Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исходный материал для селекции бобов (Vicia Faba) и влияние биологических препаратов на их хозяйственно-ценные признаки в Южной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Исходный материал для селекции бобов (Vicia Faba) и влияние биологических препаратов на их хозяйственно-ценные признаки в Южной лесостепи Западной Сибири"

На правах рукописи

Безуглова Елена Валентиновна

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ БОБОВ (VICIA FABA) И ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ Н А ИХ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫЕ ПРИЗНАКИ В ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

13 МАЙ 2015

Тюмень - 2015

005568659

005568659

Работа выполнена на кафедре агрономии, селекции и семеноводства ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, доцент,

Казыдуб Нина Григорьевна

Официальные оппоненты: Дюкова Наталья Николаевна,

доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры общей биологии агротехнологического института ГАУ Северного Зауралья

Омельянюк Людмила Валентиновна

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции зернобобовых культур СибНИИСХ

Ведущая организация: Башкирский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «25» июня 2015 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу:

625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7.

Тел./факс: 8 (3452) 46-87-77, e-mail: dissTGSHA@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья и на сайте http://www.tsaa.ru

Автореферат разослан «28» апреля 2015 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

итвиненко Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Для отрасли земледелия актуальна тенденция расширения ассортимента возделывания культур. Современное сельскохозяйственное производство невозможно без выращивания зерновых бобовых культур - дешевого источника растительного белка для пищевых и кормовых целей и одного из важных средообразующих звеньев, от которого зависит баланс органического вещества в почве.

Одно из главных мест в решении белковой проблемы отводится культуре бобов, которые имеют ряд преимуществ перед другими зернобобовыми. Среди овощных культур они лидируют по содержанию белка и аминокислот.

В России площади под бобами небольшие. Основные районы возделывания - Нечерноземные области: Московская, Орловская, Тульская и др. В Западной Сибири бобы выращиваются в основном как огородная культура.

Отсутствие сортов, хорошо адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, малые объемы производства семян в значительной степени сдерживают распространение бобов в России. Условия южной лесостепи Западной Сибири благоприятны для их выращивания, это позволит восстановить и ассортимент овощных культур. Кроме того, бобы необходимо изучать как экологический объект, с помощью которого можно пополнить запасы азота в почве и повысить ее биологическую активность. В связи с этим актуально комплексное изучение коллекции бобов и выделение источников хозяйственно-ценных признаков с целью создания сортов, пригодных для выращивания в южной лесостепи Западной Сибири. Сегодня также перспективно применение на зернобобовых культурах биологических препаратов различной природы, обладающих регулирующим влиянием на интенсивность роста и развитие, семенную продуктивность растения (Безуглова, Казыдуб, 2014).

Степень разработанности темы исследований. Существенный вклад в изучение проблемы селекции и семеноводства бобов и использования биологических препаратов при возделывании их на семена внесли Н.И. Васякин (2002), М.С. Вишнякова (2010, 2011), Е.П. Пронина, И.Т. Балашова (201 1, 2013), Ю.Н. Куркина (2001 - 2012), И.В. Михалев (2013). В их работах отражены генетические и морфобиологические особенности культуры, селекционные и семеноводческие подходы, их хозяйственное значение, дана экономическая оценка.

Цель исследований — комплексная оценка образцов бобов, выделение ценного исходного материала для селекции и определение влияния биологических препаратов на рост и продуктивность культуры в южной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- провести комплексную оценку образцов бобов и выявить источники по признакам: продолжительность вегетационного периода, продуктивность,

пригодность к механизированной уборке, клубенькообразующая способность, устойчивость к болезням и вредителям;

— определить содержание белка и микроэлементов в зерне образцов культуры;

— выявить источники, обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков;

— определить корреляционную зависимость между урожайностью и элементами продуктивности на основе изучения многообразия хозяйственно-ценных признаков;

— на основе проведенного кластерного анализа образцов выделить наиболее сходные по признакам и провести их сравнение для использования в качестве исходного материала;

— установить влияние обработки биологическими препаратами семян перед посевом на хозяйственно-ценные признаки;

— дать экономическую оценку эффективности возделывания бобов при предпосевной обработке биологическими препаратами.

Научная новизна работы. За последние 20 лет в южной лесостепи Западной Сибири впервые проведена комплексная оценка 22 образцов бобов различного происхождения, выделены новые источники хозяйственно-ценных признаков: с высокой продуктивностью, стабильной урожайностью, устойчивые к болезням и вредителям. Выявлен характер корреляционной зависимости урожайности семян от основных хозяйственно - ценных признаков. Проанализировано влияние биологических препаратов на посевные качества семян, урожайность и симбиотическую активность.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе проведенных исследований даны теоретические и экспериментальные обоснования критериев отбора на высокую семенную продуктивность бобов в условиях Омской области. Для селекционной работы выделены и рекомендованы источники ценных признаков бобов с целью создания новых сортов, пригодных для возделывания в южной лесостепи Западной Сибири. Систематизированы биологические препараты при предпосевной обработке семян.

Методология и методы исследования. Для проведения исследований были заложены лабораторные и полевые опыты. Учеты и наблюдения выполнены согласно методическим указаниям ВИР (1975, 1987), Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989); статистическая обработка опытных данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа, оценена экономическая эффективность выращивания бобов при предпосевной обработке семян биологическими препаратами в ценах 2013 г.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

— на основании комплексного изучения коллекции бобов получен исходный материал для селекционной практики и выявлены селекционные параметры культуры по хозяйственно-ценным признакам;

— предпосевная обработка семян биологическими препаратами обеспечивает экономическую эффективность возделывания бобов.

Достоверность полученных научных результатов подтверждается полевыми и лабораторными опытами, значительным объемом материала исследований, их статистической обработкой общепринятыми методиками с

высокой степенью достоверности полученных результатов, публикациями автора.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Автор выражает благодарность за содействие в выполнении работы: научному руководителю доктору с.-х. наук, проректору по научной работе Нине Григорьевне Казыдуб; ведущему научному сотруднику лаборатории селекции зернобобовых культур ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии Людмиле Валентиновне Омельянюк; коллективу кафедры агрономии, селекции и семеноводства; учебно-научной лаборатории селекции и семеноводства полевых культур им. С.И. Леонтьева; экспертной комиссии диссертационного совета Государственного аграрного университета Северного Зауралья; ученому секретарю диссертационного совета Наталье Владимировне Литвиненко Государственного аграрного университета Северного Зауралья; официальному оппоненту Наталье Николаевне Дюковой, доктору сельскохозяйственных наук, доценту кафедры общей биологии агротехнологического института ГАУ Северного Зауралья; ведущей организации, а именно Фирзинату Аглямовичу Давлетову, доктору сельскохозяйственных наук, заведующему лабораторией селекции и семеноводства зернобобовых культур ГНУ БНИИСХ Россельхозакадемии; родным за поддержку и понимание.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 149 страницах печатного текста. Состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций. Содержит 22 таблицы, 28 рисунков и 7 приложений. Библиографический список включает 203 источника, в том числе Ц — иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность выбранного направления научных исследований.

Глава 1. Состояние изучаемого вопроса. В проведенном обзоре литературы представлена морфобиологическая характеристика и значение культуры в сельскохозяйственном производстве, состояние селекционно-семеноводческой работы; использование биологических препаратов в России и за рубежом, рассмотрены биопрепараты, применяемые при выращивании бобов.

Глава 2. Условия, материал и методика проведения исследований.

Исследования выполнены в учебно-научной лаборатории селекции и семеноводства полевых культур им. С.И. Леонтьева агротехнологического факультета ОмГАУ в 2010-2014 гт. Годы проведения опытов различались по температурному режиму, количеству и характеристике выпадения осадков, что способствовало более объективной оценке образцов культуры. Почвы участка, где закладывались опыты - лугово-черноземные.

Материалом для исследований послужили 22 образца селекции: ВНИИССОК (Москва) и иностранной.

Образцы в коллекционном питомнике высевались вручную на однорядковых делянках в пятикратной повторности по схеме 70 см х 1,0 см на глубину - 4-6 см. Площадь делянки - 4,2 м2 (норма высева на 1 м2 = 15-16

з

семян). Изучение коллекционного материала проводилось по методике ВИР (Методические указания, 1980); Международному классификатору СЭВ культурных видов рода Vicia faba ¿.,1985; методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989). Биохимический анализ зерна проводили в ФГБУ «Федеральный центр оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки» в Омском филиале по нормативным документам: ГОСТ 13496.4-93 (белок), ГОСТ 30692-00 (йод, цинк), ГОСТ 27998-88 (железо).

Устойчивость сортов к болезням в полевых условиях определяли в фазу начала созревания семян по шкале поражения в соответствии с классификатором (ВИР, 1984). Уборку растений проводили в фазу полной спелости бобов вручную.

В опыты с биологическими препаратами были включены 7 сортов: Белорусские, Велена, Русские черные, Альфред, Меркур. Кроме того, для разнообразия сортового ассортимента Западно-Сибирского региона были включены сорта иностранной селекции Hangdown Grunkernig, Dreifach Weibe. В качестве стандарта использованы сорта из среднеранней группы - Русские черные, из среднеспелой группы — Белорусские.

Для предпосевной обработки семян использовались биологические препараты: Новосил, Росток, Планриз. Биопрепараты применены по нормам расхода согласно рекомендациям производителя. Закладка опытов с биологическими препаратами осуществлялась согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989). Схема посева аналогичная, как и при изучении коллекции. Опыты закладывали в четырехкратной повторности. Посевные качества семян определяли по ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения качества» (1991). Распознавание качественных показателей семян установлено по широкому унифицированному классификатору СЭВ (1985).

Определяли жизнеспособность пыльцы в лабораторных условиях по разработанной и рекомендованной методике И.Т. Балашовой и Е.Г. Козарь (ВНИИСОК, Москва) (2010) «Определение жизнеспособности пыльцы культуры фасоль». Площадь листьев устанавливали по методу НН. Третьякова (2003). Показатели фотосш ггетической деятельности посевов - по методике АЛ. Ничипорович (1966). Клубенькообразующую способность сортов бобов оценивали в фазу цветение -начало созревания бобов по количеству и размеру клубеньков, их местонахождению (Г.С. Посыпанов, 1991).

Метеорологические условия вегетационных периодов (2010-2014) оценивали по данным Омской метеорологической станции (Агрометеорологические бюллетени, 2010—2014 тт.).

Экономическая эффективность возделывания сортов и применения биологических препаратов рассчитана в ценах 2013 г. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена по методике, изложенной в пособии Б.А. Доспехова (1985) и с помощью программы Statistics 10.0.

Глава 3. Характеристика сортов бобов по хозяйственно-ценным признакам

Продолжительность вегетационного периода. В значительной степени вегетационный период определяет пригодность того или иного сорта для возделывания в конкретном регионе. Продолжительность вегетационного и

составляющих его межфазных периодов в нашем опыте зависела как от сортовых особенностей, так и от погодных условий.

В результате исследований в соответствии с климатическими условиями все изученные образцы были объединены в две группы спелости по созреванию семян: среднеранние (83-90 сут.) - 20 образцов; среднеспелые (90-110 сут.) - 2 образца.

В качестве источников раннеспелости выделены образцы: Русские черные (94 сут.), Велена (92 сут.), Альфред (94 сут.), Меркур (94 сут.), Hangdown Grunkemig (96 сут.), Dreifach Weibe (94 сут.). Кроме того, выявлены образцы с коротким межфазным периодом цветение - техническая спелость: Белорусские (42 сут.), Русские черные (46 сут.), Велена(46суг.),

К-2267 (47 сут.), Hangdown Grunkernig (48 сут.), Dreifach Weibe (48 сут.), Меркур (46 сут.) и Альфред (47 сут.). В данный период происходит формирование урожая и синтез белков. Выделенные образцы представляют интерес при создании раннеспелых сортов.

Компоненты продуктивности. Продуктивность сортов культуры определяется количеством бобов с растения, числом семян в бобе, массой 1 ООО семян, а также массой бобов с растения, которая зависит от составляющих ее элементов: числа бобов в технической спелости и массы одного боба.

Анализируя полученные данные в зависимости от года по количеству бобов с растения, следует отметить: в среднеспелой труппе этот показатель варьировал от 6 до 28 штук, а в среднеранней - от 3 до 55 штук. Выделенные образцы, превышающие сорт стандарт по представленному показателю на 25 -35%: Русские черные и Меркур (соответственно 25 и 18 шт.) (рисунок 1). Представленные на рисунке 1 образцы лучшие по количеству бобов с растения. Они рекомендованы в качестве источников для селекции по увеличению количества бобов с растения.

Li—jbcwnrieciBoбобов, ип. —*— кочфпцпентвариации. "о

Рисунок 1-Выделенные образцы по количеству бобов с растения, 2010-2013 гг.

По признаку количества семян с растения максимальный показатель у Русских черных — 29 шт., в среднеранней группе выделены сорта Меркур, Велена, Альфред, Dreifach Weibe - превысили сорт стандарт на 10 - 15%; в среднеспелой группе Белорусские - 15 - 20%.

Достоверное превышение массы 1000 семян с растения у образцов Велена, Hangdown Grunkernig и Dreifach Weibe (422,0; 401,3; 411,3 г). У сорта стандарта Белорусские — 447,3 г. Наименьшие массы 1000 семян в среднем за 4 года изучения коллекции зафиксированы у образцов: К-2267 - (144,6 г), К-1800 (Futura) -141,0 г, у Русских черных -163,0 г. По массе семян с растения в среднеспелой группе выделен сорт стандарт Белорусские с показателем - 37,2 г (прибавка к массе семян была от 29,3 до 43,1 г); в среднеранней группе лидирует сорт стандарт Русские черные - 37,5 г (прибавка к массе семян с растения от 13,1 до 59,1 г), Hangdown Grunkernig - 35,5 г (прибавка от 20,4 до 4,3 г), Меркур - 32,6 г (прибавка от 22,1 до 41,8 г), Альфред - 27,4 г (прибавка от 16,4 до 39,2 г), Dreifach Weibe - 25,0 г.

За годы проведения исследований при изучении коллекции бобов выделены образцы, значительно превзошедшие стандарт по урожайности семян. В среднеспелой группе это Белорусские - 496,7 г/м2 (прибавка составляет от 308,4 до 646,5 г); в среднеранней группе: Hangdown Grunkernig -631 г/м2, Dreifach Weibe — 554,5 г/м2. Близки по показателям вышеназванных образцов из этой группы: К-1464 - 474,5 г/м2 (от 224,0 до 699,0 г), Меркур -484,4 г/м2 (от 313,0 до 627,0 г), К-332 - 460,4 г/м2 (от 221,6 до 657,0 г), Русские черные, St - 425,3 г/м2 (от 120,1 до 831,0 г).

В результате анализа полученных данных следует рекомендовать для селекционного процесса по комплексу элементов продуктивности в качестве источников образцы: Белорусские, Велена, Русские черные, Hangdown Grunkernig, Dreifach Weibe, Меркур, Альфред.

Пригодность к механизированной уборке. Механизированная уборка бобов пока еще главная проблема, поскольку для современных сортов, находящихся в производстве, характерен индетерминантный габитус, что приводит к чрезмерному израстанию; поэтому усилия селекционеров направлены на изменение габитуса растений и создание высокопродуктивных детерминантных форм. Также наибольший интерес для производства представляют сорта с высоким прикреплением нижнего боба, с количеством продуктивных узлов и высотой растения.

Анализируя данные по высоте растения, в среднеранней группе выделены образцы: Русские черные (81 см), К - 332 (80 см), К - 909 (81 см), К - 1441 (Broad Impoved Longpod) (82 см), К - 1464 (93 см), К - 1515 (89 см), К - 1660 (Кишиневский 1) (81 см), К - 1800 (Futura) (91 см), Меркур (81 см), Альфред (80 см), остальные образцы варьировали от 61 см у Велены до 79 см у К - 603 (Johnson's wonderful). В среднеспелой группе образец К - 1404 имел высоту 96 см, что на 21 см выше по отношению к образцу стандарту Белорусские, с показателем, не превысившим 75 см. По показателю числа узлов до первого боба в среднеранней группе лучшими являлись образцы Меркур - 8 шт., Альфред - 6 шт. У остальных этот признак составил от 3 до 5 междоузлий. По

признаку высоты прикрепления первого боба также лидировали сорта Меркур (29 см) и Альфред (28 см).

Наши исследования позволили рекомендовать в качестве источников пригодности к механизированной уборке выделенные образцы Меркур и Альфред.

Клубенькообразующая способность. Известный ученый ДН Прянишников придавал первостепеннное значение культуре бобовых растений в решении задач улучшения азотного баланса и подъема урожайности полей нашей страны. Он рекомендовал широко использовать биологический азот, получаемый через культуру бактерий-азотособирателей, с целью полного обеспечения сельскохозяйственного производства азотом.

Наблюдения в годы исследований за образованием клубеньков на корнях бобов в полевых опытах показали, что наибольшее их количество в среднеспелой группе у образцов: Белена - 118 шт., К-1515 - 73 шт., К-1464 - 65 шт., К-909 - 54 шт., К-1639 -48 пгг., Dreifach Weibe-36 шт., Меркур-37шг, Альфред -36 шт., а в среднеранней группе у стандарта Белорусские - 36 шт. Изучив данные по количеству клубеньков с растения, необходимо проанализировать их массу. По отношению к сорту стандарту Русские черные (0,8 г) по массе клубеньков выделены образцы: Велена (3,31 г), К-1515 (2,8 г), К-1595 (2,6 г), К-639 (3,4 г), К-1660 (Кишиневский 1) (2,5 г), Hangdown Grunkernig (2,0 г), Dreifach Weibe (3,4 г), Меркур (2,8 г), Альфред (2,5 г). Анализируя представленные данные по клубенькам, выделенные образцы рекомендуем как источник симбиотической активности для селекционного материала (таблица 0-

Таблица 1 - Клубенькообразующая способность у выделенных по урожайности семян образцов культуры, 2010-2013 гг.___

Образец Масса клубеньков, Количество Урожайность

г клубеньков, шт. семян, г/м2

Русские черные, st 0,82 24 527,1

Велена 3,31 118 492,3

К-2267 0,71 18 448,3

К-332 0,24 28 540,5

К-603 Johnson s wonderful 0,45 7 505,4

К-909 2,83 54 457,2

К-957 2,11 9 448,5

К-1464 1.24 65 558,1

К-1639 3,44 48 421,7

К-1596 0.62 13 443,3

К-1631 Aquadulce u longia 0,91 22 404,5

К-1800 Futura 0,63 25 410,4

Hangdown Grunkernig 2,01 14 631,3

Dreifach Weibe 3,48 36 608,8

Меркур 2,83 37 541,5

Альфред 2,57 36 467,5

Белорусские, st 0,27 36 559,5

К-1404 0,29 34 421,5

HCPo, 0J 3,5 79,0

У каждого образца размер клубеньков разный, иногда, с большим количеством клубеньков на одном растении, которые по размеру могут быть очень маленькими, при взвешивании у масс всех клубеньков - малый вес. И наоборот, мы можем иметь не очень много клубеньков с растения, но по размеру крупных и при взвешивании получаем хорошую массу веса, что и подтверждается данными таблицы 1. Кроме того, по показателям прослеживается, что урожайность зависит от массы и количества клубеньков на растении: чем больше эти показатели или хотя бы один из них, тем выше урожайность семян. Выделенные образцы рекомендуется использовать в качестве источников данных признаков при селекции бобов.

Химический состав и качество бобов. По данным химического анализа были выделены образцы с высоким содержанием белка в семенах: Русские черные, Hangdown Grunkernig, Белорусские - от 30,07 до 35,50 %, высокое содержание цинка выявлено у образца Hangdown Grunkernig - 50,02 мг/кг. Наибольшее количество йода содержали образцы: стандарт Белорусские и Альфред - 0,060 мг/кг. По содержанию железа отличились образцы: Альфред и Русские черные - 4 мг/кг.

Выделенные образцы по содержанию белка и микроэлементам в зерне можно рекомендовать в качестве источников представленных показателей при селекции культуры. Изучение химического состава зерна культуры продолжает магистрант на кафедре агрономии, селекции и семеноводства ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

Устойчивость к болезням и вредителям. В процессе роста и развития бобов наблюдалось повреждение растений болезнями, именно фузариозное увядание в южной лесостепи Западной Сибири наиболее вредоносно для культуры как грибная болезнь, особенно в дождливые годы или в конце вегетации - с появлением холодных дождей и рос. Полученные нами экспериментальные данные подтверждают результаты литературных источников, в том числе существование зависимости между устойчивостью бобов к болезням, погодными условиями и биологией культуры.

Образцы из среднеспелой группы Белорусские и К-1404 были сравнительно устойчивы к фузариозному увяданию - поражение растений в пределах 10%; в среднеранней группе более устойчивые образцы: Велена, К-2267, К-603 Johnson s wonderful, К-1800 Futura, Русские черные, Hangdown Grunkernig с процентом поражения также около 10%; у образцов: К-957, К-1441 Broad Impoved Longpod, К-1595, К-1596, Dreifach Weibe, Альфред к фазе биологической спелости поражение - от 10 до 35%; у остальных образцов поражение от 26 до 50%. Такая вариация главным образом обусловлена биологическими особенностями образцов и погодными условиями.

В целом выявлено отрицательное влияние фузариозного увядания на уровень семенной продуктивности бобов, г = - 0,32 (рисунок 2).

Белорусские, st

° Меркур

К-1464

К-603 Johnson s wonderful

К-332

о

Русские мерные, st

о

аелана

о

Dreifach Weibe

„. v С'

К-1441 Broad Impoved Long pod

К-226/ .... Js>- -«-1800Future K-1404

Ал ьфред - K-ii36

0 К <)Ь/

Hangdoivn Grunfcernig

К-1631 Aquadulce и longia. К-909 ..........-К.Ш.4 ®

К-1660 Кишиневский 1

K-I315

К-1595

у = 433.50« - 3,3607-Х г = -0.3135; р = 0,1554

6 3 10 12 14 16 18 20 22 ?4 Поражение растений бобов фузарнозным увяданием. %

26

Рисунок 2 - Поражение растений культуры фузариозным увяданием в разные фазы развития, 2010-2013 гг.

Также нами выявлено, что наибольшая поврежденность на бобах отмечена от клубенькового долгоносика. Из коллекции выделены образцы с меньшей степенью поврежденности этим насекомым. В среднеспелой группе: Белорусские, К-1404; в среднеранней группе: Ведена, К-2267, К-603 Johnson's wonderful, К-909, К-1800 Futura, Русские черные, Меркур - степень поврежденности - 10%. У остальных образцов степень поврежденности составляла от 20 до 25%.

Выделенные образцы рекомендованы в селекционный процесс как источники устойчивости к болезням и вредителям.

Кластерный анализ коллекционных образцов культуры. С целью классификации результатов оценки двадцати двух образцов бобов по элементам продуктивности (количество бобов с растения; число семян с растения; массой 1000 семян: масса семян с растения) для создания на их основе нового селекционного материала в условиях южной лесостепи Западной Сибири был проведен кластерный анализ (рисунок 3).

Установлено, что в генеральной совокупности выделяются три хорошо различимых кластера.

Для образцов, выделенных в кластеры, характерен схожий набор признаков внутри кластера и достоверные различия с другими кластерами.

1 кластер

2 кластер

3 кластер

Рисунок 3 - Дендрограмма кластеризации образцов бобов по элементам продуктивности, 2010-2013 гг.

Проведя кластерный анализ, мы выделили третью группу (третий кластер), в которую вошли 9 образцов: К-2267, Альфред, Велена, К-1800 Futura, Белорусские, Русские черные, Меркур, Dreifach Waibe, Hangdown Grunkernig. В ней собраны растения, имеющие высокий показатель по числу семян с растения (от 54 до 70 шт.), высокий показатель по количеству бобов с растения (33 шт.), наибольшую массу семян с растения (49,0 г), а также наибольшую массу 1000 семян с растения (491,7 г). Кластерный анализ образцов бобов по элементам продуктивности показал, что при создании новых сортов в качестве исходного материала необходимо уделять больше внимания растениям, относящимся к третьему кластеру. При их отборе можно получить лучший материал для селекции культуры на высокую продуктивность. В первом и втором кластерах эффект отбора будет наименьшим, так как это образцы с неоптимальными показателями элементов продуктивности.

Глава 4. Улучшение хозяйственно-ценных признаков бобов при использовании биологических препаратов

Лабораторная и полевая всхожесть, сохранность растений. Одни из ведущих факторов для растения - полевая всхожесть, сохранность и выживаемость. За годы исследований при определении посевных качеств семян с обработкой биологическими препаратами энергия прорастания в контроле варьировала - от 17 до 43%, с обработкой препаратом Новосил - от 22 до 49%, Росток - от 25 до 50%. Максимальная энергия прорастания (50%) выявлена у

ю

семян сорта Русские черные, обработанных препаратом Росток. Влияние препарата Новосил на энергию прорастания семян отмечено у всех исследуемых сортов в сравнении с контролем и сортом-стандартом. Как показывают наши исследования, применение препарата Планриз не повышало энергию прорастания семян у изучаемых сортов. Высокая полевая всхожесть за 2010-2013 гг. отмечена у сорта Русские черные, при обработке препаратом Росток она составила 100%. В вариантах с обработкой биологическими препаратами Новосил у всех исследуемых сортов отмечена высокая полевая всхожесть семян (96-99%).

Метеорологические условия в период проведения опытов существенно различались по годам, в период роста и развития культуры за четыре года исследований отмечены как благоприятные, так и не очень благоприятные погодные условия, но благодаря всем вариантам обработки сохранность растений была высокой, в зависимости от года варьировала в 2010-2011 гг - от 89-99%, в 2012-2013 гг. - от 75-89%.

Биометрические показатели растений. Нами определено, что биологические препараты, используемые в опытах, обладают широким комплексом полезных свойств. Вместе с фунгицидными свойствами, увеличением урожайности и качеством продукции для них характерен и ростостимулирующий эффект. В нашей работе изучение реакции растений бобов на обработку биологическими препаратами было одной из задач исследования. Поскольку сдерживающим фактором распространения бобов как полевой культуры остается пригодность сортов к механизированной уборке, при выращивании культуры на семена целесообразно изучить действие препаратов на такие биометрические параметры, как высота растений, число междоузлий до первого боба.

Анализируя биометрические показатели растения в годы опытов, следует отметить: в зависимости от сорта в среднем за годы исследований высота растения в контроле варьировала - от 60,3 до 88,6 см. Положительное действие препарата Планриз в сравнении с контролем у образца Альфред: высота растения составила 90,3 см. Важно отметить что сорт Меркур при обработке всеми препаратами, был выше контрольного варианта, высота растения варьировала от 88,7 до 93,6 см.

При анализе количества междоузлий до первого боба, по результатам данных исследований (таблица 2), выявлено: в зависимости от обработки препаратами данный показатель варьировал от 4 до 7 узлов.

Анализируя данные по числу междоузлий до первого боба при применении биологических препаратов, отметим: существенной разницы по отношению к контролю не отмечено, лишь в группе образцов зарубежной селекции выделен образец Меркур, при применении препарата Новосил - 7 шт., Ростка - 6 шт., Планриза - 6 шт.

Таблица 2 - Число междоузлий до первого боба (при обработкебиологическими препаратами), 2010-2013 гг., шт.

~~--------Препарат Контроль Новосил Росток Планриз

Сорт ■— (вода)

Сорта отечественной селекции

Белорусские, 81 4 4 5 4

Велена 4 4 3 4

Русские черные 4 4 4 4

Сорта зарубежной селекции

Альфред 5 5 5 5

Наг^с1о\¥П Огипкепн^ 4 4 4 4

Пге^ГасЬ Weibe 4 4 5 5

Меркур 5 7 6 6

Фотосинтетическая деятельность растений. Основным показателем, напрямую взаимодействующим с величиной урожая и характеризующим состояние посевов с точки зрения их фотосинтетической деятельности, является площадь листьев. Площадь листовой поверхности бобов в 2010 - 2013 гг. была на достаточно высоком уровне. В среднем за 2010 - 2013 гг. исследований площадь листьев культуры по сортам в варианте без обработки препаратами варьировала от 19,6 до 36,1 тыс. м2/га. Максимальная площадь листьев наблюдалась у образцов Русские черные (36,1 тыс. м2/га) и Альфред (33,8 тыс. м2/га). Результаты опытов с обработкой препаратами показали: прирост листовой площади при применении препаратов наблюдался у всех сортов в опыте. Максимальные показатели отмечены в варианте с обработкой Планриз у сортов: Русские черные - 49,3 тыс. м2/га, Меркур - 36,5 тыс. м2/га, Нап£с1о\¥Г1 Огипкегг^ - 33,2 тыс. м2/га, Альфред - 32,5 тыс. м2/га. Лучшие характеристики во всех опытах по применению препаратов, на фоне других показал самые высокие приросты площади листовой поверхности по отношению к контрольным опытам (без обработки препаратом) и по отношению к другим сортам - Русские черные.

Фотосинтетический потенциал (ФП) является показателем, характеризующим светопоглощающую способность посевов, в прямой зависимости от его величины - накопление органической массы в посевах. Лучшие показатели отмечены в варианте с применением препарата Планриз, прибавка ФП у сорта Русские черные - на 118,8 тыс. м2/га. В опыте с применением препарата Новосил прибавка к контролю составила от 22,6 до 17,4 тыс. м2/га у образцов: Hangclown Сгипкепгл§ (34,2 тыс. м2/га), Альфред (22,5 тыс. м2/га), Русские черные (88,2 тыс. м2/га). При применении препарата Росток отмечены большие значения ФП по сравнению с сортом-стандартом у Русских черных (105,3 тыс. м2/га). Заметим, что во всех вариантах обработки у сортов отмечается увеличение ЧПФ в 1,1 - 1,6 раза по отношению к контролю.

Жизнеспособность пыльцы. В селекционной работе очень важно длительное время сохранять жизнеспособность пыльцы, то есть ее способность к прорастанию. В процессе исследования жизнеспособности пыльцы, взятой у сортов разной обработки биологическими препаратами, отмечены различия

12

между изучаемыми препаратами в сравнении с контролем. Проанализировав результаты исследования сортов бобов на жизнеспособность пыльцы по примененным препаратам, отметим, что показатели значительно варьируют: от 50% до 147,5%. В среднем у выделившегося сорта Меркур 79,6% проросших пыльцевых зерен по отношению к сорту стандарту Белорусские — 74,2%. Уровень жизнеспособности пыльцы, обработанных препаратом Планриз, был более 90% у сорта Hangdown Grunkemig. У обработанных препаратом Росток, жизнеспособность пыльцы была выше 80%, но ниже по сравнению с цветками, обработанными препаратом Планриз на 8%. Обработанные препаратом Новосил, имеют показатель от 64 до 85%. Отмечаем, что сорта, обработанные этими препаратами, имели пыльцу хорошего качества с высокой жизнеспособностью.

Клубенькообразующая способность растений. Активный симбиотический потенциал бобов намного больше, чем у других зернобобовых культур. Для улучшения этого потенциала применяют бактериальные препараты на основе клубеньковых бактерий. Так, применяя препарат Планриз, отмечается тенденция роста клубеньков, превышающая сто штук у сортов отечественной селекции: Белорусские, St - 116 шт., Велена - 118 шт., Русские черные,St - 114 шт.; сорта зарубежной селекции: Меркур - 105 шт., Альфред - 111 шт., Dreifach Weibe -124 шт., такие показатели мы наблюдаем при обработке препаратом Новосил у сортов Русские черные - 108 шт., Альфред - 105 шт., Dreifach Weibe - 134 шт. При применении препарата Росток отмечаются относительно ровные показатели по клубенькам, лишь на сорте Русские черные - 100 шт. Сорт Hangdown Grunkernig не превысил показатели ни по одному из применяемых препаратов за сотню штук, возможно, это обусловлено сортовыми особенностями.

Таким образом, как лучшие по показателю количество клубеньков выделены сорта отечественной селекции: Белорусские, Русские черные; зарубежной селекции: Альфред, Dreifach Weibe; лучшее действие оказали препараты Планриз и Новосил.

Глава 5. Экономическая эффективность возделывания лучших сортов

бобов при предпосевной обработке семян биологическими препаратами

В среднем за четыре года вегетационных опытов данный показатель в наших вариантах с обработкой семян биологическими препаратами (Росток и Новосил) у сортов Белорусские и Русские черные превышал контроль и варьировал от 4,2 до 7,3 т/га. У сортов в контрольном варианте варьировал от 3,4 до 4,6 т/га. Расчеты показали, что условно чистый доход с гектара при выращивании культуры на семена, в зависимости от препаратов и сорта, варьировал от 171,07 до 416,64 тыс. руб., в контрольном варианте - от 55,5 до 88,5 тыс. руб. При производстве семян бобов экономическая эффективность использования биологических препаратов показала, что их применение определило высокие показатели рентабельности при небольших затратах на использованные препараты. Рентабельность находилась на уровне 133-425%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате изучения и комплексной оценки по хозяйственно-ценным признакам коллекции бобов в условиях южной лесостепи Западной Сибири выделены источники по каждому из изученных признаков:

- продолжительности вегетационного периода — раннеспелости: Русские черные (98 сут.), К-1595 (97сут.), К-1515 (98 сут.), К-1639 (98 сут.), Меркур (98 сут.); Белорусские (89 сут.), К-1404 (89 сут.);

- высокой семенной продуктивности с растения: Альфред - 53 г (от 13 до 86 шт. бобов), Меркур - 51 г (от 19 до 82 шт.), К-2267 - 34 г (от 11 до 57 шт.), К-1464 - 32 г (от 13 до 52 шт.), Dreifach Weibe - 35 г (от 6 до 58 шт.), Hangdown Grunkernig - 34 г (от 8 до 56 шт.), Русские черные - 32 г (от 17 до 54 шт.);

- пригодности к механизированной уборке: Альфред, Меркур, К-957, К-1595, К-1631;

- высокой клубенькообразующей способности: Велена - 118 шт., К-1515 -73 шт., К-1464 - 65 шт., Белорусские - 36 шт.;

- комплексу устойчивости к поражению болезнями и вредителями: Белорусские, К-1404, Велена, К-2267, К-1800 Futura, Русские черные, Альфред.

- высокому содержанию белка в зерне: Русские черные, Hangdown Grunkernig, Белорусские от 30,07 до 35,50%; по микроэлементам: цинк -Hangdown Grunkernig (50,02 мг/кг); йод - Белорусские, Альфред (0,060 мг/кг); железо - Альфред и Русские черные (4 мг/кг).

Источниками по комплексу биологических и хозяйственно-ценных признаков являются образцы: Белорусские, Велена, Русские черные, Меркур, Альфред, Dreifach Weibe, Hangdown Grunkernig.

В исследованиях установлено, что урожайность бобов имеет высокую корреляцию с массой бобов с растения (г = 0,8 ± 0,01); а признаки количество семян с растения; масса 1000 семян и количество бобов с растения среднюю (г = 0,5 ± 0,02 и г = 0,4 ± 0,2).

Кластерный анализ коллекции позволил выделить лучшую группу растений, в которую вошли образцы: Русские черные, Белорусские, К-2767, Велена, Альфред, Меркур, К-1800 Futura, Dreifach Weibe, Hangdown Grunkernig, превосходящие родительские формы по оптимальному набору хозяйственно-ценных признаков, что позволит более целенаправленно вести отбор ценных форм.

Обработка семян сортов бобов биологическими препаратами повышает:

— фотосинтетическую продуктивность; препараты Новосил, Росток и Планриз способствовали увеличению площади листьев на 3,8 - 66,6% по сравнению с контролем;

— фотосинтетический потенциал растений при применении препарата Новосил активизировал- 607,2 тыс. м2 сут/га и чистую продуктивность фотосинтеза - 6,85 г/м2 сут.;

— увеличивающиеся число и масса клубеньков, в зависимости от варианта обработки семян биологическими препаратами; максимальное число

клубеньков в условиях региона отмечено на корнях растений бобов у сортов Белорусские - 1 16 шт., Русские черные - 114 шт., Велена - 118 шт., Dreifach Weibe - 124 шт.;

- урожайность семян при предпосевной обработке препаратами Росток и Новосил составляла от 360 до 525 г/м2, что в 0,2-0,6 раза выше контрольных вариантов.

При предпосевной обработке семян биологическими препаратами получена прибавка урожая в размере: Росток - от 4,20 до 7,35 т/га, Новосил - от 4,65 до 4,95 т/га в зависимости от сорта. При этом условно чистый доход с гектара от реализации материала в контроле 171,07 тыс./руб., при применении препаратов - 416,64 тыс. руб. Уровень рентабельности находился в пределах от 115,63-425,14%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Образцы селекции ВНИИССОК: Белорусские, Велена, Русские черные и иностранной: Hangdown Grunkernig, Dreifach Weibe, Альфред, Меркур с комплексом хозяйственно-ценных признаков рекомендуется использовать как источники в селекции при создании высокопродуктивных сортов бобов для южной лесостепи Западной Сибири.

2. По хозяйственно-ценным признакам образцы Белорусские, Русские черные, Hangdown Grunkernig, Dreifach Weibe, Альфред, Меркур могут быть рекомендованы для возделывания в производственных условиях региона.

3. Предпосевная обработка семян биологическими препаратами Росток (10 мл препарата на 10 л воды) и Новосил (3 мл препарата на 10 л воды) повышает продуктивность и биомассу бобов, активизирует фотосинтетическую деятельность растений и обеспечивает стабильность урожая семян культуры на уровне 4,1-4,3 т/га. Этот агроприем необходим и для внедрения в производстве.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, включенных в перечень ВАК РФ

1. Безуглова Е.В. Использование биологических препаратов в системе защиты бобов (Vicia faba) от болезней и вредителей в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Е.В. Безуглова, Н.Г. Казыдуб // Ом. науч. вестн. Сер. Ресурсы Земли. Человек. - 2014. - № 1. - С. 93-97.

2. Безуглова Е.В. Результаты изучения коллекции в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Е.В. Безуглова, Н.Г. Казыдуб // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4; URL: www.science-education.ru/118-14302.

3. Безуглова Е.В. Влияние биологических препаратов на элементы

продуктивности бобов (Vicia /aba) в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Е.В. Безуглова, Н.Г. Казыдуб // Вестн. Новосиб. гос. аграр. ун. - 2014. -№ 3. - С. 7-12.

Публикации в других изданиях

4. Казыдуб Н.Г. История и современное состояние бобовой культуры овощные бобы / Н.Г. Казыдуб, Е.В. Безуглова, Ю.В. Кривко // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. - Омск. - 2009. - № 3. - С. 44-47.

5. Казыдуб Н.Г. Симбиотическая активность бобовых культур (фасоль, горох, бобы) в южной лесостепи Западной Сибири / Н.Г. Казыдуб, Ю.В. Кривко, Е.В. Безуглова, Н.В. Листратова // Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития: сб. науч. тр. в 3 ч. — Омск: Омскбланкиздат, 2010. - Ч. III. - С. 252-253.

6. Безуглова Е.В. Изучение коллекции бобов (Vicia fabà) в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Е.В. Безуглова // Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития: сб. науч. тр. в 3 ч. - Омск: Изд-во ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2014. - Ч. III. - С. 376-384.

Подписано в печать 20.04.2015 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 015. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7