Резюме
Приведены схемы, методы, результаты исследований по селекции озимого тритикале и элементы технологии возделывания. Экспериментально доказана селекционная ценность некоторых типов скрещивания. Разработанные и экспериментально апробированные методы и схемы использования внутривидовой и межвидовой гибридизации в селекции тритикале позволили создать исходный материал на широкой генетической основе. Внутривидовая гибридизация тритикале – один из наиболее эффективных путей создания новых сортов в практической селекции. Выявлены наиболее эффективные дозы внесения удобрений. В аномальные, по климатическим условиям 2009-2011 годы, установлено увеличение эффективности возделывания озимой тритикале по сравнению с пшеницей.
Введение
Глобальное изменение климата требует переоценки структуры посевных площадей и разнообразия озимых культур. Так как именно озимые культуры являются ведущим звеном обеспечения устойчивого производства зерна в Самарской области.
Посевные площади озимых культур по области возросли до 350 тыс. га и более при этом увеличилось их значение в кормлении животных. Нормированное кормление сельскохозяйственных животных невозможно без знания полного химического состава и питательности кормов, выращиваемых в конкретных условиях области [2, с.24].
По многолетним данным Самарского НИИСХ наибольшую продуктивность зерновых обеспечивают технологические комплексы возделывания, включающие научно-обоснованное чередование сельскохозяйственных культур, минимальные и дифференцированные системы обработки почвы, рациональное внесение удобрений, использование сортов адаптивных к природно-климатическим условиям. Основными предшественниками озимых в Среднем Поволжье являются чистые пары. Звено «пар чистый - озимые» выступает гарантом эффективного применения новых технологий [2, с.25; 9, с. 40].
Селекционная работа по тритикале в Самарском НИИСХ ведётся с 1996 года по двум направлениям: кормовое и зерновое. Пройден путь от изучения коллекционных образцов до полной схемы селекционного процесса и создания сортов, адаптированных к условиям Среднего Поволжья. Коллекционные образцы послужили основой для осуществления парных, а затем и ступенчатых скрещиваний. Всего с 1996 по 1998 гг. изучено 1330 коллекционных образцов. С 1998 г начали проводить индивидуальные отборы по колосу. За 1999-2014 годы было создано и проработано в питомниках разного уровня 46000 линий.
За 19 летний период проделана работа по изучению и созданию исходного материала, успешной апробации схемы селекционного процесса и созданию сортов, адаптированных к условиям Среднего Поволжья.
Используем различные методы (секализация, сложная ступенчатая внутривидовая и межвидовая гибридизация, насыщающие, реципрокные скрещивания, периодический, индивидуальный, массовый, линейный отборы) получения линий тритикале.
Основными целями исследований было создание вторичных форм тритикале и усовершенствование их технологии возделывания на кормовые цели.
В задачи исследований входило:
-усовершенствовать схему и методы селекции в современных условиях, оценить эффективность различных типов скрещиваний;
-создать исходный материал с ценными хозяйственно-биологическими признаками и свойствами и на его основе отселектировать новые сорта тритикале;
-изучить кормовые достоинства сортов;
- изучить влияние удобрений на урожайность и качество зерна озимых культур;
- дать сравнительную оценку экономической эффективности возделывания озимых культур на кормовые цели.
Условия, материалы и методы исследований. Исследования элементов технологии проводились в 2009-2011 гг. в четырёхпольном зернопаровом севообороте отдела земледелия Самарского НИИСХ: чистый пар - озимые - яровая пшеница - яровой ячмень. В опыте изучались сорта озимой пшеницы Безенчукская 380, озимой тритикале Кроха и озимого ячменя Жигули. Повторность опыта 3-х кратная, размер делянок 50м².
Дисперсионный и корреляционный анализы количественных признаков проводили по Б.А. Доспехову [3]. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ AGROS (версия 2.1).
Изучались 3 дозы внесения минеральных удобрений (без удобрений – контроль, стартовые – под урожай 35 ц/га, расчётные – под урожай 40 ц/га). Дозы удобрений дифференцировали с учётом результатов почвенной и растительной диагностики, предшественников.
Минимальную обработку пара проводили в сентябре на глубину 12-14 см (К-701 + ОПО-8,5). Весенне-летний уход за парами состоял из первой обработки на глубину 10-12 см. Последующие культивации проводились при появлении сорняков на 6-8 см (Т-150 + ОПО-4,25). Для посева на глубину 4-6 см использовалась сеялка СН-16Ц. Уборка проводилась прямым комбайнированием – Сампо 130, при полной спелости зерна.
Определяли влажность, клетчатку, каротин по методу Циреля, общий азот по Кьельдалю [4,5,6].
Определение каротина по ГОСТу 13496.17-95. Определение белка по ГОСТу 13496.4-93. Определение клетчатки по ГОСТу 13496.2-91.
Экономическая эффективность изучаемых сортов определена по методике, предложенной Поволжской МИС [7, с. 12].
Климат Самарской области, как и всего степного Заволжья континентальный, отличается резкими температурными колебаниями и дефицитом влаги. Годовая амплитуда колебаний температуры воздуха наиболее тёплого июля и холодного января достигает 38-41ºC. Среднегодовая температура воздуха составляет 4,6ºC. Нормальный рост озимых зерновых культур в Самарской области обеспечивается при осадках в мае-июне не менее 50мм. В Безенчуке такое количество осадков выпадает в 75% лет, то есть в 3 из 4 лет. В области ежегодно наблюдаются суховейные и засушливые периоды, иногда действующие одновременно. Число дней с суховеями за тёплый период в среднем по области составляет 8-16, в отдельные годы – до 23-25 дней.
Результаты исследований. За 19 летний период проделана работа по изучению и созданию исходного материала, успешной апробации схемы селекционного процесса и созданию сортов, адаптированных к условиям Среднего Поволжья.
Принята следующая схема селекционного процесса тритикале:
I получение гибридных популяций от различных типов скрещиваний
II проработка гибридов и создание линий
III комплексное изучение перспективных линий
Ежегодные скрещивания проводятся по следующим схемам:
- АВR х АВR→ АВR (гексаплоидные х гексаплоидные тритикале)
- АВR х АВDR→ АВR (гексаплоидные х октоплоидные тритикале)
- АВR х АВD→ АВR (гексоплоидные тритикале х пшеница)
- АВDR х RR→ АВR (октоплоидные тритикале х рожь)
- АВR х RR→ АВR (гексоплоидные тритикале х рожь)
В настоящее время селекция тритикале в Самарском НИИСХ ведётся в полном масштабе и включает на всех этапах, наряду с инорайонными собственный оригинальный материал.
Нами экспериментально доказана селекционная ценность некоторых типов скрещивания (табл. 1).
В зависимости от типа скрещивания и индивидуальных особенностей родительских пар завязываемость гибридных семян варьировала от 15 до 95%. Лучший данный показатель установлен в простых и сложных межсортовых скрещиваниях тритикале на гексаплоидном уровне от 19 до 93%.
Таблица 1
Результаты скрещиваний в селекции тритикале, 1996-2000
|
Тип скрещивания |
Сорт |
|
АВR х АВR (АВR х RR) х RR (АВR х АВD) х АВR х (АВR х АВDR) АВR х АВDR |
Степанида Устинья Кроха Варвара |
В целом по всем типам скрещиваний наблюдалось увеличение количества выхода морфологически выровненных линий с повышением возраста популяций.
Использовались различные методы (секализация, сложная ступенчатая, внутривидовая гибридизация, насыщающие, реципрокные скрещивания) получения линий тритикале. Основная часть исходного гибридного материала нами была получена при использовании внутривидовой гибридизации. Гексаплоидные тритикале легко скрещиваются между собой, дают жизнеспособные гибридные зерновки и константные формы можно отобрать уже в третьем поколении. При скрещивании с рожью зерно морщинистое, колос не выполнен, растения не выровненные. Использование доминантного источника короткостебельности ржи позволило создавать короткостебельные, устойчивые к полеганию формы тритикале.
Селекционный успех во многом определялся выбором потомства для проведения отборов. При межвидовой гибридизации повторные отборы, выполненные в расщепляющихся потомствах F3 или F4, существенно повышали выход морфологически выровненных линий по комплексу хозяйственно-ценных признаков и величине зерновой продуктивности. Линии, полученные в результате многократного отбора в потомствах F1 и F2, крайне редко доходят до конкурсного сортоиспытания. Отбор линий из F2, полученных в результате внутривидовых простых и сложных скрещиваниях, также малорезультативен, так как, линии получены в результате скрещивания контрастных особей по морфотипу. Доля морфологически константных линий повышалась при отборе в популяциях более поздних поколений – F3 – F6 [1, с. 25].
В результате многолетней работы созданы и переданы в 2004 году на Государственное испытание сорта озимого тритикале Варвара – зернофуражного и Устинья – кормового направления. В 2008 году на Государственное испытание передан сорт озимого тритикале Кроха зернофуражного направления. В 2014 году сорт включён в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию и является с этого года стандартом. В 2014 году передан новый сорт тритикале Капелла фуражного направления.
В результате многолетней работы выведен зернофуражный сорт Кроха. Оригинаторы: ФГБНУ «Самарский НИИСХ» и ФГБНУ «Краснодарский НИИСХ».Сортгексаплоидный. Высота растений 66,0-75,0 см. Кроха относится к сортам полуинтенсивного типа продовольственного и фуражного направления. Отличается высокой зимостойкостью и устойчивостью к засушливым условиям Среднего Поволжья, не осыпается, не полегает. Вегетационный период 302-309 дней. Устойчив к полеганию. Колос продуктивный, хорошо озернённый (число зёрен 33,0-50,0 шт.). Густота продуктивного стеблестоя составляет 477-527 ст./м². Масса 1000 зёрен 30,0-38,7 г. Показатель белка -13,1-17,7%, ИДК-100 ед., вязкость водного экстракта на уровне озимой пшеницы, соответственно 17,6 mP∙s и 14,9 mP∙s. Объем хлеба 403 см³. Обладает высокой и стабильной урожайностью зерна (31,4-36,7 ц/га). Максимальная урожайность зерна 62,8 ц/га получена в 2008 году в агроэкологическом испытании Самарского НИИСХ. На Безенчукском сортоучастке средняя урожайность зерна в острозасушливые 2009-2010 годы составила 28,0 ц/га, стандарт Тальва 100 –21,0 ц/га. На Кошкинском ГСУ прибавка урожая к стандарту составила 13,2 ц/га. В Кировской области на Уржумском ГСУ прибавка урожая сорта Кроха в 2011 году составила 11,6 ц/га. В агроэкологическом испытании Самарского НИИСХ в среднем за шесть лет урожайность сорта Кроха – 36,7 ц/га, стандарта – 34,1 ц/га. Рекомендуется к производству в Средневолжском регионе (Самарская, Ульяновская, Пензенская обл., Республиках Татарстан, Мордовия) на фуражные и продовольственные цели.
В 2014 году на Государственное испытание передан новый сорт озимого тритикале Капелла фуражного направления. Оригинаторами данного сорта являются Самарский НИИСХ им Н.М. Тулайкова и Московский НИИСХ.Сорт создан методом экологического мутагенеза с многократным индивидуальным отбором перезимовавших растений ярового тритикале к-2045 (Польша). Капелла относится к сортам полуинтенсивного типа, отличается высокой зимостойкостью и устойчивостью к засушливым условиям Среднего Поволжья, не осыпается, хорошо обмолачивается. Устойчивость к полеганию 7-9 баллов. Высота растений 96,7-108,3 см, выше стандарта на 0,8-9,2 см. Сорт отличается продуктивным и хорошо озернённым колосом (число зёрен 37-49 шт.). Масса 1000 зёрен 42,7-49,7 г (стандарт 40,5-46,4г). Средняя урожайность за 2012-2014 годы в конкурсном сортоиспытании 21,1 ц/га (Тальва 100 – 18,1 ц/га). За годы испытания сорт не поражался мучнистой росой и бурой ржавчиной. Основное отличие сорта от ранее районированных: в фазу созревания сохраняет фотосинтетическую активность стебля, колоса и листьев, что обеспечивает получение выполненного и крупного зерна. Сорт характеризуется высокой агроэкологической адаптивностью. Максимальная урожайность получена в условиях Московской области 60-70 ц/га.
Хорошие результаты наши сорта показывают в агроэкологическом испытании Самарского НИИСХ (табл.2).
Таблица 2
Результаты испытания сортов озимой тритикале
|
Сорт |
Годы |
||||||
|
2009 |
2010 |
2012 |
2013 |
2014 |
среднее |
откл.от ст. |
|
|
Тальва 100, ст |
35,7 |
17,7 |
31,1 |
31,9 |
35,9 |
30,5 |
- |
|
Кроха, ст |
46,3 |
16,6 |
31,8 |
25,3 |
37,2 |
31,4 |
+2,6 |
|
Капелла |
- |
- |
- |
- |
37,6 |
37,6 |
+1,7 |
В Самарской области наблюдается устойчивый рост посевных площадей с 1,54 тыс га (2011год) по 5,53 тыс га (2014 год) [8]. В государственный реестр по 7 региону на 2015 год включено 20 сортов озимого тритикале, из них 1 сорт селекции Самарского НИИСХ.
Для использования тритикале в комбикормовой промышленности необходимо знать содержание 5-алкилрезорцинолов в зерне.
Озимая рожь Безенчукская 87 содержит наибольшее количество этого компонента (65,4 мг/100 г), что объясняет трудности скармливания зерна ржи в чистом виде. Озимая тритикале содержит 37,7-43,9 мг/100 г, пшеница – 29,9 мг/100 г. Это позволяет предположить возможность скармливания зерна тритикале в чистом виде домашним животным.
В аномально засушливых условиях 2009-2011гг перспективные сорта озимых культур Кроха и Жигули превысили сорт озимой пшеницы Безенчукская 380, по урожайности зерна, на 0,7-3,4 ц/га (табл.3).
Изучаемые дозы удобрений способствовали улучшению пищевого режима почвы и более рациональному расходу влаги для роста и развития озимых культур, что обеспечивало возрастание продуктивности по сравнению с неудобренным фоном.
Таблица 3
Урожайность озимых зерновых культур, ц/га (2009-2011гг.)
|
Дозы удобрений |
Сорта |
||
|
Безенчукская 380 |
Кроха |
Жигули |
|
|
контроль |
12,4 |
13,7 |
15,4* |
|
стартовые |
14,9 |
15,6 |
18,0 |
|
расчётные |
14,2 |
15,1 |
17,6 |
|
НСР05 А (сорта)- 1,428; В (удобрения)-1,320 |
|||
Примечание: * урожайность озимого ячменя приведена за 2009, 2010 гг.
При стартовых дозах удобрений прибавка урожая составила 1,9-2,6 ц/га или 13,9-20,2%. При расчётных – 1,4-2,2 ц/га или 10,2-14,5%.
Химический состав зерна тритикале, пшеницы и ячменя зависит от климатических условия вегетационного периода, особенностей генотипа растения, приёмов агротехники.
Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены, в основном, сложными полисахаридами – крахмалом, клетчаткой, пентозанами.
В наших исследованиях наибольшее количество крахмала выявлено на озимом тритикале 50,4-54,1%. У озимой пшеницы Безенчукская 380 данный показатель колебался от 45,2 до 47,6%. Наименьшее содержание крахмала выявлено у озимого ячменя 36,5-44,5%.
Урожайность повышалась с применением удобрений, но количество крахмала, при этом, у всех сортов уменьшалось на 1,4-8,0 %. Исключение составил сорт Безенчукская 380, где внесение удобрений способствовало увеличению содержания крахмала на 2,4%.
В засушливых условиях 2009г внесение удобрений обеспечило снижение плёнчатости зерна озимого ячменя Жигули, по сравнению с контролем с 13,6% до 12,4%.
Корреляционный анализ взаимосвязи урожая зелёной массы с качеством и элементами структуры, на фенотипическом уровне, выявил следующие значимые связи. Для сорта Кроха характерны связи на высоком и среднем уровне с высотой растений (r=0,60-0,85), продуктивной кустистостью (r=0,60-0,82) и массой зерна с колоса (r=0,57-0,85). Для озимой пшеницы Безенчукская 380 отмечена взаимосвязь с количеством зёрен в колосе (r=0,51), массой зерна с колоса (r=0,60), клетчаткой (r=-0,81) и жиром (r=0,61). Для сорта Жигули взаимосвязь на среднем уровне обнаружена с высотой растений (r=0,55), количеством зёрен в колосе (r=0,62), массой зерна с колоса (r=0,65), массой 1000 зёрен (r=0,62), белком (r=0,67) и золой (r=0,82).
Таким образом, у сорта Кроха, при формировании надземной массы, элементы питания расходуются не только на урожай зерна, но и на урожай зелёной массы и её качество. Для сортов Жигули и Безенчукская 380 такое распределение происходит в период близкий к фазе колошения. Выявленная связь продуктивности колоса с урожайностью зерно-сенажа свидетельствует о том, что изменчивость массы зерна с колоса обусловлена степенью развития растений к моменту цветения.
В условиях рыночных отношений, одним из основных показателей возделывания сельскохозяйственных культур, является экономическая эффективность
Удобрения позволили более эффективно использовать лимитирующий для Среднего Поволжья фактор – влагу. Растения на этих вариантах лучше росли, развивались и способствовали увеличению урожайности всех культур. Однако затраты на этот агроприём в острозасушливые годы не окупились дополнительной продукцией.
В экстремальных условиях последних трёх лет наилучшие показатели получены на озимом тритикале. Наименьшие производственные затраты на естественном по плодородию фоне обеспечили здесь наибольший чистый доход 2542,8 руб./га, что на 186,1 руб. или на 7,9% выше варианта со стартовыми дозами и на 1723,6 руб./га или в 3,1 раза варианта с расчётными дозами удобрений. На озимой пшенице Безенчукская 380 наибольший условно-чистый доход получен на варианте без применения удобрений 349,5 руб./га.
Выводы. В результате проведённых исследований установлено:
1. Разработанные и экспериментально апробированные методы и схемы использования внутривидовой и межвидовой гибридизации в селекции тритикале позволили создать исходный материал на широкой генетической основе. Экспериментально доказана результативность некоторых типов скрещивания. Внутривидовая гибридизация тритикале – один из наиболее эффективных путей создания новых сортов в практической селекции.
2. При стартовых дозах урожайность сортов, по сравнению с контролем, увеличилась на 20,1%, 13,9% и 16,9%.
3. В аномальные, по климатическим условиям, 2009-2011 годы установлено увеличение эффективности возделывания озимой тритикале по сравнению с пшеницей.
Литература:
1. Горянина, Т.А. Селекция озимой тритикале в условиях степного Заволжья / Т.А. Горянина // Проблемы и перспективы аграрной науки в России (Посвящается 135-летию со дня рождения А.И. Стебута): Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных и специалистов. – Саратов, 2012. – С. 24-27.
2. Горянина, Т.А. Сортовая агротехника возделывания озимых зерновых в чернозёмной степи Среднего Заволжья / Т.А. Горянина, О.И. Горянин, С.Н. Шевченко // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. -№4. – С.22-25.
3. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
4. Ермаков, А.И. Методы биохимического анализа растений / А.И. Ермаков В.В. Арасимович В.В. – Л., 1972. – С. 157-271
5. Корма. Справочная книга: под ред. М.А. Смурыгина. М: Колос. 1977. – 368с.
6. Методические указания по определению главнейших химических веществ для оценки качества семян зерновых, зернобобовых и масличных культур. - Л., 1971. – 86 с.
7. Пронин, В.М. Как сосчитать будущие затраты: Экспрессный метод экономической оценки сельскохозяйственных машин и агрегатов / В.М. Пронин, В.А. Прокопенко // Агро-инфо. – 2002, январь. - №39. – С. 11-13.
8. Посевные площади с.-х. культур под урожай 2011-2014 гг / ФСГС по Самарской области, 2011,2012,2013,2014 (www. maristat.mari.ru, www.specagro.ru).
9. Шевченко, С.Н. Современные технологии возделывания озимой пшеницы в Средневолжском регионе / С.Н. Шевченко, В.А. Корчагин, О.И. Горянин // Земледелие. – 2009. - №5. – С.40-41.
