойменного экотипов.
Пример 3. Рассмотрим количественные и прогнозируемые данные урожайности солодки голой лиманного экотипа по данным сезонов уборки 2005-2007 годов в Ленинском районе Волгоградской области.
Агрометеорологические условия во время вегетации солодки голой, произрастающей на лиманах, в 2005-2007 годах можно охарактеризовать как острозасушливые. Дефицит осадков, низкая влажность воздуха и высокая температура воздуха в годы исследований определенным образом отразились на полученных результатах. Для решения поставленной задачи - прогнозирование семенной продуктивности солодки голой, мы еще раз убедились, что в Волго-Донском междуречье возможно получение достаточного количества семян для создания плантаций фитомелиоративного назначения на бывших орошаемых землях Нижнего Поволжья.
Прогнозируемую семенную продуктивность солодки голой, произрастающей в затапливаемых лиманах Ленинского района Волгоградской области, устанавливают расчетом по формуле
Для этого на выделенном участке лимана с дикорастущими растениями солодки голой в ранневесенний период на динамических площадках 2-6 (см. фиг.1) с горизонта 0-0,7 м извлекают корни и корневища солодки и устанавливают средний возраст. Эти данные представлены числовыми данными в колонках 11 таблиц 9, 10 и 11. На основе графика 2 на фиг.2 установлены величины коэффициентов α, которые занесены в колонки 12 таблиц 9-11.
В выполненных скважинах, в непосредственной близости к динамическим площадкам 2-6, устанавливают уровень залегания грунтовой воды. Эти данные отражены в колонках 13 таблиц 9, 10 и 11. На основе графика на фиг.3 нами установлены величины направленных коэффициентов «а» (см. колонки 14 таблиц 9-11).
2
2
2
2
2
пр
m
пр
m
В период бутонизации на учетных площадках (вблизи динамических площадок 2-6) устанавливают количество вегетативных побегов (штук/м), количество ветвей первого и второго порядков, количество бутонов на вегетативном побеге. Затем расчетом устанавливают общее количество цветков на площади 1 м. Эти данные отражены в колонках 2-6 таблиц 9-11 в годы наблюдений (2005-2007 гг.). Одновременно с этим определяют количество насекомых-опылителей (энтозофилия) и по графику на фиг.4 устанавливают величину коэффициента β. Эти сведения отражены числовыми данными в колонках 15 и 16 таблиц 9-11. Без насекомых-опылителей цветки солодки остаются стерильными и не происходит завязывание бобов. Данные в колонках 7 и 8 таблиц 9-11 установлены по многолетним наблюдениям в период с 1991 по 2007 гг.). Величины гидротермических коэффициентов (ГТК) G и G установлены расчетом по формуле Г.Т.Селянинова с использованием данных наиближайшей метеостанции. Величины коэффициента предшествующего года (G) и коэффициента (G) с момента появления побегов до периода цветения солодки представлены в колонках 10 и 11 таблиц 9-11. На основе приведенных данных выполнены расчеты по установлению прогнозируемой урожайности семян солодки голой, произрастающей в затапливаемых лиманах Ленинского района Волгоградской области. Эти данные отражены в колонках 17 таблиц 9-11. Таким образом, по усредненным данным 5-и участков в 2005 году прогнозируемая урожайность семян солодки составила 24,606 г/м (346,06 кг/га), в 2006 году - 15,177 г/м (151,77 кг/га), в 2007 году - 18,287 г/м (182,87 кг/га),
В позднеосенний период (при наступлении первых заморозков) происходит полное отмирание листьев, и стебли солодки вместе с ветвями и бобами на них остаются голыми. Побеги с бобами солодки в комлевой части срезают серпом с учетных площадок. Во влажном состоянии (24,2-32,6%) измеряют высоту надземных побегов, диаметр комлевой части побега, количество ветвей 1 и 2 порядков, просчитывают количество бобов на ветвях и главном стебле. Очесом отделяют бобы. Бобы сушат расстилом в помещении с температурой не ниже +25…+30°С и влажностью не выше 50%. Бобы обмолачивают на лабораторной мельнице. В каждой навеске устанавливают массу 1000 семян солодки, количество семян, поврежденных сельскохозяйственными вредителями, количество щуплых и слаборазвитых семян. Эти сведения отражены в колонках 2-10 таблицы 12. О полновестности семян солодки судят по индексу d×1×t, где d - ширина зерна, мм; l - длина семени, мм; t - толщина семени, мм. В каждой навеске отделяют по 10 семян и выполняют замеры штангенциркулем с ценой деления 0,01 мм (допускается с ценой деления 0,1 мм). Эти данные отражены в колонке 11 таблицы 12. На качество семян и полноту созревания оказывает влияние вегетационный период и количество солнечных дней в период вегетации. Эти усредненные данные приведены в колонках 12 и 13 таблицы 12. Результаты контрольных обмолотов бобов солодки по данным 2005, 2006 и 2007 гг. представлены данными в колонках 14-17 таблицы 12. Количество поврежденных семян в бобах представлено в % к их общей массе (см. колонку 18). Количество полноценных семян солодки к количеству щуплых и недоразвитых отражено в колонке 19 «Плодоношение» в процентном отношении. Ошибка прогноза установлена расчетом по формуле
пр
где Q - прогнозируемая урожайность семян солодки по данным наличия соцветий на ветвях 1 и 2 порядков, кг/га;
ф
Q - фактическая урожайность семян солодки, кг/га.
Таким образом, описанный способ и расчет прогнозируемой урожайности семян солодки голой лиманного экотипа отклоняется от фактической урожайности семян по данным 2005, 2006 и 2007 годов не более чем на 6,27%.
Таким образом, представленные сведения подтверждают возможность достижения указанного выше технического результата.