аспирант
Россия
сотрудник
Россия
УДК 631.52 Улучшение растений. Прикладная генетика. Селекция и т. д.
Яровой ячмень широко возделывается в Республике Татарстан на зернофуражные и продовольственные цели. Интерес к расширению сортимента этой культуры обусловлен широким спектром почвенно-климатических условий региона, для которого необходим набор высокопродуктивных пластичных сортов, способных формировать стабильные урожаи. В данной работе представлены результаты двухлетних исследований по оценке продуктивного потенциала новых сортов ярового ячменя, реализуемого в Предкамской зоне Республики Татарстан, и их устойчивость к корневым гнилям. Годы исследований отличались не стабильностью гидротермических условий вегетационных периодов. Для изучения были взяты генетически и экологически разноплановые сорта Татарстанской, Московской, Самарской селекции и Республики Беларусь. Выявлено, что на степень развития гельминтоспориозной инфекции на растениях ярового ячменя влияют как условия года, так и сортовые особенности. Сорта Корнет стойкий и Тевкеч проявили наименьшую восприимчивость к патогенной инфекции. На других сортах развитие корневых гнилей превысило стандартный сорт в 1,5-2 раза. В среднем за два года в Предкамской зоне Татарстана стабильно высокую урожайность показали двурядный ячмень Корнет стойкий и многорядный – Тевкеч, превысившие стандарт по урожайности зерна на 21…24 %. В 2023 году достоверно более урожайными также были сорта Камашевский, Рафаэль и Соратник. По массе 1000 зерен большинство сортов превысили уровень 50 г, мелкозерностью отличился многорядный ячмень Тэвкеч (31–35 г) и к категории средней крупности можно отнести зерно сорта Финист (43-45 г). Сорта Рафаэль и Финист показали минимальную вариабельность признака массы 1000 зерен по годам.
яровой ячмень, корневые гнили, урожайность, масса 1000 зерен
Введение. Яровой ячмень – одна из широко возделываемых зернофуражных и продовольственных культур в Республике Татарстан. Многоплановое использование ячменя, комплекс биологических особенностей, связанных со скороспелостью и экологической устойчивостью, делают его привлекательным для возделывания во всех природно-климатических зонах республики [1]. Им ежегодно засевается более 30% зернового клина, а средняя урожайность варьирует от 3,2 до 3,8 т/га и выше. Интенсивное животноводство делает актуальной задачу увеличения валовых сборов зерна этой ценной кормовой культуры. Наряду с агротехническими методами в решении этой проблемы приоритетную роль отводят внедрению технологически отзывчивых и экологически пластичных сортов, способных формировать стабильно высокие урожаи [2]
Сельскохозяйственные угодья региона имеют большую протяженность с запада на восток и занимают переходную зону от лесостепи к степной зоне восточно-европейской части Русской равнины [3]. Поэтому, культивируемые растения в регионе подвержены влиянию широкого спектра стрессовых факторов, неблагоприятное воздействие которых препятствует реализации потенциала урожайности возделываемых сортов [4, 5]. В связи с этим, создание и подбор регионально адаптированных сортов, соответствующих требованиям современного земледелия, является экономически выгодным и экологически безопасным направлением в интенсификации процессов производства зерна любой сельскохозяйственной культуры [6, 7].
В селекции растений наряду с оценкой потенциальной урожайности генотипов чрезвычайно важно знать закономерности роста и развития растений, а также характера взаимосвязей между наиболее важными структурными элементами, имеющими влияние на величину урожайности и качество урожая. [8] Использование этих закономерностей в селекции делает ее более целенаправленной и результативной [9, 10].
В связи с этим целью проведенных исследований было оценить продуктивный потенциал и качество зерна новых сортов ярового ячменя, включенных в Государственный реестр селекционных достижений по Средневолжскому региону Российской Федерации, и особенности формирования элементов структуры растений, определяющих величину урожайности сортов.
Условия, материалы и методы. Полевые исследования проводились в 2022–2023 гг. на экспериментальном поле ООО «Агробиотехнопарк» при Казанском Государственном аграрном университете, вблизи села Нармонка Лаишевского муниципального района Республики Татарстан. Почва опытного участка – серая лесная, среднесуглинистая. Содержание гумуса по И.В. Тюрину – 4,4% (ГОСТ 26213-84), подвижного фосфора – 377 мг/ кг почвы и обменного калия – 124 мг/кг почвы А.Т. Кирсанову (ГОСТ 26207-84), рН пахотного горизонта – 6,3 (ГОСТ 26212–84). Предшественники – озимая рожь, озимая пшеница.
Опыт закладывался по методике государственного испытания в трехкратной повторности. С осени, после уборки предшественника почва обрабатывалась отвальным плугом ПН-4-35, весной после закрытия влаги – предпосевная культивация КПИР – 3,6 на глубину 4-5 см. Посев выполнен деляночной сеялкой Wintersteiger с нормой высева – 6 млн. всхожих семян. Экспериментальные данные обработаны статистическими методами – по Доспехову [11]. Перед посевом вносили нитроаммофоску в количестве 200 кг в физическом весе. Посев произведен не протравленными семенами, урожая 2022 года. В процессе вегетации мероприятий по защите растений от вредителей, болезней и сорняков не проводили.
Изучение динамики распространения корневых гнилей, роста и развития растений, структурный анализ выполнены в соответствии с методикой Государственного сортоиспытания (1989)
Степень развития корневых гнилей оценивалась по по бальной шкале ВИЗР [12] на 10 растениях проводилась по основным фазам развития: всходы, выходу в трубку, колошение. Климатические условия вегетационного периода растений Вегетационный период 2022 года отличался дефицитом осадков в период активного роста растений ячменя. В августе отмечались повышенные температуры – до 22,5°С и отсутствие осадков. Гидротермические условия вегетации этого года для ячменя можно считать умеренными.
Среднесуточная температура в период вегетации в 2023 превосходила многолетний уровень на 4°С в период кущения и начале молочной спелости, и на 2-3°С в период налива зерна. Дефицит атмосферных осадков отмечался на протяжении продолжительного времени начиная с первой декады июня вплоть до созревания урожая и составил в среднем относительно многолетней нормы около 30%. В отдельные периоды развития растений (кущение – молочная спелость и в середине восковой спелости) осадков не выпадало.
Объектом изучения были сорта ярового ячменя разных селекционных учреждений, допущенные к возделыванию в 7 регионе (табл. 1).
Таблица 1. Происхождение и краткая характеристика сортов ярового ячменя, взятых для изучения [13].
|
Сорт |
Учреждение оригинатор |
Год включения в Государственный реестр |
Краткая характеристика сорта (по данным ФГБУ «Госсорткомиссия») |
|
Финист – стандарт |
ФГБУН Самарский, Федеральный исследовательский центр РАН |
2021 |
среднеранний, двурядный, зернофуражный, var. submedicum |
|
Камашевский |
ФИЦ «Казанский НЦ» РАН |
2017 |
среднеспелый, двурядный, зернофуражный, var. nutans |
|
Эндан |
2021 |
среднеспелый, двурядный, зерно-фуражный, var. submedicum |
|
|
Тевкеч |
2022 |
среднеспелый, многорядный, универсальный, var. rikotensе |
|
|
Рафаэль |
ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Немчиновка» |
2022 |
среднеспелый, двурядный, зернофуражный, ssp. nutans |
|
Соратник |
ООО «Агрокомплекс «Курган семена» |
2022 |
среднеранний, двурядный, зернофуражный, var. nutans |
|
Корнет стойкий |
РУП НПЦ НАН Беларуси по земледелию |
2022 |
среднеспелый, двурядный, зернофуражный, var. deficiens |
Результаты и обсуждение. В числе наиболее вредоносных заболеваний зерновых культур – корневые гнили, поражающие растения комплексом патогенных грибов Fusarium graminearum Schwabe и Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. Нарушение агротехники, структуры севооборотов становятся одной из причин прогрессирования вредоносности возбудителей корневых гнилей, в следствие чего теряется значительная часть урожая. В числе эффективных приемов снижения пораженности растений патогенами, наряду с агротехническими методами могут быть толерантные сорта [14, 15]. Поэтому, контроль восприимчивости сортов чрезвычайно информативен, как при оценке их селекционной ценности в качестве источников устойчивости к патогенной инфекции, так и при подборе сортов для внедрения в производство.
Наблюдения показали, что в годы изучения степень развития гельминтоспориозной инфекции на сортах ярового ячменя не превысила порога вредоносности (15%) (табл.2). Следует отметить, однако, что в условиях 2022 года инфекция на растениях проявилась уже в начале вегетации и в среднем по опыту развитие болезни в том году превышало уровень 2023 года.
Таблица 2 Развитие корневых гнилей в процессе вегетации на сортах ярового ячменя
|
Сорт |
Развитие корневых гнилей,% |
Среднее, по сорту |
|||||
|
всходы |
трубкование |
колошение |
|||||
|
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
||
|
Финист |
0 |
0 |
0,66 |
3,66 |
1,33 |
2,00 |
1,28 |
|
Камаш |
1,33 |
0 |
5,00 |
2,67 |
3,66 |
2,33 |
2,50 |
|
Эндан |
2,67 |
0 |
3,33 |
2,67 |
2,67 |
0,33 |
1,94 |
|
Тевкеч |
1,67 |
0,33 |
2,00 |
4,00 |
1,67 |
1,33 |
1,83 |
|
Рафаэль |
0,33 |
0,33 |
3,66 |
1,00 |
3,00 |
0,66 |
1,50 |
|
Соратник |
1,00 |
0 |
7,67 |
0 |
4,33 |
0 |
2,17 |
|
Корнет стойкий |
0,33 |
0,33 |
2,00 |
2,33 |
0,33 |
0 |
0,89 |
|
Среднее по опыту |
1,04 |
0,99 |
3,47 |
2,33 |
2,42 |
0,95 |
|
В разрезе сортов наиболее восприимчивыми к корневым гнилям оказались Камашевский и Соратник. Пораженность растений корневыми гнилями на этих сортах превысила в 1,5…2 раза стандартный сорт Финист. Эта закономерность была обнаружена нами и в исследованиях за 2020-2021 годы, что указывает на большую восприимчивость этих сортов [16]. В числе наименее восприимчивых можно назвать сорта Корнет стойкий селекции НПЦ НАН Беларуси по земледелию и сорт Финист – селекции Самарского ФИЦ РАН.
По величине урожайности зерна в 2022 году достоверно превзошел урожайность стандартного сорта Финист лишь многорядный сорт Тевкеч (табл. 3).
Таблица 3 Средняя урожайность сортов ярового ячменя за годы испытаний
|
Сорт |
Урожайность зерна за годы, т/га |
Прибавка к st в ср за 2 года,% |
||
|
2022 |
2023 |
Ср. за 2 года |
||
|
Финист - st |
4,51 |
4,05 |
4,28 |
– |
|
Камашевский |
5,00 |
4,64* |
4,82 |
12,6 |
|
Эндан |
3,45 |
4,69* |
4,07 |
–5,0 |
|
Тевкеч |
5,17* |
5,43*** |
5,30 |
23,8 |
|
Рафаэль |
4,41 |
5,25*** |
4,83 |
12,8 |
|
Соратник |
4,31 |
5,03** |
4,67 |
9,1 |
|
Корнет стойкий |
4,93 |
5,44*** |
5,18 |
21,0 |
|
НСР0,05 |
0,51 |
0,35 |
|
|
*– кратность превышения прибавки урожайности к стандарту над уровнем НСР0,05.
Анализ структуры урожая показал, что сорт Тевкеч обладает способностью интенсивно синтезировать органическую наземную массу, особенно в межфазный период кущение – выход в трубку, формировать крупный, более плотный озерненный колос (табл.4). По озерненности колоса все сорта уступили ему на 27…60%. Эту разницу не позволила им компенсировать в урожае даже существенное преимущество по массе 1000 зерен.
В условиях 2023 года стандартный сорт Финист оказался наименее урожайным, все испытываемые сорта достоверно превзошли его по урожайности зерна. Стандартный сорт отставал по темпам накопления массы растений по всем фазам развития и как следствие этого сформировался мелкий малопродуктивный колос. Наиболее урожайным в 2023 году и в среднем за 2 года испытания оказались двурядный сорт Корнет стойкий и многорядный – Тевкеч. Превышение урожайности зерна стандарта этими сортами составило 21,0 и 23,8 %. Московский сорт Рафаэль превысил урожайность стандарта в среднем за 2 года на 12,8%, местный сорт Камашевский – на 12,6, а сорт из Кургана Соратник – на 9,1 %. Сорт Эндан из Татарстана по всем параметрам продуктивности превосходил лучший по урожайности 2023 года сорт Корнет стойкий, но уступил ему и всем остальным сортам по числу растений и продуктивных колосьев на единице площади.
Таблица 4. Структура урожайности сортов ярового ячменя
|
признаки |
Финист |
Камашевский |
Эндан |
Тевкеч |
Рафаэль |
Корнет стойкий |
Соратник |
|||||||
|
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
2022 |
2023 |
|
|
Количество растений на 1 м2 |
357 |
312 |
354 |
544 |
144 |
263 |
276 |
429 |
267 |
425 |
255 |
391 |
258 |
313 |
|
Количество продуктивных колосьев на 1 м2, шт. |
564 |
600 |
471 |
685 |
306 |
470 |
321 |
445 |
441 |
630 |
399 |
746 |
396 |
649 |
|
Высота растений, см |
67,0 |
63,9 |
67,0 |
66,7 |
67,0 |
73,5 |
90,6 |
71,3 |
59,4 |
48,4 |
51,6 |
48,2 |
74,3 |
82,8 |
|
Масса растения, гр |
1,44 |
1,75 |
2,42 |
1,81 |
2,02 |
1,72 |
2,38 |
1,67 |
1,92 |
0,9 |
2,08 |
2,00 |
3,88 |
1,75 |
|
Масса корня, гр |
0,34 |
0,11 |
0,32 |
0,10 |
0,30 |
0,1 |
0,42 |
0,1 |
0,45 |
0,10 |
0,16 |
0,10 |
0,40 |
0,12 |
|
Количество зерен в колосе |
17,0 |
15,0 |
15,2 |
17,9 |
22,7 |
20,2 |
38,1 |
27,9 |
17,7 |
19,2 |
18,7 |
19,6 |
17,1 |
18,2 |
|
Длина колоса, см |
6,6 |
6,0 |
6,5 |
7,4 |
7,0 |
7,2 |
5,7 |
5,4 |
7,7 |
7,4 |
6,1 |
6,9 |
7,4 |
7,1 |
|
Масса зерен с колоса, гр |
0,73 |
0,68 |
0,78 |
0,83 |
1,20 |
1,10 |
1,52 |
0,98 |
0,79 |
0,91 |
0,93 |
1,05 |
0,91 |
0,92 |
|
Масса 1000 зерен, гр |
43,0 |
44,7 |
52,2 |
47,7 |
52,3 |
55,3 |
31,4 |
35,6 |
45,7 |
47,3 |
49,5 |
53,3 |
53,2 |
50,5 |
|
*Плотность колоса |
5,2 |
5,0 |
4,7 |
4,8 |
6,5 |
5,6 |
4,4 |
3,4 |
4,6 |
5,2 |
6,1 |
5,7 |
4,6 |
5,1 |
*–Число колосовых уступов на 4 см
В селекции на высокую урожайность и продовольственные качества зерновых культур одним из критериев отбора является крупность и выполненность зерна. Генетическая природа этого признака достаточно хорошо изучена и на пшенице и ячмене, выявлены генетические механизмы, обуславливающие массу зерновки. В тоже время крупность и выполненность зерна ярового ячменя в сильной степени изменяются под влиянием условий произрастания [17, 18].
В наших исследованиях масса 1000 зерен сортов варьировала в интервале от 31,4 до 53,2 граммов в 2022 году и от 35,6 до 55,3 граммов в 2023 году (табл. 5). Наиболее крупнозерными с массой 1000 зерен более 50 граммов были сорта Эндан, Корнет стойкий, Соратник и Камашевский. Многорядный сорт Тевкеч был самым мелкозерным сортом, уступившим стандарту более 10 граммов по данному признаку.
Таблица 5. Масса 1000 зерен сортов ярового ячменя за годы испытаний
|
Сорт |
Масса 1000 зерен за годы, г |
Отклонение от st. г |
||
|
2022 |
2023 |
Ср. за 2 г |
||
|
Финист - st |
43,0 |
44,7 |
43,8 |
– |
|
Камашевский |
52,2 |
47,7 |
50,0 |
6,2 |
|
Эндан |
52,3 |
55,3 |
53,8 |
10,0 |
|
Тевкеч |
31,4 |
35,6 |
33,5 |
–10,3 |
|
Рафаэль |
45,7 |
47,3 |
46,5 |
2,7 |
|
Соратник |
53,2 |
50,5 |
51,8 |
8,0 |
|
Корнет стойкий |
49,5 |
53,4 |
51,4 |
7,6 |
Способность генотипа сохранять относительную стабильность как величины урожая, так и крупности зерна свидетельствует о его повышенном адаптивном потенциале в меняющихся условиях среды [15]. Минимальной вариабельностью по годам в пределах 1,6…1,7 граммов выделились сорта Рафаэль и Финист. Размах изменчивости у более крупнозерных сортов Камашевской и Корнет был шире (4,0…4,5 г).
Выводы. Более восприимчивыми к корневым гнилям были сорта ярового ячменя Камашевский и Соратник. Пораженность растений этих сортов корневыми гнилями превысила стандартный сорт Финист в 1,5…2 раза. Сравнительную устойчивость к гельминтоспориозной инфекции проявили сорта Корнет стойкий и Финист.
Наиболее урожайными были двурядный сорт ячменя Корнет стойкий и многорядный – Тевкеч, средняя урожайность которых превысила стандартный сорт на 21,0 и 23,8 % соответственно. Сорта Рафаэль, Камашевский и Соратник соответственно превысили стандарт в среднем за 2 года на 12,8; 12,6 и 9,1 %, но в 2022 году они были в одной группе урожайности со стандартом. Превышение урожайности над стандартом у сортов Рафаэль, Соратник и Корнет стойкий обеспечивалось за счет плотности стеблестоя и крупности зерна, у сорта Тэвкеч – крупности и высокой озерненности колоса. Самыми крупнозерными в опыте с массой 1000 зерен более 50 граммов были сорта Эндан, Соратник, Корнет. Но наименее вариабельным этот признак был у сортов Рафаэль и Финист.
1. Агротехнологии зерновых культур / М. Ф. Амиров, И. Р. Валеев, А. Р. Валиев и др. // В книге: Система земледелия республики Татарстан. В 3-х частях. Казань, 2014. С. 18-140.
2. Продуктивность и адаптивность сортов яровой пшеницы компании КВС в условиях Предкамья Республики Татарстан / М. Ф. Амиров, Р. И. Гараев, А. В. Желтухин, и др. // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2022. № 3(3). С. 12-19. https://doi.org/10.12737/2782-490X-2022-12-19.
3. Агроклиматические и почвенные ресурсы / И. Х. Габдрахманов и др. // В книге Система земледелия Республики Татарстан. I часть. 2013. С. 18-25.
4. Агробиологические основы формирования высококачественного урожая зерна видов яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья / М. Ф. Амиров, Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сержанов и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14, № S4-1(55). С. 5-9. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2020-5-9.
5. Хабибрахманов Д. Р., Колесар В. А., Сафин Р. И. Оценка влияния биопрепаратов на формирование урожая ярового ячменя // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2023. № 3(7). С. 43-48. https://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-43-48.
6. Жученко А. А. Ресурсный потенциал производства зерна в России (теория и практика). М.: Агрорус, 2004. – 1107 с.
7. Муругова Г. А. Экологическая пластичность и стабильность по элементам продуктивности сортов ярового ячменя в условиях Приморского края // Проблемы и пути повышения качества зерна в природно-климатических условиях Западной Сибири: материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции с международным участием, Тюмень, 01 ноября 2023 года. Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2023. С. 134-140.
8. Афанасьева Д. С., Кадырова Ф. З. Влияние экологических факторов на формирование качественных характеристик семян сортов ярового ячменя в Предкамской зоне Республики Татарстан // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2023. № 2(6). С. 12-18. https://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-12-18.
9. Селекционная оценка исходного материала яровой мягкой пшеницы по продуктивности и ее элементам / Т. Ю. Таранова, А. И. Кинчаров, Е. А. Демина [и др.] // Вестник КрасГАУ. 2021. № 5(170). С. 81-88. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-5-81-88.
10. Экологическая пластичность сортов ярового ячменя в условиях Республики Татарстан / Р. И. Сафин, Л. З. Каримова, С. Л. Турнин и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10, № 2(36). С. 161-163. https://doi.org/10.12737/12522.
11. Методика Государственного сортоиспытания. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М., 1989. 194 с.
12. Попов Ю. В. Метод оценки развития корневых гнилей зерновых культур // Защита и карантин растений. 2011. №8. С. 45-47
13. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2023, – 631 с.
14. Демина Е. А., Кинчаров А. И. Патогенность и вредоносность возбудителей корневых гнилей пшеницы в Самарской области // Защита и карантин растений. 2010. №11. С. 23-24. https://doi.org/10.47528/1026-8634_2010_11_23.
15. Радюкевич Т. Н., Пасынкова Е. Н. Оценка элементов структуры урожая и определение адаптационной способности новых сортов ярового ячменя зарубежной селекции на Северо-Западе России // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34, № 12. С. 52-55. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-11208.
16. Афанасьева Д. С., Кадырова Ф. З. Особенности развития сортов ярового ячменя в условиях Предкамья Республики Татарстан // Актуальные вопросы рационального использования земельных ресурсов, геодезии и природопользования: Сборник трудов всероссийской (национальной) научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Шакирова А.Ш., Казань, 29 марта 2023 года. Казань: Казанский ГАУ, 2024. С. 97-105.
17. Миннебаев А. И., Зуева А. А., Шевченко С. Н. Наследование признака «масса 1000 зерен» яровой мягкой пшеницы в диаллельных скрещиваниях // Вестник Ульяновской сельскохозяйственной академии. 2020. № 3(51). С. 98-104. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-3-98-104.
18. Долженко Д. О., Косенко С. В., Бабаченко В. Ш. Генетический анализ массы 1000 зерен у ячменя // Нива Поволжья. 2018. №4 (49). С. 26-32.
