Полевые, лабораторные и лабораторно-полевые методы

Отбор лучших форм растений, обладающих комплексом необходимых биологических и хозяйственно полезных признаков, осуществляется на основании всесторонней оценки, проведения необходимых наблюдений, учетов и тщательных анализов.

При оценке изучаемых коллекционных образцов, гибридов, мутантов, полиплоидов, естественных и искусственных популяций, создаваемых линий и другого исходного материала используются различные методы полевых, лабораторных и лабораторно-полевых исследований в обычных условиях и на провокационных фонах по прямым и косвенным признакам.

Для создания новых сортов сельскохозяйственных культур, отвечающих современным требованиям, нужно найти необходимые источники или доноры устойчивости к полеганию и неблагоприятным факторам окружающей среды, иммунности или толерантности к вредителям и болезням, пригодности к механизированному возделыванию, соответствующего качества получаемой продукции и отзывчивости на приемы интенсивной технологии выращивания в конкретных почвенно-климатических условиях, обладающие высокими показателями по элементам структуры урожайности.

Полевые методы оценки являются самыми основными, длительными и трудоемкими. Они используются непосредственно в полевых условиях на протяжении всего вегетационного периода. С их помощью осуществляются анализы, учеты и наблюдения за ростом и развитием подопытных растений изучаемых образцов на всем протяжении онтогенеза от посева до уборки.

В процессе фенологических наблюдений изучаются различия между сортами и образцами по длине вегетационного периода, по продолжительности прохождения отдельных фенофаз, из которых складывается весь период развития растений от семени до семени. На основании этих систематических наблюдений выявляются источники скороспелости, осуществляется подбор пар для скрещивания, проводится разделение исходного материала на раннеспелые, среднеранние, среднеспелые, среднепоздние и позднеспелые группы.

В полевых условиях проводится оценка изучаемых растений на продуктивность. При этом учитываются такие элементы структуры урожайности для зерновых культур, как число растений на единице площади, продуктивная кустистость, число и масса зерен в колосе, масса 1000 семян. Тщательный анализ параметров каждого элемента весьма необходим для подбора пар для скрещивания с целью создания новых более ценных сортов за счет сочетания лучших показателей различных компонентов при гибридизации.

По озимым культурам обязательной является оценка на зимостойкость, складывающаяся из морозостойкости, устойчивости к выпреванию, вымоканию, ледяной корке, выпиранию. Окончательная оценка по перезимовке различных культур, сортов и образцов определяется весной при возобновлении вегетации путем подсчета отношения живых растений к количеству ушедших в зиму. Контроль за ходом перезимовки можно осуществлять и зимой путем применения метода монолитов, окрашивания узла кущения тетразолом, кислым фуксином или отращивания растений с отрезанными корнями в растворе сахарозы.

При оценке пригодности к механизированному возделыванию посевов и уборке урожая применяют 5-бальную или 9-и бальную шкалу. Здесь важно учесть такие показатели как устойчивость к полеганию растений, осыпаемость зерна, форма и выравненность зерна у зерновых культур, высота прикрепления нижних плодоносящих соцветий у зернобобовых культур, форма и габариты куста, форма, выравненность и компактность расположения клубней под кустом картофеля, равномерность созревания и растрескиваемость бобов, стручков, коробочек у бобовых, капустных, льна и так далее.

Оценка устойчивости к вредителям и болезням осуществляется также по 5-бальной шкале или выражается в процентах путем отношения заболевших растений к их общему числу. Для учета поражения пшеницы стеблевой ржавчиной, бурой ржавчиной и другими листовыми болезнями применяют специальные шкалы, разработанные на основании процента площади листа, занятой пустулами гриба. Оценку в баллах можно перевести и на оценку в процентах, используя для этого индекс болезни, который равен средневзвешенному балл, умноженному на 100: 5, где 5 – высший балл шкалы. Например, из 100 растений изучаемого образца 20 оказались полностью здоровыми, т.е. получили нулевой балл, 30 – балл 1, 25 – балл 2, 15 – балл 3, 5 – балл 4 и 5 растений с самым сильным поражением оценены в 5 баллов. Средневзвешенный балл при этом будет равен:

х = [(20×0)+(30×1)+(25×2)+(15×3)+(5×4)+(5×5)]:100 = 1,7

Степень поражения = (1,7×100): 5 =170: 5= 34%.

В коллекционном, селекционном и контрольном питомниках, в предварительном и конкурсном испытаниях на опытном поле путем регулярного измерения высоты растений через каждые 5–10 дней устанавливается динамика роста стеблей и динамика среднесуточных приростов, отмечается интенсивность и дружность кущения у злаковых культур, выравненность стеблестоя, особенности и тип ветвления у двудомных растений, подсчитывается общее число междоузлий и их количество до первого соцветия у гороха, клевера и других бобовых культур. При недостатке или избытке влаги определяется общее состояние растений на предмет увядания или общего угнетения. Эти наблюдения можно выразить в баллах при подведении результатов оценки по этим важным показателям. В условиях длительных дождей во время уборки можно осуществить оценку зерновых и других культур по устойчивости к прорастанию семян на корню.

Лабораторно-полевые методы применяются в тех случаях, когда дополнительно к полевым исследованиям требуется измерения, взвешивания, подсчеты в лабораторных условиях, применяя для этого измерительные и другие приборы. Для оценки, например, изучаемого материала по элементам структуры урожайности, отобранные в опыте растения анализируются в полевых лабораториях путем измерения высоты стеблей, длины главного и дополнительных колосьев, подсчета числа зерен в колосе и с растения, определения массы зерен с колоса и растения, массы 1000 зерен.

При определении фотосинтетической поверхности листьев на единице площади в посевах определяется число растений, количество листьев на них, отбираются пробы, а в лаборатории методом высечек или весовым методом определяют площадь листовой поверхности на растении и на квадратном метре посевов. Эти исследования проводятся в динамике по определенным фазам развития растений изучаемых образцов. Аналогичным путем проводятся оценки при изучении динамики прироста и накопления сухого вещества вегетативной массы, определяют чистую продуктивность фотосинтеза. С помощью лабораторно-полевых методов определяют азотфиксирующую способность у бобовых культур.

Лабораторные методы применяются при определении биохимического состава зерна, листьев, стеблей, клубней и других органов для оценки на содержание азота, фосфора и калия, золы, микроэлементов, белков, жиров, крахмала, сахара, витаминов, ферментов, гормонов, органических кислот, алкалоидов, ингибирующих веществ.

При изучении особенностей строения и деления клеток, строения органов и тканей используются методы световой и электронной микроскопии, проводятся цитохимические, гистологические и анатомические исследования.

Для оценки хлебопекарных качеств муки пшеницы определяют в специальных технологических лабораториях содержание белка, сырой клейковины, качество клейковины, упругость теста по альвеографу, отношение упругости к растяжимости. Окончательным методом оценки хлебопекарных достоинств селекционного материала является пробная выпечка. С ее помощью при дегустации оцениваются такие прямые показатели как объем хлеба, его форма, поверхность и цвет корки, состояние мякиша и его пористость, вкус и аромат хлеба.

В лабораторных условиях определяются форма, размеры, крупность, выравненность, стекловидность, удельная и натурная масса зерна. Определяется пленчатость у гречихи, ячменя, овса, гороха, лузжистость и наличие панцырного слоя у подсолнечника, пленчатость, выход крупы и кулинарные ее достоинства у гречихи, разваримость у гороха и фасоли, разваримость, цвет, запах и вкус у картофеля, содержание и качество волокна льна-долгунца, энергия прорастания и способность прорастания через 5 суток у пивоваренного ячменя, «число падения» и амилолитическая активность ржаной муки. Для оценки пищевых и кормовых качеств зерна различных культур, определения в них повышенного содержания незаменимых аминокислот или наличия вредных веществ применяются биологические способы оценки с помощью лабораторных животных и насекомых.