Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Экологическая пластичность и стабильность сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Экологическая пластичность и стабильность сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края"

На правах рукописи

ВАЛЕКЖАНИН ВИТАЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ И ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ

И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ В УСЛОВИЯХ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 9 ДПР 1Ш

Барнаул - 2012

005018110

005018110

Диссертационная работа выполнена в лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы ГНУ "Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства" Россельхозакадемии.

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Коробейников Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ведущая организация: ГНУ "Кемеровский научно - исследовательский институт сельского хозяйства" Россельхозакадемии

Защита состоится «18» мая 2012 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.002.03 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет» по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 Факс: (385-2) 62-83-96 E-mail: nnchernisheva@.mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «£\> апреля 2012 г.

Стрижова Фания Мухамеджановна (АГАУ) кандидат биологических наук, доцент Хлебова Любовь Петровна (АлтГУ)

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Алтайский край является одним из крупнейших производителей высококачественного зерна яровой мягкой пшеницы в Сибири. Площади посева в этом регионе в настоящее время стабилизировались на уровне 2,4-2,5 млн. га, что составляет около одной третьей от площадей, занимаемых этой кулыурой в Западной Сибири.

Своеобразие агроэкологической ситуации данного региона заключается, прежде всего, в неустойчивом проявлении климатических факторов по годам, в частности, количества и характера распределения осадков при достаточно широком диапазоне запасов весенней почвенной влаги. Нестабильность погодных условий, а также недостаточная сбалансированность адаптивных возможностей используемых сортов приводит к резким колебаниям урожайности пшеницы в ряду лет, как по отдельным зонам, так и в среднем по краю. Отрицательное действие неблагоприятных абиотических факторов среды может быть существенно снижено в результате расширения морфобиотипного разнообразия сортов пшеницы и повышения их адаптивного потенциала. Вместе с тем выраженная почвенно-климатическая зональность региона свидетельствует о целесообразности создания агроэкологически специализированных сортов с генетически детерминированными специфическими свойствами (засухо- и жаростойкость, отзывчивость на благоприятный агрофон и устойчивость к полеганию). Для успешного решения указанных селекционных задач в первую очередь необходимо располагать объективными сведениями о характере реакций исходных генотипов на динамику параметров внешних условий, что и определяет актуальность и важность исследований в этом направлении.

Цель исследований. Изучить адаптивные реакции сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края.

Для достижения указанной цели было намечено решение следующих задач:

1. Изучить 37 сортов и линий яровой мягкой пшеницы различных групп спелости по урожайности и элементам ее структуры в различных условиях выращивания.

2. Оценить экологическую пластичность и стабильность сортообразцов по урожайности и элементам её структуры различными статистическими методами.

3. Изучить морфоструктурные особенности экологически пластичных и узкоспециализированных сортов и линий.

4. Определить корреляционные взаимосвязи урожайности и элементов её структуры в различных агроэкологических условиях.

5. Выделить генотипы с высокими показателями пластичности и стабильности для дальнейшего их использования в селекции на адаптивность.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Приобской лесостепи Алтайского края получена развернутая характеристика набора сортов и перспективных линий яровой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности, как по урожайности, так и отдельным элементам продуктивности растений. Установлены специфические сочетания ведущих элементов структуры урожая для экологически пластичных, отзывчивых и стрессоустойчивых групп сортов и линий яровой мягкой пшеницы.

Практическая значимость работы и использование результатов исследований. По результатам исследований сформирована коллекция сортообраз-цов для целенаправленного использования в селекции на высокую и стабильную урожайность, как в широком, так и специфическом диапазонах агроэколо-гических условий. Создан перспективный селекционный материал, который в настоящее время проходит изучение в питомниках лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы Алтайского НИИ сельского хозяйства.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Параметры экологической пластичности сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры.

2. Морфоструктурные особенности различных групп генотипов в контрастных условиях выращивания.

3. Перспективные селекционные линии, созданные с учётом параметров экологической пластичности исходных родительских форм.

Апробация результатов работы и публикации. Результаты исследований доложены на Международной конференции молодых учёных "Молодые учёные - аграрной науке" (СибНИИСХ, 11-12 июля 2006 г.); на Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых "Молодые ученые - сельскому хозяйству Сибири" (АНИИСХ, 25-26 марта 2010 г.); на заседаниях научно-методического совета селекционного центра Алтайского НИИСХ в 20042006 гг.

По теме диссертации опубликовано 11 статей, в т.ч. 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получено 4 авторских свидетельства и 4 патента на новые селекционные достижения.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов и практических рекомендаций для селекции. Содержит 26 таблиц, 18 рисунков, а также 30 приложений. Библиографический список содержит 178 наименований, в том числе 24 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации научному руководителю к. б. н. Н.И. Коробейникову, к. с.-х. н. М.А. Розовой, к. с.-х. н. В.А. Борадулиной, а также коллективу лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы, участвовавшему в выполнении и обсуждении результатов исследований.

ГЛАВА I. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ, МЕТОДЫ ЕЁ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ (Обзор литературы)

В этой главе дано экспериментальное обоснование представлений об экологической пластичности и её роли в адаптивной селекции. Представлены различные методы оценки экологической пластичности и их практическое применение в селекционных программах.

ГЛАВА II. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые эксперименты проведены в 2004-2006 гг. на опытном поле лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы Алтайского НИИСХ, расположенном в Приобской лесостепи Алтайского края.

Особенности гидротермических и почвенных условий. Погодные условия в годы проведения полевых экспериментов имели свои характерные особенности, повлиявшие на развитие культуры. Так, период вегетации 2004 года отличался от среднемноголетних показателей более высокой температурой воздуха в мае и июне, а также обилием осадков в конце июня - начале июля, что позволило большому количеству генотипов сформировать высокий урожай, особенно среднепоздним сортам. Своеобразие гидротермического режима периода вегетации 2005 года заключалось в высокой среднесуточной температуре воздуха (на 2-4°С выше климатической нормы) и ограниченном количестве осадков в мае-июне со смещением их максимума на вторую половину июля и начало августа, что привело к резкому снижению продуктивности ранне- и среднеспелых сортов. К особенностям вегетационного периода 2006 года относится близкая к климатической норме среднесуточная температура воздуха на всем его протяжении и обилие атмосферных осадков во второй половине вегетации (июль-начало августа), что привело к существенному полеганию стеблестоя на некоторых опытных делянках.

Материал исследований. В качестве объекта исследований использован набор генотипов, состоящий из 37 сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы, представленный образцами отечественной и зарубежной селекции различных групп спелости.

Методика проведения исследований. Полевые опыты проводили по методике конкурсного сортоиспытания, используемой в Алтайском НИИСХ. Посев осуществляли сеялкой ССФК-7 по трём предшественникам: чистый пар, зернобобовые (горох) и зерновые (вторая культура после пара, предшественник - пшеница). Норма высева 500 всхожих зерен на 1 м2, площадь делянок 10 м , повторность четырёхкратная.

При проведении фенологических наблюдений отмечены даты наступления основных фаз развития растений: всходы, кущение, колошение и полная спелость. В фазу полных всходов выделены учетные площадки с суммарной площадью 1 м2 для определения числа взошедших растений и отбора снопового образца в фазу восковой спелости. Объем случайной выборки составил 20 растений каждого повторения для определения следующих элементов структуры урожая: густота стояния растений к уборке, число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна колоса, масса 1000 зерен и масса зерна растения. При этом следует отметить, что в диссертационной работе анализ адаптивных свойств сортов и линий яровой мягкой пшеницы проведен для всех запланированных элементов структуры урожая. В автореферате основной акцент сделан на урожайности, числе зерен главного колоса, массе его зерна и массе 1000 зерен, так как они позволяют наиболее четко дифференцировать сорта и линии пшеницы по их реакции к различным условиям выращивания.

Статистическая обработка экспериментального материала проведена методами дисперсионного, вариационного и корреляционного анализов (Б.А. Доспехов, 1979). Параметры экологической пластичности рассчитаны по методике S.A. Eberhart and W.A. Russell (1966), а также С.П. Мартынова (1989) с использованием пакета программ статистического и биометрико-генетического анализа в растениеводстве и селекции AGROS, версия - 2.09 (1999). По методике Л А. Животкова с соавторами (1994) рассчитаны общая и специфическая адаптивная способность сортов и линий пшеницы по урожайности и элементам её структуры в контрастных условиях выращивания. При этом в отличие от метода JI.A. Животкова с соавторами нами в качестве благоприятных и лимитированных условий использованы средние значения по 3 самым высоко- и низкоурожайным вариантам сред. Прирост элементов структуры урожая определялся относительно средней по генотипам для одного наиболее урожайного представителя каждого агроэкологического типа (интенсивный, стрессоустойчивый и экологически пластичный) в соответствующей группе спелости.

ГЛАВА III. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ СОРТОВ И ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ

Урожайность яровой мягкой пшеницы и факторы её изменчивости

Урожайность - это основной показатель хозяйственной ценности сорта, поэтому улучшение её параметров является приоритетным направлением большинства селекционных программ. В наших исследованиях наблюдались значительные и статистически достоверные различия средней по генотипам урожайности в зависимости от варианта агроэкологических условий. Доля влияния факторов в общую изменчивость урожайности составила: фактор "год" - 29,9% и эффект взаимодействия факторов "год * предшественник" - 39,9%. Значительно ниже доли изменчивости, обусловленные влиянием предшественника и генотипа (5,1 и 11,7% соответственно). Уровни вкладов остальных взаимодействий не превышают 4%, но они также достоверны. Максимальная урожайность в опыте получена в 2004 году при посеве по чистому пару, когда она варьировала от 3,68 т/га (среднеранняя группа), 4,31 т/га (среднеспелая группа) и до 4,81 т/га (среднепоздняя группа). Минимальная урожайность сформирована в засушливом 2005 году при посеве по лимитированному агрофону (от 1,18 т/га - среднеранние до 1,34 т/га - среднеспелые и среднепоздние сорта и линии). В среднем за годы проведения опытов наиболее урожайными оказались сорта и линии среднеспелой и среднепоздней групп спелости (2,86 и 3,19 т/га соответственно) в сравнении со среднеранними генотипами (2,47 т/га). Наиболее продуктивные сорта и линии представлены в табл. 1.

Анализ адаптивных свойств изучаемых сортов и линий пшеницы различными методами показал, что к генотипам с широкой экологической пластичностью относятся: среднеранние - Лютесценс 618, Лютесценс 496, Алтайская 99, Памяти Азиева; среднеспелые - Алтайская 530, Дуэт, Алтайская степная; среднепоздние - Лютесценс 680, Алтайская 105 и Омская 28. Одними из наиболее важных оснований для такой агроэкологической классификации генотипов являются коэффициенты регрессии их урожаев на индексы условий среды, рав-

ные или близкие к единице. При этом не исключена ситуация сочетания высокой средней урожайности с коэффициентом регрессии существенно выше единицы, как это наблюдается у Лютесценс 496, Лютесценс 680 и Омская 28.

Таблица 1 - Урожайность и параметры экологической пластичности лучших сортов и линий яровой мягкой пшеницы, (в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Урожайность, т/га Коэффициент вариации, % Пластичность по S.A. Eberhart и W.A. Russell (bi) | Стабильность по С.П. Мартынову (Hi) Адаптивность по Л.А. Жи-воткову с соавторами, %

средняя лимиты благоприятные условия лимитированные условия

Cpe/mq ранние сорта и линии

Алтайская 98, ст. 2,41 1,07-3,52 29,7 0,99 -1,7 96,5 96,5

Лютесценс 618 2,75 1,48^,06 28,8 1,06* 8,9 111,1 111,0

Лютесценс 496 2,71 1,29-4,18 31,9 1,18* 6,1 115,2 110,4

Алтайская 99 2,63 1,20-4,13 30,8 1,09* 4,6 106,0 107,5

Памяти Азиева 2,62 1,22-4,04 30,4 1,08* 3,9 107,6 112,1

Среднее 2,47 1,18-3,68 - 1,00 - 100,0 100,0

НСРо.05 0,14 - - - - 4,7 6,4

Среднеспелые сорта и линии

Алтайская 100, ст. 2,87 1,31-4,28 29,9 0,98 -1,0 99,7 97,0

Алтайская 530 3,14 1,39-4,45 27,9 1,02 8,7 105,7 113,6

Дуэт- 3,14 1,53464 27,0 0,99 9,4 106,5 117,6

Алтайская степная 3,06 1,46-4,45 28,3 1,00 7,1 104,0 107,5

Омская 35 3,04 1,26-4,66 31,6 1,13* 4,9 106,2 100,5

Омская 30 3,02 1,28-4,62 32,1 1,13* 4,9 107,6 101,0

Алтайская 103 2,95 1,60-4,34 28,0 0,93* 2,3 98,6 105,0

к 54975 2,92 1,28-4,99 35,7 1,22* 1,4 108,9 95,0

Икар 2,75 1,13-4,57 35,4 1,14* -3,7 102,7 92,0

Среднее 2,86 1,34-4,31 - 1,00 - 100,0 100,0

НСРо.05 0,10 - - - - 4,6 6,0

Среднепоздние сорта и линии

Алтайский простор, ст. 2,77 1,19-4,26 31,0 0,86* -11,1 87,7 90,3

Лютесценс 680 3,56 1,50-5,50 33,0 1,17* 11,1 114,0 109,7

Алтайская 105 3,47 1,38-5,08 29,9 1,06 7,4 109,2 112,5

Омская 28 3,47 1,60-5,40 31,5 1,13* 7,0 113,2 110,6

Сибирская 99 3,27 1,51-4,63 28,0 0,93* 3,8 100,2 106,9

Омская 24 3.25 1,31-5,07 32,9 1,09* 0,6 107,0 100,9

ТЬаязоз 2,80 1,06-5,06 40,4 1,11* -8,1 94,5 85,6

Среднее 3,19 1,34-4,81 - 1,00 - 100,0 100,0

НСРо.05 0,12 - - - - 4,1 5,5

Примечание: * - достоверные отклонения от линии единичного наклона при Р=0,95.

Широкая приспособленность приведенных выше сортообразцов наглядно демонстрируется областью расположения линий регрессии каждого сорта относительно друг друга и в сравнении со средней реакцией (S.A. Eberhart, W.A. Russell, 1966). Наибольший практический интерес будут представлять те сорта, уровни урожаев которых расположены выше средней по группе в правой части графика (благоприятные условия) и незначительно снижаются в левой (жесткие условия).

Индексы условий среды, т/га Рис 1 - Линии регрессии урожайности сортов и линий пшеницы на индексы условий среды

В нашем эксперименте, как показано на рис. 1, линии регрессии экологически пластичных сортообразцов располагаются выше средней по опыту, как в верхней, так и в нижней части графика, при равном с ней угле наклона и поэтому являются наиболее ценным исходным материалом в селекции новых широко приспособленных сортов. Максимальные значения стабильности (С.П. Мартынов, 1990) и достоверно более высокие прибавки урожайности этих генотипов в контрастных условиях выращивания (Л.А. Животков с соавторами, 1994) также подтверждают их пластичность (табл. 1).

Наибольшую отзывчивость на улучшение условий выращивания проявили сорта: Омская 35, Омская 30, Икар, к 54975, Омская 24 и ТЬавБоз. На высоких уровнях агрофона они формируют максимальную или на уровне лучших сортов урожайность, но резко её снижают в лимитированных средах. Специфическая реакция этих сортов на благоприятные условия характеризуется коэффициентами регрессии существенно больше единицы и более высокими относительными прибавками урожайности на высоких уровнях агрофона (табл. 1). Эти сорта имеют и больший угол наклона к оси индексов среды, чем линия единичного наклона, пересекая её в верхней части графика (рис.1).

К числу генотипов, наиболее устойчивых к лимитированным средам с ограниченными запасами продуктивной влаги и элементов минерального питания в почве, относятся сорта Алтайская 103 и Сибирская 99. Регрессия урожайности этих сортов на индексы среды достоверно меньше единицы при более высокой относительной продуктивности в лимитированных условиях. Об этом свидетельствует и меньший угол наклона линий регрессии данных сортов, чем средняя по опыту, то есть в общем плане они обладают наименьшей отзывчивостью на улучшение условий выращивания. В противоположность отзывчивым генотипам стрессоустойчивые сорта характеризуются и относительно низкой вариацией урожайности (табл. 1).

Число зерен главного колоса — признак фенотипически достаточно изменчивый, на вариацию которого наибольшее влияние оказывает фактор -предшественник (25%), затем факторы - сорт (10,4%) и год (8,9%), а также взаимодействия факторов "год х генотип" - 12,4% и "год х предшественник х генотип" (12,0%). Наибольшее число зерен в колосе отмечено при посеве по пару в 2005 году (от 25,8 шт. - среднеранние до 28,1 шт. — среднепоздние сорта и линии), наименьшее - при посеве по пшенице в 2004 году (от 19,4 до 21,7 шт. соответственно). В среднем по числу зерен в колосе наблюдается некоторое преимущество генотипов среднепоздней группы (25,0 шт.) над среднеспелой (23,2 шт.) и среднеранней (22,2 шт.). Высокой озерненностью колоса характеризовались сортообразцы: Омская 24 (28,8 шт.), Сибирская 99 (25,8 шт.), Лю-тесценс 680 (25,7 шт.), Икар (25,6 шт.), Новосибирская 89 (25,5 шт.), к 54975 (24,8 шт.), Алтайская 530 (24,3 шт.), Памяти Азиева (24,0 шт.), Лютесценс 496 (23,8 шт.), Алтайская 98 (23,4 шт.) и Омская 32 (23,0 шт.).

В диапазоне изученных условий данные сорта и линии показали различные адаптивные свойства по анализируемому признаку. Памяти Азиева, Алтайская 98, Икар, Новосибирская 89, к 54975 и Омская 24 относятся к формам с повышенной пластичностью. Пластичность указанных сортов описывается высокими показателями стабильности (Н;=6,3-15,7), достоверными относительными прибавками признака к средней по соответствующей группе спелости в различных условиях выращивания (от +4,5 до +13,1%), а также коэффициентами линейной регрессии, равными или близкими к единице (Ь;=0,87-1,08).

Специфическую приспособленность к благоприятным условиям проявляют генотипы: Лютесценс 496, Алтайская 530 и Лютесценс 680. Коэффициенты линейной регрессии значительно больше единицы (Ь;=1,22-1,27), достоверные прибавки признака этих сортов и линий в благоприятных условиях (от +7,3 до +10,3%) и относительно высокая фенотипическая вариация (Су=12,4-15,6%) также свидетельствуют об отзывчивости этих сортообразцов.

Хорошую адаптивность числа зерен главного колоса к лимитированным условиям проявили Омская 32 и Сибирская 99. Эти сорта отличаются коэффициентами регрессии значительно меньше единицы (Ьг=0,37-0,71), а также более низкими, относительно других генотипов, значениями коэффициентов вариации признака (Су=4,8-5,3%).

Масса зерна главного колоса является по существу основным объектом отбора в селекции на урожайность. Дисперсионным анализом установлено, что основной вклад в общую изменчивость массы зерна колоса вносят факторы "предшественник" (28,5%), "сорт" (10,8%), а также взаимодействия факторов

"год х генотип" и "год х предшественник х генотип" (14,9 и 14,6% соответственно). Доли остальных вкладов не превышают 7,0%, но они также достоверны. Самые благоприятные условия для реализации высокой массы зерна колоса сложились в 2004 г. при посеве по пару (где продуктивность колоса составила от 0,90 до 1,09 г), а неблагоприятные - в 2006 г. в посевах по пшенице (масса зерна колоса от 0,64 до 0,84 г.). В среднем за годы исследований наблюдалось значительное преимущество по продуктивности колоса у среднепоздних генотипов (0,97 г) в сравнении со среднеранними и среднеспелыми (0,81 и 0,88 г). Наиболее высокой средней массой зерна колоса отличались следующие сорто-образцы: среднепоздние - Омская 24 (1,21 г), Лютесценс 680 (1,07 г) и Алтайская 105 (1,01 г); среднеспелые - Икар (0,99 г), Алтайская 325 (0,96 г), Омская 30 (0,96 г), Алтайская 103 (0,95 г), Алтайская 530 (0,93 г) и Омская 35 (0,93 г); среднеранние - Алтайская 99 (0,92 г) и Памяти Азиева (0,90 г).

Анализ адаптивных свойств изучаемых сортов и линий по выраженности массы зерна главного колоса показал, что Алтайская 99, Памяти Азиева, Икар, Алтайская 325, Алтайская 530, Омская 24 и селекционная линия Лютесценс 680 характеризуются хорошей экологической пластичностью. Широкая норма реакции указанных сортов и линий, в первую очередь, подтверждается достоверными относительными прибавками массы зерна колоса в контрастных условиях выращивания (от +3,2 до +23,8%) и высокими показателями стабильности (Н;=6,2-18,9), а также коэффициентами регрессии признака, равными или близкими к единице (Ь;=0,94-1,09).

Сорта Омская 30 и Омская 35 относятся к формам с повышенной отзывчивостью продуктивности колоса на улучшение условий выращивания. На высоких уровнях агрофона данные сорта превышают средние по группе спелости на 0,16 и 0,19 г, а в лимитированных условиях формируют признак, равный или ниже среднегенотипического значения (-0,10 и +0,02 г). Особенности реагирования этих генотипов на возрастание уровня агрофона проявляются в наиболее высокой, относительно других генотипов, вариации продуктивности колоса (Су=17,3-19,2%) и в коэффициентах регрессии статистически больше единицы (!>!=1,20-1,49) при достоверно более высоких прибавках признака в благоприятных условиях (+7,4 и +17,0% соответственно).

Стрессоустойчивыми сортами по массе зерна колоса являются Алтайская 103 и Алтайская 105. Устойчивая реакция этих сортов на смену условий выращивания описывается коэффициентами регрессии существенно меньше единицы (Ьг=0,65-0,75) и самыми низкими коэффициентами вариации продуктивности колоса (Су=8,4-9,8%).

Масса 1000 зерен является одним из наиболее важных и фенотипически слабо варьирующих признаков, однако, как показали наши исследования, и крупность зерновки подвержена достаточно большим колебаниям в зависимости от условий возделывания и сортовых особенностей.

В наших исследованиях наибольший вклад в общую изменчивость массы 1000 зерен вносят факторы "генотип" (18,8%), "год" (15,6%) и их взаимодействие (17,2%), затем фактор "предшественник" (11,7%) и взаимодействие всех изученных факторов (14,6%). Наиболее крупное зерно сформировалось в 2004 году при посеве по пару (от 40,0 до 41,9 г), а менее крупное - в 2005 году при посеве по пшенице (от 33,2 до 35,5 г). В среднеспелой и среднепоздней

группе масса 1000 зерен выше, чем в среднеранней. К наиболее крупнозерным, в своей группе спелости, относятся сортообразцы: Алтайская 103 (43,6 г), Алтайская 105 (43,2 г), Омская 24 (41,9 г), Лютесценс 680 (41,7 г), Алтайская степная (41,1 г), Алтайская 325 (41,0 г), Алтайская 99 (40,6 г), Лютесценс 618 (39,3 г) и Новосибирская 29 (38,6 г) (табл. 2).

Таблица 2 - Масса 1000 зерен и параметры экологической пластичности лучших сортов и линий яровой мягкой пшеницы (в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Масса 1000 зерен, г. Коэффициент вариации, % О С ї І Є Е - О и § м ш Стабильность по С.П. Мартынову (НО Адаптивность по ЯМ. Животкову с соавторами, %

средняя лимиты §<< благоприятные условия лимитированные условия

Среднершпше сорта и линии

Алтайская 99 40,6 36,2-44,8 8,0 1,05 11,9 111,9 110,9

Лютесценс 618 39,3 34,2-44,4 9,3 1,02 7,8 108,5 108,6

Новосибирская 29 38,6 31,7-44,8 12,1 1,44* 5,4 109,5 105,6

Среднее 36,5 33,2-40,7 - 1,00 - 100,0 100,0

НСР0 05 0,4 - - - - 1,8 2,1

Среднеспелые сорта

Алтайская 103 43,6 39,0-49,6 7,4 1,07 18,7 115,9 115,3

Алтайская степная 41,1 38,7-44,2 4,7 0,70* 10,3 104,5 111,7

Алтайская 325 41,0 35,8-43,8 5,8 0,86 10,0 106,5 108,6

Среднее 37,9 34,6-41,9 - 1,00 - 100,0 100,0

НСРп 05 0,3 - - - - 1,7 1,9

Среднепоздние сорта и линии

Алтайская 105 43,2 37,7-47,0 7,0 1,06 12,1 112,0 110,1

Омская 24 41,9 36,5-46,1 12,8 1,52* 8,3 111,0 104,7

Лютесценс 680 41,7 39,1-44,5 4,5 0,54* 9,0 103,7 110,4

Среднее 38,8 35,5-41,7 - 1,00 - 100,0 100,0

НСРо.05 0,3 - - - - 1,7 1,9

Примечание: * - достоверные отклонения от линии единичного наклона при Р=0,95.

Широкая приспособленность по массе 1000 зерен отмечена у генотипов: Алтайская 99, Лютесценс 618, Алтайская 103, Алтайская 325 и Алтайская 105. Для них характерны достоверные относительные прибавки признака в контрастных по продуктивности средах, а также высокие показатели стабильности и коэффициенты регрессии, равные или близкие к единице.

Новосибирская 29 и Омская 24 относятся к формам с повышенной отзывчивостью признака на улучшение условий выращивания. Указанные сорта в благоприятных условиях достоверно превышают среднесортовые значения на 4,1 и 4,4 г, а при ограниченных агроэкологических ресурсах формируют признак, равный или ниже соответствующего среднегенотипического значения (от -1,5 г до +1,0 г). Эти сорта характеризуются и наиболее высокой, относительно других генотипов, вариацией крупности зерновки, а также имеют коэффициенты регрессии достоверно больше единицы.

Сортообразцы Алтайская степная и Лютесценс 680 относятся к формам с повышенной устойчивостью крупности зерновки к неблагоприятным условиям. Реакция этих генотипов на смену условий выращивания описывается коэффициентами регрессии статистически меньше единицы, самыми низкими значе-

ниями коэффициентов вариации, а также достоверно более высокими уровнями проявления признака в лимитированных средах, чем в благоприятных условиях выращивания (табл. 2).

Морфоструктурные особенности экологически пластичных и узкоспециализированных сортов и линий

Относительный сдвиг структурных признаков и урожайности рассчитан нами для обоснования направлений улучшающего отбора и формирования представлений об основных параметрах моделей сортов различных морфотипов и групп спелости. В результате анализа экологической пластичности сортов и линий пшеницы с использованием различных методических подходов в категорию экологически пластичных сортообразцов включены - Лютесценс 618, Алтайская 530, Алтайская 105; интенсивных - Лютесценс 496, Омская 35, Омская 24; стрессоустойчивых - Саратовская 68 и Сибирская 99. Это те генотипы, морфоструктурные особенности которых следует учитывать при проведении комплексного отбора в селекции сортов различных морфотипов и групп спелости.

Анализ относительной динамики элементов структуры урожая показал, что достоверное преимущество в урожайности (+8,8 и 11,3%) экологически пластичного среднераннего и среднепозднего генотипов, в среднем по всем вариантам опыта, связано со способностью сохранять существенно более высокую плотность стояния растений (от +7,5 до +11,8%) и формировать массу 1000 зерен достоверно выше среднего значения (от +7,7 до +10,5%). Именно прирост массы зерновки приводит к существенному положительному сдвигу массы зерна колоса (от +3,7 до +4,1%) и растения в целом (от +6,0 до +6,3%), поскольку число колосков и озерненность главного колоса у обоих сортообразцов достоверно уступает среднегенотипическому значению (от -0,9 до -6,4%). Для экологически пластичного среднеспелого сорта характерен статистически достоверный положительный сдвиг по большинству элементов структуры урожая в сравнении со среднесортовыми значениями (от +3,2 до +7,1%), за исключением густоты стояния растений, где прирост составил всего 1,4%.

В благоприятных условиях выращивания достоверно высокий урожай среднераннего интенсивного генотипа (+15,2%) обусловлен максимальным положительным сдвигом озерненности главного колоса (+10,3%) и плотности стояния растений (+4,4%) при небольшом росте массы зерна растения (+0,9%). Высокий уровень результирующего признака (+6,2 и +7,0%) отзывчивого сорта среднеспелой и среднепоздней группы спелости связан с достоверным ростом массы зерна растения (+8,9 и +12,8%), обусловленным главным образом лучшим развитием побегов кущения, а также за счет элементов продуктивности главного колоса (масса зерна - +7,4 - +23,8%, масса 1000 зерен - +2,0 - +11,0%, число колосков - +7,3 - +15,7% и число зерен - +4,7 - +13,1%).

При посеве в лимитированных условиях высокая урожайность (+4,5%) стрессоустойчивого -среднеспелого сорта обеспечена достоверным сдвигом массы зерна растения (+12,9%) и элементов продуктивности главного колоса (число зерен - +2,4%, число колосков - +1,9% и масса зерна - +1,3%), а у среднепозднего генотипа - за счет достоверного преимущества в плотности стояния растений к уборке (+12,6%) и числа зерен главного колоса (+2,4%).

ГЛАВА IV. КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ УРОЖАЙНОСТИ С ЭЛЕМЕНТАМИ ЕЁ СТРУКТУРЫ

Закономерности, установленные нами на основе сравнительного анализа относительных сдвигов урожайности и элементов её структуры у сортов различных морфотипов и групп спелости, подтверждаются и при анализе корреляционных взаимосвязей.

ГЛАВА V. СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ ПШЕНИЦЫ

Сорта и селекционные линии пшеницы, выделенные по комплексу хозяйственно ценных признаков с помощью различных методов изучения экологической пластичности, включены нами в селекционную программу скрещиваний яровой мягкой пшеницы. В селекционных питомниках гибриды оценивали, начиная с Бз по в течение 2008-2010 гг. Всего за этот период проработано 814 гибридных семей и линий.

В результате полевых наблюдений за развитием линий и оценок признаков их продуктивности удалось выделить 9 номеров, превосходящих по урожайности и другим показателям стандартный сорт в селекционном питомнике второго года изучения в 2009 году. По урожайности зерна среди изученных линий наибольшее превышение над стандартом имели два номера гибридной комбинации Лютесценс 639 х Тулеевская (от +0,9 до +1,35 т/га), а также линии других комбинаций скрещивания: Дуэт х Лютесценс 716 (+0,65 т/га), Лютесценс 680 х Омская 24 (+0,55 т/га) и Алтайская 530 х Омская 24 (+0,30 т/га).

Таблица 3 - Урожайность и качество зерна перспективных номеров

в СП-2 и КП, (2009-2010 гг.), т/га

Гибридная комбинация Урожайность Качество зерна

СП-2,2009 г. КП, 2010 г. СП-2,2009 г. КП, 2010 г.

т/га ±кст. т/га ± к ст. белок, % сд, мм белок, % СД, мм клейковина, %

1. Алтайская 100, ст. 4,85 - 3,02 - 13,6 92 12,7 70 30,5

2. Лютесценс 680 х Омская 24 5,40 +0,55 4,37 +1,35 14,1 94 13,0 70 30,7

3. Лютесценс 680 х Омская 24 4,75 -0,10 отбор 14,2 92 - - -

4. Алтайская 530 х Омская 24 5,15 -Ю,30 3,65 +0,63 13,5 90 12,6 85 30,0

5. Лютесценс 639 х Тулеевская 5,75 +0,90 4,07 +1,05 13,6 93 12,4 80 29,4

5. Лютесценс 639 х Тулеевская 6,10 +1,35 отбор 13,1 90 - - -

7. Дуэт х Лютесценс 716 5,50 +0,65 брак 13,8 93 - - -

8. Омская 28 х Саратовская 29 5,05 +0,20 отбор 12,8 90 - - -

9. Алтайская степная х Саратовская 29 4,50 -0,35 1,57* +0,30 13,1 94 10,3* 75* 24,2*

10. Алтайская степная х Саратовская 29 4,00 -0,85 брак 13,3 90 - - -

НСР05 - - 0,28 | - - - - - -

Примечания: СД - седиментация; * - продуктивность и показатели качества зерна по зерновому предшественнику селекционной линии при урожайности стандарта 12,7 ц/га, содержании белка -10,1%, седиментации - 75 мл и количества клейковины - 24,0%, СП-2 и КП - селекционный и контрольный питомники.

По результатам испытания в контрольном питомнике в 2010 году три номера гибридных комбинаций: Лютесценс 680 * Омская 24, Алтайская 530 х Омская 24 и Лютесценс 639 * Тулеевская подтвердили свою относительно высокую урожайность, превысив стандарт от 0,63 до 1,35 т/га. При этом, линия из комбинации Лютесценс 680 * Омская 24 (№2) в оба года изучения превысила стандарт не только по урожайности, но и по содержанию белка в зерне и количеству клейковины (табл. 3).

При посеве по лимитированному предшественнику линия №9 из гибридной комбинации Алтайская степная х Саратовская 29 сформировала урожайность достоверно выше стандарта на 0,3 т/га при равных с ним показателях качества зерна. Селекционное изучение выделенных линий в настоящее время продолжается на этапах контрольного и конкурсного испытания.

ВЫВОДЫ

1. Урожайность и элементы её структуры характеризуются значительной вариабельностью в зависимости от года, предшественника, генотипа и от взаимодействия изученных факторов. Преобладающий вклад в общую фенотипиче-скую изменчивость урожайности и массы 1000 зерен вносят условия периода вегетации (годы) (15,6 и 29,9%). Предшественники существенно влияют на формирование числа зерен и массы зерна главного колоса (25,0 и 28,5%), а изменчивость массы 1000 зерен определяется главным образом генотипом (18,8%). Эффект взаимодействия факторов "год х предшественник" оказывает максимальное влияние (39,9%) на изменчивость урожайности, "год х сорт", "предшественник х сорт" и "год х предшественник х сорт" вносят наибольший вклад (от 5,9 до 17,2%) в формирование числа зерен главного колоса, массы его зерна и крупности зерновки.

2. Анализ адаптивных свойств сортов и линий мягкой пшеницы с помощью различных методических подходов приводит к практически идентичным результатам в плане выделения лучших сортообразцов, однако индивидуальная специфика реакций генотипов на смену агроэкологических условий наиболее убедительно получена при использовании методов попарного сравнения (стандарт или среднее значение признака - анализируемый генотип) и по S.A. Eberhart и W.A. Russell с обязательным учетом среднего значения признака и пределов его варьирования.

3. В процессе изучения адаптивных реакций сортов и линий по урожайности и элементам её структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края выделен ценный исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы:

- по урожайности: экологически пластичные сорта и линии- Алтайская 99, Памяти Азиева, Лютесценс 618, Лютесценс 496 (среднеранние), Дуэт, Алтайская 530, Алтайская степная (среднеспелые), Лютесценс 680, Алтайская 105 и Омская 28 (среднепоздние); отзывчивые - к 54975, Икар, Омская 30, Омская 35 (среднеспелые), Thassos и Омская 24 (среднепоздние); стрессоустойчивые -Алтайская 103 (среднеспелый) и Сибирская 99 (среднепоздний);

- по массе зерна колоса: экологически пластичные сорта и линии - Алтайская 99, Памяти Азиева, Икар, Алтайская 325, Алтайская 530, Омская 24 и Лю-тесценс 680; отзывчивые — Омская 30 и Омская 35; стрессоустойчивые — Алтайская 103 и Алтайская 105;

- по массе 1000 зерен: экологически пластичные сорта и линии - Алтайская 99, Лютесценс 618, Алтайская 103, Алтайская 325 и Алтайская 105; отзывчивые - Новосибирская 29 и Омская 24; стрессоустойчивые - Алтайская степная и Лютесценс 680;

- по озернённости колоса: экологически пластичные сорта и линии - Памяти Азиева, Алтайская 98, к 54975, Икар, Новосибирская 89 и Омская 24; отзывчивые - Лютесценс 496, Алтайская 530 и Лютесценс 680; стрессоустойчивые — Омская 32 и Сибирская 99.

4. В среднем по всем вариантам опыта высокая урожайность экологически пластичных сортов различных групп спелости обусловлена повышением плотности стояния растений, массы зерна главного колоса, растения и крупности зерновки, а у среднеспелого — дополнительно числом колосков и зерен в колосе. В благоприятных условиях высокая урожайность отзывчивого среднеспелого и среднепозднего сорта определяется положительным приростом массы зерна колоса и растения, числом колосков и зерен в колосе, а также крупностью зерновки; а у среднераннего — густотой стояния растений, озернённостью главного колоса и массой зерна растения. Зерновая продуктивность стрессоустойчивого среднеспелого сорта в лимитированных условиях обеспечена положительным сдвигом массы зерна колоса и растения, числа колосков и зерен в колосе, а у среднепозднего — только плотностью стояния растений и числом зерен главного колоса.

5. В процессе селекционной проработки отдельных гибридных комбинаций выделен ряд линий, достоверно превышающих по урожайности и некоторым показателям качества зерна стандартный сорт, что свидетельствует об эффективности подбора пар для гибридизации с учетом параметров экологической пластичности исходных родительских форм.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ

1. При выборе сортов для гибридизации следует учитывать не только продуктивность, но и параметры её адаптивности, что ускорит создание нового селекционного материала с высокой средней урожайностью и широкой экологической пластичностью.

2. Методы, используемые для расчёта экологической пластичности, позволяют сходным образом дифференцировать сорта и линии по уровню их отзывчивости и стабильности на фоне изменчивости агроэкологических условий. Предпочтительнее изучать адаптивность методом попарного сравнения, либо по S.A. Eberhart и W.A. Russell, с обязательным учетом среднего значения признака и пределов его варьирования.

3. В селекции яровой мягкой пшеницы на повышенную продуктивность и адаптивность в качестве исходного материала рекомендуется использовать следующие сорта и линии:

- по урожайности: экологически пластичные - Алтайская 99, Памяти Азие-ва, Лютесценс 618, Лютесценс 496 (среднеранние), Дуэт, Алтайская 530, Алтайская степная (среднеспелые), Лютесценс 680, Алтайская 105 и Омская 28 (среднепоздние); отзывчивые - к 54975, Икар, Омская 30, Омская 35 (среднеспелые), Thassos и Омская 24 (среднепоздние); стрессоустойчивые - Алтайская 103 (среднеспелый) и Сибирская 99 (среднепоздний):

- по озернённости колоса: экологически пластичные - Алтайская 98, Памяти Азиева, Новосибирская 89, Икар, к 54975 и Омская 24; отзывчивые - Лютесценс 496, Алтайская 530 и Лютесценс 680; стрессоустойчивые - Омская 32 и Сибирская 99;

- по массе зерна колоса: экологически пластичные - Алтайская 99, Памяти Азиева, Икар, Алтайская 325, Алтайская 530, Омская 24 и Лютесценс 680; отзывчивые - Омская 30 и Омская 35; стрессоустойчивые - Алтайская 103 и Алтайская 105;

- по массе 1000 зерен: экологически пластичные - Алтайская 99, Лютесценс 618, Алтайская 103, Алтайская 325 и Алтайская 105; отзывчивые - Новосибирская 29 и Омская 24; стрессоустойчивые - Алтайская степная и Лютесценс 680.

4. При создании высокоурожайных экологически пластичных сортов, независимо от группы спелости, отбор следует проводить по плотности стояния растений, массе зерна колоса и растения, а также крупности зерновки, а у среднеспелых — дополнительно по числу колосков и зерен в колосе. В селекции новых интенсивных высокоурожайных среднеспелых и среднепоздних сортов отбор целесообразен по компонентам продуктивности главного колоса (число колосков, озернённость, масса его зерна и крупность зерна), а также по массе зерна растения, а для среднеранних — по плотности стояния растений, озерненно-сти главного колоса и массе зерна растения. В селекции новых сортов среднеспелого степного морфотипа отбор рекомендуется проводить по массе зерна растения при некотором положительном сдвиге элементов продуктивности главного колоса (число колосков, число зерен и масса зерна колоса), а для среднепоздних — по густоте стояния растений и числу зерен главного колоса.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Коробейников Н.И., Цветков МЛ., Валекжанин B.C. Влияние предшественников и биотипа растений на урожайность и качество зерна сортов яровой мягкой пшеницы // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве (Юбилейная международная научно-практическая конференция): Сборник статей. Часть 1. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2003.-С. 36-39.

2. Валекжанин B.C., Коробейников Н.И. Адаптивные реакции сортов яровой мягкой пшеницы на различные агроэкологические условия формирования урожайности // Актуальные проблемы земледелия и растениеводства / Материалы П-ой Международной конференции молодых ученых и аспирантов. -Алмалыбык, 2005. - С. 27-29.

3. Валекжанин B.C. Генотипическая корреляция урожайности с элементами её структуры у сортов и линий яровой мягкой пшеницы // Новейшие на-

правления развития аграрной науки в работах молодых учёных: Тр. И Между-нар. науч.-практ. конф. молодых учёных (20-21 апреля, 2006 г., п. Краснообск) / РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2006. - С. 143-148.

4. Валекжанин B.C. Уровни признаков продуктивности и их изменчивость у сортов и линий яровой мягкой пшеницы // Аграрная наука - сельскому хозяйству: Сб. статей Междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. Кн. 3. С. 323-326.

5. Валекжанин B.C., Коробейников Н.И. Корреляция признаков продуктивности с урожайностью яровой мягкой пшеницы в условиях лесостепной зоны Алтайского края // Аграрная наука - сельскому хозяйству: Сб. статей Междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. Кн. 3. С. 320-323.

6. Валекжанин B.C., Коробейников Н.И. Факторы фенотипической изменчивости основных элементов продуктивности главного колоса мягкой яровой пшеницы // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сборник статей. В 3 кн. / III Междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. Кн. 1. -С. 218-222.

7. Валекжанин B.C., Коробейников Н.И. Адаптивные реакции сортов и линий яровой мягкой пшеницы на агроэкологические условия в Алтайском крае // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - Новосибирск, 2008. - № 3. - С. 31-36.

8. Валекжанин B.C. Вклад признаков продуктивности в урожайность сортов яровой мягкой пшеницы различных агроэкотипов // Молодые ученые -сельскому хозяйству Сибири / Сб. статей: Межрегиональная научно-практическая конференция (25-26 марта 2010 г.) / ГНУ АНИИСХ СО Россель-хозакадемии. - г. Барнаул, 2010. - С. 74-79.

9. Валекжанин B.C., Коробейников Н.И. Изменчивость и адаптивное значение плотности продуктивного стеблестоя сортов и линий яровой мягкой пшеницы // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сборник статей. В 3 кн. / V Междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010.- Кн. 2. -С.199-202.

10. Валекжанин В.С, Коробейников Н.И. Экологическая пластичность генетически полиморфных образцов яровой мягкой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. - М., 2011. - №12. - С. 25-27.

11. А. с. № 46051, заявка № 9359437 с датой приоритета от 24.11.2006 г., зарегистрировано 27.01.2009 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Алтайская 70. / B.C. Валекжанин, В.А. Борадулина, Е.В. Квасник, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусалитин, Н.В. Пешкова.

12. А. с. № 51653, заявка № 9253159 с датой приоритета от 29.11.2007 г., зарегистрировано 22.10.2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Алтайская 110. / B.C. Валекжанин, В.А. Борадулина, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусалитин, Н.В. Пешкова.

13. А. с. № 51304, заявка № 9154638 с датой приоритета от 01.12.2008 г., зарегистрировано 16.12.2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Сибирский Альянс. / B.C. Валекжанин, В.Ю. Березин, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусалитин, М.А. Пазин, В.Н. Пакуль, Н.В. Пешкова, A.B. Шерина.

14. А. с. № 51343, заявка № 9154659 с датой приоритета от 01.12.2008 г., зарегистрировано 16.12.2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Апасовка. / B.C. Валекжанин, Н.И. Апасов, В.А. Борадулина, Н.И. Коробейников, Н.В. Пешкова.

15. Пат. РФ № 4758, заявка № 9359437 с датой приоритета от 24.11. 2006 г., зарегистрирован в Госреестре охраняемых селекционных достижений 25.05.

2009 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Алтайская 70. / B.C. Валекжанин, В.А. Борадулина, Е.В. Квасник, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусапитин, Н.В. Пешкова.

16. Пат. РФ № 5592, заявка № 9253159 с датой приоритета от 29.11. 2007 г., зарегистрирован в Госреестре охраняемых селекционных достижений 22.10.

2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Алтайская 110. / B.C. Валекжанин, В.А. Борадулина, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусалитин, Н.В. Пешкова.

17. Пат. РФ № 5696, заявка № 9154638 с датой приоритета от 01.12.2008 г., зарегистрирован в Госреестре охраняемых селекционных достижений 16.12. 2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Сибирский Альянс. / B.C. Валекжанин, В.Ю. Березин, Н.И. Коробейников, Г.М. Мусалитин, М.А. Пазин, В.Н. Пакуль, Н.В. Пешкова, A.B. Шерина.

18. Пат. РФ № 5695, заявка № 9154659 с датой приоритета от 01.12.2008 г., зарегистрирован в Госреестре охраняемых селекционных достижений 16.12. 2010 г. Сорт мягкой яровой пшеницы Апасовка. / B.C. Валекжанин, Н.И. Апасов, В.А. Борадулина, Н.И. Коробейников, Н.В. Пешкова.

Подписано в печать 02.04.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство АГАУ 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Валекжанин, Виталий Сергеевич, Барнаул

61 12-6/481

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

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Ги / '(Угуу^^

На правах рукописи ВАЛЕКЖАНИН ВИТАЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ И ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ В УСЛОВИЯХ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Н.И. Коробейников

Барнаул 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА I ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ, МЕТОДЫ ЕЁ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ (Обзор литературы) 8

1.1 Теоретические предпосылки и экспериментальное обоснование представлений об экологической пластичности и её роли в адаптивной селекции 8

1.2 Методы определения и количественные параметры экологической пластичности 16

1.3 Практическое использование параметров экологической пластичности в селекционный программах 28

ГЛАВА II УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 3 5

2.1 Особенности гидротермических и почвенных условий

Приобской лесостепи Алтайского края 35

2.2 Материал исследований 42

2.3 Методика проведения исследований 50 ГЛАВА III АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И

СТАБИЛЬНОСТИ СОРТОВ И ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ И ЭЛЕМЕНТАМ ЕЁ СТРУКТУРЫ 52

3.1 Урожайность яровой мягкой пшеницы и факторы её изменчивости 52

3.1.1 Урожайность среднеранней группы сортов и линий 5 5

3.1.2 Урожайность среднеспелой группы сортов и линий 62

3.1.3 Урожайность среднепоздней группы сортов и линий 70

3.2 Плотность стояния растений к уборке 79

3.3 Масса зерна растения 88

3.4 Масса зерна главного колоса 96

3.5 Масса 1000 зерен ЮЗ

110 118

126

141

147 153 156 158 178

3.6 Количество колосков в колосе

3.7 Число зерен главного колоса

3.8 Морфоструктурные особенности экологически пластичных и узкоспециализированных сортов и линий

ГЛАВА IV КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ УРОЖАЙНОСТИ

С ЭЛЕМЕНТАМИ ЕЁ СТРУКТУРЫ ГЛАВА V СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ

ПШЕНИЦЫ ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Алтайский край, как известно, является наиболее крупным производителем высококачественного зерна яровой пшеницы в Сибири. Площади посева яровой мягкой пшеницы в этом регионе в настоящее время стабилизировались на уровне 2,4-2,5 млн. га, что составляет около одной третьей от площадей, занимаемых этой культурой в Алтайском крае (В.П. Макси-менко, П.И. Кузнецов, Н.В. Кацевич, 1975; Н.И. Коробейников, 2005). Основное распространение яровая мягкая пшеница получила в степной и лесостепной равнинных зонах Алтайского края, где под неё обычно отводят 1,8-1,9 млн. га пашни. Порядка 500 тыс. га посевов пшеницы располагается в лесостепных районах предгорий Алтая и Бийско-Чумышской возвышенности. До 10% посевных площадей сосредоточено в благоприятных по увлажнению предгорных районах Алтая и Салаира.

Для территории Алтайского "края характерна резко выраженная зональность не только в широтном плане, но и в не меньшей степени почвенно-климатическими условиями, которые ухудшаются с востока на запад (Н.В. Яшутин, В.Я. Метелев и др., 1981). При этом наиболее жесткий режим, прежде всего, по увлажнению характерен для Кулундинской и Алейско-Рубцовской степи, где сумма осадков за вегетационный период в среднем составляет 140170 мм, а урожайность пшеницы находится в тесной зависимости от раннелет-них осадков. В условиях лесостепи резко проявляется неустойчивость климатических факторов по годам с широким диапазоном колебаний запасов продуктивной влаги в почве, суммы и характера распределения осадков, а также динамики температурного режима в период вегетации растений. Поэтому с учётом потребностей и спроса производства на сегодняшний день приоритетными направлениями селекционных исследований являются создание и распространение в производстве,сортов различных биотипов, сочетающих устойчивость к комплексу лимитирующих факторов с выраженной отзывчивостью на благо-

приятные условия, а также селекция агроэкологически специализированных интенсивных и засухоустойчивых сортов.

Селекция на урожайность, составляющая основу селекционных программ, исключительно трудная задача особенно в условиях неустойчивого проявления экологических факторов в связи со структурной сложностью, высокой феноти-пической изменчивостью и многообразием типов взаимодействия с внешней средой этого комплексного признака. Урожайность - это итог онтогенеза культурных растений, обусловленный, с одной стороны, генотипической устойчивостью сорта к совокупности лимитирующих факторов среды, а с другой - его способностью максимально мобилизовать агроклиматические ресурсы для стабильного формирования признаков продуктивности. Эффективность селекции на урожайность и весомые результаты в значительной степени определяются уровнем теоретического и методического обоснования всех этапов практической селекции. Необходимо иметь чёткое представление об основных морфо-биологических особенностях создаваемых сортов, а главное о путях совершенствования отдельных или комплекса: признаков продуктивности в тесной привязке к зональным особенностям распространения селекционного материала.

В настоящее время в Алтайском крае для производственного использования рекомендовано 20 сортов яровой мягкой пшеницы различных сроков созревания. При этом отдельные сорта могут возделываться практически во всех почвенно-климатических зонах края. К этой категории сортов относятся Алтайская 50, Алтайская 100, Алтайская 530, Алтайский простор, Памяти Азиева, Омская 28 и Алтайская 105. Для других сортов характерна специфическая адаптивность к определенным агроэкологическим условиям. Например, такие сорта, как Алтайская степная и Саратовская 29 обладают высокой засухоустойчивостью, но неустойчивы к полеганию, поэтому могут наиболее успешно возделываться в районах Кулундинской и Приалейской степных зон. Сорта, так называемого интенсивного агроэкотипа, для которых характерен высокий потенциал урожайности, устойчивость к полеганию и высокая требовательность к агрофону рекомендуются для более благоприятных условий предгорных зон, а

также для районов Бийско-Чумышской зоны Алтайского края. К этой категории сортов относятся Алтайская 325, Алтайская 92, Новосибирская 29, Омская 24 и некоторые другие.

Цель исследований. Изучить адаптивные реакции сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края.

Задачи исследований:

- изучить 37 сортов и линий яровой мягкой пшеницы различных групп спелости по урожайности и элементам её структуры в различных условиях выращивания;

- оценить экологическую пластичность и стабильность сортообразцов по урожайности и элементам её структуры различными статистическими методами;

- изучить морфоструктурные особенности экологически пластичных и узкоспециализированных сортов и линий;

- определить корреляционные взаимосвязи урожайности и элементов её структуры в различных агроэкологических условиях;

- выделить генотипы с высокими показателями пластичности и стабильности для дальнейшего их использования в селекции на адаптивность.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Приобской лесостепи Алтайского края .получена развернутая характеристика набора сортов и перспективных линий яровой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности, как по урожайности, так и отдельным элементам продуктивности растений. Установлены специфические сочетания ведущих элементов структуры урожая для экологически пластичных, отзывчивых и стрессоустойчивых групп сортов и линий яровой мягкой пшеницы.

Практическая значимость работы и использование результатов исследований. По результатам исследований сформирована коллекция сортообразцов для целенаправленного использования в селекции на высокую и стабильную урожайность, как в широком, так и специфическом диапазонах агроэколо-

гических условий. Создан перспективный селекционный материал, который в настоящее время проходит изучение в питомниках лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы Алтайского НИИ сельского хозяйства.

Положения, выносимые на защиту:

1. Параметры экологической пластичности сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам её структуры.

2. Морфоструктурные особенности различных групп генотипов в контрастных условиях выращивания.

3. Перспективные селекционные линии, созданные с учётом параметров экологической пластичности исходных родительских форм.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной конференции молодых учёных "Молодые учёные - аграрной науке" (Сиб-НИИСХ, 11-12 июля 2006 г.); на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых "Молодые ученые - сельскому хозяйству Сибири" (АНИИСХ, 25-26 марта 2010 г.); на заседаниях научно-методического совета селекционного центра Алтайского НИИСХ в 2004-2006 гг.

По теме диссертации опубликовано 11 статей, в т.ч. 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ. Получено 4 авторских свидетельства и 4 патента на новые селекционные достижения.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов и практических рекомендаций для селекции. Содержит 26 таблиц, 18 рисунков, а также 30 приложений. Библиографический список содержит 178 наименований, в том числе 24 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации научному руководителю к. б. н. Н.И. Коробейникову, к. с.-х. н. М.А. Розовой, к. с.-х. н. В.А. Борадулиной, а также коллективу лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы, участвовавшему в выполнении и обсуждении результатов исследований.

ГЛАВА I ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР, МЕТОДЫ ЕЁ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ

(Обзор литературы)

1.1 Теоретические предпосылки и экспериментальное обоснование представлений об экологической пластичности и её роли в адаптивной селекции

В основе производства любой сельскохозяйственной продукции растениеводства находятся сорта и гибриды. Последние десятилетия XX века выдвинули новые требования по сочетанию в них высокой продуктивности, энергоэкономичности, экологически безопасного качества и природоохранности (A.A. Жученко, 1990). У многих современных культурных растений, по мнению В.А. Зыкина (1992), В.А, Сапеги (1997), А.К. Глянько (2001), высокая продуктивность, как правило, сопряжена с недостаточной устойчивостью новых сортов к меняющимся (нерегулируемым) факторам внешней среды. Решение задачи по оптимальному сочетанию в одном генотипе высокой урожайности, качества продукции и устойчивости к стресс-факторам возможно только методами экологической селекции.

Экологическая селекция, по определению A.B. Кильчевского (1993), характеризует совокупность приёмов и методов, обеспечивающих получение сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью в условиях предполагаемого региона при соблюдении экологически безопасной технологии культивирования и минимального накопления поллютантов (загрязнителей) в продукции. А.П. Головоченко (2001), Н.М. Комаров, Е.В. Дружинина (2004) экологическую селекцию разделили на три составляющие: адаптивную селекцию, селекцию энергетически эффективных сортов и гибридов и селекцию на снижение загрязнителей в продукции.

Адаптивная селекция направлена на повышение устойчивости растений к биотическим и абиотическим факторам внешней среды. Основными её особенностями, по мнению A.A. Жученк© (2001), Н.Г. Ведрова (2005), А.Н. Халипско-го (2005) являются:

- экологическая целенаправленность селекции и ориентация её не на потенциальную, а на реальную продуктивность в конкретных условиях;

- единая стратегия подбора агрофонов на всех этапах селекционного процесса; оптимизация размещения селекционных учреждений, пунктов экологического и государственного испытания;

- отбор на продуктивность и стабильность на разных этапах селекции с помощью методов оценки общей и специфической адаптивной способности, стабильности, оценки ареала адаптации;

- использование традиционных и новых методов создания сортов с кооперацией учреждениями селекционной работы в регионе.

Главная особенность адаптивной селекции - контроль экологической пластичности, стабильности и адаптивности в селекционном процессе. Его необходимость обусловлена тем, что среднее значение признака и средовая чувствительность находятся под самостоятельным генетическим контролем и они относительно независимы. Достоинством адаптивной селекции является тесная связь этапов создания сорта, его испытания и семеноводства. По мнению A.A. Жученко (1995) к недостаткам существующей системы сортоиспытания относятся: низкая пространственная, временная и технологическая презентатив-ность, а также зачастую необоснованный выбор стандарта. В соответствии с требованиями адаптивной селекции в настоящее время усилия многих селекционеров направлены на создание новых пластичных сортов, характеризующиеся высокой урожайностью в оптимальных условиях выращивания с относительной её устойчивостью к неблагоприятным почвенно-климатическим факторам. И по мнению многих авторов (М.А. Кадыров и др., 1984; С.Ф. Коваль, 1985; Э.Д. Неттевич и др., 1985; Н.И. Коробейников, 1992; В.А. Зыкин и др., 2000; А.К. Глянько, 2001; В.П. Шаманин и др., 2004) это обусловлено особен-

ностями роста и развития растений в зависимости от влажности и температуры воздуха, освещения, содержания элементов минерального питания в почве, а также их общего сочетания.

Известно, что адаптация растений к новым условиям внешней среды достигается за счёт модификационной и генотипической изменчивости, то есть путём перестройки комплекса физиолого-биохимических и морфоанатомических признаков самого растения в онтогенезе и образования новых норм реакций в филогенезе. С помощью модификационной изменчивости растения приспосабливаются к тем условиям среды, которые оказываются наиболее значимыми в процессе их индивидуального развития. Генотипическая изменчивость популяции и отбор обеспечивают приспособление к долговременным изменениям факторов внешней среды (А.П. Головоченко, 2001).

Оценка взаимодействия "генотип х среда" по мнению P.D. Walton (1968) даёт представление о стабильности и пластичности изучаемого генотипа. При этом понятия "пластичность" и "стабильность" характеризуют потенциал модификационной и генотипической изменчивости отдельных признаков и видов растений. Исходя из этих соображений В.А. Зыкиным (1992) установлено, что:

- адаптивность чаще всего связана с пластичностью или отсутствием стабильности;

- пластичность разных признаков различна, но при этом обнаруживается её связь со временем проявления признака в онтогенезе;

- признаки, формирующиеся в течение длительных периодов меристемати-ческой активности (габитус растений, число листьев и т.д.), больше подвержены воздействию окружающей среды и более пластичны, чем быстро формирующиеся;

- селекцию можно вести как на высокую, так и на низкую пластичность того или иного признака;

- особое внимание должно быть уделено изучению признаков, связанных с адаптивностью сорта к условиям зоны возделывания и, следовательно, влияющих на стабильность урожая.

Многими исследователями отмечено, что на степень выраженности отдельных элементов структуры урожая и общий уровень продуктивности значительное влияние оказывают факторы внешней среды. Изменчивость признаков и величина их вклада в формирование урожайности сортов существенным образом зависит от почвенно-климатических зон тех или иных регионов (С.И. Леонтьев,1973; P.A. Цильке, В.А. Сапега, 1993; В.А. Сапега, 1997; Г.П. Пастухов и др., 1998).

Как известно, продукт взаимодействия генотипа с конкретными условиями среды проявляется в виде фенотипического "оттиска" признака. В своих исследованиях М.А. Федин с соавторами (1980) показали, что при сравнении генотипов, выращенных в различных условиях среды, генотипический эффект не является постоянным, а варьирует в зависимости от условий, то есть здесь имеет место взаимодействия генотипа со средой. Невысокое различие между геноти-пическим потенциалом и его фенотипическим проявлением, по исследованиям В.А. Зыкина и др. (2000), свидетельствует о меньшем взаимодействии конкретного генотипа со средой и характер их взаимодейств�