Особенности засухоустойчивых сортов. Пути повышения засухоустойчивости пшеницы
Засухоустойчивость сорта — сложное явление, складывающееся из многих признаков и свойств. В настоящее время и в физиологии, и в селекции прочно утвердилось мнение, что характеризовать засухоустойчивость на основании какого-либо одного признака или показателя невозможно. Нередко приходится встречаться с делением засухоустойчивости на биологическую (или физиологическую) и полевую (экологическую). Под первой подразумевается совокупность внутренних физиологических свойств, характерных для устойчивых сортов и связанных с особенностями водного режима клеток, структурными свойствами цитоплазмы и т. д.
Если иметь в виду используемые в настоящее время для диагностики засухоустойчивости методы и признаки, то кратко можно сказать, что для засухоустойчивых сортов в условиях засухи характерно следующее: повышенное осмотическое давление и сосущая сила клеток, большее содержание связанной воды и высокая водоудерживающая способность; лучшая устойчивость биоколлоидов плазмы к деструктурирующему действию (денатурация белков) глубокого обезвоживания; менее выраженное снижение содержания пигментов пластид; меньшие сдвиги в обмене веществ в сторону усиления гидролитических процессов и сохранение синтетической активности ферментов; менее сильное снижение способности к восстановлению нарушенных функций при улучшении водоснабжения после засухи. Однако этими качествами засухоустойчивость сорта не ограничивается.
Когда говорят о полевой, или экологической, устойчивости, то имеют в виду, что, кроме перечисленных внутренних качеств растения, важное значение имеют также и другие свойства, в частности анатомические особенности растений, развитие корневой системы и вегетационный период сорта, ритм его роста и развития в связи с преобладающими в том или ином районе типами засух.
В конечном итоге главное для практики качество засухоустойчивого сорта заключается в способности давать в условиях засухи больший, чем у неустойчивых сортов, урожай зерна — «засухоурожайность», по терминологии Е.Ф. Вотчала. Можно совершенно определенно утверждать, что без биологической устойчивости в вышеприведенном ее понимании нет и не может быть устойчивости вообще, как бы ее ни называли — полевой, экологической, практической и т. д. Более того, и те признаки устойчивости, которые обычно выносятся за рамки внутренних, физиологических качеств сорта, на самом деле тесно с ними связаны. Например, рост корневой системы в плохо увлажненной почве, несомненно, связан с общей биологической устойчивостью сорта.
Таким образом, целесообразно не деление устойчивости на биологическую и полевую, а лишь правильный учет всех факторов устойчивости, на что совершенно справедливо не раз обращал внимание в своих работах П.А. Генкель. Остановимся подробнее на значении корневой системы и вегетационного периода для засухоустойчивости сортов.
В разделе «Формирование вегетативных органов и их физиологическая роль» мы уже обращали внимание на различия в строении корневой системы сортов пшеницы степного и лесостепного экологических типов, заключающиеся в более глубоком проникновении корней у засухоустойчивых степных сортов. Наибольшее значение в устойчивости сортов имеют такие признаки корневой системы, как ее общее развитие и мощность, темпы роста, особенно в начале вегетации, глубина проникновения. Связь между мощностью корневой системы и засухоустойчивостью сортов пшеницы установлена во многих исследованиях.
Опыты нашей лаборатории показали, что наиболее засухоустойчивые и продуктивные современные сорта яровой пшеницы селекции НИИСХ Юго-Востока отличаются от исходной местной Полтавки и первых селекционных сортов довоенной селекции большим числом корней всех типов, их суммарной массой, величиной поглощающей поверхности (табл. 39).
Анализируя многолетние материалы лаборатории и данные других исследователей, мы пришли к выводу, что основные направления дальнейшего совершенствования корневой системы в процессе селекции сортов яровой пшеницы для степного Поволжья должны быть следующими. Во-первых, увеличение числа зародышевых корней. У некоторых сортов саратовской селекции до 20—25% всех растений образуют шестой зародышевый корешок, что свидетельствует о больших возможностях развития признака. В идеале можно ставить задачу превращения яровой пшеницы в засушливой зоне в культуру с шестью зародышевыми корешками. Учитывая методические трудности, реализовать ее трудно, но, думается, при систематической работе — можно.
Во-вторых, это повышение темпов роста зародышевых и колеоптильных корней в начальный период вегетации. Речь идет по существу об увеличении относительных темпов роста корней и увеличении отношения корни : надземная часть у молодых растений. Проводившаяся нами оценка двухнедельных проростков большого числа сортов по этому признаку показала его тесную положительную связь с урожайностью, в том числе с устойчивостью урожаев по годам и продуктивностью фотосинтеза сортов.
Что касается узловых корней, то еще И.В. Красовская и другие исследователи обращали внимание на желательность раннего вторичного укоренения яровой пшеницы. Кроме того, было бы перспективным придать пшенице способность к росту вторичных корней при более низкой влажности почвы. И то и другое привело бы к повышению роли узловых корней в формировании урожая не только во влажные, но и в сухие годы. Несомненно, решение этих задач потребует длительных усилий селекции, но выигрыш в случае успеха, на наш взгляд, был бы очень большим.
Пути повышения засухоустойчивости пшеницы, разумеется, не ограничиваются селекцией устойчивых сортов. Основная радикальная мера борьбы с засухой — орошение, когда речь идет уже не о повышении засухоустойчивости, а о снятии самого фактора засухи.
В богарном земледелии наряду с сортом решающее значение имеет система агротехнических мероприятий, направленных на накопление, сбережение и рациональное использование влаги. Комплексы таких мероприятий разработаны опытными учреждениями для каждой зоны и области и рекомендованы производству.
Наряду с этими основными путями борьбы с засухой можно назвать и некоторые специальные приемы повышения засухоустойчивости растений, разрабатываемые физиологами. Наибольшую известность получил метод предпосевного закаливания семян, разработанный П.А. Генкелем. Теоретическая основа метода состоит в том, что растения, особенно в молодом возрасте, однажды перенесшие обезвоживание, в дальнейшем проявляют к нему повышенную устойчивость по сравнению с растениями, не подвергшимися такой обработке.
Метод состоит в намачивании (40—45% воды к массе семян) и последующем подсушивании набухших или наклюнувшихся семян. Как показали исследования, у растений пшеницы, подвергшихся предпосевному закаливанию, повышается гидрофильность коллоидов протоплазмы, эластичность и вязкость протоплазмы, повышается осмотическое давление, интенсивность дыхания и фотосинтеза, активность некоторых ферментов. В засушливых условиях Поволжья, Казахстана в полевых опытах зарегистрированы существенные прибавки урожая яровой пшеницы при использовании этого метода. К сожалению, он не нашел широкого применения при возделывании пшеницы в основном в связи с тем, что она относится к культурам со значительными весовыми нормами посева, и обработка больших масс зерна перед посевом связана с техническими трудностями. Более перспективен этот метод для мелкосеменных культур.