Экономическая эффективность производства ячменя

- использование мутантов в скрещивании с исходной формой или с другими формами для улучшения комплексов признаков у последних, а также для получения гетерозисных гибридов;

- усиление изменчивости или  изменение характера варьирования  количественных признаков в популяциях  сельскохозяйственных культур как основа поступательного улучшения этих признаков путём отбора;

- получение мутаций у вегетативно  размножающихся культур.

Эти четыре основные направления нашли широкое применение, но очень многие находятся в стадии опытной проверки, обещая новые возможности дальнейшего совершенствования мутационного метода и более всестороннего его использования в селекции растений.

Индуцированный мутагенез позволяет анализировать некоторые общие закономерности эволюции культурных растений, что позволяет строить программа улучшения  сельскохозяйственных  культур в перспективе (Щербакова, В.К., 1982).

В селекции растений используется  такое направление, как клеточная технология, которая облегчает и ускоряет традиционный селекционный процесс в создании новых форм и сортов растений. Существующие методы культивирования изолированных клеток   условно можно разделить на две группы.

Первая группа - это вспомогательные технологии, которые не подменяют обычную селекцию, а служат ей. К ним можно отнести: оплодотворение  in vitro (преодоление  прогамной несовместимости), культивирование семяпочек и незрелых гибридных зародышей (преодоление постгамной несовместимости), получение гаплоидов путём культивирования пыльников и микроспор, криосохранение изолированных клеток, тканей и органов, клональное микроразмножение отдельных гибридов.

Культура изолированных зародышей как вспомогательный метод при отдалённой гибридизации применяется не только для преодоления постгамной несовместимости, но также с целью микроразмножения ценных гибридов.

Вторая группа методов ведёт к самостоятельному, независимому от традиционных методов селекции, получению новых форм и сортов растений: клеточная селекция с использованием каллусной ткани, соматическая гибридизация (слияние изолированных протопластов и получение неполовых гибридов), применение методов генной инженерии.

Одна из наиболее сильных сторон культуры в создании технологий для сельского хозяйства - возможность на основе индуцированных мутаций отбирать в жёстких селективных условиях клетки, характеризующиеся искомыми признаками.

Таким образом, проведение селекции на клеточном уровне позволяет создавать новые формы растений в 2-4 раза быстрее по сравнению с традиционными способами селекции (Шевелуха, В.С. и др., 1998).

Особую ценность в исследованиях по мутагенезу представляет ячмень. Яровой ячмень обладает коротким вегетационным периодом, агротехника его сравнительно проста; на небольшом участке можно вырастить значительное количество растений. Ячмень является автогамным и поэтому генетически более гомогенен. В мутационно-генетическом отношении ячмень вследствие своей диплоидности выгодно отличается от других злаков более высокой частотой мутирования (Калам, Ю., 1974).

Хлорофильные мутации - удобный критерий для оценки мутагенной эффективности различных дозировок мутагена на ячмене (Шевцов, В.М., 1969).

 

1.5 Изучение мутагенного действия  химических факторов на ячмень  на кафедре биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии ВГСХА

Научные достижения учёных кафедры биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии широко известны в нашей стране и за рубежом.

Научная школа по генетике и селекции ячменя сформировалась на кафедре селекции и семеноводства под руководством профессора Г.П.Дудина.

В его работах нашло отражение новое направление в науке:

• впервые на культуре ячменя доказана мутагенная эффективность красного лазерного излучения  (λ = 632,8 нм), а также некогерентного красного и дальнего красного света с длиной волны 663±10 нм и 754±10 нм (патент № 2136143);

- в результате изучения сравнительной  мутагенной эффективности ряда  физиологически активных веществ  и их возможной роли в качестве  модификаторов при облучении  красным светом предложена теоретическая  модель, объясняющая явление взаимодействия  лазерного излучения и фитогармонов; способы получения мутаций у ячменя с помощью ПАБК и этрела защищены авторским свидетельством  1734604 и патентом.

         Высокая научная значимость школы Г.П.Дудина обусловлена широким охватом исследуемой проблемы: изучена наследственная изменчивость по большой группе мутаций  хлорофильных, морфофизиологических, а также Waxy-мутаций. Прослежена степень наследуемости этих мутаций во многих поколениях, а путём гибридологического анализа изучен характер наследования мутантных признаков, затрагивающих репродуктивные органы растений и элементы анатомии стебля ячменя.

При углублённом изучении эффекта мутагенеза с использованием излучений красного спектра и фитогормонов на кафедре селекции создана коллекция мутантов ячменя, представляющих ценность для селекционеров по комплексу хозяйственно-значимых признаков. Получены мутанты с иной по сравнению с исходными сортами, нормой реакции на условия внешней среды, толерантные к изменениям фото- и термопериода.

Дудин Г.П. - автор мутантных сортов ярового ячменя – Квант-2, Вятский, Слободской, Хлыновский, Гид, Изумруд.

Вместе с Геннадием Петровичем над разработкой темы химического мутагенеза работали Пуртова И.В., Кривошеина О.С., Габова О.Н., Емелев С.А., Устюгов И.И., Помелов А.В., Черемисинов М.В., Грудев Д.Л.

И.В. Пуртова (1993) изучила морфофизиологическое действие лазерного излучения и абсцизовой кислоты на растения ячменя.

Фитогормоны  физиологически активные вещества, регулирующие метаболизм растений, активно используются в сельскохозяйственной практике. В настоящее время получены данные, доказывающие мутагенный эффект действия некоторых фитогормонов, в том числе абсцизовой кислоты (АБК). АБК - природный ингибитор жизнедеятельности клеток и тканей растений. В концентрации 104 М АБК проявляет мутагенные свойства.

В результате анализа основных элементов структуры урожая было выявлено, что обработка семян АБК 0,2мг/л и 0,1 мг/л способствовала незначительному увеличению общей и продуктивной кустистости, высоты растений и существенно снижала массу зерна с колоса.

И.В. Пуртова изучала также морфофизиологическое действие лазерного излучения γ-лучей и пароаминобензойной кислоты (ПАБК) на культуре ячменя.

ПАБК (витамин Н1) - физиологически активное соединение, участвующее в обменных процессах животных и растительных организмов.

В ходе опыта ПАБК не проявила репарирующий эффект на всхожесть и рост растений ячменя после воздействия γ-лучей.

Кривошеина О.С. (1996) работала над мутационной изменчивостью ярового ячменя под влиянием этрела на фоне лазерного излучения. 

В М1 обработка семян этрелом снизила полевую всхожесть. Действие этрела наблюдается и на более поздних фазах развития растений ячменя. Обработка этрелом увеличила период вегетации (сорт Зазерский  4-5 дней, Дина  7-8 дней). Отмечено достоверное снижение длины соломины.

В М2 проявились хлорофильные мутации. Наибольший спектр хлорофильных мутаций наблюдается в варианте этрел 10 %: striata, anthocjana, maculata и  viridis.

Кроме хлорофильных мутаций в М2 были отмечены растения с другими изменёнными признаками.

     Над значением АБК и гибберелиновых кислот в физиологии и селекции растений работала О.Н. Габова (2002).

Для ячменя мутантные сорта составляют основу сортимента.

Изученные ростовые вещества оказывают различное влияние на растения ячменя в М1 . Гибберелиновая кислота стимулирует, а абсцизовая  ингибирует рост и развитие ярового ячменя.

В М2 во всех вариантах получены мутации трёх основных групп: хлорофильные, морфологические и физиологические. Наибольшее количество новообразований отмечено в варианте ГК + АБК + ГК.

Получены ценные мутанты ячменя: скороспелые, устойчивые к полеганию с повышенной продуктивной кустистостью и массой зерна с колоса.

Емелев С.А. (2001) изучал морфофизиологическое действие мочевины на фоне дальнего красного света на ячмене Биос-1.

В М1 мочевина в концентрации 8М достоверно снизила всхожесть и повлияла на выживаемость растений  наименьшая из всех вариантов.

Использование мочевины с концентрацией 8М вызвало отставание наступления основных фенофаз на 3-6 дней.

В варианте с мочевиной наблюдались наиболее короткая соломина и увеличение длины колоса.

В М2 проявились хлорофильные мутации и растения с изменёнными признаками.

      Над изучением влияния регуляторов роста на растения ячменя в М1  и М2 работала Соколова Е.В. (1999). Изучалось мутагенное действие таких препаратов, как: тур, АБК, компазан.

Полученные результаты показали, что выше перечисленные регуляторы роста являются мягкими мутагенными факторами.

Обработка растений АБК в малых концентрациях привела к образованию в М1 и М2  наибольшего количества видоизменённых растений.

Среди видоизменённых форм ячменя наблюдались короткостебельные и скороспелые растения. Линии с хлорофильными изменениями и с необычной формой колоса и куста.

Исследования по мутагенному действию фиторегуляторов, протравителей семян и фунгицидов в период вегетации на яровой ячмень проводят доценты кафедры А.В. Помелов и М.В. Черемисинов  (2008, 2009).

Изучение росторегулирующего и мутагенного действия иммуномодуляторов на культуре ярового ячменя проводил Д.Л. Грудев (2009). 

 

1.6 Эффективность применения  гербицидов на зерновых культурах

В условиях современного ведения сельского хозяйства борьба сорняками – один из важнейших элементов системы земледелия, от которого зависит увеличение урожайности возделываемых культур. Сорные растения в значительной степени влияют на баланс элементов питания, физиологические и биологические свойства почв, водно-воздушный, тепловой и световой режимы агрофитоценоза, то есть на плодородие почв. Высокая засорённость сельскохозяйственных угодий, особенно пахотных земель, не позволяет обеспечить высокую культуру земледелия на полях.

В условиях современного земледелия задача сельскохозяйственного производства заключается не в полном уничтожении сорняков, а в поддержании их на таком уровне, который не оказывал бы отрицательного влияния на урожайность культурных растений.

Потери сельскохозяйственных культур в мире от сорняков и других вредных организмов составляют: зерновых - 500…510 млн. т., сахарной свеклы - 65…75 млн., картофеля – 125…135 млн., овощей – 78…79 млн. т, или 30-40% общего сбора урожая, и оцениваются в 75 млрд. долл. США (Раскин, М.С., 2004).

Минимализация обработки - безотвальная вспашка, оставление стерни, мульчирование – изменяют условия существования сорняков. При систематическом безотвальном рыхлении основная масса семян сорняков сосредотачивается в верхнем слое, что и обуславливает более высокие засорённость и вредоносность сорняков.

Значительны потери от сорных растений (в среднем 15%) в Нечернозёмной зоне. Вредоносность сорняков особенно возрастает при нарушении и несоблюдении севооборотов, при этом засорённость полей возрастает в 2…3 раза (Захаренко, В.А., 2004).

На фоне сильной и средней степени засоренности, доминирующей на полях страны, потери урожая даже относительно устойчивых к конкуренции сорняков зерновых культур достигают значительных величин — 4-6 ц/га и более.

В условиях резкого снижения уровня культуры земледелия единственным реальным, быстрым и эффективным средством сохранения урожая является применение гербицидов. За последние годы их ассортимент в значительной степени пополнился. По-прежнему востребованными остаются препараты на основе 2,4-Д (луварам, дезормон, 2,4-Д 500 и др.), 2М- 4Х (агритокс, МЦПА и др.). В посевах, где доминируют относительно чувствительные виды двудольных сорняков (горчица полевая, редька дикая, пастушья сумка, ярутка полевая, виды гулявника, желтушник левкойный, живокость посевная, марь белая, чистец однолетний, подсолнечник сорный и падалица, дурнишник обыкновенный, щирица запрокинутая, бодяк полевой и др.) и немногочисленны относительно устойчивые виды (горцы, пикульники, дымянка лекарственная, ромашка непахучая, подмаренник цепкий, звездчатка средняя, торица и фиалка полевые и др.), они показывают неплохой эффект, тем более что являются самыми дешёвыми гербицидами (Гулидов, А.М., 2002).

Баковые смеси могут состоять из пестицидов одного назначения (инсектицидные, фунгицидные или гербицидные). Такие комбинации применяют для расширения спектра действия и повышения эффективности подавления отдельных вредных организмов. Возможны также баковые смеси из препаратов разного назначения, что позволяет одновременно вести борьбу с целым комплексом вредных объектов (Исаев, В., 2003).

Современные химические препараты являются сложной, хорошо сбалансированной по различным показателям системой. Неправильное их смешивание может привести к образованию новых неэффективных и даже фитотоксичных соединений. Основным фактором, определяющим возможность совместного применения препаратов, является их поведение в кислых и щелочных средах. Совместимыми являются препараты, которые при смешивании с другими веществами не изменяют физико-химических свойств и показывают такую же эффективность, как при раздельном использовании, не оказывают фитотоксичного действия на культуру. Большое значение имеют свойства и характер содержащихся в них ПАВ, стабилизаторов, растворителей.