аспирант
Россия
сотрудник
Россия
Исследования проводили с целью оценки нового селекционного материала, выделенного в селекционных питомниках фасциированного типа. Изучали 4 допущенных к возделыванию сорта селекции Татарского НИИСХ и 4 гибридные популяции, находящиеся на этапе конкурсного сортоиспытания в условиях Предкамья Республики Татарстан в 2018–2020 гг. Работу выполняли в четырехкратной повторности на опытном поле Казанского ГАУ, учетная площадь делянок составляла 10 м2. Почва опытного участка – серая лесная, среднесуглинистая по гранулометрическому составу, содержание гумуса по Тюрину варьировало в пределах 3,2…4,4 %. Годы исследований в период вегетации характеризовались нестабильностью проявления гидротермических условий. Вегетация гречихи в 2018 и 2021 гг. протекала при острой почвенной и атмосферной засухе. Гидротермический коэффициент по Селянинову в период вегетации гречихи в среднем за вегетацию 2018 г. составлял 0,51, за вегетационный период 2021 г. – 0,29. В 2019 г. гидротермический коэффициент в среднем за период вегетации был равен 1,05. Вегетационный период 2020 г. был достаточно влажным. На протяжении всего периода роста и развития растений гречихи количество выпавших осадков превышало среднемноголетнюю норму, при этом температурный режим был на уровне среднемноголетних значений. Наиболее экологически устойчивыми в среднем оказались популяции К-850 (89,2 %) и К-899 (89,7 %). При анализе биологической и зерновой продуктивности выделились популяции К-850 и К-900. Максимальная в опыте натура зерна отмечена у мелкоплодного сорта Батыр – 582 г/л, самая низкая у наиболее крупноплодного сорта Чатыр Тау – 519 г/л. Повышенная экологическая устойчивость и относительная стабильность урожая в условиях почвенно-атмосферной засухи выявлена у популяций К-850 и К-990. Оптимальное сочетание крупности плодов с пониженной пленчатостью отмечено в популяциях К-850 и К-874.
гречиха (Fagopyrum esculentum), сорт, популяции, фасциации стебля, урожайность, почвенная засуха, технологическая характеристика.
Введение. За прошедшие полвека урожайность многих сельскохозяйственных культур увеличилась в 2 раза и более. Тем не менее, у гречихи (0,94 т/га) она значительно ниже, чем у яровых колосовых культур, и остается достаточно нестабильной из-за климатических условий [1, 2, 3].
Г. Е. Мартыненко отмечает, что величина средней урожайности гречихи находится в отрицательной взаимосвязи с ее экологической пластичностью [4]. В условиях Орловской области экстремальные погодные условия снижали сухую массу вегетативных органов гречихи до 1,9 раза, а семенную продуктивность в 3 раза [5, 6, 7].
Ряд ученых Татарстана указывают, что для устойчивого развития растениеводства в условиях климатических изменений особое значение имеет адаптация генетических ресурсов к ним, в то числе через использование экологически пластичных сортов и гибридов [8, 9, 10].
Продуктивность гречихи в условиях Предкамья Республики Татарстан лимитирует недостаточная устойчивость сортов к действию почвенно-атмосферных засух в течение вегетационного периода и недостаток минерального питания растений [11, 12]. В связи с этим, внедрение в производство новых, регионально адаптированных сортов – одно из важных условий повышения урожайности и увеличения валовых сборов зерна гречихи [13, 14].
Цель исследований – выявить среди сортов, допущенных к возделыванию и новых селекционных популяций гречихи, наиболее адаптированные к условиям Республики Татарстан генотипы, с высокими урожайными и качественными характеристиками.
Условия, материалы и методы. Работу проводили на экспериментальном поле Казанского ГАУ в Лаишевском муниципальном районе РТ. Почва участка – серая лесная среднесуглинистая. Содержание в пахотном слое гумуса по Тюрину составляло 3,2…4,4 %, подвижных форм фосфора и калия по Кирсанову – соответственно 145…377 и 110…123 мг/кг, реакция среды слабокислая – рН почвенного раствора 5,3…6,3 ед.
Посев гречихи обыкновенной осуществяли сеялкой Wintersteiger рядовым способом с нормой высева 2,0 млн шт. всхожих семян на 1 га, при оптимальном для гречихи прогревании почвы на глубине залегания семян и стабильных суточных температурах воздуха. Технология обработки почвы и ухода за посевами – общепринятая для Республики Татарстан.
Для изучения было отобрано 4 допущенных к возделыванию сорта, созданных в Татарском НИИСХ, и 4 гибридные популяции, находящиеся в селекционном изучении на этапе конкурсного сортоиспытания.
Сорт Чатыр Тау допущен к выращиванию в Центральном, Средневолжском, Нижневолжском и Восточно-Сибирском регионах. Отличается среднеранним типом развития и повышенной засухоустойчивостью. В годы исследований в Республике Татарстан признан Госсорткомиссией стандартным сортом.
Сорт Батыр допущен к возделыванию в Северо-Кавказском, Средневолжском и Западно-Сибирском регионах России. Среднеспелый, характеризуется интенсивным и более продолжительным цветением, повышенной нектаропродуктивностью.
Сорт Никольская допущен к выращиванию в Центральном, Волго-Вятском, Северо-Кавказском и Средневолжском регионах. Среднераннего типа развития, обладает повышенной холодостойкостью, дружным цветением и созреванием.
Сорт Яшьлек допущен к возделыванию в Центрально-Чернозёмном, Средневолжском, Нижневолжском, Уральском, Западно-Сибирском и Восточно-Сибирском регионах. Среднеранний, отличается повышенной устойчивостью к засухе, устойчив к полеганию и осыпанию.
Гибридные популяции К-850, К-874, К-899, К-990 сформированы из материалов отборов семей, выделившихся из селекционных питомников фасциированных форм, сгруппированных по различным морфофизиологическим признакам
Вегетационные периоды в годы исследований характеризовались нестабильностью проявления гидротермических условий. Вегетация гречихи 2018 и 2021 гг. протекала в условиях острой почвенной и атмосферной засухи. Гидротермический коэффициент по Селянинову в среднем за вегетацию 2018 г. составил 0,51, 2021 г. – 0,29. Особенно критические значения ГТК в эти годы отмечали в период формирования продуктивного стеблестоя (0,49 и 0,32), вегетативных органов (0,79 и 0,14) и налива плодов (0,21 и 0,26).
В 2019 г. гидротермический коэффициент в среднем за период вегетации был равен 1,05. Май и июнь этого года характеризовались дефицитом осадков. Июль и август по температурному режиму соответствовали среднемноголетним данным, а по количеству выпавших осадков превзошли климатическую норму.
Вегетационный период 2020 г. был достаточно влажным. На протяжении всего роста и развития растений гречихи количество выпавших осадков превышало климатическую норму, при этом температурный режим был на уровне среднемноголетнего.
Качественные показатели определяли по ГОСТу. Полученные в ходе исследования данные статистически обработаны согласно общепринятой методике Доспехова.
Результаты и обсуждение. Экологическая устойчивость растений – один из важнейших показателей, определяющих адаптивный потенциал сорта и его устойчивость к абиотическим стрессам. Для оценки этого признака мы использовали критерий сохранности растений к уборке от числа взошедших в полевых условиях.
Экологическая устойчивость растений всех исследуемых сортов в 2018 г. была существенно ниже, по сравнению с другими годами. Наиболее выносливым оказался сортономер К-899, выживаемость растений которого в этот год составила 92,4 % (табл. 1).
Таблица 1 – Экологическая устойчивость сортов гречихи
|
Вариант |
Экологическая устойчивость растений за годы, % |
|||
|
2018 |
2019 |
2020 |
Средняя |
|
|
Чатыр Тау–стандарт |
74,2 |
91,5 |
94,0 |
86,6 |
|
Батыр |
67,7 |
88,2 |
100,0 |
85,3 |
|
Никольская |
67,1 |
96,9 |
95,4 |
86,4 |
|
Яшьлек |
86,8 |
97,0 |
75,6 |
86,4 |
|
К-850 |
81,6 |
94,4 |
91,7 |
89,2 |
|
К-874 |
76,1 |
90,8 |
99,3 |
88,7 |
|
К-899 |
92,4 |
97,7 |
78,9 |
89,7 |
|
К-990 |
59,4 |
87,2 |
78,1 |
74,9 |
|
НСР05 |
4,9 |
2,6 |
3,0 |
- |
В среднем за три года наибольшей экологической устойчивостью отличались популяция К-850 (89,2 %) и К-899 (89,7 %). Остальные сорта оказались на уровне стандарта, кроме варианта К-990, который во все годы уступал и стандарту, и другим изучаемым генотипам.
Биологическая продуктивность растений значительно менялась под действием абиотических факторов по годам (табл. 2). Максимальную в опыте биомассу с 1 га изучаемые сорта формировали в благоприятные по влагообеспеченности 2019 и 2020 гг., со средним ГТК за период вегетации на уровне 1,28 и 1,09 соответственно. Самыми продуктивными были популяции К-850, К-899, К-990.
Таблица 2 – Урожайность воздушно-сухой массы растений сортов гречихи в условиях Предкамья Республики Татарстан, т/га
|
Вариант |
Год |
Средняя за годы |
||||
|
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
засушливые 2019, 2020 |
благоприятные 2018, 2021 |
|
|
Чатыр Тау |
4,40 |
12,12 |
9,37 |
5,33 |
4,85 |
10,07 |
|
Батыр |
3,90 |
9,05 |
9,86 |
3,87 |
3,88 |
9,45 |
|
Никольская |
4,60 |
10,89 |
8,54 |
4,54 |
4,57 |
9,71 |
|
Яшьлек |
5,00 |
7,22 |
9,69 |
5,36 |
5,18 |
8,45 |
|
К-850 |
5,10 |
10,34 |
11,65 |
3,99 |
4,54 |
10,99 |
|
К-874 |
5,10 |
9,65 |
10,52 |
5,13 |
5,12 |
10,08 |
|
К-899 |
4,20 |
11,76 |
11,75 |
3,90 |
4,05 |
11,76 |
|
К-990 |
5,30 |
10,76 |
12,39 |
3,54 |
4,42 |
11,57 |
|
НСРо5 |
0,37 |
1,70 |
2,01 |
0,63 |
- |
|
В годы с острой почвенной засухой большее количество воздушно сухой биомассы накопили сорт Яшьлек и популяция К-874. Сорта Батыр и Никольская отличались ограниченным ростовым потенциалом как в нормальные по гидротермическому режиму годы, так и в условиях острой засухи. Такая стабильность этих сортов может быть связана с генетическим контролем признака.
Урожайность зерна изучаемых сортов также коррелировала с гидротермическими условиями вегетационного периода (табл. 3). В годы с дефицитом осадков значительно превзошли стандартный сорт Чатыр Тау популяции К-990 (на 39,6 %) и К-850 (на 27,6 %). В благоприятные по гидротермическим условиям годы наиболее урожайным оказался сорт Чатыр Тау и популяция К-850. У остальных генотипов сбор семян был ниже стандарта на 7…36 %.
Таблица 3 – Урожайность сортов гречихи в условиях
Предкамской зоны Республики Татарстан, т/га
|
Вариант |
Год |
Средняя за годы |
||||
|
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
засушливые 2018, 2021 |
благоприятные 2019, 2020 |
|
|
Чатыр Тау |
0,90 |
3,85 |
0,85 |
0,27 |
0,58 |
2,35 |
|
Батыр |
0,80 |
2,93 |
1,25 |
0,14 |
0,47 |
2,09 |
|
Никольская |
1,00 |
2,49 |
0,80 |
0,22 |
0,61 |
1,64 |
|
Яшьлек |
1,00 |
1,80 |
1,17 |
0,27 |
0,64 |
1,49 |
|
К-850 |
1,10 |
3,36 |
1,25 |
0,39 |
0,74 |
2,31 |
|
К-874 |
1,10 |
3,34 |
1,05 |
0,24 |
0,67 |
2,20 |
|
К-899 |
0,90 |
3,21 |
1,11 |
0,22 |
0,56 |
2,16 |
|
К-990 |
1,30 |
3,13 |
1,21 |
0,32 |
0,81 |
2,17 |
|
НСР05 |
0,13 |
0,91 |
0,32 |
0,075 |
- |
- |
Среди изучаемых генотипов стабильной семенной продуктивностью обладали генотипы К-850 и К-990, проявившие себя, в том числе как более засухоустойчивые. Таким образом, вовлечение в состав популяций фасциированных форм повышает экологическую устойчивость и зерновую продуктивность сортов в годы с проявлением засухи в период формирования и налива плодов.
Оценка технологических параметров качества плодов в среднем за четыре года позволила выявить наиболее крупноплодные генотипы с массой 1000 плодов на уровне 32…33 г. Таковыми, вне зависимости от условий вегетации были сорта Чатыр Тау и Никольская (табл. 4). У популяций К-850, К-874 и К-990 крупность плодов превышала 31 г, но диапазон изменчивости этого признака по годам у них был шире. Наиболее вариабельным признак массы 1000 плодов был у сорта Батыр, он снижался с 33,4 г. в благоприятном для вегетации 2019 г. до 21…27 г в годы проявления засух. По этой причине у сорта Батыр масса 1000 плодов была наименьшей среди изученных (27,9 г).
Таблица 4 – Технологические параметры качества плодов гречихи
(среднее за 2019–2021 гг.).
|
Вариант |
Масса 1000 плодов, г |
Пленчатость, % |
Натурная масса, г/л |
|
Чатыр Тау |
33,1 |
23,43 |
519 |
|
Батыр |
27,9 |
22,27 |
582 |
|
Никольская |
32,9 |
22,10 |
539 |
|
Яшьлек |
29,7 |
22,65 |
560 |
|
К-850 |
31,7 |
21,48 |
526 |
|
К-874 |
31,6 |
21,61 |
568 |
|
К-899 |
29,4 |
21,34 |
543 |
|
К-990 |
31,3 |
23,24 |
562 |
|
НСР05 |
2,4 |
1,46 |
32,1 |
Натура семян у гречихи обратно коррелирует с размерами околоплодника. Повышение крупности плодов увеличивает долю околоплодника в общей массе плодов и снижает массу семян в единице объема (натуру). Для крупяного производства большую ценность представляют генотипы, оптимально сочетающие крупность плодов с меньшей пленчатостью, что позволяет увеличить выход крупной ядрицы и снизить потери при переработке.
По нашим данным оптимальное сочетание крупности плодов с пониженной пленчатостью отмечено у популяций К-850 и К-874. Максимальная в эксперименте натура семян отмечена у мелкоплодного сорта Батыр (582 г/л), а самой низкой она была у наиболее крупноплодного сорта Чатыр Тау (519 г/л).
Выводы. Таким образом за годы исследований выделены популяции К-850 и К-990, сформированные на основе отборов стеблевых фасциаций, отличающиеся повышенной экологической устойчивостью растений и относительной стабильностью урожая, особенно в условиях почвенно-атмосферной засухи. Популяции К-850 и К-874 оптимально сочетают крупность плодов с пониженной пленчатостью.
Сравнительный анализ, проведенный по годам, различающимся особенностями проявления гидротермических условий в критические периоды формирования урожая, позволил выявить ценные генотипы К-850, К-874 и К-990 для возделывания в условиях почвенной и атмосферной засухи с оптимальными технологическими параметрами плодов.
1. Потенциал ремонтантности и плодообразования сортов гречихи различного морфотипа / О. В. Бирюкова, А. Н. Фесенко, О. А. Шипулин и др. // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2012. № 3 (36). С. 65-68.
2. Фесенко А. Н., Мартыненко Г. Е., Селихов С. Н. Производство гречихи в России: состояние и перспективы // Земледелие. 2012. № 5. С. 12-14.
3. Cultivation, agronomic practices, and growth performance of buckwheat / S. Farooq, R. U. Rehman, T. B. Pirzadah, et al. // Molecular Breeding and Nutritional Aspects of Buckwheat. Oxford: Elsevier Academic Press, 2016. P. 299-313. doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803692-1.00023-7.
4. Мартыненко Г. Е. Значение корректирующих мутаций в селекции детерминантных сортов гречихи // Зернобобовые и крупяные культуры. 2012. № 1 (1). С. 68-76.
5. Морфофизиологические аспекты селекции гречихи на адаптивность / А. В. Амелин, А. Н. Фесенко, В. В. Заикин и др. // Теория и практика адаптивной селекции растений (Жученковские чтения VI): Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции, Краснодар, 25 сентября 2020 года / Отв. за выпуск А. Г. Кощаев. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, 2021. С. 30-33.
6. Морфо-анатомические и физиолого-биохимические параметры семян гречихи в связи с селекцией на высокую и качественную урожайность / А. В. Амелин, А. Н. Фесенко, В. В. Заикин и др. // Аграрный научный журнал. 2021. № 9. С. 4-8. doi:https://doi.org/10.28983/asj.y2021i9pp4-8.
7. Видовые и сортовые особенности формирования плодов и семенной продуктивности у растений гречихи / А. Н. Фесенко, А. В. Амелин, В. В. Заикин и др. // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2020. № 85. С. 260-265. doi:https://doi.org/10.21515/1999-1703-85-260-265.
8. Ганиева И. С., Блохин В. И., Сержанов И. М. Сравнительная оценка сортов ярового ячменя по количеству и качеству белка // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № (52). С. 17-21. doihttps://doi.org/10.12737/article_5ccedb791c96f2.14695900.
9. Оценка продуктивности и экологической пластичности сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Республики Татарстан/ Р. И. Сафин, А. М. Амиров, С. Л. Турнин и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10. № 3 (37). С. 148-151. doi:https://doi.org/10.12737/14789.
10. Отзывчивость сорта ярового ячменя Камашевский на норму высева / В. И. Блохин, И. М. Сержанов, М. А. Ланочкина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 39-41. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10509.
11. Кадырова Ф. З., Климова Л. Р., Кадырова Л. Р. О некоторых приемах оптимизации возделывания гречихи в засушливых условиях // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 30-33. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10507.
12. Кадырова Л. Р., Кадырова Ф. З. Особенности репродуктивной биологии Fagopyrum esculentum Moench в условиях Республики Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2014. Т. 9. № 4 (34). С. 131-134. doi:https://doi.org/10.12737/7746.
13. Klykov A. G., Moiseenko L.M., Barsukova Y.N. Biological Resources and Selection Value of Species of Fagopyrum Mill. Genus in the Far East of Russia // Molecular Breeding and Nutritional Aspects of Buckwheat. Oxford: Elsevier Academic Press, 2016. P. 51-60. doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803692-1.00004-3.
14. How can we make plants grow faster? A source-sink perspective on growth rate/ A. C. White, A. Rogers, M. Rees, et al. // Journal of Experimental Botany. 2016. Vol. 67. P. 31-45.
15. Сафин, Р. И. Современное состояние и перспективы развития углеродного земледелия в Республике Татарстан / Р. И. Сафин, А. Р. Валиев, В. А. Колесар // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2021. - Т. 16. - № 3(63). - С. 7-13. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2021-7-13. - EDN ZVZFMX.
16. Метод расчета траектории движения зерна в пневмомеханическом шелушителе / Ю. Ф. Лачуга, Р. И. Ибятов, Ю. Х. Шогенов [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. - 2021. - № 6. - С. 64-67. - DOIhttps://doi.org/10.31857/S2500262721060120. - EDN LWMPSS.
17. Влияние фертигации на засоление почвы / Б. Г. Зиганшин, И. Г. Галиев, Р. К. Хусаинов [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2020. - Т. 15. - № 4(60). - С. 67-70. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2021-67-70. - EDN KMGJYM.
18. Валиев А.Р. Роль и место орошаемого земледелия в производстве сельскохозяйственной продукции и его экономическая эффективность (опыт Республики Татарстан) / А. Р. Валиев, А.В. Комиссаров // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2021. - Т. 16. - № 3(63). - С. 160-166.
