Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка экологической пластичности современных сортов и перспективных линий яровой твердой пшеницы в условиях Приобской лесостепи Алтайского края

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Оценка экологической пластичности современных сортов и перспективных линий яровой твердой пшеницы в условиях Приобской лесостепи Алтайского края"

На правах рукописи

ЗИБОРОВАНДРЕЙ ИВАНОВИЧ

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

„ (

'г

6 '-ОН ¿013 005ио 1 """

Тюмень - 2013

/ Ъ

005061122

Диссертационная работа выполнена в лаборатории селекции твёрдой пшеницы Государственного научного учреждения Алтайского научно-исследовательского института сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,

Розова Маргарита Анатольевна

Официальные оппоненты: Поползухнна Нина Алексеевна,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой экологии и биологии ОмГАУ им. П.А. Столыпина

Марченко Любовь Витальевна,

кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с. НИИСХ Северного Зауралья

Ведущая организация: Самарский НИИСХ им. Н.М. Тулайкова РАСХН

Защита состоится «25» июня 2013 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7 Тел./факс: (3452) 468-777 E-mail: dissTGSHAiffimail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья

Автореферат разослан «24» мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

У

Литвиненко Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Твёрдая пшеница - второй по распространению вид пшеницы в мире. Она более требовательна к условиям произрастания, чем мягкая пшеница. Это лучшее сырьё для макаронной промышленности.

Алтайский край - основной производитель высококачественного зерна яровой твёрдой пшеницы на востоке страны. Климатические условия региона характеризуются резкой континентальностью со значительными колебаниями погоды по годам и непредсказуемостью проявления различных стресс-факторов, поэтому эффективное растениеводство здесь возможно лишь на базе адаптированных к местным условиям технологий и сортов.

Стратегии селекции на адаптивность требуют решения ряда ключевых проблем: определение механизмов реагирования сортов на изменение условий среды; подбор источников необходимых признаков и свойств; нахождение эффективных методов оценки селекционного материала; определение сред для выявления таких генотипов и другие, поэтому исследования, направленные на решение данных вопросов, считаются актуальными.

Цель исследований - оценка экологической пластичности коллекционных и селекционных образцов яровой твёрдой пшеницы в многолетнем эксперименте и с использованием агротехнических фонов.

Для достижения поставленной цели было намечено решение следующих задач:

- оценить экологическую пластичность генотипов различного эколого-географического происхождения в многолетнем эксперименте;

- определить наиболее эффективные методы оценки экологической пластичности;

- изучить эффективность использования технологических вариантов (предшественники, сроки сева) для моделирования градиента сред при проведении оценки экологической пластичности твёрдой пшеницы;

оценить экологическую пластичность сортообразцов алтайской агробиологической группы по урожайности и элементам её структуры в заданном градиенте сред;

- выявить эффективность использования высокоадаптированных форм в селекции твёрдой пшеницы.

Научная новизна. Впервые в условиях Приобской лесостепи Алтайского края проведена оценка экологической пластичности широкого набора сортообразцов яровой твёрдой пшеницы различного эколого-географического происхождения. Определён наиболее эффективный метод оценки экологической пластичности. Изучена эффективность использования технологических приемов (предшественники и сроки посева) для моделирования сред при проведении оценки экологической пластичности в условиях Приобской лесостепи Алтайского края. Получен новый селекционно ценный материал.

Практическая значимость. В результате проведённых исследований выделен ряд генотипов, обладающих высоким адаптивным потенциалом, представляющих интерес для селекции на экологическую пластичность.

Используемые технологические варианты обеспечивают широкий и достаточный спектр уровней урожайности для оценки экологической пластичности твёрдой пшеницы. Выявлены наиболее адаптивные в алтайской агробиологической группе генотипы по урожайности и элементам её структуры. С учётом результатов экологической оценки передан на Государственное сортовое испытание и внесен в Государственный реестр новый среднеранний сорт Памяти Янченко.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Образцы твёрдой пшеницы, выделившиеся по параметрам экологической пластичности, целесообразно использовать в селекции сортов с высокой и стабильной урожайностью в широком диапазоне сред.

2. Создание градиента сред с помощью различных предшественников и сроков сева позволяет провести достоверную оценку сортообразцов по параметрам экологической пластичности.

3. Оценка генотипов твёрдой пшеницы по параметрам экологической пластичности повышает результативность селекции сортов с высоким адаптивным потенциалом.

Апробация работы и публикация результатов. Результаты исследований доложены: на Годичном общем собрании и научной сессии Сибирского регионального отделения Россельхозакадемии «Научное обеспечение инновационного развития Алтайского края и Республики Алтай» (Новосибирск, 26-27 января 2011 г.); на Международной научно-практической конференции «Современные сорта и агротехнологии, их роль в развитии АПК Сибири» (Алтайский НИИСХ, 26-27 июля 2012 г.); на Межрегиональной научно-практической конференции молодых учёных «Молодые учёные — сельскому хозяйству Сибири» (Алтайский НИИСХ, 25-26 марта, 2010 г.); на заседаниях научно-методического совета селекционного центра Алтайского НИИСХ (20072009 гг.); на заседании Совета молодых ученых Алтайского НИИСХ (11 января 2013 г.).

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии при планировании и закладке полевых экспериментов, при отборе почвенных образцов, отборе и лабораторном анализе растительных образцов. Статистическая обработка, обобщение и интерпретация полученных результатов, формирование научных положений и выводов, подготовка научных публикаций и написание текста диссертации выполнены лично автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 4 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Изданы методические рекомендации по оценке адаптивности твердой пшеницы и рекомендации по возделыванию культуры в Алтайском крае. Получены 1 патент и 1 авторское свидетельство на сорт яровой твёрдой пшеницы Памяти Янченко.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 142.страницах машинописного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций для селекции и производства. Содержит 22 таблицы, 7 рисунков, 6 приложений. Библиографический список включает 151 наименование, в том числе 19 - работы зарубежных авторов и 1 ссылка на интернет ресурс.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заведующей лабораторией селекции яровой твёрдой пшеницы Алтайского НИИСХ к. с.-х. н. Розовой Маргарите Анатольевне, а также сотрудникам этой лаборатории за помощь в работе, ценные консультации, внимание и поддержку на протяжении всей работы над диссертацией.

1 КУЛЬТУРА ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ И СЕЛЕКЦИЯ ЕЁ НА АДАПТИВНОСТЬ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В главе представлена краткая характеристика культуры твёрдой пшеницы: её биотипическое разнообразие, распространение и направления использования. Представлен краткий аналитический обзор терминов и методов, используемых в селекции на экологическую пластичность.

2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые эксперименты проведены в 2004-2008 гг. на стационаре лаборатории селекции яровой твёрдой пшеницы Алтайского НИИСХ, расположенного в Приобской лесостепи Алтайского края.

Особенности почвенных и гидротермических условий. Почва опытного участка - чернозём выщелоченный среднемощный малогумусный среднесуглинистый слабодефлированный.

Период вегетации 2004 года характеризовался раннелетней непродолжительной засухой средней интенсивности с последующим хорошим увлажнением, особенно первой половины репродуктивного периода и в целом был благоприятен для получения высокого урожая зерна. Вегетационный период 2005 года сочетал неблагоприятное распределение тепла и влаги для яровых культур при их значениях выше среднемноголетних (на 12 и 15% соответственно), что отразилось в получении наименьшего урожая в опыте. Погодные условия 2006 года можно охарактеризовать как умеренно благоприятные, с проявлением умеренной раннелетней засухи. Условия периода вегетации 2007 года были благоприятными в первой половине и засушливые - во второй, а 2008 года - благоприятными с кратковременной засухой на начальном этапе становления и развития растений. Таким образом, погодные условия в годы проведения исследований, характеризовались значительным разнообразием, что отразилось на уровне продуктивности сортообразцов твёрдой пшеницы.

Объекты исследований. В опыте по оценке экологической пластичности сортов и линий различного эколого-географического происхождения исследовалось 46 номеров, из которых: 8 - селекции Алтайского НИИСХ, 3 -СибНИИСХ, 7 - Самарского НИИСХ, 4 - НИИСХ Юго-Востока, 2 -Оренбургского НИИСХ, 2 - Донского зонального НИИСХ, 4 - НИИСХ ЦЧП (Россия), 3 - Института растениеводства им. В.Я. Юрьева (Украина), 6 -Карабалыкской СХОС, 1 - НПЦ зернового хозяйства (Казахстан), 5 -Университета Хоэнхайм (Германия), 1 сорт родом из Турции.

В опыте по изучению экологической пластичности с использованием агротехнических вариантов объектами исследований послужили современные сорта и перспективные линии яровой твёрдой пшеницы местной селекции: Алтайская нива, Салют Алтая, Гордеиформе 462, Алтайский янтарь, Гордеиформе 415, Алейская и Субаустрале 489.

В качестве основного стандарта был принят среднеспелый сорт Алтайский янтарь - стандарт в Государственном сортоиспытании (ГСИ) по Алтайскому краю с 2007 года. В качестве дополнительного стандарта в среднеранней группе спелости использовался сорт Алтайская нива, в среднепоздней группе -Алейская.

Методика проведения исследований. В многолетнем эксперименте сортообразцы высевали по чистому пару с нормой высева 5 млн. всхожих зёрен на 1 га в питомнике межстанционного сортоиспытания в оптимальные для данной зоны сроки на делянках 5 м2 в 4-хкратной повторности (2004 г.) и 10 м2 в 2-хкратной повторности (2005-2008 гг.). В опыте с использованием агротехнических вариантов номера высевали на делянках 20-25 м2 в 3-хкратной повторности. Агротехнические варианты включали три предшественника: чистый пар, горох, пшеница после пара и три срока посева: ранний (I), средний (II) и поздний (III). Ранний срок посева определялся по физической готовности почвы весной, а два последующих - с интервалом около 10 суток.

Посев осуществляли селекционной сеялкой ССФК-7, уборку -селекционным комбайном Сампо-130. Все учёты и наблюдения проводили в соответствии с Методикой государственного испытания сельскохозяйственных культур (1985).

В период вегетации были отмечены даты наступления основных фаз развития растений: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, восковая спелость. Для определения полевой всхожести и густоты стояния растений к уборке в 2-х несмежных повторениях были заложены учетные площадки общей площадью 1 м2. Перед комбайновой уборкой в фазу полной спелости растения с этих площадок были убраны для проведения анализа структуры урожая. После подсчета количества сохранившихся к уборке растений и числа продуктивных стеблей для индивидуального анализа из каждого снопа отбиралось по 20 растений. В учитываемые признаки входили: масса растения (без корневой системы), масса зерна главного и дополнительных колосьев, масса зерна растения, озерненность главного колоса и масса 1000 зёрен. Учет урожая проводили методом сплошной уборки селекционным комбайном с последующим взвешиванием зерна и пересчётом урожая на 100%-ную чистоту и 14%-ную влажность.

Статистическая обработка экспериментальных данных была проведена методами дисперсионного, корреляционного и вариационного анализов по Б.А. Доспехову (1979), с помощью компьютерных программ Microsoft Excel и «Statist», разработанной в СибНИИСХ. Параметры экологической пластичности определяли по методам С.П. Мартынова (1990), S.A. Eberhart & W.A. Russell (1966), G. Wricke (1962) с помощью пакета компьютерных программ «Агрос-1» (1999), разработанного в Россельхозакадемии.

3 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ КОЛЛЕКЦИОННЫХ

СОРТООБРАЗЦОВ ЯРОВОЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ РАЗНОГО ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Характеризуя селекцию как эволюцию, направляемую волей человека, Н.И. Вавилов рассматривал это самостоятельное научное направление как совокупность учений, основополагающим из которых выступает учение об исходном материале. К важнейшим разделам селекции, отмечал он, относится также учение об изменчивости, взаимоотношениях наследственности организма и внешних условий.

Характер погоды вегетационного периода в годы исследований обусловил среднесортовой уровень продуктивности твердой пшеницы от 2,64 т/га в наименее благоприятном 2005 году, до 3,83 т/га - в 2004 году. При этом по сортам разность между максимальным и минимальным значением находилась в пределах 0,57-2,26 т/га и в среднем по группам нарастала от среднеранней (0,84 т/га) к среднепоздней (1,59 т/га) группе спелости.

Условия вегетации существенно влияли на уровень продуктивности сортообразцов твёрдой пшеницы. По данным дисперсионного анализа доля вклада условий в общую изменчивость продуктивности составила 96,6%, сортов - 2,2% и взаимодействия факторов - 1,2%.

Среднесортовая урожайность в опыте составила 3,17 т/га (табл. 1). В среднем за 5 лет наиболее продуктивными оказались среднеспелые сортообразцы (3,20 т/га). Меньше урожайность была у среднеранних (3,19 т/га) и еще меньше у среднепоздних генотипов (3,11 т/га). Однако в отдельные годы преимущество по продуктивности смещалось в сторону той или иной группы спелости. Так, в благоприятных для твёрдой пшеницы условиях 2004 года, урожайность по группам составила: среднеранняя - 3,63, среднеспелая — 3,89 и среднепоздняя -4,08 т/га, а в неблагоприятном по распределению тепла и влаги 2005 году урожайность среднеранних сортообразцов была выше, чем среднеспелых и среднепоздних сортов. На фоне умеренно благоприятных условий периода вегетации 2006 года и благоприятных условий первой половины вегетации 2007 года и засушливых во второй урожайность по группам имела близкие значения. В 2008 году среднеранние и среднепоздние генотипы уступили по продуктивности среднеспелым на 0,12 и 0,59 т/га соответственно.

Наиболее урожайными в среднеранней группе были Безенчукская степная, Омская янтарная, Салют Алтая, Золотая волна, Степь 3, Алтайская нива, Памяти Чеховича и Воронежская 9. С учетом повышенных значений максимальной продуктивности и коэффициентов регрессии больше 1, к отзывчивым генотипам следует отнести сорта Памяти Чеховича и Омская янтарная. Стрессоустойчивостью по урожайности обладают Алтайская нива, Салют Алтая, Воронежская 9, Степь 3, Золотая волна, о чем свидетельствуют повышенные значения продуктивности в неблагоприятных условиях и коэффициент регрессии меньше 1.

Сорт Безенчукская степная, который имеет высокие предельные значения признака, максимальное в группе значение индекса стабильности по Мартынову,

коэффициент регрессии больше 1, невысокие значения отклонений от линии регрессии и эковаленты, можно охарактеризовать как экологически пластичный.

Таблица 1 - Урожайность и параметры экологической пластичности лучших сортообразцов твёрдой пшеницы разного эколого-географического происхождения (в среднем за 2004-2008 гг.) _

Сорт, линия Урожайность, т/га средняя* | min-max CV, % Hs bi Si2 W;2 S% (Wi2)

Среднеранние

Алтайская нива, в! 3,22 2,84-3,68 9,8 0,57 0,72 2,11 8 4,37

Салют Алтая 3,34 2,83-4,05 14,9 1,36 0,86 10,70 53 10,85

Воронежская 9 3,19 2,79-3,85 12,4 0,97 0,66 8,79 40 9,92

Степь 3 3,23 2,89-3,46 9,1 -0,19 0,23 6,52 63 12,23

Золотая волна 3,25 2,97-3,63 11,3 0,31 0,60 6,16 28 8,18

Безенчукская степная 3,44 2,86-4,13 14,8 3,70 1,15 5,03 14 5,40

Памяти Чеховича 3,20 2,48-3.86 18,0 0,11 1,20 4,81 13 5,53

Омская янтарная 3,35 2,41-3,92 16,5 2,16 1,22 7,36 28 7,88

Среднее по группе 3,19 2,79-3,63 13,5 - - - _

Среднеспелые

Алтайский янтарь, б! 3,53 2,98-4,06 12,4 4,84 0,85 5,05 14 5,37

Гордеиформе 415 3,30 2,78-3,76 13,7 1,08 0,86 7,05 23 7,30

Харьковская 46 3,32 2,84-3,57 13,9 1,56 0,70 8,13 36 9,03

Омский корунд 3,34 2,41-4,34 20,4 2,57 1,56 5,08 35 8,90

Таволга 3,18 2,83-4,02 15,3 0,52 0,98 6,69 18 6,70

Безенчукская 182 3,53 2,70-4,40 18,9 5,11 1,50 5,86 36 8,53

Безенчукская 202 3,45 2,45-4,71 22,3 4,81 1,84 4,63 63 11,50

Ник 3,39 2,94-4,00 11,9 3,01 0,92 2,95 4 3,11

Среднее по группе 3,20 2,57-3,89 17,8 - - . -

Среднепоздние

Алейская, st 3,46 2,82-4,01 15,9 3,32 0,91 11,07 59 11,13

Дамсинская 90 3,32 2,60-4,10 16,8 1,95 1,16 8,27 32 8,53

362.91 3,34 2,65-4,54 21,3 3,88 1,41 13,54 94 14,54

Кустанайская 28 3,23 2,33-4,32 21,7 1,69 1,52 8,61 51 11,09

Кустанайская 30 3,24 2,60-4,55 25,3 2,58 1,56 11,94 83 14,07

Асангали 3,15 2,42-4,56 25,1 1,30 1,67 13,48 106 16,35

Среднее по группе 3,11 2,49-4,08 21,2 - - - _ _

Среднее по опыту 3,17 2,64-3,83 17,5 - - - - -

* - НСРоз в группе среднераиних и среднеспелых генотипов - 0,16 т/га, среднепоздних - 0,18 т/га, по опыту -0,16 т/га.

min-max - минимальное и максимальное значение урожайности (пределы варьирования), CV -коэффициент вариации, II, - индекс стабильности (по Мартынову С.П.), Ь, - коэффициент регрессии, S2 - отклонение от линии регрессии (по Eberhart S.A. & Russell W.A.),W,2 -эковалента, S%(Wi2) - коэффициент вариации эковаленты (по G. Wricke).

В группе среднеспелых сортообразцов стрессоустойчивостью обладают Харьковская 46, Гордеиформе 415, Ник и Таволга, сочетающие повышенные значения признака в неблагоприятных условиях с коэффициентом регрессии близким к 1 или меньше и относительно низким коэффициентом вариации. Омский корунд и Безенчукская 202 обладают выраженной отзывчивостью на улучшение условий в данном диапазоне сред. На это указывают высокие значения признака в благоприятных условиях, высокие коэффициенты вариации и коэффициенты регрессии больше 1. Сорта Безенчукская 182 и Алтайский янтарь можно охарактеризовать как экологически пластичные.

В группе среднепоздних сортообразцов Алейская и Дамсинская 90 обладают стрессоустойчивостью. Для них характерны повышенные значения минимальной урожайности и невысокие коэффициенты вариации. Отзывчивостью на улучшение условий обладают Кустанайская 28, Кустанайская 30 и Асангали, коэффициенты регрессии которых значительно больше 1. Кроме того они имеют высокие значения максимальной продуктивности. Линия 362.91 обладает экологической пластичностью, на что указывают высокие значения пределов продуктивности и коэффициента регрессии, средний уровень коэффициента вариации.

Корреляционный анализ параметров экологической пластичности показал, что урожайность находилась в тесной связи с индексом стабильности по Мартынову (г=0,96), а максимальное её значение - с коэффициентом регрессии (0,81). Размах урожайности тесно связан с коэффициентом регрессии (г=0,95) и коэффициентом вариации (г=0,87). В свою очередь последний имел сильную положительную связь с коэффициентом регрессии (г=0,83) и средней силы с показателями стабильности (отклонение от линии регрессии г=0,62, эковалента г=0,60 и коэффициент вариации эковаленты г=0,61). Кроме того установлены высокие положительные связи между отклонением от линии регрессии и показателями определяемыми по методике G. Wricke (г=0,86-0,89). Таким образом, с учётом выявленной сопоставимости экопараметров между собой и с показателями урожайности, для оценки экологической пластичности предпочтительно использовать метод S.A. Eberhart & W.A. Russell. При этом нужно обязательно учитывать среднее значение признака и пределы его варьирования, для исключения сортов имеющих высокие значения коэффициента регрессии, но низкие абсолютные величины среднего значения признака и его пределов.

4 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СОРТОВ И ЛИНИЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ

Для оценки экологической пластичности необходим градиент сред, обеспечивающих различные уровни изучаемого признака. Всё чаще для этого селекционеры используют вспомогательные фоны. В данных исследованиях нами изучена эффективность дифференциации экологических реакций генотипов при

использовании разных предшественников и сроков посева. В итоге размах по вариантам был весьма широким и достаточным для оценки экопараметров изучаемых образцов и составил 1,43-3,72 т/га в 2006 г., 1,57-3,57 т/га - в 2007 г. и 1,92-4,34 т/га - в 2008 году. При разложении влияния отдельных факторов и их взаимодействий на изменчивость урожайности было установлено, что наибольшее и достоверное влияние на продуктивность оказывали предшественники (75,6%). Влияние других факторов было значительно меньше (от 0,8% - генотипов, до 2,4% - условий года), но также достоверным. Максимальные доли вкладов взаимодействий факторов отмечены у предшественников и сроков посева (5,8%), метеоусловий лет исследований и предшественников (5,6%), а также всех факторов обуславливающих средовую изменчивость (4,6%). Таким образом, погодные условия лет исследований и технологические варианты обеспечили довольно широкий спектр уровней урожайности, что требуется при постановке экспериментов по экологической оценке сортов.

Урожайность. При изучении 7 сортообразцов с использованием технологических вариантов было установлено, что наиболее продуктивными в наборе являются сортообразцы Гордеиформе 462, Алейская и Алтайский янтарь, которые достоверно превзошли среднесортовое значение (табл. 2). Алтайская нива и Салют Алтая сформировали урожайность существенно ниже среднегенотипической. Сорт Алтайский янтарь и линия Гордеиформе 462 имели повышенные пределы варьирования, высокие значения индекса стабильности по Мартынову, коэффициент регрессии около 1, что характеризует их как экологически пластичные генотипы. При этом первый обладает большей отзывчивостью по данному признаку.

Таблица 2 - Параметры экологической пластичности сортообразцов твёрдой

пшеницы (2006-2008 гг.)

Сорт, линия Урожайность,* т/га Лимиты, т/га СУ, % Н: Ь; 8,2 8% о^2)

Алтайская нива 2,46 1,22-4,37 32,0 -19,08 1,02 6,26 62 6,29

Салют Алтая 2,47 1,17-4,30 31,0 -11,37 0,98 8,56 117 8,59

Гордеиформе 462 2,73 1,43-4,44 28,7 21,07 1,02 4,23 36 4,28

Алтайский янтарь 2,69 1,47-4,47 30,4 5,64 1,04 7,22 101 7,33

Гордеиформе 415 2,61 1,49-4,63 29,6 5,65 0,98 6,72 80 6,74

Алейская 2,71 1,51-4,35 29,4 6,12 0,95 12,91 322 12,98

Субаустрале 489 2,61 1,44-4,15 29,6 -8,04 1,00 6,98 86 6,98

Среднее 2,61 1,39-4,39 30,2 - - - - -

* - НСР05 - 0,07 т/га

С учётом относительно высокой урожайности в лимитированной среде (1,51 т/га), сорт Алейская можно охарактеризовать как стрессоустойчивый, что

подтверждает результаты многолетнего эксперимента. Линия Гордеиформе 415 обладает стабильностью, так как имеет повышенные пределы, относительно низкий коэффициент вариации, коэффициент регрессии близкий 1 и невысокие значения отклонений от линии регрессии и эковаленты.

Число сохранившихся растений. Для данного набора генотипов этот признак характеризуется сильной изменчивостью, основной вклад в которую вносят условия года (вклад - 46,0%). По числу сохранившихся растений преимущество имели Алтайский янтарь (298 шт./м2) и Гордеиформе 415 (296 шт./м2), а Гордеиформе 462 (271 шт./м2) и Субаустрале 489 (276 шт./м2) имели близкие к среднесортовому значения (табл. 3). Существенно ниже среднегенотипического, число растений было у Алейской (257 шт./м ) и Алтайской нивы (260 шт./м2 при НСР05=14 шт.) Алтайский янтарь и Гордеиформе 415 имели высокие предельные значения и средний уровень коэффициента вариации, что указывает на их экологическую пластичность по данному признаку. Линия Гордеиформе 462 имела повышенное значение нижнего предела изменчивости, при минимальном в наборе коэффициенте вариации (CV=18,5%), и характеризуется как стрессоустойчивая, а Субаустрале 489 - как стабильная, при одинаковых со среднесортовыми значениями пределов и коэффициента вариации.

Таблица 3 - Уровень и изменчивость элементов структуры урожая сортообразцов твёрдой пшеницы__________

Признак Алтайская нива Салют Алтая Гордеиформе 462 Алтайский янтарь Гордеиформе 415 Алейская Субаустрале 489 Среднее

Число растений, шт./м среднее 260 266 271 298 296 257 276 275

minmax 128368 148370 156357 165406 141438 106410 155400 143393

CV, % 23,5 23,7 18.5 23,6 24,6 27,1 23,0 23,4

Число зерен главного колоса, шт. среднее 25,1 24,1 25,0 26,3 26,0 28,5 27,6 26,1

rnin-max 19,637,8 17,629,6 18,430.0 19,036,2 18,839,4 20,137,2 22,135,8 19,435,1

CV, % 18,4 15,2 15,3 18,5 18,5 15,9 14,0 16,5

Масса 1000 зерен, г среднее 44,1 39,8 46,8 39,5 40,4 43,9 37,9 41,8

minmax 35,358,2 32,551,2 40,058,3 28,552,0 33,350,4 32,855,4 30,348,6 33,253,4

CV, % 13,3 11,5 12,3 14,2 10,7 13,5 13,1 12,6

Масса зерна главного колоса, г среднее 1,12 0,97 1,17 1,05 1,05 1,25 1.05 1,10

minmax 0,692,20 0,711,39 0,791,71 0,601,89 0,731,87 0,801,89 0,751,68 0,721,80

CV, % 31,3 23,3 22,9 31,3 25,8 24,4 25,0 26,3

Озернённость главного колоса относится к средневарьирующим признакам, основное влияние на который оказали сроки посева и предшественники. Суммарная доля влияния этих факторов составила 58,5%. Лидерами по числу зёрен оказались среднепоздние образцы - Алейская (28,5 шт.) и Субаустрале 489 (27,6 шт.) (см. табл. 3). Озернённость главного колоса Алтайского янтаря и Гордеиформе 415 была на уровне, а Алтайской нивы, Салюта Алтая и Гордеиформе 462 - существенно ниже среднесортовой (при НСР05=1!0). С учётом повышенных значений пределов и относительно низких коэффициентов вариации, Алейскую можно охарактеризовать как экологически пластичный, а Субаустрале 489 - стабильный генотип. Повышенные значения признака в благоприятных условиях у линии Гордеиформе 415 и сорта Алтайская нива указывают на их отзывчивость по числу зёрен главного колоса.

Масса 1000 зёрен - наименее варьирующий из представленных признаков (среднесортовой СУ=12,6%), который в большей степени зависел от погодных условий (доля влияния - 53,8%), сроков посева (13,6%) и генотипических особенностей (13,9%). Самое крупное зерно в опыте формировала линия Гордеиформе 462 (46,8 г) (см. табл. 3). Выше среднего крупность была также у Алтайской нивы и Алейской (44,1 и 43,9 г). Остальные сортообразцы имели значения признака существенно ниже среднегенотипического. Повышенный уровень пределов изменчивости и относительно низкие коэффициенты вариации линии Гордеиформе 462 и сорта Алтайская нива указывают на их экологическую пластичность. Максимальное значение массы 1000 зёрен у сорта Алейская выше среднегенотипического, что характеризует его как более отзывчивый образец. С учетом предельных значений и наименьшего в наборе коэффициента вариации, линию Гордеиформе 415 можно охарактеризовать как стабильный генотип.

Масса зерна главного колоса. Данный признак, в большей степени, подвержен влиянию погодных условий (вклад в изменчивость - 30,3%) и сроков посева (27,3%) и характеризуется сильной вариацией (среднесортовой СУ=26,3%). В свою очередь продуктивность главного колоса играет ведущую роль в формировании продуктивности всего растения (коэффициент корреляции =0,95). Наиболее продуктивный главный колос формировали Алейская (1,25 г) и Гордеиформе 462 (1,17 г) (см. табл. 3). Существенно ниже среднего продуктивность колоса была лишь у сорта Салют Алтая (0,97 г при НСР05=0,06 г). Масса зерна главного колоса остальных образцов была на уровне среднегенотипического значения. С учётом повышенных пределов изменчивости и относительно невысокого коэффициента вариации сорт Алейская следует отнести к экологически пластичным генотипам. Продуктивность главного колоса линии Гордеиформе 462 в лимитированной среде выше среднесортового, а коэффициент вариации минимальный в наборе, что указывает на стабильность по данному признаку. Алтайская нива имеет выраженную отзывчивость по массе зерна главного колоса, о чём свидетельствует максимальное в наборе значение в благоприятных условиях.

Кроме представленных признаков, была проведена оценка сортообразцов по выживаемости растений, числу продуктивных стеблей, массе растения, продуктивности побегов кущения и всего растения, в результате чего выявлены

экологически пластичные, отзывчивые, стабильные и стрессоустойчивые генотипы.

Анализ экологических коэффициентов корреляции урожайности с элементами ее структуры выявил различную степень их сопряженности у изучаемых сортообразцов. Таким образом, сорта одной экологической группы отличаются как по выраженности, так и динамике элементов структуры урожая.

5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ПЛАСТИЧНЫХ ОБРАЗЦОВ В СЕЛЕКЦИИ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ

Выделившийся в результате оценки экологической пластичности материал активно привлекается в программы скрещиваний лаборатории селекции твёрдой пшеницы Алтайского НИИСХ. С 2005 по 2007 гг. проведены скрещивания по 308 комбинациям, 208 (67,5%) из которых с участием высокоадаптированных сортообразцов.

В результате оценки полученного селекционного материала, а также материала более старших поколений, в питомниках контрольного и конкурсного испытания установлена высокая доля линий полученных с участием экологически пластичных образцов. В питомнике конкурсного испытания отдельные линии формировали высокую урожайность в течение последних трех лет (табл. 4). Это Гордеиформе 587, Гордеиформе 610, Гордеиформе 627, Гордеиформе 628, Гордеиформе 639, Гордеиформе 651.

Таблица 4 — Урожайность номеров конкурсного испытания 3-го года, т/га

Сорт, линия Происхождение Год

2010 2011 2012

Алтайский янтарь, ст. 3,55 3,77 0,86

Гордеиформе 587 Алейская х Г235 3,89 3,69 1Д9

Гордеиформе 610 Г 368 х Омская янтарная 3,64 3,85 0,97

Гордеиформе 627 Безенчукская степная х Г1692 3,79 4,14 1,26

Гордеиформе 628 Г415 х Л1675 3,32 4,04 0,99

Гордеиформе 639 Омский корунд х Безенчукская 200 3,36 3,81 0,92

Гордеиформе 651 Г415 х Омская янтарная 3,71 3,51 1,07

НСР05 0,15 0,23 0,30

Экологическая пластичность линии Гордеиформе 462, переданной в 2009 году на Государственное испытание под названием Памяти Янченко, была подтверждена в дальнейших исследованиях, как в рамках опыта, где она испытывалась на двух агрофонах и превзошла стандарты в благоприятных условиях 2011 года и в условиях жёсткой засухи периода вегетации 2012 года, так и в производстве, в различных зонах Алтайского края.

выводы

1. В результате оценки 46 образцов твёрдой пшеницы различного эколого-географического происхождения в многолетнем эксперименте выявлены экологически пластичные сортообразцы - Безенчукская степная, Безенчукская 182, Алтайский янтарь, линия 362.91; стрессоустойчивые - Алтайская нива, Салют Алтая, Воронежская 9, Степь 3, Золотая волна, Харьковская 46, Гордеиформе 415, Ник, Таволга, Алейская, Дамсинская 90; отзывчивые - Памяти Чеховича, Омская янтарная, Омский корунд, Безенчукская 202, Кустанайская 28, Кустанайская 30 и Асангали.

2. Наиболее эффективным методом оценки экологической пластичности в условиях Приобской лесостепи оказался метод S.A. Eberhart and W.A. Russell, с обязательным учётом средней урожайности и пределов её варьирования.

3. Технологические варианты (предшественники и сроки посева) в различных погодных условиях лет исследований ежегодно создавали широкий градиент сред достаточный для оценки экологической пластичности сортообразцов твёрдой пшеницы.

4. В алтайской агроэкологической группе наиболее урожайные образцы -Гордеиформе 462, Алейская и Алтайский янтарь. Экологически пластичными являются сорт Алтайский янтарь и линия Гордеиформе 462. Сорт Алейская характеризуется стрессоустойчивостью, а линия Гордеиформе 415 -стабильностью зерновой продуктивности.

5. Выявлены экологически пластичные, отзывчивые, стабильные и стрессоустойчивые генотипы по отдельным элементам продуктивности. Экологической пластичностью по комплексу структурных элементов обладают образцы: Алейская, Гордеиформе 462, Алтайский янтарь, Гордеиформе 415.

6. Сортообразцы одной экологической группы отличаются как по выраженности элементов структуры урожая, так и по их динамике в меняющихся условиях среды.

7. В результате целенаправленного использования в селекции твёрдой пшеницы сортообразцов, обладающих высоким адаптивным потенциалом продуктивности, в прорабатываемом материале возрастает доля селекционно ценных форм.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Для оценки адаптивных свойств сортов твёрдой пшеницы целесообразно использовать агротехнические фоны, обеспечивающие различные уровни урожайности твёрдой пшеницы. В качестве моделей в Приобской лесостепи и в схожих с ней условиях, могут быть варианты, обеспечивающие урожайность 3,5 т/га и более - ранний и средний сроки по пару; 3,0 т/га - поздний срок по пару и средний по гороху; 2,5 т/га - поздний срок по гороху и пшенице; 2,0 т/га и менее — ранний и средний сроки по пшенице.

2. Для оценки экологической пластичности рекомендуется использовать метод S.A. Eberhart and W.A. Russell, с обязательным учетом среднего значения признака и пределов его варьирования.

3. Для селекции твёрдой пшеницы на высокую продуктивность и экологическую пластичность рекомендуется использовать следующие сорта и линии: Алтайская нива, Салют Алтая, Воронежская 9, Степь 3, Золотая волна, Харьковская 46, Гордеиформе 415, Ник, Таволга, Алейская, Дамсинская 90, Памяти Чеховича, Омская янтарная, Омский корунд, Безенчукская 202, Кустанайская 28, Кустанайская 30, Асангали, Безенчукская степная, Безенчукская 182, Алтайский янтарь, 362.91, Памяти Янченко.

В качестве источников полезных признаков и свойств рекомендуется использовать сорта и линии:

- по выживаемости растений: экологически пластичный сорт - Алейская, отзывчивые - Алтайский янтарь, Гордеиформе 415, стабильные - Гордеиформе 462 и Субаустрале 489;

- по числу сохранившихся растений: экологически пластичные образцы -Алтайский янтарь, Гордеиформе 415, стабильную линию - Субаустрале 489 и стрессоустойчивую — Гордеиформе 462;

- по числу продуктивных стеблей: экологически пластичные сортообразцы - Алтайский янтарь и Гордеиформе 415, отзывчивый - Алтайская нива, стабильные - Субаустрале 489, Салют Алтая и стрессоустойчивую линию -Гордеиформе 462;

- по массе растения: экологически пластичный сорт Алейская, отзывчивую линию Гордеиформе 415 и стабильные - Субаустрале 489 и Гордеиформе 462;

- по продуктивности главного колоса: экологически пластичный сорт Алейская, отзывчивый - Алтайская нива и стабильную линию Гордеиформе 462;

- по озернённости колоса: экологически пластичный сорт Алейская, отзывчивые - Алтайская нива и Гордеиформе 415 и стабильную линию Субаустрале 489;

- по массе 1000 зёрен: экологически пластичные - Гордеиформе 462 и Алтайская нива, стабильную линию Гордеиформе 415 и отзывчивый сорт Алейская;

- по продуктивности побегов кущения: экологически пластичные -Гордеиформе 462, Алейская и стабильную линию Субаустрале 489;

- по продуктивности растения: экологически пластичную линию Гордеиформе 462, отзывчивые - Алтайская нива, Гордеиформе 415, стабильный сорт Алейская и стрессоустойчивую линию Субаустрале 489.

4. Для получения стабильно высоких урожаев зерна твёрдой пшеницы в производстве рекомендуется к возделыванию новый районированный высокопродуктивный сорт Памяти Янченко.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Знборов А.И., Розова М.А. Экологическая пластичность сортов и перспективных линий яровой твёрдой пшеницы в агротехнических опытах на юге Западной Сибири // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2009. № 10 (60). С. 15 - 18.

2. Розова М.А., Зиборов А.И. Изменение параметров продуктивности сортов яровой твёрдой пшеницы в условиях раннелетней засухи в Приобской лесостепи Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. № 12 (86). С. 5 - 10.

3. Розова М.А., Зиборов А.И. Корреляционные связи продуктивности с её элементами и морфологическими признаками у сортов яровой твёрдой пшеницы в благоприятных условиях и при раннелетней засухе в Приобской лесостепи Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. № 1 (87). С. 17 - 20.

4. Зиборов А.И., Розова М.А. Исходный материал для селекции яровой твёрдой пшеницы на экологическую пластичность в условиях Приобской лесостепи Алтайского края // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2012. № 1. С. 44-52.

Другие публикации:

5. Розова М.А., Знборов А.И. Особенности формирования урожайности сортов яровой твёрдой пшеницы в зависимости от уровня агрофона в условиях Приобья Алтая // Аграрная наука - сельскому хозяйству: Сб. статей III Межд. науч.-практ. конф. Барнаул, 2008. Кн. 1. С. 432 - 435.

6. Розова М.А. Создание разнообразия сортов яровой твёрдой пшеницы для растениеводства Алтайского края / М.А. Розова, В.М. Мельник, Е.Е. Егиазарян, А.И. Зиборов // Состояние и проблемы сельскохозяйственной науки на Алтае: Сб. науч. тр. / Россельхозакадемия. ГНУ Алтайский НИИСХ. Барнаул, 2010. С. 166- 176.

7. Зиборов А.И., Розова М.А. Качество зерна современных сортов и линий яровой твёрдой пшеницы в условиях Приобской лесостепи Алтайского края // Молодые учёные - сельскому хозяйству Сибири: Сб. статей межрегион, науч.-практ. конф. / ГНУ АНИИСХ СО Россельхозакадемии. Барнаул, 2010. С. 90 - 101.

8. Розова М.А., Зиборов А.И. Результаты изучения 10-11-го Казахстано-Сибирского питомника яровой твёрдой пшеницы в Приобской лесостепи Алтайского края. // Аграрная наука - сельскому хозяйству: Сб. статей VI Междунар. науч.-практ. конф. Барнаул, 2011. Кн. 2 С. 427 - 430.

9. Зиборов А.И., Розова М.А. Оценка экологической пластичности яровой твёрдой пшеницы по урожайности и показателям качества зерна с использованием агротехнических вариантов в условиях Алтайского Приобья / Научное обеспечение инновационного развития Алтайского края и Республики Алтай: Мат. годич. общ. собр. и науч. сес. Сибирского регионального отделения

Россельхозакадемин (26-27 янв. 2011 г.) / Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. регион, отд-ние. Новосибирск, 2011. С. 125- 131.

10. Зиборов А.И., Розова М.А. Элементы сортовой агротехники яровой твёрдой пшеницы в условиях' Приобской лесостепи Алтайского края / Молодые учёные сельскому хозяйству Алтайского края: Сб. науч. работ // ГНУ Алтайский НИИСХ Россельхозакадемин. Барнаул, 2012. С. 96 - 103.

11. Знборов А.И., Розова М.А. Сопряженность признаков качества твёрдой пшеницы в условиях Приобья Алтая / Повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий в условиях Алтая и Казахстана: Сб. науч. трудов // Россельхозакадемия. ГНУ Алтайский НИИСХ. Барнаул, 2012. С. 217 - 224.

Рекомендации:

12. Оценка адаптивности яровой твёрдой пшеницы в природно-климатических условиях юга Западной Сибири: Метод, рекомендации. Сост.: Розова М.А., Мельник В.М., Знборов А.И. / Сибирское отделение Россельхозакадемин. АНИИСХ. Барнаул, 2010. 36 с.

13. Особенности возделывания яровой твёрдой пшеницы в Алтайском крае: рекомендации. Сост.: Гаркуша A.A., Розова М.А., Олешко В.П., Стецов ГЛ., Литвинцев П.А., Знборов А.И. / Под ред. М.А. Розовой. ГНУ Алтайский НИИСХ Россельхозакадемин. Барнаул, 2013. 57 с.

Авторское свидетельство и патент:

14. А. с. № 51159, заявка № 9154540 с датой приоритета от 27.11.2008 г., зарегистрировано 16.12.2010 г. Сорт пшеницы твёрдой яровой Памяти Янчснко. Авторы: Зиборов А.И., Егиазарян Е.Е., Лепехов С.Б., Мельник В.М., Розова М.А., Янченко В.И.

15. Пат. РФ № 5697, заявка № 9154540 с датой приоритета от 27.11.2008 г., зарегистрирован в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений 16.12.2010 г. Сорт пшеницы твёрдой яровой Памяти Янченко. Авторы: Егиазарян Е.Е., Зиборов А.И., Лепехов С.Б., Мельник В.М., Розова М.А., Янченко В.И.

Подписано в печать 23.05.2013 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 070. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Зиборов, Андрей Иванович, Барнаул

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АЛТАЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

04201360489

ЗИБОРОВ АНДРЕИ ИВАНОВИЧ

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат с.-х. наук, доцент М.А. Розова

Барнаул - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА 1 КУЛЬТУРА ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ И СЕЛЕКЦИЯ ЕЁ

НА АДАПТИВНОСТЬ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 8

1.1 Распространение твёрдой пшеницы в мире и ее использование 8

1.2 Селекция твёрдой пшеницы на адаптивность 14 ГЛАВА 2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 32

2Л Почвенно-климатическая характеристика Алтайского края 32

2.2 Агроклиматическая характеристика условий места закладки опыта 34

2.2.1 Почвы опытного участка 34

2.2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований 37

2.3 Объекты исследований 42

2.4 Методика проведения исследований 46 ГЛАВА 3 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ КОЛЛЕКЦИОННЫХ

СОРТООБРАЗЦОВ ЯРОВОЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ РАЗНОГО

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 49

3.1 Параметры экологической пластичности сортообразцов твёрдой пшеницы разного эколого-географического происхождения 50

3.2 Корреляционные связи урожайности твёрдой пшеницы

и показателей экологической пластичности 64

ГЛАВА 4 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

СОРТОВ И ЛИНИЙ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ 69

4.1 Создание градиента сред с помощью предшественников и

сроков посева для оценки экологической пластичности 69

4.2 Экологическая пластичность сортообразцов твёрдой пшеницы по урожайности и элементам её структуры 75

4.2.1 Урожайность сортообразцов твёрдой пшеницы 76

4.2.2 Выживаемость растений 87

4.2.3 Густота стояния растений 90

4.2.4 Густота продуктивного стеблестоя 94

4.2.5 Масса растения 96

4.2.6 Масса зерна главного колоса 99

4.2.7 Число зёрен главного колоса 101

4.2.8 Масса 1 ООО зёрен 104

4.2.9 Масса зерна дополнительных колосьев 107

4.2.10 Масса зерна растения 109 4.3 Сопряжённость урожайности и элементов её структуры сорто-

образцов твёрдой пшеницы 112 ГЛАВА 5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ПЛАСТИЧНЫХ

ОБРАЗЦОВ В СЕЛЕКЦИИ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ 117

ВЫВОДЫ 124 РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ И

ПРОИЗВОДСТВА 125

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127

ПРИЛОЖЕНИЯ 143

ВВЕДЕНИЕ

Твёрдая пшеница - лучшее сырьё для макаронной промышленности. Макароны из неё относятся к числу основных продуктов питания, характеризуясь высокой пищевой ценностью, и рассматриваются современной мировой диетологией как наиболее сбалансированный продукт для дневного рациона. Для человеческого организма они полезны тем, что снижают риск сердечнососудистых заболеваний и обладают противораковыми свойствами. По содержанию белка, незаменимых аминокислот, крахмала, декстринов, Сахаров, витаминов группы В, Е, РР, минералов твёрдая пшеница превосходит зерно мягкой пшеницы. По питательной ценности белок твёрдой пшеницы приближается к молочному, что позволяет широко использовать зерно этой культуры для приготовления продуктов детского и диетического питания (Шевченко С.Н., Корчагин В.А., Горянин О.И. и др., 2010).

Алтайский край - основной производитель высококачественного зерна яровой твердой пшеницы не только в Сибири, но и на всей восточной территории России. К сожалению, за годы перестройки площади посева культуры на Алтае, как и в других регионах, сократились в 20 раз. Сегодня она занимает в крае около 50 тыс. га, что составляет примерно 7% от ее общероссийского клина.

Снижение интереса к твердой пшенице со стороны сельхозтоваропроизводителей вызвано рядом причин, основополагающие из которых - плохие хлебопекарные качества и большая требовательность культуры к условиям произрастания. Для юга Западной Сибири характерен резко континентальный климат со значительными колебаниями погоды по годам и непредсказуемостью проявления тех или иных стресс-факторов. В связи с этим остро стоит вопрос стабилизации сборов зерна, решаемый преимущественно двумя путями. Первый путь - это создание набора сортов с различной нормой реакции, отличающихся по продолжительности вегетации и требованиям к факторам внешней среды, совместное возделывание которых на одной территории в определенной пропор-

ции даст возможность эффективно использовать имеющиеся природные ресурсы. Второй путь подразумевает создание сортов с широкой адаптивностью и может рассматриваться как самостоятельный или как дополнительный к первому.

Стратегии селекции на адаптивность требуют решения ряда ключевых проблем: определение механизмов реагирования сортов на изменение условий среды; подбор источников необходимых признаков и свойств; поиск эффективных методов оценки селекционного материала; определение сред для выявления таких генотипов и другие, поэтому исследования, направленные на решение данных вопросов, весьма актуальны.

Цель исследований - оценка экологической пластичности коллекционных и селекционных образцов яровой твёрдой пшеницы в многолетнем эксперименте и с использованием агротехнических фонов.

Для достижения поставленной цели было намечено решение следующих

задач:

- оценить экологическую пластичность генотипов различного эколого-географического происхождения в многолетнем эксперименте;

- определить наиболее эффективные методы оценки экологической пластичности;

- изучить эффективность использования технологических вариантов (предшественники, сроки сева) для моделирования градиента сред при проведении оценки экологической пластичности твёрдой пшеницы;

- оценить экологическую пластичность сортообразцов алтайской агробиологической группы по урожайности и элементам её структуры в заданном градиенте сред;

- выявить эффективность использования высокоадаптированных форм в селекции твёрдой пшеницы.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Приобской лесостепи Алтайского края проведена оценка экологической пластичности широкого набора сортообразцов яровой твёрдой пшеницы различного эколого-

географического происхождения. Определён наиболее эффективный метод оценки экологической пластичности. Изучена эффективность использования технологических приемов (предшественники и сроки посева) для моделирования сред при проведении оценки экологической пластичности в условиях Приобской лесостепи Алтайского края. Получен новый селекционно ценный материал.

Практическая значимость работы. В результате проведённых исследований выделен ряд генотипов, обладающих высоким адаптивным потенциалом, представляющих интерес для селекции на экологическую пластичность. Используемые технологические варианты обеспечивают широкий и достаточный спектр уровней урожайности для оценки экологической пластичности твёрдой пшеницы. Выявлены наиболее адаптивные в алтайской агробиологической группе генотипы по урожайности и элементам её структуры. С учётом результатов экологической оценки передан на Государственное сортовое испытание и внесен в Государственный реестр новый среднеранний сорт Памяти Янченко.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Образцы твёрдой пшеницы, выделившиеся по параметрам экологической пластичности, целесообразно использовать в селекции сортов с высокой и стабильной урожайностью в широком диапазоне сред.

2. Создание градиента сред с помощью различных предшественников и сроков сева позволяет провести достоверную оценку сортообразцов по параметрам экологической пластичности.

3. Оценка генотипов твёрдой пшеницы по параметрам экологической пластичности повышает результативность селекции сортов с высоким адаптивным потенциалом.

Апробация работы и публикация результатов. Результаты исследований доложены: на Годичном общем собрании и научной сессии Сибирского регионального отделения Россельхозакадемии «Научное обеспечение инновационного развития Алтайского края и Республики Алтай» (Новосибирск, 26-27 января 2011 г.); на Международной научно-практической конференции «Со-

временные сорта и агротехнологии, их роль в развитии АПК Сибири» (Алтайский НИИСХ, 26-27 июля 2012 г.); на Межрегиональной научно-практической конференции молодых учёных «Молодые учёные - сельскому хозяйству Сибири» (Алтайский НИИСХ, 25-26 марта, 2010 г.); на заседаниях научно-методического совета селекционного центра Алтайского НИИСХ (2007-2009 гг.); на заседании Совета молодых ученых Алтайского НИИСХ (11 января 2013 г.).

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии при планировании и закладке полевых экспериментов, при отборе почвенных образцов, отборе и лабораторном анализе растительных образцов. Статистическая обработка, обобщение и интерпретация полученных результатов, формирование научных положений и выводов, подготовка научных публикаций и написание текста диссертации выполнены лично автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 4 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Изданы методические рекомендации по оценке адаптивности твердой пшеницы и рекомендации по возделыванию культуры в Алтайском крае. Получены 1 патент и 1 авторское свидетельство на сорт яровой твёрдой пшеницы Памяти Янченко.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 14£ страницах машинописного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций для селекции и производства. Содержит 22 таблицы, 7 рисунков, 6 приложений. Библиографический список включает 151 наименование, в том числе 19 - работы зарубежных авторов и 1 ссылка на интернет ресурс.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заведующей лабораторией селекции яровой твёрдой пшеницы Алтайского НИИСХ к. с.-х. н. Розовой Маргарите Анатольевне, а также сотрудникам этой лаборатории за помощь в работе, ценные консультации, внимание и поддержку на протяжении всей работы над диссертацией.

ГЛАВА 1 КУЛЬТУРА ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ И СЕЛЕКЦИЯ

ЕЁ НА АДАПТИВНОСТЬ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Распространение твёрдой пшеницы в мире и сё использование

Твёрдая пшеница {Triticum durum Desf.) - второй по занимаемым посевным площадям вид рода Triticum. Центром происхождения или главной базой расового разнообразия твёрдой пшеницы считается Северная Африка и в целом Средиземноморское побережье, где встречается множество оригинальных и эндемичных форм этого вида, неизвестных в Европе и Азии (Вавилов Н.И., 1987). В исследованиях A.A. Орлова (1923) показано, что всё известное разнообразие твёрдой пшеницы определяется 78 признаками, включая характеристики зерна, остей, колоса, вегетативные и биологические признаки. Все разновидности, характеризующиеся различным их сочетанием, были найдены только в странах Средиземноморского побережья, поэтому именно североафриканский регион дает всеобъемлющее представление о полном полиморфизме вида Triticum durum.

Естественно предположить, что здесь, среди культурной растительности, как и в дикой флоре, природа создала особые «экологические типы» (биотипы) в полном соответствии со всей суммой естественноисторических факторов, включая и влияние человека, как одного из слагаемых этой суммы, в целом смягчающее природные условия (Пальмова Е.Ф., 1935). То есть среда, в которой шло первичное развитие и распространение культуры, обусловила ее экологические характеристики. По словам В.И. Вернадского (1960), «Организм в среде не случайный гость: он часть её сложной закономерной организованности. И частью той же организованности является его эволюция».

Считается, что твёрдая пшеница обладает меньшей экологической выносливостью, чем мягкая и характеризуется большей требовательностью к теплу и высокой зноевыносливостью, особенно в период созревания. Она требует

умеренной температуры в ранний период жизни, способна переносить температуры ниже нуля, но требовательна к влаге (Пальмова Е.Ф., 1935).

Основополагающей работой по экологии пшениц считается «Введение в экологию пшеницы» Е.Ф. Пальмовой (1935). По распространению Е.Ф. Пальмова выделяла следующие крупные климатические области и соответственно им - типы пшеницы: североафриканский, степной или русский тип, сирийский, горный тип, включая пшеницы Абиссинии (современной Эфиопии), Киликии и Индии, аравийский и закавказский. Все они обладают групповыми особенностями. Например, североафриканский тип отличается высокой продуктивностью, крупностью зерна и стойкостью соломины. Русская твёрдая пшеница занимает 1 место в мире среди всей пшеницы по содержанию белка, хотя это во многом зависит от условий окружающей среды. Для сирийского типа характерна низкорослость, меньшая кустистость, толстая соломина, скороспелость и слабая устойчивость к ржавчинным заболеваниям. Н.Л. Удольская (1961) добавляет к этим качествам данной группы и крупнозерность. Горная пшеница Абиссинии мало требовательна к теплу, влаголюбива и устойчива к полеганию. Пшеница Аравии (Йемен) схожа с горной, но обладает исключительной скороспелостью, большой зноевыносливостыо и относительно малой потребностью во влаге. Твёрдая пшеница Закавказья в большинстве своем - озимая, но встречаются и полуозимые формы. Они обладают высокой продуктивностью на фоне высокорослости, имеют крупный колос и зерно.

Несмотря на все биотипическое разнообразие твёрдой пшеницы, ареал её распространения был значительно меньше, чем мягкой и находился в пределах 10 - 55°с.ш. Однако к настоящему времени границы возделывания твёрдой пшеницы значительно расширены и она выращивается на всех пяти континентах. Основными производителями твёрдой пшеницы в современном мире являются регионы, далеко отстоящие от её исторической родины - центров формирования культуры и её первичного распространения. Это страны Северной Америки - Канада (около 2 млн. га) и США (1 млн. га), в Европе - Италия (1,5 млн. га) и Франция (0,25 млн. га), на севере Африки - Марокко (1,65 млн. га),

Тунис и Алжир (по 1 млн. га), на Ближнем Востоке - Турция (5,0 млн. га) и Сирия (0,7 млн. га), в Азии - страны бывшего СССР и Индия (всего 2,5 млн. га), Австралия (0,35 млн. га). В мировом масштабе культура ежегодно высевается на площади около 17-18 млн. га, третья часть которой сосредоточена в западной Азии и северной Африке (Голик В.С, Голик О.В., 2008). При этом Европа производит около 27% мирового объёма твёрдой пшеницы, 12% - Канада, 8% -Турция, 7% - Казахстан, 6% - США, около 12% - Алжир, Марокко и Тунис (Evaluation of Measures Relating..., 2009), а около половины мирового экспорта твёрдой пшеницы обеспечивает Западная Канада (Васильчук Н.С., Гапонов С.II., Ерёменко JI.B. и др., 2009).

На долю России приходится около 4% посевных площадей в мире или 0,7 - 0,8 млн. га (Васильчук Н.С., Гапонов С.Н., Ерёменко JI.B. и др., 2010). В 70-е годы XX века основными регионами возделывания твёрдой пшеницы в нашей стране были области Центрально-Черноземной зоны и Поволжья, а также Западная Сибирь. В настоящее время основными производителями зерна твёрдой пшеницы в России стали Поволжье и Южный Урал, а также Западная Сибирь, где основные площади сосредоточены в Алтайском крае (Васильчук Н.С., 2001).

История появления твёрдой пшеницы в Западной Сибири и на Алтае в частности относится к 30-м годам 19-го века (Богдан П.И., Ворожбитов В.В., 1955). При детальном изучении «Земледельческого журнала» за 1834 год автор пришел к выводу, что твёрдая пшеница появилась в Западной Сибири в 1833 году, а само её название «Кубанская пшеница» указывает на то, что проникла она сюда с юга России. Из Западной Сибири твёрдая пшеница попадает в Семипалатинск и Бель-Агачскую степь, а оттуда уже на Алтай.

Появление и распространение твёрдой пшеницы на Алтае приурочено к степным и лесостепным районам края. Плодородные целинные земли Кулун-динской, Алейской степи и Приобской лесостепи способствовали получению хороших урожаев высококачественного зерна. В 40-50-х годах 19-го столетия посевы твёрдой пшеницы на степных просторах Алтая занимали значительные

и

площади, а в 80-х годах они были уже преобладающими. Этому во многом способствовали просторы целинных земель и природные условия, отвечающие агробиологическим требованиям культуры (Богдан П.И., Ворожбитов В.В., 1955). Однако быстрое истощение плодородия целинных земель, недостаточная вла-гообеспеченность зоны способствовали перемещению основных посевных площадей этой культуры в более влагообеспеченные с высокоплодородными почвами районы Приалтайской зоны (Морозов H.H., 1976).

Начало 20-го века ознаменовалось новым всплеском в производстве твёрдой пшеницы на Алтае в связи со строительством Сибирской железной дороги и массовым переселением к