VLIV VYSOKÉ TEPLOTY A SUCHA NA VÝNOS A TECHNOLOGICKOU KVALITU ZRNA U ODRŮD PŠENICE

Influence of high temperature and drought on yield and technological quality of wheat varieties

Ing. Ladislav Bláha, CSc.

Ing. Martin Manev

VÚRV Praha - Ruzyně

Abstract

Results from research on the physiology of plants under stress have important ramifications for agriculture. Drought, high temperature and other abiotic stresses have a large influence on the basic metabolic processes, yielding traits and traits of technological quality (crude protein content, gluten index, micro-SDS test).

The thermal adaptation and acclimation in plants occurs at a number of different levels.The basic aim of presented study has been analysis of influence of drought and high temperature on the yield traits and technological quality at the different cereal cultivars. It can be concluded that there are great cultivar differences at the influence of drought and high temperature on the analysed traits. At high temperature a larger influence on the measured traits exist than at the influence of drought.

We can conclude that there is a posssibility of using this phenomenon to select cultivars with stability of yield traits and quality of grains for stress conditions. It is possible, based on current level of knowledge to most of traits ,i.e. tolerance to different abiotic stresses are independent on the others and thus may be matched to the combinations of other genetic traits.

Cereals, cultivar differnces, tolerance to abiotic stresses, drought, high temperature, traits of yield, technological quality, selection.

seeds, wheat, stress

O významu vlivu abiotických stresů na průběh vegetace, metabolismus rostlin, příjem živin, fyziologické funkce a kvalitu osiva svědčí řada nově vydaných publikací a učebnic zabývajících se uvedenou problematikou (Nilsen, Orcutt, 1996). Vlastnosti fyzikální, chemické a biologické jsou v současnosti značně diskutovány při definování rostlinného komplexu pro lidskou výživu (Finot, 1983).

Materiál a metody

Ve dvouletých nádobových experimentech byly použity odrůdy pšenice ozimé: Boka, Astella, Sida, Zdar a Vlada. Odrůdy vykazovaly rozdílnou odolnost vůči suchu stanovenou již dříve publikovanou metodou (Bláha, 1990).

Ve všech pokusech byly pěstovány rostliny vždy po dvojím výběru na homogenitu prováděném v průběhu jednoho týdne trvajícího klíčení, použito bylo jarovizované osivo.

Prostředí s vysokou teplotou. Nádobový skleníkový pokus, 20 rostlin na jednu nádobu, tři až pět opakování, průměrná denní teplota v době kvetení a nalévání zrna 37,6oC a průměrná noční teplota 25,6oC. Tři opakování v kontrolním prostředí (vnější prostředí s průměrnou teplotou den/noc v době kvetení a nalévání zrna 23oC, 15oC), měření spotřeby vody za vegetaci. Podmínky prostředí jsou podrobněji vyjádřeny v tabulce č.I.

Tab.I: Teploty a dávky vody v jednotlivých variantách- průměry za oba pokusné ročníky

Vysvětlivky:

I. Období - vzcházení - počátek sloupkování

II. Období - počátek sloupkování - kvetení

III. Období - kvetení -plná zralost

Prostředí s nedostatkem vláhy - sucho:. Nádobový pokus pod plexisklovým přístřeškem s průměrnou teplotou vnějšího prostředí v době kvetení a nalévání zrna 23oC a 15oC, 20 rostlin na jednu nádobu, tři opakování s optimální dávkou závlahy (doléváno podle hodnot měřených elektrickým čidlem), tři opakování s celovegetačním snížením dávek vody. Závlaha uskutečněna vždy na počátku bodu vadnutí (obsah vody byl hodnocen pomocí elektrického čidla), měření spotřeby vody za vegetaci. Dolní hranice fyziologicky přístupné půdní vlhkosti (kapilární voda) byla stanovena pomocí křivek vysychání dané půdy a souběžně byla též kontrolována vlhkost půdy půdním elektrickým čidlem. Byly stanoveny kalibrační křivky, které z elektricky měřené vlhkosti půdy přímo určovaly dávku vody na zálivku-vždy byla použita mírně nadprahová dávka nad limitem fyziologicky přístupné vody. Před hlavním pokusem bylo vše ověřeno na malém souboru rostlin v kontejnerech systémem kontrola x zásah.

Příprava osiva pro pokusy - osivo, jeho jarovizace a předklíčení bylo stejné pro oba pokusy.

Za celou vegetaci proběhlo třikrát přihnojení komplexním živným roztokem (Hoaglandův roztok). Z ukazatelů nutriční a technologické jakosti zrna byly sledovány následující znaky: obsah hrubých bílkovin v sušině Kjeldahlovou metodou za použití Kjeltec Auto Systém II. firmy Tecator, mikrosedimentační hodnota šrotu za použití dodecylsulfátu sodného, tj. mikro SDS - test (Hýža, 1986) a hodnocení gluten indexu (ICC norma 155), kde bylo použito 0,8mm sítka (podle normy firmy Falling Number).

Výsledky a diskuse

Působení stresových faktorů na jednotlivé hodnocené znaky je u testovaných odrůd odlišné. Průměrné hodnoty uvedených znaků u všech odrůd pro jednotlivá prostředí jsou uvedeny v Tab.II. Testované znaky byly ovlivněny suchem i vysokou teplotou, tedy stresy, které se během vegetace v našich klimatických podmínkách v průběhu vegetace prakticky vždy vyskytují.

Tab .II: Znaky technologické kvality a vybrané výnosové prvky

Vysvětlivky:

A - kontrola, B - sucho, C - vysoká teplota, HB % hrubých bílkovin, Sds test - Mikrosedimentační test, G.I. - Gluten index -gluten index, Poč.od.1r. - Počet plodných odnoží na jednu rostlinu, H1R - Hmotnost jedné rostliny, HZK - Hmotnost zrna v klasu, HTZ - Hmotnost tisíce zrn, H.Sl.1r - Hmotnost slámy na jednu rostlinu, S.I. - Sklizňový index, HZR - hmotnost zrn na rostlině

Nejvyšší obsah hrubého proteinu v zrnu prokázala u všech odrůd varianta B (sucho).Sucho statisticky významně zvyšovalo obsah hrubého proteinu (r =0,61* * ) . Odezva reakce odrůd na vysoké teploty nebyla jednoznačná, byly zjištěny meziodrůdové rozdíly. Odrůdy Sida s obsahem proteinu = 12,1% (varianta C) a =13,1% (varianta A) a Astella (varianta C) = 13,2% splňují kategorii potravinářských pšenic.

Rovněž větší změny u gluten indexu jsou způsobeny suchem v porovnání s vysokou teplotou. Díky extrémnímu rozdílu, poklesu hodnoty sledovaného znaku v podmínkách sucha u odrůdy Zdar, vykazuje statisticky významný pokles (5% hladina významnosti) hodnota uvedeného indexu. Jak však z grafu vyplývá, byly zjištěny značné meziodrůdové rozdíly a bylo nutno hodnotit každou odrůdu zvláště. V podmínkách vysoké teploty nebyl statisticky průkazný rozdíl ve změně jmenovaného indexu. Gluten index prokázal u odrůd (varianty A, B, C) vysoký podíl kvalitního lepku (Manev et al., 1996). Nejvyrovnanější hodnoty daného indexu mezi jednotlivými testovanými podmínkami prostředí zde vykazují odrůdy Boka a Vlada. Naopak u odrůdy Zdar, dochází v podmínkách sucha k největší poklesu hodnoty daného indexu. Vysoká teplota v průměru hodnotu uvedeného indexu mírně zvýšila.

Hodnoty sedimentačního testu odpovídají kategorii “velmi dobrá sedimentace”. Nejvyšší hodnoty mikro SDS testu prokázala (varianta B) - sucho (tab.č.II). V podmínkách sucha bylo zjištěno mírné zvýšení hodnot tohoto testu (hranice průkaznosti cca 10%). V podmínkách vysoké teploty jsou reakce odrůd odlišné (Astella s neprůkaznými změnami, Boka a Zdar hodnoty zvyšuje, Vlada a Sida hodnoty snižuje).

Výsledky reakce na uvedené stresy umožní vzhledem k meziodrůdovým rozdílům uskutečnit výběr odrůd s minimální reakci na dané stresy a z toho vyplývá i případná možnost výběru vhodných odrůd pro jednotlivé oblasti pěstování pšenice. Mezi oběma pokusnými ročníky nebyly u obou variant a kontroly získány statisticky průkazné rozdíly na jednoprocentní a pětiprocentní hladině významnosti.

Jednoznačně největší vliv sledovaných stresů byl zaznamenán na počet plodných odnoží. U vlivu vysoké teploty na tento znak byla získána statisticky průkazná korelace (r=0.59* * ). Při sledování stejného vztahu u vlivu nedostatku vláhy byl vliv sucha na redukci počtu plodných odnoží nižší, jak již bylo uvedeno, ale též statisticky průkazný (r= 0,45* ). U všech odrůd pšenice( obdobně i u ječmene - nepublikováno) byl zaznamenán rozdílný vliv stresů na jednotlivé znaky (celkem 11 znaků). U hlavních výnosových prvků je reakce na hodnocený stres dána korelačními koeficienty následujícím přehledu: (změna znaku v + či - směru x úroveň tolerance).

Zdá se, že sucho v průměru redukuje jednotlivé prvky výnosu více, než vysoká teplota, která má též velký vliv na celkový metabolismus rostlin. Do hodnocení abiotických stresů a jejich vlivu na rostliny by měla býti též zahrnuta problematika zamokření (kořenový systém) jako kontrastní stres k suchu tak, jak správně oba uvedené stresy ve své práci hodnotí Jureková (1996).Nejvíce jsou ovlivněny následující znaky: počet odnoží, hmotnost rostliny a výnos.

Získané hodnoty sledovaných znaků z nádobových pokusů vykazují při vzájemném porovnání s polními experimenty vyšší hodnoty, což je s velkou pravděpodobností - vzhledem k metabolickým procesům v rostlině - dáno vyššími teplotami v půdě a kratší vegetační dobou .

Sledované hodnoty jakosti zrna u všech odrůd (s výjimkou od. Zdar v prostředí sucha) se ve všech typech prostředí pohybují v kategorii “velmi dobré” jakosti.

Je nutné uvést, že nejen u sledovaných znaků, ale současně i v obsahu živin a u jejich příjmu v podmínkách stresů byly nalezeny rozdíly mezi odrůdami tolerantními, ale i citlivými k uvedeným dvěma stresovým faktorům (nepublikováno) a mezi oběma skupinami odrůd. Významné jsou i rozdíly u jednotlivých odrůd mezi stresovým prostředím a mezi standardním prostředím - většinou dané stupněm citlivosti odrůd.

Literatura

Bláha, L.: Testování diferencí v odolnosti odrůd pšenice vůči suchu. Genet. a Šlecht., 26, 1990, 4, s. 317-329.

Bláha, L., KučeraV.,Kostkanová, E., Malý, J.: Vliv provenience na vlastnosti osiva, růst a výnos ozimé pšenice. Rostl. Výr., 39,1993, 8, s. 689-700.

Cubadda, R., Carcea, M., Pasquil, L. A.: Suitability of the gluten index method for assessing gluten strength in durum wheat and semolina. Amer. Assoc. Cereal Chem., 37, 1992 (12), s866-869

Hýža.V.: Microsedimentation method on evaluation of wheat breeding materials.Genet. a šlecht.22,1986,117-122.

Finot,P.A.: Influence of processing on the nutritional value of proteins.

Qual Plant Foods Hum Nutr 32 (1983) p.439-453.

Jureková, Z: Niektoré fyziologické prejavy rastlín ozimnej pšenice vystavenej suchu a zatopenia koreňov vodou .In:Rastlina v podmienkach stresu “ Sborník z mezinárodnej konferencie”, (Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre), 1966, s. 30-34.

A.Nilsen, E.T.,Orcutt,D.M.: Physiology of plants under stress. Abiotic factors., J.Wiley and sons edits., 1996, s. 515-545.

Manev, M.,Škaloud, V., Stehno, Z .: Vztah gluten indexu k ukazatelům technologické jakosti zrna pšenice. Rostl. Výroba, 42, 1996 , 3, s.105-108.