Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии

Научные основы рационального использования биологических ресурсов льна

Автореферат докторской диссертации по биологии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

Чудинова Юлия Валерьевна

научные основы рационального использования

Биологических ресурсов льна

03.02.14 - биологические ресурсы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Новосибирск 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский государственный университет, ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа Россельхозакадемии, ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет

Научный консультант

доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ

Наплекова Надежда Николаевн

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Торопова Елена Юрьевна

доктор биологических наук, профессор

Сорокин Николай Дмитриевич

доктор биологических наук, профессор

Новикова Татьяна Ивановна

Ведущая организация:

ГНУ Сибирский НИИ земледелия

и химизации сельского хозяйства

Россельхозакадемии

аа

Защита состоитсяаа л____ ____________ 2011 г. в _______ часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.04 при ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет по адресу: 630039, г. Новосибирск,

ул. Добролюбова, 160. Факс: (383) 264-28-00

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет и на сайте НГАУ www.nsau.edu.ru

Автореферат разослан л__________________ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совет Князев С.П.


1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ




Актуальность работы. Основные посевы льна в условиях Западной Сибири сосредоточены в лесостепной зоне Приобья и подтаежной зоне Томской области. Для разработки научных основ рационального использования биологических ресурсов льна на почвах разного генезиса следует использовать все приемы и подходы к повышению его продуктивности. Это биологические особенности почв, агротехнические мероприятия и агрохимические приемы, в том числе активное применение стимуляторов роста биологической природы (Белопухов и др., 2010; Виноградов и др., 2010; Захаренко и др., 2009; Захарова, Кудрявцев, 2010; Фатыхов и др., 2010). Важным является использование перспективных сортов и гибридов льна (Жученко и др., 2009; Понажев, 2010; Семеницкая, Петракова, 2011).

Научные подходы к управлению урожайностью льна в настоящее время не разработаны. Сорт льна может создавать лишь предпосылки, а определяющее влияние в условиях резко-континентального климата Западно-Сибирского региона имеет комплекс агротехнических мероприятий, снижающих или повышающих действие природных экологических факторов (Крепков, 2004). Уникальной особенностью льна является то, что у некоторых сортов после выращивания в течение одного поколения в четко заданных условиях среды обнаруживаются наследственные изменения (Cullis, 1981; Durrant, 1962, 1971). Возникающие стабильные линии, названные генотрофами, отличаются одна от другой и от исходного сорта. Это позволяет оценивать лен как чрезвычайно интересную модель в плане исследования эпигенетических механизмов регуляции генома.

Особую роль в решении проблемы реализации генетического потенциала имеет разработка вопросов управления генотипической изменчивостью растений льна как важного биологического ресурса, востребованного сельским хозяйством. Одно из центральных мест принадлежит сорту, как динамичной биологической системе, способной реализовать потенциал генотипа на разных почвах (Цильке, 2002, 2003). В этой связи приоритетным направлением в изучении биологических ресурсов льна и других культурных растений в настоящее время является проблема повышения эффективности микробно-растительного взаимодействия (Петров, 2002). В ходе эволюции между растениями и почвенными микроорганизмами, обитающими в прикорневой зоне растений, формируются взаимоотношения, взаимовыгодные как для растений, так и для микроорганизмов, обеспечивающие устойчивое существование экосистемы (Вернадский, 1977; Заварзин, 2003; Звягинцев, 1987; Мишустин, 1972; Сорокин, 1993; Тихонович, Проворов, 2005; Clark, Paul, 1970 и др.). Поскольку прикорневая микрофлора оказывает большое влияние на рост и развитие растений продуктами своего метаболизма, растения сами могут изменять микрофлору почвы (Архипова, 1999). Для улучшения фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур нужен системный подход на базе интегрированной защиты растений. В основе его должен находиться агротехнический метод: ранние сроки посева, соблюдение места в севообороте (Торопова и др., 2002; Торопова, 2005).

Вопросы почвенной и эпифитной микрофлоры льна, сохранения и поддержания плодородия почв при получении устойчивых, высоких урожаев льнопродукции изучены недостаточно. Настоящее исследование было направлено на выявление роли и связи протокооперативных, генетических и экологических факторов в восстановлении плодородия почв и возможностей использования потенциала ризосферной микрофлоры льна для формирования продуктивности сортов и гибридов в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири с целью управления урожайностью.

Цель работы - разработать научные основы управления урожайностью и качеством продукции волокна и семян льна культурного при его возделывании в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.

Задачи исследований:

  1. Провести мониторинг микробного сообщества почв разного генезиса и ризосферы сортов и гибридов льна, выращиваемого в разных почвенно-климатических условиях, а также эпифитной микрофлоры.
  2. Выявить оптимальные условия для повышения продуктивности льна, используя показатели биологической активности почв, микробного пула и емкости среды.
  3. Изучить метаболиты микроорганизмов ризосферы, оценить их влияние как стимуляторов или ингибиторов продуктивности льна.
  4. Оценить влияние биологических препаратов на продуктивность льна.
  5. Выявить генотрофные линии льна для продуктивного потенциального использования в селекционных программах лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.
  6. Провести комплексную оценку влияния почвенно-климатических условий на основные показатели продуктивности льна.

Защищаемые положения:

  1. Биологические ресурсы почв разного генезиса являются основой продуктивности сортов и перспективных гибридов льна-долгунца в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.
  2. Микробные препараты и экологически безопасные стимуляторы роста и развития растений избирательно оказывают позитивное влияние на показатели продуктивности льна-долгунца.
  3. Генотрофия как биологический ресурс повышения продуктивности льна-долгунца.
  4. Комплексная статистическая оценка влияния абиотических, биотических (генетических, протокооперативных), антропогенных факторов на основные показатели продуктивности льна.

Научная новизна. Впервые определены биологические ресурсы и оценена роль микробных сообществ почв и ризосферы сортов и гибридов льна, выращиваемого в разных почвенно-климатических условиях, а также эпифитной микрофлоры льна в формировании признаков продуктивности. Определена функциональная значимость микроорганизмов.

Метаболиты микроорганизмов ризосферы оценены как стимуляторы (ингибиторы) продуктивности льна.

Среди биотических факторов выделены оптимальные предшественники для получения высокой продуктивности льна при использовании показателей биологической активности почв, микробного пула и емкости среды.

Установлено действие абиотических факторов на биодинамику микробных сообществ разных почв. Ризосфера льна на разных типах почв имеет специфичную микрофлору. Величина микробного пула бактерий превышает 1 млн в 1 г, такой пул обеспечивает активное протекание энергетических и метаболических процессов в почве. Наиболее устойчивы сообщества популяций микроорганизмов в условиях дерново-глубокоподзолистой супесчаной и серой лесной почвы, в них пул микроорганизмов в ризосфере льна наиболее стабилен по сравнению с другими почвами. Видовой состав микрофлоры ризосферы, листьев и семян льна специфичен.

Доказано положительное действие антропогенных факторов (бактеризация, биологические препараты) на продуктивность льна. Оценены изменения в микробных сообществах почв при внесении экологически безопасных стимуляторов роста и развития растений и биологических удобрений в разных зонах произрастания (подтаежной и лесостепной).

Выявлены генотрофные гибридные формы К ? Т, О ? (К ? Т) и К ? (К ? Т). Они являются перспективными для дальнейшего внедрения на территории Западно-Сибирского региона, отличаются показателями продуктивности семян (от 4,8 до 5,7 г) и волокна (до 33%).

Наибольший вклад в формирование различий между признаками продуктивности льна вносят генетические и экологические факторы. Реакция на биологические препараты генетически детерминирована.

Практическая значимость и реализация результатов. Проведенные исследования позволили научно обосновать на территории лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири состояние биологических ресурсов и рекомендовать их рациональное использование для повышения эффективности развития льноводства. Результаты исследований по влиянию биологических препаратов на микробный ценоз почвы и популяции льна культурного (Linumusitatissimum L.) вошли составной частью в методические рекомендации и используются в земледелии Новосибирской и Томской областей. Показано, что биологические препараты: гумат натрия, гумостим, БакСиб, Альбит - целесообразно применять под культуру льна-долгунца. Обработка семян химическим протравителем Бункер и биопрепаратом Альбит с опрыскиванием посевов баковой смесью гербицида Пик и биопрепарата Альбит рекомендуется для получения высокой урожайности соломки и волокна.

Материалы диссертации использованы при составлении учебных пособий дляа учебного процесса в курсах Технология возделывания льна, Селекция и семеноводство полевых культур, Учебная практика по ботанике при подготовке специалистов-агрономов в Западно-Сибирском регионе.

На основе проведенных исследований составлены технологические карты по возделыванию сортов льна.

Производственные испытания гибридов льна проведены в ООО Сибирское зерно, СПК Успех; эффективности препаратов гуминовой природы - в ООО Томский лен, СПК Успех.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на 13 международных, 7 всероссийских конгрессах и совещаниях, 15 региональных конференциях.

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 78 научных работах, в том числе 21 - в ведущих научных журналах, включённых в Перечень ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена

на 303 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав собственных исследований, выводов, списка использованной литературы, включающего 302 наименования, в том числе 51 иностранных авторов. Работа содержит 108 таблиц, 84 рисунка.

ичный вклад автора заключается в формулировании проблемы, постановке целей и задач исследования, выборе методов исследований, выполнении экспериментальной части, обобщении и интерпретации полученных результатов, подготовке научных публикаций. Экспериментальные исследования и теоретические обобщения выполнялись лично автором и совместно с другими исследователями:

  1. в ГОУ ВПО Томский государственный университет в рамках грантов по темам Эколого-генетический и микробиологический анализ сортов и гибридов льна культурного Linumusitatissimum L., госшифр РИ -111.0/003/048 (Роснаука, ФЦНТП, 2005 г.); Характеристика растительно-микробного сообщества ризосферы сортов и гибридов льна культурного (Linumusitatissimum L.). Изучение влияния метаболитов микроорганизмов на продукционный процесс, РНП 2.2.2.3.9716 (Минобразование, АВЦП Развитие научного потенциала высшей школы, 2006 г.); Освоение молекулярно-генетических методов целенаправленной селекции растений (СибНИИРС, 2007 г.); Регуляция продуктивности сельскохозяйственных культур при действии абиотических факторов. Особо ценные объекты, номер государственной регистрации 01200903849 (Федеральное Агентство по образованию, 2009Ц2010 гг.) Разработка экспресс-метода определения эффективности применения биопрепаратов для повышения продуктивности перспективных сортов льна-долгунца, Разработка экспресс-метода определения эффективности применения биопрепаратов для повышения продуктивности перспективных сельскохозяйственных культур (Роснаука, Рособразование, 2008-2010 гг.);
  2. в ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа Россельхозакадемии в рамках хозяйственных договоров № 3/06-2 и № 5/07-1 по теме Повышение продуктивности и качества льнопродукции с использованием стимуляторов роста и развития растений (2006-2007 гг.);
  3. в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет в рамках 4 государственных комплексных научно-технических программ и планов НИР и по теме Биологическая активность пахотных почв Сибири, номер государственной регистрации 01.200.113909.

Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту, зав. кафедрой агроэкологии и микробиологии НГАУ, д-ру биол. наук, проф. Н.Н. Наплековой; зав. кафедрой агрономии ТГУ, д-ру биол. наук, проф. Т.П. Астафуровой; директору СибНИИСХиТ, канд. с.-х. наук Н.М. Белоусову; консультанту-организатору ОГАУ Аграрный центр Томской области, д-ру с.-х. наук Э.В. Титовой; зав. кафедрой технологии переработки сельскохозяйственной продукции НГАУ, д-ру с.-х. наук, проф. Н.Н. Шипилину; зав. лабораторией льна СибНИИСХиТ Г.А. Мичкиной; зав. сектором семеноводства льна СибНИИСХиТ, канд. биол. наук Г.А. Поповой; зав. сектором селекции льна-долгунца СибНИИСХиТ Н.Б. Рогальской; доценту кафедры агроэкологии и микробиологии НГАУ, канд. биол. наук К.Н. Котовой за помощь на разных этапах проведения работы.

а2. объекты и методы исследований

Объектом исследований служил лён разных сортов из коллекции Томской государственной сельскохозяйственной опытной станции (ТГСХОС), различающихся по продуктивности семян и волокна.

Полевые опыты по определению биологических ресурсов льна-долгунца были заложены с 1995 по 2009 г. на разных почвах лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири (табл. 1).

Для выявления реакции полученного гибридного материала на почвенно-климатические условия их выращивали на участках с разными почвами. Оценку урожая проводили по стандартным методикам (Методические указания Е, 1969, 1987).

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии