УДК 557.(4)+ 371.315.2
КОЭФФИЦИЕНТ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ДЛЯ ПШЕНИЦ ОЗИМОЙ И ЯРОВОЙ В СЕВООБОРОТАХ С НАСЫЩЕННОСТЬЮ ЭЛЕМЕНТАМИ ПИТАНИЯ В РАЗНОЙ ФОРМЕ
О. А. Устюжанина, к.б.н., доцент, Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского, ustyuzhanina@rambler.ru, Л. А. Соколова, к.б.н., доцент, Калужский филиал Российского государственного аграрного университета МСХА им. К. А. Тимирязева, chaika12@gmail.com
В ходе работ была сделана попытка выявить воздействие, оказываемое сельскохозяйственной деятельностью на стабильность развития пшеницы с внесением удобрения и без него, а так же в зависимости от насыщенности севооборота бобовыми компонентами, тем самым оценить качество среды «самочувствие — здоровье пшеницы» в анализируемых выборках.
Научно-исследовательская работа проводилась на опытном участке отдела технологии производства продукции растениеводства Калужского НИИСХ в 2012—2014 гг. в севооборотах с разным насыщением бобовыми культурами, предшественники клевер луговой и вико-овсяная смесь.
Работа вносит вклад в создание банка данных по флуктуирующей асимметрии сельскохозяйственных культур и в определение возможности использовать коэффициент флуктуирующей асимметрии для оценки применяемых агротехнологи-ческих приемов по стабильности развития культур.
In the course of the investigation an attempt to determine the impact of agricultural activities on the wheat stability of development with and without applying fertilizers, as well as, depending on the crop rotation saturation with fabaceous elements, to evaluate the quality of the environment "wheats health" in analyzed samples, was made.
The research was conducted in the experimental field of the Agricultural production technology department of the Kaluga Agricultural Research Institute in 2012—2014 with rotations differently saturated with legumes; clover and vetch-oats mixture as forecrops.
The work contributes to the creation of data base on agricultural crops fluctuating asymmetry and sets the option of using the ratio of fluctuating asymmetry for evaluating agro-technological methods of stabilizing the development of crops.
Ключевые слова: биоиндикация, стабильность развития, флуктуирующая асимметрия.
Keywords: bio-indication, stability of development, fluctuating asymmetry.
Введение. Среди всех биоиндикаторов растения — наиболее удобный и важный объект для характеристики состояния окружающей природной среды [1, 2]. Растения — чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий, характерный для данной территории в целом, поскольку они ассимилируют вещества и подвержены прямому воздействию одновременно из двух сред: из почвы и из воздуха. Применение минеральных удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве, загрязнение воздуха и воды химическими веществами влияет на качество окружающей среды, и в частности на качество почвы и выращиваемых на ней сельскохозяйственных культур. Любые изменения среды влияют на стабильность развития растений, которая определяется с помощью коэффициента флуктуирующей асимметрии. Флуктуирующая асимметрия выявляет незначительные, ненаправленные отклонения от строгой симметрии под воздействием комплекса факторов [3]. На основании таких изменений можно дать интегральную оценку качества среды.
Ранее для оценки качества среды по стабильности развития использовали биоиндикационный анализ только природных объектов [4, 5]. Он является одним из современных и наиболее перспективных методов оценки качества среды и комфортности условий для живых организмов. Для сельскохозяйственных угодий методики такого уровня никогда не применялись. Первые работы были выполнены в лаборатории биоиндикации Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского [6]. Существует и широко распространена оценка качества получаемой продукции, существуют методики оценки почвы по химическому составу и т.п., но нет методики, которая бы позволила оценить состояние, «самочувствие» агроэкосистемы в целом, интегрально и с позиции целенаправленно выращиваемых организмов.
Изучение таких изменений в агроэкосистемах особенное актуально в интересах продовольственной безопасности страны. Сельскохозяйственные культуры — это основные компоненты, находящиеся под жестким антропогенным контролем, поэтому они наиболее адекватно могут индицировать экологический эффект проводимых мероп-
риятий, тем более, что на фоне общего воздействия можно выделить конкретный фактор и определить, как он изменяет общую ситуацию в среде [6].
В ходе работ была сделана попытка выявить воздействие, оказываемое сельскохозяйственной деятельностью, на стабильность развития пшеницы на фоне внесения минеральных удобрений и без них. Мы попытались в зависимости от насыщенности севооборота бобовыми компонентами оценить качество среды по «самочувствию пшеницы» в анализируемых выборках.
Цель настоящей работы — определить значения коэффициента асимметрии для зерновых культур в севооборотах с разной насыщенностью бобовыми компонентами на фоне минеральных удобрений и без них.
Научная новизна и практическая значимость. Работа вносит вклад в создание банка данных по флуктуирующей асимметрии сельскохозяйственных культур и в определение возможности использовать коэффициент флуктуирующей асимметрии для оценки применяемых агротехнологических приемов по стабильности развития культур.
Объекты и материалы исследования. Научно-исследовательская работа проводилась на опытном участке отдела технологии производства продукции растениеводства Калужского НИИСХ в 2012—2014 гг. в севооборотах с разным насыщением бобовыми культурами, предшественники клевер луговой и вико-овся-ная смесь.
Схема полевого опыта:
1) без удобрений (насыщенность севооборота бобовыми — 30 %);
2) оптимальная доза удобрений (насыщенность севооборота бобовыми — 30 %);
3) без удобрений (насыщенность севооборота бобовыми — 60 %);
4) оптимальная доза удобрений (насыщенность севооборота бобовыми — 30 %).
Почва серая лесная среднесуглинистая. Агрохимическая характеристика почвы: гумус — 2,4 %, рНсол — 5,8, Р205 — 182, К20 — 125 мг/кг почвы. Дозы удобрений рассчитывались балансовым методом. В эксперименте использовали аммиачную селитру, сульфат калия, простой суперфосфат. Испытывались пшеница озимая сорт Московская 39, пшеница яровая сорт Энгелина, тритикале озимая сорт Антей; семена соответствовали ГОСТу по посевным качествам. 0пыт заложен в 3-х кратной повторности, площадь учетной делянки
35 м2, размещение вариантов рендомизиро-ванное.
Погодные условия: в период вегетации зерновых в 2012 г. температура была несколько выше средней многолетней, осадки выпадали неравномерно, что было неблагоприятно для развития зерновых и отразилось на их урожайности, в мае и июле 2013 г. выпало избыточное количество осадков, что особенно отразилось на урожае культур, выращиваемых на суглинистых почвах. Перезимовка озимых культур была удовлетворительной во все годы исследований. Несмотря на холодную и влажную погоду в июне и засушливый период в июле 2014 г., условия развития для пшеницы как озимой, так и яровой оказались благоприятными.
Для биоиндикационного анализа в опыте использовали флаговые — самые верхние, околоколосовые листья. Размер выборки — 210 флаговых листьев с каждого варианта опыта. Анализируемый признак: ширина левой и правой половинок листа от главной жилки. Измерение проводили в средней части листа. Для оценки флуктуирующей асимметрии использовали методику А. М. Захарова [3].
Результаты исследования. Значения коэффициента флуктуирующей асимметрии для озимой и яровой пшеницы различались по годам, в зависимости от насыщенности севооборота бобовыми компонентами и от минерального фона (табл. 1).
Таблица 1
Коэффициент флуктуирующей асимметрии озимой и яровой пшеницы, КНИИСХ
Культура Насыщенность севооборота бобовыми, % Коэффициент флуктуирующей асимметрии
Год Без удобрений С удобрениями
2012 0,0711±0,0003 0,0667±0,0003
2013 30 % 0,0706±0,0003 0,0765±0,0003
Пше- 2014 0,0655±0,0002 0,0682±0,0002
ница озимая
2012 0,0671±0,0003 0,0779±0,0003
2013 60 % 0,0641±0,0003 0,0647±0,0003
2014 0,0673±0,0002 0,0625±0,0002
2012 0,0901±0,0003 0,0798±0,0003
2013 30 % 0,0562±0,0003 0,0565±0,0003
Пше- 2014 0,0527±0,0002 0,0754±0,0002
ница яровая
2012 0,0654±0,0003 0,0645±0,0003
2013 60 % 0,0552±0,0002 0,0506±0,0002
2014 0,0751±0,0002 0,0812±0,0003
60
Биоэкология
№ 6, 2014
Таблица 2
Вклад разных факторов в изменение коэффициента флуктуирующей асимметрии озимой и яровой пшеницы за 2012—2014 гг.
Факторы Коэффициент флуктуирующей асимметрии Различия между средними значениями, %
средние значения разброс данных
Пшеница озимая Пшеница яровая 0,0685 0,0668 0,0641—0,0779 0,0506—0,0901 2,5 %
Фактор А без удобрений с удобрениями
средние значения разброс данных средние значения разброс данных
Пшеница озимая Пшеница яровая 0,0676 0,0657 0,0641—0,0711 0,0527—0,0901 0,0694 0,0680 0,0625—0,0779 0,0506—0,0812 2,6 % 3,5 %
Фактор Б 30 % бобовых 60 % бобовых
Пшеница озимая Пшеница яровая 0,0697 0,0684 0,0655—0,0765 0,0527—0,0901 0,0671 0,0653 0,0625—0,0779 0,0506—0,0812 4,0 % 4,5 %
Для пшеницы озимой в 2012 г. на делянках, где насыщенность севооборота бобовыми составляла 30 %, коэффициент флуктуирующей асимметрии был выше без внесения удобрений, при насыщенности бобовыми 60% коэффициент был выше при внесении удобрений. Значения коэффициента на делянках с применением удобрений в 2013 г. изменились в зависимости от насыщенности бобовыми; в 2014 г. наблюдалось снижение коэффициента при насыщенности севооборота бобовыми 30 % по сравнению с 2013 г. На удобренном фоне отмечены наибольшие значения коэффициента.
Для пшеницы яровой закономерности были иными: минимальные коэффициенты флуктуирующей асимметрии в 2012 г. были определены при насыщенности севооборота бобовыми 60 %, причем без удобрений и с удобрениями они практически не различались. В севообороте с насыщенностью бобовыми 30 % коэффициенты флуктуирующей асимметрии были выше, причем самый высокий — без внесения удобрени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.