способ диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур

Формула изобретения

Способ оценки адаптивного потенциала сортов плодовых культур, включающий измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, отличающийся тем, что в качестве биофизиологических показателей используют содержание в органах растения фруктозы, липидов, белков и воды, устойчивость определяют в отношении ранних морозов, морозов во время оттепели, возвратных морозов, весенних заморозков, засухи, воздушной засухи и жары и рассчитывают показатель оценки адаптивного потенциала для сорта плодовой культуры (КЭО) по формуле

,

где К_n - коэффициент устойчивости сорта;

n - номер стресс-фактора (из перечисленных выше);

П_n - параметр снижения урожайности от воздействия соответствующего стресс-фактора;

Ч _ni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического фактора в заданном (заданных) районах, определяемый, например, по формуле Ч_1i=N_ni /N, где N_ni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора к определенному периоду N лет;

i - номер агроклиматического района,

и считают сорт плодового дерева функционально-пригодным для практического использования в заданном агроклиматическом районе, если КЭО стремится к значению 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к области садоводства, и может быть использовано для диагностики приспособленности исследуемого сорта плодовых культур к совокупности стресс-факторов, представляющих заданные природные условия.

Известен способ диагностирования зимостойкости генотипов яблони (см. описание изобретения 741828 А01Н 1/0. Опубл. 25.06.80. Бюл. №23). Он подразумевает определение на протяжении годичного цикла роста и развития реакции фенотипа на естественные суточные колебания температуры среды по связи между соотношением свободной и связанной форм рибонуклеиновой кислоты в коре однолетнего прироста и средней величиной суточной амплитуды температуры воздуха, накануне и в день анализа, а зимостойкость оценивают по величине коэффициента корреляции.

Указанный способ имеет существенный недостаток мононаправленность оценки, т.е. невозможность осуществления всесторонней комплексной оценки устойчивости исследуемого сорта к совокупности стресс-факторов, действующих в заданных природных условиях.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ оценки устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, включающий измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, для чего листья растения помещают в камеру воздушного порометра и измеряют проницаемость для воздуха (1исх). Затем на образец воздействуют неблагоприятным фактором, например пониженной температурой, и производят повторное измерение проницаемости листа для воздуха (I). По данным измерений рассчитывают отношение 1/1исх и растение считают устойчивым, если это отношение равно 1, и неустойчивым, если это отношение меньше 1 (см. описание изобретения SU 1450790 А01Н 1/04, А01G 7/00. Опубл. 15.01.89. Бюл. №2).

Однако указанный способ имеет также существенный недостаток - невозможность осуществления всесторонней комплексной оценки устойчивости исследуемого сорта к совокупности стресс-факторов, действующих в заданных природных условиях.

Техническим решением задачи является возможность диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур в заданных природных условиях за счет учета реакции растений на совокупность стресс-факторов, проявляющихся в этих условиях, частоты их проявления и степени устойчивости генотипа к их действию.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценки адаптивного потенциала сортов плодовых культур, включающем измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, согласно изобретению в качестве биофизиологических показателей используют содержание в органах растения фруктозы, липидов, белков и воды, устойчивость определяют в отношении ранних морозов, морозов во время оттепели, возвратных морозов, весенних заморозков, засухи, воздушной засухи и жары и рассчитывают показатель оценки адаптивного потенциала для сорта плодовой культуры (КЭО) по формуле:

где K_n - коэффициент устойчивости сорта;

n - номер стресс-фактора;

П _n - параметр снижения урожайности;

Ч _ni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданных агроклиматических районах, определяемый по формуле

где N_ni - количества проявлений стресс-факторов к определенному периоду N;

i - номер агроклиматического района;

и считают сорт плодового дерева функционально-пригодным для практического использования в заданном агроклиматическом районе, если КЭО стремится к значению «1».

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что для диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур учитывают:

1) коэффициент устойчивости сорта, который определяют в соответствии со значением показателя устойчивости генотипа для каждого из действующих стресс-факторов,

2) параметр снижения урожайности под воздействием конкретного стресс-фактора,

3) коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, который определяют как отношение количества проявлений соответствующего стресс-фактора в этом агроклиматическом районе за время многолетних наблюдений и их длительности,

на основании которых определяют показатель комплексной экологической оценки адаптивного потенциала.

По данным научно-технической и патентной информации не выявлена аналогичная заявленной совокупность признаков, что позволяет сделать предварительный вывод о новизне заявляемого способа и о соответствии признаков критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняют графики показателя комплексной экологической оценки адаптивного потенциала КЭО для 3-х сортов яблони в условиях Краснодарского края (8 агроклиматических районов), представленные на чертеже.

Способ диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур осуществляют следующим образом.

Используют известный параметр снижения урожайности (Пn) для каждого из n стресс-факторов, действующих в заданном агроклиматическом районе (Кашин В.И. Влияние некоторых факторов на устойчивость садовых растений. /В.И. Кашин. // Плодоводство и Ягодоводство России: Сб. науч. работ/ ВСТИСП. - М., 1998. - T.V - С.3-19). Этот параметр характеризует процент снижения урожайности в рамках культуры под воздействием конкретного стресс-фактора. Определяют коэффициент устойчивости сорта (Kn) в соответствии со значениями показателя устойчивости генотипа, полученными для каждого из стресс-факторов любым известным физиологическим способом, и рассчитывают коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в данных природных условиях (Чni) для i агроклиматического района по формуле

где Nni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора за период N лет. Эти коэффициенты являются понижающими по отношению к параметру снижения урожайности, так как их значение всегда находится в диапазоне от 0 до 1. Причем при повышении устойчивости сорта и снижении частоты проявления фактора соответствующие коэффициенты стремятся к 0, т.е. чем выше устойчивость сорта к соответствующему стресс-фактору и ниже частота проявления данного стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, тем выше значение комплексной экологической оценки (КЭО). С учетом этого, за основу расчета КЭО для одного агроклиматического района и стресс-фактора принято выражение КЭО=1-Ч*К*П. В окончательном виде показатель комплексной экологической оценки адаптивного потенциала (КЭО) рассчитывают по приведенной ниже формуле, которая учитывает комплексное воздействие стресс-факторов на диагностируемый сорт в заданном агроклиматическом районе и тот факт, что сумма параметров снижения урожайности для задействованных стресс-факторов, т.е. сумма соответствующих произведений Ч*К*П (см. приведенное выше выражение), может превышать 1, а отрицательное значение параметра комплексной экологической оценки (КЭО) не имеет смысла:

Пример конкретного выполнения.

Исходные условия для проведения опытной работы:

исследования проводили в течение 1997-2005 гг. в насаждениях яблони закладки 1995-1997 гг., расположенных в различных агроклиматических районах Краснодарского края с учетом следующих агроклиматических факторов:

- ранние морозы (I - тип),

- морозы во время оттепели (III - тип),

- возвратные морозы (IV - тип),

- весенние заморозки,

- засуха,

- воздушная засуха,

- жара.

Изучали сорта яблони с разной устойчивостью к действию абиотических стресс-факторов соответствующих территорий: интродуцированные Голден Делишес, Флорина и селекции СКЗНИИСиВ Персиковое.

Оценку устойчивости сортов к определенным стресс-факторам производили известными способами путем определения соответствующих физиолого-биохимических показателей.

Для каждого действующего стресс-фактора приняли значения коэффициента устойчивости сорта в зависимости от степени его устойчивости (Таблица 1).

Таблица 1
Зависимость коэффициента устойчивости сорта от степени его устойчивости
Устойчивость сорта	Коэффициент устойчивости
высокая	0
повышенная	0,25
средняя	0,5
слабая	1

Для диагностики устойчивости испытуемых сортов плодовых растений к действию различных стресс-факторов использовали установленные нами ранее (Дорошенко Т.Н. Физиолого-экологические аспекты южного плодоводства. / Т.Н.Дорошенко. - Краснодар, 2000. - 19 с.; Дорошенко Т.Н. Принципы подбора сортоподвойных комбинаций для зон и подзон Краснодарского края. / Т.Н.Дорошенко, А.П.Луговский, Н.К.Шафоростова. // Интенсивные технологии возделывания плодовых культур. - Краснодар, 2004. - С.115-126) физиолого-биохимические критерии. В частности, для прогнозирования устойчивости сортов к морозам I, III и IV типов применяли «фруктозный коэффициент» (Кф_I, Кф_III и Кф _IV соответственно), представляющий соотношение содержания фруктозы в почках однолетних приростов после промораживания до определенных температур и содержания фруктозы до промораживания. При изменении Кф от 1,00 до 1,10 сорт относили к высокоустойчивым, при Кф 1,21-1,35 - к среднеустойчивым, а при Кф>1,35 - к слабоустойчивым. Если Кф изменялся в диапазоне 1,10-1,20, сорт характеризовался повышенной устойчивостью к морозам.

Для прогнозирования устойчивости сортов к весенним заморозкам определяли отношение содержания липидов в бутонах после снижения температуры к аналогичному показателю до промораживания (Кзм). При Кзм 1,5 испытуемый сорт относили к высокозаморозкоустойчивому. При Кзм 1,0 сорт считался слабоустойчивым к действию весенних заморозков.

Засухоустойчивость сортов плодовых растений (устойчивость к почвенной засухе) определяли по формуле:

где К_зп - коэффициент устойчивости к почвенной засухе;

АГ_о - активность генотипа при кратковременном исключении орошения - при снижении влажности почвы до 48-50% НВ;

АГ_к - активность генотипа при оптимальной влажности почвы: 75-80% НВ.

Устойчивость сортов к воздушной засухе оценивали по формуле:

где К_зв - коэффициент устойчивости к воздушной засухе;

B₁ - содержание воды в листьях до завядания, %;

В₂ - содержание воды в листьях после завядания, %.

Испытуемые сорта считали высокоустойчивыми, если К_зп и К_зв изменялись в диапазоне 0-10%, среднеустойчивыми - при К_зп и К_зв 11-25% и слабоустойчивыми - при К_зп и К _зв>25%.

Жароустойчивость сортов диагностировали с учетом коэффициента жароустойчивости Кж:

При значениях Кж<0,8 испытуемый сорт относили к слабоустойчивым, а при Кж=0,9-1,0 - к высокоустойчивым.

Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к различным стресс-факторам представлены в таблицах 2,3.

Таблица 2

Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к различным типам морозов и заморозкам по физиологическим параметрам

Сорт

Тип морозов

Заморозки

I

III

IV

КфI

Устойчивость

КфIII

Устойчивость

КфIV

Устойчивость

Кзм

Устойчивость

Голден Делишес

1,22

Средняя

1,21

Средняя

1,22

Средняя

1,0

Слабая

Флорина

1,1

Повыш.

1,23

Средняя

1,24

Средняя

1,5

Высокая

Персиковое

1,02

Высокая

1,04

Высокая

1,04

Высокая

1,5

Высокая

Таблица 3

Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к засухам и повышенным температурам воздуха в летний период по физиологическим параметрам

Сорт

Почвенная засуха

Воздушная засуха

Перегрев

Кзп

Устойчивость

Кзв

Устойчивость

Кж

Устойчивость

Голден Делишес

29,4

Слабая

29,4

Слабая

0,7

Слабая

Флорина

13,0

Средняя

13,0

Средняя

0,8

Средняя

Персиковое

15,2

Средняя

15,2

Средняя

0,8

Средняя

Параметр снижения урожайности сорта Пn для перечисленных стресс-факторов, определяющий процент снижения урожайности в рамках культуры под воздействием конкретного стресс-фактора (Кашин В.И. Влияние некоторых факторов на устойчивость садовых растений. /В.И.Кашин. // Плодоводство и Ягодоводство России: Сб. науч. работ/ ВСТИСП. - М., 1998. - T.V - С.3-19), представлен в таблице 4.

Таблица 4
Параметр снижения урожайности сорта для 7 стресс-факторов
№	Агроклиматические факторы	Параметр снижения урожайности
1	ранние морозы (I - тип)	0,8
2	морозы во время оттепели (III - тип)	0,8
3	возвратные морозы (IV - тип)	0,8
4	весенние заморозки	1
5	Засуха	0,6
6	воздушная засуха	0,2
7	Жара	0,2

Коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданных агроклиматических районах Краснодарского края определен за период N=18 лет по формуле где Nni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, и представлен в таблице 5.

Таблица 5
Коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора для 8 агроклиматических районов Краснодарского края
Агроклиматические факторы		Номер агроклиматического района
	Частота	1	2	3	4	5	6	7	8
ранние морозы	2	0,11	0,11	0	0,11	0,11	0,11	0,11	0
морозы во время оттепели	7	0,39	0,39	0,39	0,39	0	0	0	0
возвратные морозы	9	0,5	0,5	0,5	0,5	0	0	0	0
весенние заморозки	5	0,28	0,28	0,28	0,28	0,28	0,28	0,28	0,28
засуха	10	0,56	0	0,56	0,56	0	0	0	0
воздушная засуха	4	0,22	0,22	0,22	0	0	0	0	0
жара	5	0,28	0,28	0,28	0,28	0	0	0,28	0,28

На основании данных, представленных в таблицах 1, 2, 3, 4, 5 для каждого агроклиматического района, определены значение комплексной экологической оценки по формуле:

где K_n - коэффициент устойчивости сорта (n - номер стресс-фактора), определяют по данным таблиц 1, 2, 3,

Пn - параметр снижения урожайности, представлен в таблице 4,

Чni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стрессора в определенном агроклиматическом районе, определяемый по формуле, представлен в таблице 5.

Так для 1 агроклиматического района и сорта Флорина:

Графики, отражающие поведение показателя комплексной экологической оценки адаптивного потенциала КЭО для 3-х сортов яблони в условиях Краснодарского края (8 агроклиматических районов), представлены на чертеже.

Из прогноза, представленного на чертеже, следует, что сорт яблони Персиковое характеризуется высокой адаптивностью во всех рассматриваемых агроклиматических районах Краснодарского края. Вместе с тем, сорт Голден Делишес приспособлен к природным условиям только 5-8 районов края. Его возделывание в 1-4 районах не обеспечит должного экономического эффекта. Сорт Флорина по способности адаптироваться к климатическим условиям Краснодарского края занимает промежуточное положение.

Полученные результаты подтверждены экспериментальными данными по урожайности изучаемых сортов в соответствующих агроклиматических районах Краснодарского края.