Адаптированность сортов озимой ржи в условиях Нижнего Поволжья

Свистунов, Юрий Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Адаптированность сортов озимой ржи в условиях Нижнего Поволжья
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Адаптированность сортов озимой ржи в условиях Нижнего Поволжья"

005012639 СВИСТУНОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ

На правах рукописи

АДАПТИРОВАННОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 2 [.«ДР ЇШ

Саратов - 2012

005012639

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока Российской академии сельскохозяйственных наук в 2007-2010 гг.

Научный руководитель:

Доктор сельскохозяйственных наук, Прянишников Александр Иванович Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, Пимахин Виталий Федорович

ГНУ НИИСХ Юго-Востока, главный научный сотрудник лаборатории селекции

и семеноводства масличных культур

Доктор сельскохозяйственных наук, доцент, Орлова Нина Семеновна ФГБОУ ВПО СГАУ им. Н.И.Вавилова, профессор кафедры растениеводства, селекции и генетики

Ведущая организация: ФГБНУ Российский научно-исследовательский и проект-но-технологический институт сорго и кукурузы «Россорго»

Защита состоится 22 марта 2012 г. в «12» часов на заседании диссертационного совета Д 006.050.01 при Государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока Россельхозакаде-мии», по адресу 410010, г. Саратов, ул. Тулайкова 7, НИИСХ Юго-Востока, зал заседаний, E-mail: diss-uv@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного научного учреждения «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока Россельхозакадемии».

Автореферат разослан «$» февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

И.И. Демакина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время отдается предпочтение селекции сортов с высоким адаптивным потенциалом, сочетающим повышенную продуктивность с устойчивостью к действию абиотических и биотических факторов, лимитирующих в конкретных почвенпо - климатических и погодных условиях величину и качество урожая (Пономарева М.Л., Пономарев С.Н., 2008).

Резко-континентальные климатические условия Поволжья, характеризующиеся изменчивостью метеорологического режима в течение сезонов и из года в год, и аномальные климатические условия (суровые малоснежные зимы и теплые зимы с большим снежным покровом, засушливость или избыточная увлажненность) в значительной степени осложняют сельскохозяйственное производство (Адаменко В.Н., 1979). Для зоны юга-востока европейской части страны характерна частая (до 60%) повторяемость засух. Климатическая составляющая изменчивости урожайности варьирует в пределах 30-60%. В связи с этим, исследования адаптивных свойств сортов озимой ржи в условиях Нижнего Поволжья имеют важное значение в селекции культуры.

Изучение причинно-следственных связей и вариабельности хозяйственно-ценных признаков озимой ржи в связи с меняющимися погодными условиями позволяет оценить адаптивные свойства новых сортов и имеет неоспоримо важное место при совершенствовании селекционных программ культуры.

Работа является составной частью тематического плана исследований ГНУ НИИСХ Юго-Востока на годы 2006-2010 гг. «Создать на основе комплексного изучения генофонда новый сорт озимой ржи, обладающий высокой урожайностью, повышенным качеством зерна и продуктов его переработки, устойчивостью к влиянию абиотических и биотических стрессоров», выполненной автором в составе лаборатории селекции и семеноводства озимой ржи согласно рабочим планам 2008-2010 гг.

Цель исследований. Повысить информативность селекционной оценки на основе современных биометрических подходов, провести изучение исходного материала озимой ржи и выделить источники хозяйственно-ценных признаков для повышения продуктивности культуры.

Задачи исследований:

Оценить долю влияния генотипа и факторов внешней среды на урожай, изучить пластичность и стабильность сортообразцов озимой ржи по урожайности, массе 1000 зерен и весу главного колоса.

Систематизировать метеорологические условия в связи с урожайностью озимой ржи, конкретизировать по типам сценарии погодной обстановки и выделить принципиальные различия структуры продуктивности, определяющие тот или иной уровень урожая в типизированные годы.

Изучить возможность использования в селекции озимой ржи оценки систем адаптивности и аттракции пластических веществ в колос и выявить сортовые различия по данным признакам.

Выделить перспективные образцы по изученным критериям продуктивности и их адаптированности для последующего использования в селекционном

процессе.

Научная новизна. По годам исследований проведена типизация метеорологических условий, определяющих тот или иной уровень урожая, и выделены принципиальные различия в структуре продуктивности озимой ржи по типам лет. Изучена степень пластичности и стабильности новых сортов. Впервые для озимой ржи апробирована методика по оценке адаптивности и аттракции пластических веществ с целью ее использования в селекционных программах, изучены сортообразцы отечественного и мирового генофонда.

Практическая значимость. Определены основные сценарии погодных условий и выделены принципиальные различия в структуре продуктивности для селекционных программ на повышение продуктивности в условиях Саратовской области. Выявлены сорта, характеризующиеся высокими показателями пластичности и стабильности по урожайности, массе 1000 зерен, весу главного колоса. Выделены образцы, обладающие высокой адаптированностью и аттракционной способностью. Для использования в селекционных программах предложены сортообразцы - источники для улучшения отдельных элементов продуктивнос ти. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Вклад генотипической изменчивости, условий внешней среды и их взаимодействия на формирование урожая и отдельных элементов продуктивности.

2. Систематизация погодных условий и структуры продуктивности, определяющих уровень урожая озимой ржи.

3. Апробация методологического подхода оценки на адаптивность и аттракцию пластических веществ в колос для селекционных программ на продуктивность.

4. Адаптивность образцов озимой ржи, как источников хозяйственно-ценных признаков в условиях Саратова.

Личный вклад соискателя. При подготовке и выполнении диссертационной работы автор принимал активное участие в разработке рабочей программы исследований, в соответствии с которой программой исследований провел полевые и лабораторные исследования, математическую обработку и анализ полученных данных. Для типизации лет привлекались к изучению результаты оценок селекционного материала с 1936 по 2006 гг.

В диссертационной работе использованы материалы, полученные лично автором, а также при участии сотрудников отдела селекции и семеноводства озимых культур, лаборатории экономики, лаборатории агрометеорологии и сотрудников научной библиотеки. Всем сотрудникам вышеперечисленных лабораторий, принимавших активное участие в подготовке диссертационной работы, автор выражает благодарность.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно - практической конференции - Уфа, 1-3 июля 2009 года, на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» (г. Саратов 2010 г.), на Всероссийской научно-практической интернет-конференции «Засуха: научно-обоснованные подходы к решению проблемы

в аграрном производстве (к 125-летию со дня рождения А.П. Щехурдина)», (г. Саратов 2011 г.), на Научно-практической конференции 2 специализированной агропромышленной выставки «САРАТОВ-АГРО» (г. Саратов, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 126 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений и рекомендаций, списка литературы и 37 приложений, включает 22 рисунка, 19 таблиц. В список литературы входят 154 источника, в том числе 52 работы на иностранном языке.

МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнены в период с 2007 по 2010 гг. в лаборатории селекции и семеноводства озимой ржи Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока. Полевые эксперименты проведены согласно принятой в лаборатории схеме селекционного процесса.

Материалом исследований служили 123 сортообразца: НИИСХ Юго-Востока, Башкирскирского НИИСХ, Татарского НИИСХ, Самарского НИИСХ им. Н.М. Тулайкова, Уральского НИИСХ, ВНИИР им. Н.И. Вавилова, НИИСХ ЦЧП им. Докучаева, НИИСХ ЦРНЗ, НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого и других селекционных учреждений. Саратовская селекция была представлена сортами Елисеевская, Саратовская 1, Волжанка, Саратовская крупнозерная, Саратовская 4, Саратовская 5, Саратовская 6, Саратовская 7, Марусенька, Памяти Бамбышева, Солнышко и образцами-популяциями: Светлозерная красноколосая, Короткостебельная 3, С-10.

Закладка опытов осуществлялась в соответствии с методическими указаниями по изучению мировой коллекции ВИР (1981) на двухрядковых делянках длиной 5 метра. Площадь питания 40 х 5 см. В качестве стандарта высевался сорт Саратовская 7. Селекционные посевы осуществляли по методике Госкомиссии по испытанию и охране селекционных достижений.

Пластичность и стабильность образцов определяли по методике Eberhart S.A. Rassel W.G. (1966). Долю влияния генотипа, средовых факторов и взаимодействие факторов определяли на основе двухфакторлого дисперсионного анализа (Плохинский И.А., 1970). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили в соответствии с рекомендациями В. А. Драгавцева (1993), с использованием метода ортогональной регрессии (Крамер Г., 1972).

Метеорологические условия в годы проведения полевых опытов были контрастными по годам: в 2006 - 2007 гг. отмечалась аномально теплая зима, в 2007-2008 гг. формирование и налив зерна проходили на фоне повышенных к норме осадков (до 213 %), в 2008-2009 гг. при оптимальных условиях температурного и водного режима зафиксированы высокие показатели урожайности, в 2009-2010 гг. - отмечена сильная засуха (ГТК= 0,3).

УРОЖАЙНОСТЬ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРОДУКТИВНОСТИ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ

Основной задачей селекции озимой ржи является повышение урожайности. Изучение данного показателя в наших исследованиях показало достоверные различия между сортами и популяциями. В 2007г. урожай выше сорта-стандарта Саратовской 7 сформировали Марусенька и Солнышко; в благоприятный для реализации биологического потенциала сортов 2009 год, выделились сорта Солнышко, Марусенька, Саратовская 6. Среди сортов инорайонной селекции в отдельные годы выделились сорта: Роксана, Таловская 33 (2007), Таловская 36 (2009).

В связи с экстремальными погодными условиями 2010 г., недостатком влаги в течение летнего периода вегетации и сильной жарой, урожайность снизилась по сравнению с благоприятным 2009 г. на 27%. Сорт - гибрид НВП - 3 отличался высокими показателями по урожайности во все годы изучения (табл. 1).

Таблица 1 ,

Урожайность сортов озимой ржи, т/га (контрольный питомник, 2007-2010 гг.)

Сорт 2007 2008 2009 2010

Саратовская 7 3,1 3,6 3,5 2,5

Саратовская 4 2,9 3,0 3,1 -

Саратовская 5 2,9 3,1 3,1 -

Саратовская 6 3,2 3,5 3,4 -

Марусенька 2,9 3,2 3,2 2,6

Крона 2,6 3,1 3,0 2,3

НВП-3 3,5 4,0 4,1

Таловская 36 2,9 3,4 3,6 -

Славия 3,0 3,1 3,1 2,0

Былина 2,4 2,8 3,2 -

Огонек 3,0 3,1 2,9 2,3

Радонь 3,0 3,0 2,8. 2,2

Пышма 2,2 2,4 • 2,4 .. ■ .

Паром 2,5 2,8 2,4 -

Роксана 3,3 2,9 • 3,4 2,2

Таловская 33 3,2 3,1 3,1 2,2

Памяти Кунакбаева 2,7 , 3,1 2,8 2,1

Р критерий 2,3* 6,4" 3,7" -

НСРо.05 0,6 0,4 0,7 - ; ■

*,** - значим соответственно на 5% и1%-ном уровнях.

Для развития селекционных программ по урожайности проведено изучение исходного материала по элементам продуктивности растений с целью выяв-

ления возможных источников и их использования в скрещиваниях на повышение продуктивности озимой ржи.

Высота растений озимой ржи. Результаты исследований показали, что высота сильно изменялась по годам. Так, высота сорта стандарта Саратовская 7 st составила в 2007 году - 103 см, 2008 году - 125 см, в 2009 году - 132 см, в 2010 году 110 см. Необходимо отметить, что на уровне стандарта находились сорта и популяции: Солнышко, Короткостебельная 3, С - 10, а наиболее короткостебель-ной была популяция РЖ, она на 10,2 % ниже сорта стандарта. В коллекционном питомнике выделились короткостебельные сорта Нейва, Зубровка HI, Волна HI, Волхова 2 HI, RFc, RPd; Сталь 2 HI, SCW 1304, НУР-17, Sentinel, Метелица, Им-мунер 76 HI, Rm2, Ег; Жатва HI. В гибридном питомнике практический интерес для селекции на низкорослость представляют: F3 Hallo / Саратовская 5, F3 Bedecin / Саратовская 7 с высотой растений 108,2 и 109 см соответственно.

Продуктивная кустистость. На проявление признака влияют метеорологические условия осени и перезимовки. Максимальный уровень показателя зафиксирован в 2009 и в 2010 годах. Однако статистическая обработка не подтвердила достоверность различий между сортами озимой ржи по продуктивной кустистости. Но на этом фоне были выделены сорта и популяции Саратовская 4, Белозерная ККГ, Крона, НВП-3, показавшие стабильно по годам высокую продуктивную кустистость.

Длина главного колоса не является прямым элементом урожайности ржи, но от длины колосового стержня зависит количество цветков и зерен в колосе. Сорта и популяции саратовской селекции имеют короткий колос (7,0-8,9 см). Среди коллекционных образцов выделились сорта: Волна HI; Сталь 2 HI; Комсомолка, Метелица, Зубровка HI; Жатва HI, длина которых варьировала в интервале 11-12,9 см. Сорта Нейва; Волхова 2 HI, RFc, RPd; Черниговская HI, Lr4, Rm2; Stran liroge; D. Troubsko; Stooling; Hja 7009 отличались длиной в интервале 9,0-10,9 см. В гибридном питомнике за два года исследований наиболее длинный колос был отмечен у гибридов: F3 Надежда / *2Саратовская 7, F3 Саратовская 7 / Надежда 11,1 и 10,6 см соответственно. Статистический анализ данных подтвердил достоверность межсортовых различий по длине колоса.

Количество зерен с колоса имеет прямое влияние на продуктивность. Завязываемость зерен в колосе относится к категории сильноварьирующих признаков с низкой наследуемостью, что существенно затрудняет отбор по этому признаку. В среднем за четыре года, в конкурсном сортоиспытании по количеству зёрен с колоса популяции Короткостебельная 3, Белозерная ККГ, РЖ превысили стандарт Саратовскую 7. На уровне стандарта была популяция С-10. Различия между популяциями и сортом - стандартом были существенны только в 2007 г. Среди сортов контрольного питомника в среднем за три года наибольшее число зерен отмечено у Кроны (59 шт.), НВП-3, Таловская 36, Былина, Славия; эти сорта отличались стабильностью во все годы исследования. В целом, все сорта в условиях Юго-Востока, в благоприятные годы, формируют большее число зерен в колосе, чем в неблагоприятные. Среди образцов коллекции ВИР превышают стандарт по количеству зерен с колоса сорта Hja 7009, Kaupo, Pulawskie wezesne,

Hacada, B.O. st 151, SCW-4, Сталь 2 Hl, Зубровка Hl. Достоверность различий между сортами подтверждается статистической обработкой.

Масса зерна с колоса также характеризуется высокой модификацион-ной изменчивостью, нижняя граница коэффициента вариации - 15%. Варьирование по массе зерна с колоса у различных сортов составляет 22,1-32,9% (Wegrzyn S., Grachowski L„ 1978). Различия между сортами и популяциями, изучавшимися в конкурсном и контрольном питомниках, достоверны. Близкие значения к стандарту по массе зерна с колоса в отдельные годы характерны для образцов Солнышко, С-10, РЖ; Таловская 36, Крона, Славия, Радонь, Памяти Кунакбаева.

Масса 1000 зерен имеет большое значение для формирования урожая. Наиболее высокие значения характерны для 2008 и 2010 года. В конкурсном сортоиспытании следует отметить сорт Солнышко 32,4 г., он превышал стандарт во все годы исследования, в среднем на 6%. Все изученные образцы озимой ржи достоверно не превышали сорта саратовской селекции, как в благоприятные, так и в острозасушливые годы. Среди сортов отечественной селекции по крупности близки к стандарту Огонёк и Памяти Кунакбаева. Среди коллекционных образцов крупное зерно 32,0-35,9 г. формируют Dorna, D. Troubsko, Stran liroge, Heines Hellnoru, Hacada, SCW-4, Волхова 2 Hl, RFc, Rpd.

Масса зерна с растения - комплексное выражение многих других элементов продуктивности. В связи со структурной сложностью этот признак проявляет наивысшую вариабельность по сравнению с другими компонентами урожая. Как межсортовые, так и внутрипопуляционные коэффициенты вариации признака продуктивности одного растения очень высокие от 25 до 159% (Нужди-на H.H., 2001). Для селекционных целей представляют интерес образцы с относительно высокой массой зерна с растения. В конкурсном сортоиспытании высокой массой зерна с растения, 108% к стандарту, характеризовалась популяция Свет-лозерная ККГ, средней - К-3, ниже средней - Памяти Бамбышева, Солнышко и популяция С-10. Среди сортов контрольного питомника высокая масса зерна с растения, 116 - 125% у сортов НВП-3 и Крона, средняя - Таловская 36 и Огонёк, ниже средней - Славия, Былина, Радонь, Памяти Кунакбаева. Среди сортов коллекции ВИР средняя масса зерна с растения у ИН-14, ниже средней у Зубровка Н1, низкая у сортов SCW-4, В.О.st 151; большинство образцов отличается очень низкими показателями. Среди гибридного материала очень высокая масса зерна с растения больше 135%, у F3 St 2233 / Саратовская 5, F3 Надежда / *2Саратовская 7, F3 Алмаз 2 / Саратовская 7, F3 Верхнячская 87 / Саратовская 6.

Изучение корреляционных связей между элементами продуктивности позволило оценить их информативность. Так для сортов и популяций по массе зерна с растения была выявлена положительная корреляция с продуктивной кустистостью (0,63*; 0,65**); количество зёрен с растения сопряжено с продуктивной кустистостью (0,57*- 0,96**) и массой зерна с растения (0,55** - 0,92**). Отрицательные корреляционные связи отмечаются между высотой растения и массой колоса (-0,58* - -0,77**), массой зерна с растения (-0,59*, -0,63*), массой 1000 зёрен (-0,68** - -0,73**); между длиной колоса и массой 1000 зёрен (-0,51*--0,73**). Масса колоса сопряжена с массой зерна с растения (0,77** - 0,90**),

количеством зёрен с колоса (0,57*- 0,66**), массой 1000 зёрен (0,56* - 0,76**). Исследования позволили выделить устойчивую по годам зависимость урожайности от массы зерна с растения (0,73**, 0,64**), массы колоса (0,56* - 0,82**), массы 1000 зёрен (0,81** - 0,93**). Анализ корреляционных связей показывает, что урожайность в годы исследования тесно коррелирует с массой 1000 зерен, массой колоса, что стало обоснованием дальнейшего исследования этих показателей.

ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ОЗИМОЙ РЖИ

Результаты изучения показывают высокую вариабельность признаков по годам, что стало предметом исследования влияния сред (год, генотип) и их взаимодействия на основе двухфакторного дисперсионного анализа урожайности сортов конкурсного сортоиспытания в 2008-2010 годах. Данный анализ показал, что значительное влияние в наших климатических условиях оказывает фактор года (табл. 2).

Таблица 2.

Доля влияния факторов на урожайность озимой ржи _и ее составляющие (2008-2010 гг.)_

Факторы , Урожайность Масса 1000 зерен Масса главного

колоса

Доля Р- Доля Е- Доля Р-

влияния, критерий влияния, критерий влияния, критерий

% % %

Годы (А) 71,4 590,56** , , 31,0 317,40** 28,4 117,58*

Сорта (В) 18,3 21,59** 61,4 89,89** 52,0 30,75*

АхВ 4,1 2,43** 3,3 • 2,39** 8,6 2,54**

Блоки 1,0 8,06** 0,1 ■ 1,28 0,3 1,26

Случайные 5,3 - 4,3 - ' 10,6 -

*,** - значим соответственно на 5% и 1%-ном уровнях.

Это свидетельствует о преобладающей доле средовых эффектов по годам испытания и о значимости их влияния на фенотипическую изменчивость урожая. Вклад генотипа в формирование урожайности значительный. В то же время значимость взаимодействия факторов свидетельствует о том, что дальнейшее повышение урожайности возможно за счёт высокопродуктивных адаптивных сортов.

Двухфакторный дисперсионный анализ по массе 1000 зерен выявил достоверные различия между сортами, условиями вегетационного периода и эффектом их взаимодействия. Вклад генотипа в формирование крупности зерна составил 61,4%. Влияние взаимодействия факторов «года» и «сорта» гоже достоверно, что доказывает важность межсортовых различий.

На формирование массы главного колоса озимой ржи значимое влияние оказали генотипические различия 52%, фактор «год» 28,4%. Изменение признака

в зависимости от метеорологических условий вегетации значимо, взаимодействие факторов А х в вносит наибольший вклад по сравнению с подобными взаимодействиями других показателей.

Полученные результаты потребовали конкретизации влияния условий года на продуктивность озимой ржи. Для чего провели систематизацию погодных условий по годам и их влияние на урожайность озимой ржи. Систематизацию проводили на основе анализа урожайности Саратовской 1 и 5 лучших сортов озимой ржи конкурсного сортоиспытания с 1936 по 2006 г. методом ортогональной регрессии, которая позволила выделить типы лет по степени выраженности данного показателя на (рис.1):

1. высокоурожайные годы (I и IV четверти ортогональной регрессии), когда средний урожай Саратовской 1 и лучших образцов КСИ был соответственно на уровне 3,2 и 4,1 т/га),

2. низкоурожайные годы (II и III четверти) - уровень урожайности был значительно ниже - 1,8 и 2,2 т/га соответственно.

60 «50

340

і ® я

§30

10 о

20 30

Саратовская 1

Рис. 1. Ортогональная регрессия урожайности (т/га) Саратовской 1 и лучших сортов КСИ за 1936-2006 гг.

В зависимости от степени превосходства современных сортов над Саратовской 1 по урожайности отмеченные типы лет в свою очередь делятся на годы с высокой и низкой стёйенЬкэ превосходства (табл. 3). Годы с высокой степенью превосходства современных сортов (I и II четверти) превосходство 5 лучших сортов конкурсного сортоиспытания н&д Саратовской 1 по урожайности в высокоурожайные годы на 1,3 т/га, а низкоурожайные - на 0,7 т/га. В годы же с низкой степенью превосходства (111 и IV четверти) это показатель составлял соответственно 0,5 и 0,1 т/га.

Таблица 3

Урожайность 5 лучших сортов в КСИ и Саратовской 1 в разные типы лет

Степень +- к Частота

превосходства Саратовской 1 лет, %

Высокоурожайные годы

Высокая 3,2 4,5 1,3 23

Низкая 3,3 3,8 0,5 21,5

Среднее: 3,2 4,1

Низкоурожайные годы

Высокая 1,8 2,5 0,7 20

Низкая 1,8 1,9 0,1 35,5

Среднее: 1,8 2,2

Все перечисленные выше группы лет характеризуются конкретными погодными условиями по отношению к среднемноголетним данным (для удобства восприятия их различий приводим сценарии условий контрастных типов лет).

Высокоурожайные годы с высокой степенью превосходства современных сортов. Отличительной особенностью лет этого типа является высокий уровень обеспеченности осадками в осенний период, что позволяет озимой ржи заложить высокий потенциал продуктивности уже на начальных этапах развития. Последующие весенне-летние условия увлажнения позволяют реализовать данный потенциал (рис. 2)._

25 ♦ высокурожайные годы ••*•• норма

20 А /\ ч/

15 / * и V*. аж/ 1

10 V '^'/Н./У у *

1 V у

Авг Сен Окт Ноя Дек Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл

Рис. 2. Динамика выпадения осадков в высокоурожайные годы с высокой степе! нью превосходства современных сортов, мм.

Низкоурожайные годы с низкой степенью превосходства современных сортов. Лучшие сорта озимой ржи формировали урожай на уровне 1,9 т/га и превышали Саратовскую 1 на 0,1 т/га. Слабая обеспеченность осадками с осени оказала значительное влияние на полноту всходов и развитие растений. Дефицит

влаги в критические фазы развития в летний период вегетации не позволил сформировать сортам высокой урожай. Урожайность определялась в основном засухой осенью и в весенне-летний период (ГТК 0,4-0,5), что привело также к слабой дифференциации сортов.

Анализ элементов продуктивности озимой ржи в связи с условиями вегетации показал, что в высокоурожайные годы I типа наблюдается преимущество таких показателей, как число растений с 1м2 на 18%, масса зерна с растения и масса зерна с колоса соответственно на 33,5 и 34%. Благоприятные условия способствовали снижению череззерницы на 15%, высоты на 12% и увеличению массы 1000 зерен на 35%. Оценка в эти годы позволяет выделять сорта, способные формировать высокую урожайность с лучшей её реализацией на уровне биоценоза, поскольку конкурентные взаимоотношения между растениями на единице площади являются одним из основных факторов формирования урожайности (рис. 3).

В низкоурожайные годы IV типа проявляется тенденция I типа лет, но с более выровненными показателями структуры, что связано с недостатком влаги в период колошения и налива зерна.

В годы, характерные для второго и третьего типа лет на первый план выходит реализация генотипом индивидуальных особенностей на уровне растения -продуктивная кустистость, число зерен с колоса и растения. В низкоурожайные годы способность сорта за счет продуктивной кустистости в среднем на 33% повысить урожай зерна приобретает основное значение. В засушливые годы длин-ноколосые формы становятся менее озерненными, о чем свидетельствует более высокий процент череззерницы, чем в обычные годы (на 16% выше).

150

140

130

120

110

100

90 _ Ей

80 І -Ш

50 НЕ

40 ВЙ;

30 т

20 І §

10 0

I тип лет IV ТІ пт лет

ш 1 Высота раст. см ¡а 3. Длина колоса, см ш 5. Число раст. на кв. м.

□ 7. Число зерен с колоса Н9. Масса зерна с растения

□ 11. Масса 1 ООО зерен_____

ІІтііплет ІІІтііплет

КО 2. Прод. кус. В4. Череззерница %

□ б.Число прод. стеблей на кв. м.

□ 8. Число зерен с растения О 10. Масса зерна с колоса

Рис. 3. Изменение показателей структуры урожая сортов озимой ржи в различные типы лет, %.

ПЛАСТИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ

Создание и внедрение в производство сортов, характеризующихся высокими адаптивными свойствами, способствует стабильности получения высоких урожаев по годам и является одной из главных задач селекции озимой ржи. В связи с этим у изучаемых сортов провели оценку показателей пластичности и стабильности по урожайности, а также массе 1 ООО зерен и массе главного колоса.

Анализ урожайности сортов конкурсного сортоиспытания показал, что показатель пластичности у большинства образцов изменялся адекватно условиям года, поскольку коэффициенты регрессии (Ь,) значимо не отклоняются от единицы (табл. 5). Наши исследования позволили отнести популяцию Светлозерная ККГ к числу наиболее пластичных. Слабая изменчивость массы 1000 зерен от условий отмечалась у сортов Елисеевская и Волжанка. Высокая изменчивость крупности зерна от условий среды характерна Саратовской 5, Саратовской крупнозерной, Марусеньки, Короткостебельной 3 и С-10. По массе главного колоса самыми пластичными являются сорт Саратовская 6 и Короткостебельная 3 с коэффициентом регрессии 1,7** и 1,6** соответственно.

Таблица 5.

Коэффициенты регрессии по хозяйственно-ценным признакам сортов и популяций (конкурсное сортоиспытание, 2008-2010 гг.)_

Сорт, популяция Урожайность Масса 1000 Масса главного

зерен колоса

Саратовская 7 0,9 0,8 0,5

Елисеевская 0,7* 0,6** 0,5**

Саратовская 1 0,9 0,9 1,1

Волжанка 1,0 0,6** 0,6

Сар. Крупнозерная 0,6 1,1** 0,7**

Саратовская 4 0,8** 0,9 1,4**

Саратовская 5 1Д 1,2** 1,3

Саратовская 6 1,1 1,1 1,7**

Марусенька 1,1 1,2* 0,6**

Памяти Бамбышева 1,1 1,5 1,1

Солнышко 1,3 0,9 0,6

Короткостебельная 3 1,0 1',4** 1,6**

С-10 1,1 1,1** 1,2

Светлозерная ККГ 1,2** 1 1,7

Рж 1,2 0,9 0,5**

*,**-! критерий значим, соответственно, на 5% и 1%-ном уровнях.

Изучение сортов контрольного питомника позволило к числу пластичных отнести сорта Саратовская 7 и Крона, а к стабильным - сорта Славия и Пышма, Выявлены достоверные отрицательные значения коэффициента регрессии (Ь,) у сортов Радонь, Роксана и Таловская 33, что свидетельствует об адапти-

рованости к лимитированным условиям. По массе 1000 зерен наиболее пластичными оказались сорта Крона, НВП-3, Радонь. Слабо реагировали на улучшение условий Саратовская 4, Саратовская 5, Паром. По массе главного колоса максимальная достоверная по t - критерию величина коэффициента регрессии выявлена у сортов НВП - 3, Саратовская 7, Огонек. Сорт Памяти Кунакбаева оказался адаптированным к лимитированным условиям выращивания.

По урожайности в конкурсном сортоиспытании стабильными были Саратовская 1, Волжанка, Саратовская 4, Саратовская 6, С-10, Светлозерная ККГ (табл. 6). Варианса стабильности (52) по массе 1000 зерен у большинства сортов незначима. По результатам математической обработки наиболее стабильными были сорта Саратовская крупнозерная, Саратовская 5, Марусенька, С-10, Корот-костебельная 3. По коэффициенту вариации (v) меньшая изменчивость показателя отмечалась у Саратовской 7.

Лучшим сортом по стабильности (52) массы главного колоса является Саратовская 4, другие сорта значимо не отличались. По коэффициенту вариации сорт Марусенька и популяция С-10 характеризуются наименьшей изменчивостью признака.

Таблица 6.

Показатели стабильности хозяйственно-ценных признаков сортов и популяций озимой ржи (конкурсное сортоиспытание, 2008-2010 гг.)

Сорт, популяция Урожайность Масса 1000 зе- Масса главного

рен колоса

V sf V V

Саратовская 7 1,30 19,00 0,54 8,10 0,03 8,50

Елисеевская 1,31 22,80 0,15 10,30 0,00 10,40

Саратовская 1 0,28* 27,70 0,28 12,70 0,01 20,80

Волжанка 0,28* 28,70 0,20 7,90 0,01 9,40

Сар. Крупнозерная 3,72 17,00 0* 12,30 0,00 8,20

Саратовская 4 0,12* 19,00 4,22 11,90 0* 17,20

Саратовская 5 7,61 25,80 0* 13,10 0,01 15,70

Саратовская 6 0,33* 21,80 0,66 11,70 0,00 20,00

Марусенька 1,00 23,90 0,11* 12,10 0,00 7,80

Памяти Бамбышева 2,55 27,00 6,99 18,10 0,01 15,20

Солнышко 4,92 27,90 2,97 12,60 0,01 19,20

Короткостебельная 3 0,78 23,00 0,13* 9,30 0,00 8,60

С-10 0,28* 24,20 0* 10,30 0,04 5,90

Светлозерная ККГ 0,34* 28,20 0,73 11,50 0,02 15,30

Рж 1,10 27,80 0,90 15,80 0,00 19,40

*- Р-критсрий значим на 5% -ном уровне.

Примечание. _ варианса стабильности, V - коэффициент вариации.

Анализ стабильности у образцов контрольного питомника позволил сделать заключение, что наибольшей изменчивости под влиянием условий подвер-

жена урожайность сортов Таловская 36, Былина и Паром, стабильность сорта проявили Славия, Огонёк, Радонь, Таловская 33. Сорта Марусенька и Пышма минимально реагировали на изменение условий среды. Изучение пластичности и стабильности сортов по массе 1000 зерен ¡позволило охарактеризовать, как наиболее стабильный, сорт Радонь. Анализ по коэффициенту вариации выявил сильную изменчивость под влиянием условий вегетации. Стабильность массы главного колоса у сортов по коэффициенту вариации отмечается у сортов Таловская 36, Памяти Кунакбаева, Славия, Марусенька.

АДАПТИВНОСТЬ И АТТРАКЦИЯ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ

В практической селекции большое значение придается исследованию принципов формирования количественных признаков у сортов и гибридов. Реализация количественных признаков связана с адаптационными свойствами растений сорта в системе «генотип - среда». Успешное решение таких задач зависит от подбора родительских компонентов при гибридизации. Для оценки связи между признаками и определения адаптивного потенциала сорта применяют различные методы: корреляционный и регрессионный анализы, оценку экологической стабильности и пластичности по Eberhart и Rüssel, Кильчевскому, Хотыле-вой, Федину и др.

Методологический подход, разработанный В.А. Драгавцевым, позволяет оценить в двумерной системе координат адаптивность сорта, изучая одновременно аттракцию пластических веществ в колос. Данная методика ранее использовалась при анализе у самоопылителей. Сам автор не отрицает возможности применения этого метода у перекрёстников, указывая при этом, что необходимо учитывать особенности этих культур.

Озимая рожь отличается от озимой пшеницы многими морфологическими и физиологическими признаками, влияющими на фотосинтетическую активность и продуктивность, особенно в период после выколашивания. Так, масса стебля озимой ржи продолжает нарастать длительное время после колошения. Участие колоса в фотосинтезе побега слабое - 6-7% (Brueckner G., 1961). После цветения значительная часть от накопленных в стебле ассимилятов, от 85% общего количества углерода, оттекает в зерно. Но свыше 45% ассимилятов продолжает находиться в стебле (Бушак В., 1980). В связи с этими физиологическими особенностями разнонаправленностъ процессов адаптивности и аттракции существует подобно другим культурам. Поэтому стояла задача оценить использование методического подхода в селекционных программах озимой ржи. Системы адаптивности и аттракции изучали в 2007 - 2010 гг. в двумерных системах координат «масса колоса» - «масса стебля» у образцов конкурсного, контрольного, гибридного питомников, а также коллекции ВИР методом ортогональной регрессии.

Анализ позволил разделить сорта на четыре группы с различным сочетанием положительных и отрицательных сдвигов. Распределение сортов изменялось в зависимости от условий года, но были выделены сорта, на распределение которых условия года не оказали значительного влияния и они показали стабильный результат. Лучшим сочетанием положительных сдвигов по адаптивности и

аттракции характеризуется первая группа, здесь наиболее вероятен выбор доноров выше указанных систем. По результатам исследований в первую группу в системе масса колоса - масса соломины попали: Саратовская 7 и Марусенька; Саратовская 6 в трех из четырех лет исследования выделялась в первой группе; популяция РЖ в двух из трех лет принадлежала к первой группе (табл.8).

Таблица 8.

Распределение сортов по группам в графической системе

масса колоса - масса стебля (КСИ, 2007 - 2010 гг.)_

Группа в системе масса колоса -

№ Сорт, популяции масса стебля

2007 2008 2009 2010

1 Елисеевская - III III II

2 Саратовская 1 111 III II III

3 Волжанка - III III 111

4 Сар крупнозерная IV IV IV III

5 Саратовская 7 I I I I

6 Саратовская 4 - III IV IV

7 Саратовская 5 I И IV I

8 Саратовская 6 I II I I

9 Марусенька - I I I

10 Памяти Бамбышева III II II III

11 Солнышко - I II II

12 Короткостебельная 3 II II 1 IV

13 С-10 II IV I I

14 Светлозерная ККГ - IV II IV

15 Рж - I I II

По четырехлетним данным источником адаптивности является Саратовская 7; в трех из четырех лет исследований отмечаем Саратовскую крупнозерную, Саратовскую 5, Саратовская 6, Марусенька, С - 10; в двух из трех лет Свет-лозерная ККГ.

Источником аттракции по четырехлетним данным являются Саратовская 7 и Саратовская 6; в трех из четырех лет выделились: Марусенька, Саратовская 5, Солнышко и популяции: К - 3, С -10, РЖ.

В третью, наименее благоприятную группу с отрицательными сдвигами по адаптивности и аттракции, во все годы изучения попали: Елисеевская, Саратовская 1 и Волжанка.

Анализ сортов контрольного питомника по адаптивности и аттракции в 2007-2010 гг. позволил выделить стабильные сорта - Саратовская 7 и Славия (I группа в трех из четырех лет). В качестве возможных источников адаптивности можно отметить сорт Крона, а также Саратовская 7, Славия, Таловская 36, по аттракции - Саратовская 7, Славия и НВП-3.

Изучение сортов озимой ржи в 2007-2008 гг. из коллекции ВИР позволило распределить сорта по группам ортогональной регрессии. Интерес представляет первая группа, в которой выделяются сорта с лучшим сочетанием положительных сдвигов по адаптивности и аттракции. К наиболее стабильным сортам принадлежат: SCW-4, Каиро, Саратовская 7, эти сорта оказались в первой группе во все годы изучения. Нейва, НУР-17, Hacada, Sentinel, Elvi, Метелица - во второй, Волна HI, Черниговская Hl, Lr4, Rm2, Сталь 2 Hl, Комсомолка - в четвертой.

Изучение в 2008-2009 гг. адаптивности и аттракции у третьего гибридного поколения от различных скрещиваний в системе координат «масса колоса» -«масса стебля» позволило выделить гибрид F3 Альфа *2 / Саратовская 6, характеризующийся высокой адаптивностью и аггракцией. По двухлетним наблюдениям отмечены гибриды, выделившиеся по системе адаптивности F3 St 2233 / Саратовская 5; по аттракции - F3 Hallo / Саратовская 5, F3 Алмаз 2 / Саратовская 7, F3 Былина 1*2 Саратовская 7, F3 Надежда 1*2 Саратовская 7 (рис. 5).

3,1 i 2.9 • i

1.9

1.5

Рис. 5. Системы адаптивности (ad) и аттракции (attr) гибридов озимой ржи, гибридный питомник, 2008 г. 1 - F3 367/76 / Саратовская 7; 2 - F3 Ясельда / Саратовская 7; 3 - F3 st 2233 / Саратовская 5; 4 - F3 Hallo / Саратовская 5; 5 - F3 Альфа *2 / Саратовская 6; 6 - Саратовская 7; 7 - F3 Bedecin / Саратовская 7; 8 - F3 Саратовская 6 *2 / Lad 287; 9 - F3 st 341 / Саратовская 6; 10 - F3 SCW 2219 / Саратовская 6; 11 - F3 Верхняческая 87 / Саратовская 6; 12 - F3 Алмаз 2 / Саратовская 7; 13 - F3 Nr 722 / Саратовская 5; 14 - F3 Былина /*2 Саратовская 7; 15 - F3 Lad 287 /* 2 Саратовская 6; 16 - F3 Саратовская 7 У Надежда; 17 - F3 Hacada / Саратовская 6; 18 - F3 Baro / Саратовская 6; 19 - F3 Саратовская 7 / Былина; 20 - F3 Надежда / Саратовская 7; 21 - F3 CU -3732 / Саратовская 5.

-а<1

Масси стебля, г

ВЫВОДЫ

1. На основе двухфакторного дисперсионного анализа урожайности в контрастные годы показано доминирующее влияние фактора «год», и выявлена высокая доля влияния генотипической изменчивости на показатели массы 1000 зерен и массы главного колоса. Взаимодействие между генотипом и условиями года имеет большую долю по массе главного колоса.

2. Систематизация погодных условий позволила выявить, что основным лимитирующим фактором| при формировании урожая в зоне Нижнего Поволжья является осенняя засуха (в 55,5% случаев).

3. Типизация продуктивности озимой ржи показала, что в благоприятные годы в ее структуре возрастает доля массы зерна с колоса и массы 1000 зерен, а в неблагоприятные годы - продуктивной кустистости и регенерационной способности сорта.

4. На фоне меняющихся погодных условий выявлены сорта и популяции как возможные источники для селекции: - на короткостебельность: Нейва, Зубровка HI, Волна HI, Волхова 2 HI RFc Pd3, Сталь 2 HI, SCW 1304, НУР-17, Sentinel, Метелица, Иммунер 76, Жатва HI; - на повышение числа зерен с колоса: К- 3, Светлозерная ККГ, РЖ, Крона, Таловская 36, Былина, Славия; - на крупнозер-ность: Солнышко; - на повышение массы зерна с растения: Светлозерная ККГ, Крона, Саратовская 4 и Марусенька. В засушливый год масса зерна с растения у сортов Саратовская 5, Крона и популяций К-3, Светлозерная ККГ, выше других сортов, что свидетельствует об их засухоустойчивости.

5. Выделены образцы с повышенной пластичностью по урожайности Светлозерная ККГ, Саратовская 7 и Пышма. Высокой стабильностью обладают Саратовская 4, С-10 и Марусенька.

6. Ценным компонентом для скрещиваний на повышение крупности зерна являются Саратовская крупнозерная, Саратовская 5, Марусенька, К-3, С-10, Крона, Радонь. По весу главного колоса наиболее адаптировны в условиях Поволжья НВП-3, Огонек, Таловская 33.

7. Применительно к озимой ржи метод оценки на адаптивность и аттракцию, позволяет повысить информативность оценки реакции сорта на складывающиеся условия вегетации, дополняя ее характеристикой по изученным критериям продуктивности.

8. По адаптивности и аттракции выделились сорта Саратовская 7, НВП-3, Саратовская 6, Саратовская 5; по аттракции - сорт Марусенька; по адаптивности -сорта Памяти Бамбышева, Крона, Огонек, Татарская 1, Былина, Сталь 2 HI , Toseuschi и популяции К-3, Светлозёрная ККГ.

9. Сорта озимой ржи, выделяющиеся одновременно по аттракции и адаптивности или в различные годы имеющие положительный сдвиг по одной из этих систем имеют перспективу для использования в качестве исходного материала для скрещиваний.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В селекционных программах использовать сорта: короткостебельные -Нейва, Зубровка HI, Волна HI, Волхова 2 Hl, RFc, Pd3; Сталь 2 Hl, SCW 1304, НУР-17, Sentinel, Метелица, Иммунер 76, Жатва Hl, гибриды: F3 Hallo / Саратовская 5, F3 Bedecin /_Саратовская_7; крупнозерные - выделившиеся по длине колоса - РЖ, Славия, Крона, Паром, Метелица, Комсомолка, Сталь 2 HI, Волна HI, по количеству зерен с колоса - Крона, Былина, Каиро, Сталь 2 HI.

2. В селекционных программах на адаптивность использовать Светлозерная ККГ, Саратовская 7, Крона (урожайность), К-3, С-10, Крона, (масса 1000 зерен), Саратовская 4, Саратовская 6, Саратовская 7, К-3, (масса главного колоса).

3. В качестве источников, выделившихся по адаптивности и аттракции использовать - Саратовскую 5, Саратовскую 6, Саратовскую 7. В скрещивания привлекать сорта, отличавшиеся максимальными сдвигами по адаптивности: Willa Pouca de Aguiar, Hja 7009, Huesca , Trenelense, Wieloufnia, Borfuro, Комсомолка, Duppler Roggen, Heines Hellnoru, D. Troubsko; по аттракции: Супер КСТ, Харьковская 55 Hl, Lr4, Sri, RFc, Er; Elvi, Frederick, Черниговская Hl, Lr4, Rm2; Haru 4, Stooling, Hadmerslebener, Dorna, Волхова 2 Hl, RFc, RPd. Использовать для дальнейшей селекционной работы гибриды F3, выделившиеся по адаптивности: st 2233/Саратовская 5, Альфа *2/Саратовская 6, F3Nr 722/Саратовская 5, Надежда 1*2 Саратовская 7; по аттракции: st 341 / Саратовская 6, Саратовская 7/Надежда.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ

1. Прянишников А.И. Экологические аспекты формирования урожайности озимой ржи / А.И. Прянишников, Ю.С. Свистунов // Вестн. СГАУ им. Н.И. Вавилова.-2009. -№10.-С. 46-50.

2. Прянишников А.И. Изменчивость структуры урожая озимой ржи в связи с условиями вегетации / А.И. Прянишников, Ю.С. Свистунов // Вестн. СГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2011. - № 4. - С. 20-22.

Статьи в сборниках и материалах конференций

3. Ермолаева Т.Я. Качество зерна сортов озимой ржи / Т.Я. Ермолаева, H.H. Нуждина, Ю.С. Свистунов, A.A. Тихомиров // Повышение эффективности растениеводства и животноводства - путь к рентабельному производству: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, посвящ. Памяти Р.Г. Гареева. - Казань, 2008. - С. 241-243.

4. Ермолаева Т.Я. Селекция озимой ржи в Поволжье / Т.Я. Ермолаева, H.H. Нуждина, А.Н. Ковалева, Ю.С. Свистунов // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка: материалы Вссрос. науч.-практ. конф. - Уфа, 2009.-С. 131-133.

5. Ермолаева Т.Я. Сорта озимой ржи НИИСХ Юго-Востока / Т.Я. Ермолаева, H.H. Нуждина, А.Н. Ковалева, A.A. Тихомиров, Ю.С. Свистунов // Сборник научных трудов (посвящается 135-летию со дня рождения Г.К. Мейстера и 100-

летаю со дня основания Аркадакской опытной станции). - Саратов, 2009. - С. 3539.

6. Ковалева А.Н. Результаты селекции озимой ржи на светлозерность / А.Н. Ковалева, H.H. Нуждина, Т.Я. Ермолаева, И.Д. Прямицкая, Ю.С. Свистунов // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка: материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа, 2009. - С. 149-151.

7. Ковалева А.Н. Перспективы селекции озимой ржи на светлозерность / А.Н. Ковалева, Т.Я. Ермолаева H.H. Нуждина, В.А. Куликова, Ю.С. Свистунов. // Аграрный вестник Вестник Юго-Востока. - 2010. - № 2(5). - С. 4 - 6.

8. Свистунов Ю.С. Оценка сортов озимой ржи по адаптивности и аттракции в 2007 году/ Свистунов Ю.С., Прянишников А.И., Нуждина H.H. // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Поволжья: материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых и специалистов. - Саратов, 2010.-С. 119-122.

9. Ермолаева Т.Я. Особенности сортов озимой ржи саратовской селекции в засушливых условиях Нижнего Поволжья / Т.Я. Ермолаева, H.H. Нуждина, Ю.С Свистунов //«Засуха: научно-обоснованные подходы к решению проблемы в аграрном производстве», (посвященная 125-летию со дня рождения А.П. Шехурди-на) материалы Всероссийской научно-практической онлайн конференции. Саратов, 2011. - 6 июня - 6 июля [Электронный ресурс], http:// aris-er.narod.ru/konferenciya 2011-sekl html.

10. Результаты селекции озимой ржи на светлозерность в условиях Нижнего Поволжья H.H. Нуждина, Т.Я. Ермолаева, Ю.С. Свистунов, А.Н. Ковалева, Ю.В. Итальянская, Г.В. Пискунова // Сборник научных материалов Шатиловских чтений (посвящается 115-летию Шатиловской СХОС). - Орел, 2011. - С. 97-103.

11. Свистунов Ю.С. Адаптивные свойства сортов озимой ржи / Ю.С. Свистунов, Т.Я. Ермолаева, H.H. Нуждина П «Засуха: научно-обоснованные подходы к решению проблемы в аграрном производстве», (посвященная 125-летаю со дня рождения А.П. Шехурдина) материалы Всероссийской научно-практической онлайн конференции. Саратов, 2011. - 6 июня - 6 июля [Электронный ресурс]. http://ariser.narod.ru/konferenciya 2011-sekl html.

12. Свистунов Ю.С. Оценка полигенных систем сортов озимой ржи /Ю.С. Свистунов, Т.Я. Ермолаева // Научное обеспечение АПК: материалы научно-практических конференций 2 специализированной агропромышленной выставки «САРАТОВ-АГРО. 2011». Саратов, 2011. - С. 57 - 59.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Свистунов, Юрий Сергеевич, Саратов

61 12-6/326

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЮГО-ВОСТОКА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК (ГНУ НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии)

АДАПТИРОВАННОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Свистунов Юрий Сергеевич

К писи

Научный руководитель -доктор с.-х. наук, Прянишников А.И

Саратов - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

1.1. Урожайность озимой ржи 8

1.2. Адаптивность 15 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 24

2.1. Материал исследований 24

2.2. Методы исследований 27

2.3. Метеорологические условия проведения полевых опытов 30 ГЛАВА 3. УРОЖАЙНОСТЬ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРОДУКТИВНОСТИ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ 38 ГЛАВА 4. ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ОЗИМОЙ РЖИ 51

4.1. Вклад факторов в формирование урожайности 51

4.2. Экологические аспекты формирования урожайности озимой ржи 52

4.3. Изменчивость показателей структуры урожая озимой ржи

в связи с условиями вегетации 59 ГЛАВА 5. ПЛАСТИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ

ОЗИМОЙ РЖИ 64 ГЛАВА 6. АДАПТИВНОСТЬ И АТТРАКЦИЯ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ 70

ВЫВОДЫ 83

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ 85

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 86

ПРИЛОЖЕНИЕ 102

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Рожь - одна из неприхотливых, технологичных и высокоурожайных зерновых культур. Озимая рожь - ценная продовольственная и кормовая культура, используемая для пищевых, кормовых и технических целей. Она играет также роль важной страховой сельскохозяйственной культуры и поэтому сорта должны отвечать современным требованиям сельскохозяйственного производства.

В настоящее время отдается предпочтение селекции сортов с высоким адаптивным потенциалом, сочетающих повышенную продуктивность с устойчивостью к действию абиотических (зимостойкость, засухо-устойчивость, устойчивость к повышенной кислотности почвы и полеганию) и биотических (болезни и вредители) факторов, лимитирующих в конкретных почвенно -климатических и погодных условиях величину и качество урожая (Пономарева М.Л., Пономарев С.Н., 2008).

К критериям адаптивности относятся способность к выживанию, (высокая конкурентоспособность в естественных условиях), высокая продуктивность популяций, качество урожая и их стабильность во времени и пространстве.

венное производство (Адаменко В.Н., 1979). Для зоны юга-востока европейской части страны характерна частая (до 60%) повторяемость засух (таб. 1).

Таблица 1

Повторяемость опасных гидрометеорологических явлений _(по м/с Саратов ЮВ)_

Явление Повторямость,

раз в число лет

Засуха (гидротермический коэффициент < 0,7) 5-10

(гидротермический коэффициент < 0,5) 1-5

Заморозки весной с температурой ниже - 3°

в воздухе 1-10

на поверхности почвы 1-5

Заморозки в конце мая - начале июня

(на поверхности почвы) 1-5

Сильный дождь (> 50 мм за период не более 12 ч) 1-6

Дождь с интенсивностью более 30 мм за 12 ч 2-5

Ливень с интенсивностью > 20 мм за 1 ч 1-5

Сильные морозы с температурой ниже - 20°С

(более 5 суток подряд) 4-10

Сильный ветер (> 15 м/с) 1-5

Климатическая составляющая изменчивости урожайности варьирует в пределах 30-60%; межгодовая вариабельность урожайности достигает 25%.

В связи с этим исследование адаптивных свойств сортов, изучаемых популяций и коллекционных образцов ВИР в условиях Нижнего Поволжья имеет важное значение в селекции культуры.

Первые селекционные сорта озимой ржи, ведущие свое начало от местной Елисеевской ржи (Саратовская 1, Волжанка, Саратовская крупнозерная) отличаются высокорослостью и неустойчивостью к полеганию. Низкорослые сорта интенсивного типа с рецессивно-полигенным наследованием высоты растений: Саратовская 4, Саратовская 5, Саратовская 6, Саратовская 7, Марусенька - обладают высокой потенциальной урожайностью и отличаются по реакции на различные метеоусловия.

Тем не менее, как отмечают многие ученые (Бамбышев У.С. 2001, Гон-чаренко A.A. 2008, Пономарева M.JI. 2008), несмотря на имеющиеся достижения, по многим направлениям селекции ржи заметных сдвигов не достиг-

нуто. В решении проблем селекции успех в значительной степени зависит от наличия и грамотного подбора исходного материала.

Изучение основных хозяйственно-ценных признаков растений сортов, различных по морфотипу, в связи с меняющимися погодными и агротехническими условиями позволяет оценить адаптивные свойства и прогнозировать реализацию биологического потенциала новых сортов.

Задачи исследований:

- Оценить долю влияния генотипа и факторов внешней среды на урожай, изучить пластичность и стабильность сортообразцов озимой ржи по урожайности, массе 1 ООО зерен и весу главного колоса.

- Систематизировать метеорологические условия в связи с урожайностью озимой ржи, конкретизировать по типам сценарии погодной обстановки и выделить принципиальные различия структуры продуктивности, определяющие тот или иной уровень урожая в типизированные годы.

- Изучить возможность использования в селекции озимой ржи оценки систем адаптивности и аттракции пластических веществ в колос и выявить сортовые различия по данным признакам.

- Выделить перспективные образцы по изученным критериям продуктивности и их адаптированности для последующего использования в селекционном процессе.

онных программах, изучены сортообразцы отечественного и мирового генофонда.

Практическая значимость. Определены основные сценарии погодных условий и выделены принципиальные различия в структуре продуктивности для селекционных программ на повышение продуктивности в условиях Саратовской области. Выявлены сорта, характеризующиеся высокими показателями пластичности и стабильности по урожайности, массе 1000 зерен, весу главного колоса. Выделены образцы, обладающие высокой адаптированно-стью и аттракционной способностью. Для использования в селекционных программах предложены сортообразцы - источники для улучшения отдельных элементов продуктивности.

Основные положения, выносимые на защиту:

2. Систематизация погодных условий и структуры продуктивности, определяющих уровень урожая озимой ржи.

4. Адаптивность образцов озимой ржи, как источников хозяйственно-ценных признаков в условиях Саратова.

Личный вклад соискателя. При подготовке и выполнении диссертационной работы автор принимал активное участие в разработке рабочей программы исследований, в соответствии с которой провел полевые и лабораторные исследования, математическую обработку и анализ полученных данных. Для типизации лет привлекались к изучению результаты оценок селекционного материала с 1936 по 2006 гг.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно - практической конференции - Уфа,

1-3 июля 2009 года, на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» (г. Саратов 2010 г.), на Всероссийской научно-практической интернет-конференции «Засуха: научно-обоснованные подходы к решению проблемы в аграрном производстве (к 125-летию со дня рождения А.П. Шехурдина)», (г. Саратов 2011 г.), на Научно-практической конференции 2 специализированной агропромышленной выставки «САРАТОВ-АГРО» (г. Саратов, 2011 г.).

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук А.И. Прянишникову, заведующей лаборатории селекции и семеноводства озимой ржи, кандидату сельскохозяйственных наук Т.Я. Ермолаевой, а также сотрудникам отдела селекции и семеноводства озимых культур, лаборатории экономики, лаборатории агрометеорологии, сотрудникам научной библиотеки за помощь и содействие при выполнении и оформлении диссертационной работы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Урожайность озимой ржи

Урожайность - главный результирующий признак реакции растений на складывающиеся во время вегетации условия (Прянишников А.И. 2006).

Генов «урожайности», как таковых, не существует, и генетический контроль комплексного признака «урожайность» осуществляется через физиологические и биохимические реакции, являющиеся взаимодействующими компонентами или субкомпонентами метаболической системы всего растения (Grafius J.E., 1959; Williams W, Gilbert N, 1969; Malborn S.O., 1969; Wallace D.H. et al., 1972 и др.).

Высокий уровень урожайности культурных растений связан со многими генетически детерминированными физиологическими и биологическими процессами, к важнейшим из которых относятся интенсивность фотосинтеза и дыхания растений, передвижение продуктов ассимиляции, скорость старения листьев, корневой системы и др. (Matsuo Т., 1975).

Изучение природы такого сложного признака, как урожайность, проводится на основе разделения его на составляющие компоненты. Такая функциональная структуризация потенциала онтогенетической адаптации растений позволяет выявить особенности изменчивости числа компонентов, в наибольшей степени влияющих на величину и качество урожая. Каждый из компонентов и субкомпонентов по-разному влияет на величину и качество урожая, дифференцированно отзывается на отбор и факторы внешней среды. Более того, каждый из компонентов на разных стадиях онтогенеза растения может изменяться в разной степени (Ипатьев А.Н., 1940; Powers L., 1945; Griffing В, 1953; Gilbert N., 1961; Жученко A.A., 1973).

Высокая адаптивность и урожайность культуры могут обеспечиваться за счет сочетания большей стабильности одних и пластичности других признаков (Жученко A.A., 1973; Matsuo Т., 1975)

К основным хозяйственно ценным признакам озимой ржи относятся высота и продуктивная кустистость растения, длина колоса, число колосков, цветков и зерен в нем, крупность зерна, а также признаки с более сложной структурой - масса зерна с колоса и растения.

Изучение корреляций количественных признаков представляет большой интерес как для раскрытия генетики этих признаков, так и для разработки теоретических основ практической селекции. В коррелированности признаков отражается параллельная изменчивость разных признаков в зависимости от условий выращивания, а также определяется значимость отдельных элементов в формировании продуктивности. Предполагают, что генетической причиной корреляций между признаками может быть сцепление или плейотропное действие генов.

Высота растений, как и другие количественные признаки, находится в функциональной взаимосвязи с элементами структуры урожая. «Хотя высота и не является элементом продуктивности, но во многом определяет урожайность сорта», отмечает В.Д. Кобылянский в работе «Культурная флора СССР» (1989).

Исследования Ф. Т. Кондратенко и А. А. Гончаренко (1974) показали, что высота растений на 85 % определяет их устойчивость к полеганию. Это один из важных морфологических признаков при проведении отборов элитных растений. Знание закономерностей изменчивости и наследования этого признака, его сопряженности с элементами продуктивности может содействовать эффективности отбора, при создании неполегающих, высокопродуктивных сортов.

Снижение высоты соломины не является самоцелью, главное в селекционных программах - выведение сортов, практически устойчивых к полеганию и к болезням, обладающих высокими продуктивностью и качеством зерна. Решение этих задач возможно только при создании короткостебель-ных сортов на рецессивной и доминантной основе.

Данным вопросом занимались многие ученые и у них нет однозначного

ответа. Например, Т.С. Фадеева и Н.М. Гладышева (1981) на основании собственных исследований считают, что высота растений у ржи может быть маркерным признаком при отборе на продуктивность. Тесную коррелятивную связь между этими признаками отмечают A.A. Гончаренко и др. (1987) на примере сорта Восход 2.

Однако К.Н. Курмангалин и Н.Г. Пугач (1976) при анализе сорта Вятка 2 обращают внимание на отсутствие связи между высотой растений и продуктивностью. Аналогичные данные получены Н.Ю. Семеновой, H.A. Соколовой (1974) и Хорошевой К.Н. (1975). В большинстве популяций средневы-соких, тетраплоидных и особенно короткостебельных сортов отмечена высокая положительная корреляция между высотой и продуктивностью растения. Отсутствие значимых межсортовых коэффициентов корреляции между этими признаками и разрыв этой связи в гибридных поколениях свидетельствует о возможности независимой селекции на короткостебельность и продуктивность (Кобылянский В.Д., 1989).

Высота растений у ржи зависит от наследственных особенностей сорта, а также от температуры и сумм осадков за вегетационный период. Подтверждением этого являются данные географических опытов, в которых была выявлена тенденция уменьшения высоты растений у ржи с продвижением посевов с севера на юг и с запада на восток (Кобылянский В.Д., 1989).

Высота относится к признакам с малой фенотипической изменчивостью, причем сравнительно высокие коэффициенты наследуемости говорят о том, что основная доля в этой изменчивости определяется генотипом растения.

На основании этих данных можно предположить, что, хотя высота растений и связана с продуктивностью, она не может служить существенным критерием при отборе на урожайность.

Количество продуктивных стеблей на 1м2 - сильно варьирующий признак, т.к. зависит от совместного действия как биологических факторов, так и почвенно-климатических.

Количество продуктивных стеблей с единицы площади, являющееся

важнейшим элементом структуры урожая, зависит от характера взаимной компенсации двух количественных признаков - густоты стояния растений и продуктивной кустистости.

Продуктивная кустистость и число растений на единице площади варьируют в противоположных направлениях (Стихии М.Ф., Денисов П.В., 1977).

Внутрисортовые коэффициенты корреляции этого признака с другими показывают, что высокая продуктивная кустистость сопровождается более мощным развитием растения (Курмангалин К.Н., Пугач Н. Г., 1976; Кобы-лянский В.Д.,1982; Гладышева Н.М., 1981).

Наличие положительной связи между количеством продуктивных стеблей и урожайностью свидетельствует о том, что урожайность зависит больше от числа плодоносящих стеблей на 1 м2, чем от продуктивной кустистости. Положительное влияние этого признака на урожайность обусловлено высокой массой зерна с колоса, растения, крупности зерна (Валеев А.З. и др. 1989)

Количество продуктивных стеблей на единице площади характеризует биологическую приспособленность сорта, отражающую, в основном, зимо-морозоустойчивость и засухоустойчивость.

К важным морфологическим признакам сортов озимой ржи относятся следующие характеристики колоса: длина колоса и е

Информация о работе

Свистунов, Юрий Сергеевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов, 2012
ВАК 06.01.05

Диссертация

Адаптированность сортов озимой ржи в условиях Нижнего Поволжья - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы