Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование разных сроков посева для отбора селекционных линий яровой мягкой пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Использование разных сроков посева для отбора селекционных линий яровой мягкой пшеницы"

005010400

На правах рукописи

ДМИТРИЕВ АЛЕКСЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНЫХ СРОКОВ ПОСЕВА ДЛЯ ОТБОРА СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

9 ОсВ ¿Сіі

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

УФА-2012

005010400

Работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии и селекции растений Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: САМИГУЛЛИН

доктор биологических наук, профессор Сайфулла Нуруллович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, академик

РАСХН

ЗЫКИН

Владимир Александрович

кандидат сельскохозяйственных наук

Ведущая организация:

ЛЕОНТЬЕВ Иван Петрович

ГНУ «Башкирский научноисследовательский институт сельского хозяйства» Рос-сельхозакадемии, г. Уфа

Защита состоится 28 февраля 2012 года в 1600 часов, на заседании диссертационного совета Д.220.003.01 при ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» по адресу: 450001, г. Уфа,

ул. 50-летия Октября, 34. факс +7 (347) 228-08-98 E-mail: bgau@ufanet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ

Автореферат разослан 28 января 2012 года и размещен на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации vak.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ www.bsau.ru.

Учёный секретарь диссертационного совета, JL j

доктор с.-х. наук, доцент f jkx^ p.p. Гайфуллин

Актуальность работы. Основным направлением селекции большинства сельскохозяйственных культур в последние десятилетия было создание высокоурожайных интенсивных сортов. В благоприятных условиях возделывания такие сорта дают рекордные урожаи. Однако во многих районах страны и Республики Башкортостан погодно-климатические условия подвержены резким колебаниям во времени и в пространстве, что обуславливает значительное варьирование урожайности таких сортов. Поэтому важной задачей селекции является создание сортов, сочетающих высокую урожайность с относительно высокой устойчивостью к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям, т.е. создание сортов с высокой экологической пластичностью. Такая задача может быть решена только в том случае, если в самом селекционном процессе при создании новых сортов будет уделено должное внимание отбору селекционных форм по параметрам адаптивности.

Исходя из этого, актуальность наших исследований заключается в определении возможности применения разных сроков посева на завершающих этапах селекционного процесса для оценки и отбора лучших линий яровой мягкой пшеницы, сочетающих достаточно высокую урожайность и качество зерна с высокими параметрами адаптивности.

Цель исследований. Цель работы - установить целесообразность оценки селекционных линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и качеству зерна с использованием разных сроков посева и отобрать перспективные селекционные линии, представляющие интерес для товарного производства продовольственного зерна в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи:

- установить реакцию сортообразцов яровой мягкой пшеницы на разные сроки посева по изменению параметров важнейших хозяйственно-полезных признаков;

- оценить сроки посева как среду, дифференцирующую сортообразцы по изменению важнейших хозяйственно-полезных признаков;

- оценить адаптационную способность и экологическую пластичность сортообразцов яровой мягкой пшеницы;

- выделить селекционные линии яровой мягкой пшеницы, характеризующиеся относительной стабильностью урожая при разных сроках посева и в связи с этим достаточно высокими параметрами адаптивности.

Научная новизна работы. Впервые в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан подробно изучены особенности формирования урожая и качества зерна у вновь созданных селекционных линий яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева. Дана характеристика сроков посева как среды, обладающей определенными свойствами: продуктивность, типичность и дифференцирующая способность, и как фонов для надежной оценки и отбора сортообразцов яровой мягкой пшеницы,. Представлено научное обоснование целесообразности использования контрастных агрометеорологических условий,

складывающихся при различных сроках посева, при оценке сортообразцов яровой мягкой пшеницы по параметрам адаптивной способности и экологической стабильности.

На основе сравнительного изучения линий яровой мягкой пшеницы выделены доноры хозяйственно ценных признаков, которые используются в селекционной работе.

Практическая значимость результатов работы. Проведен отбор селекционного материала по параметрам адаптивности с использованием фона с разными сроками посева. Выделены селекционные линии в качестве доноров-источников хозяйственно ценных признаков и свойств, способствующие повышению эффективности селекции яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан. На государственное сортоиспытание передана селекционная линия с присвоением названия «Иремель» (заявка № 49214/9253509 от 07.12.2007).

Выделенные селекционные линии яровой мягкой пшеницы используются в селекционной работе и учебном процессе на кафедре ботаники, физиологии и селекции растений Башкирского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту:

- генотипические особенности формирования урожайности сортообразцов яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева;

- параметры среды при разных сроках посева и их значение для оценки сортообразцов;

- продуктивность, адаптационная способность и экологическая стабильность сортообразцов яровой мягкой пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур» (Пенза, 2006 г.), на Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2006 г.), на Российской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» (Астрахань, 2006 г.), на Международной научно-практической конференции «Молодежь и наука XXI века» (Ульяновск, 2006 г.), на научно-практической конференции «Инновации молодых ученых - развитию АПК России» (Великие Луки, 2006 г.), на Всероссийских конференциях в рамках международной специализированной выставки «Агрокомплекс» (Уфа, 2006, 2007, 2009, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 110 страницах текста компьютерной верстки и состоит из введения, 3 глав, выводов и предложений для селекционно-семеноводческой практики. Работа содержит 15 таблиц и 5 рисунков. Библиографический список включает 140 наименований, в том числе 22 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнены на кафедре ботаники, физиологии и селекции растений ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Полевые опыты проводились в 2004-2006 гг. в учебно-научном центре (УНЦ) Башкирского ГАУ, расположенном в южной лесостепи Республики Башкортостан.

Почва опытного поля - выщелоченный чернозем тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса по Тюрину в пахотном слое 6,81-6,85%, подвижного фосфора и обменного калия по Чирикову соответственно 9,1-10,8 и 11,2-13,8 мг на 100 г почвы. Реакция почвенной среды опытного участка слабокислая - рН(сол) 5,4-5,9.

Климат в зоне проведения опытов теплый, засушливый. Сумма активных температур составляет 2200-2300°С. Продолжительность периода с активными температурами - 130-139 дней. Сумма осадков за год - 500 мм с колебаниями по годам от 306 до 811 мм. Сумма осадков за вегетационный период - 153 мм с колебаниями от 47 до 233 мм. Гидротермический коэффициент изменяется от

0,8 до 1,2.

В 2004 году средняя температура воздуха в вегетационный период была несколько выше среднемноголетней. Распределение осадков было неравномерным, ниже средней многолетней в мае-июне, выше в июле-августе. 2005 год в целом был достаточно равномерно обеспечен влагой, но с засушливыми явлениями в июле. Температура воздуха была близка к среднемноголетним. 2006 год характеризовался неравномерным выпадением осадков и перепадами температуры воздуха в период вегетации.

Материалом для исследований служили линии яровой мягкой пшеницы, созданные профессором Самигуллиным С.Н. за 1976-1993 гг. Всего использовано 13 линий. Из них 8 линий, а именно с номерами 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, выделены из сорта Уфимская, созданного скрещиванием сортов Красноуфимская 68 и Московская 35 и индивидуальным отбором из гибридной популяции Рг. Выделение линий из этого сорта проводилось им же повторным отбором в Рб.

Остальные 5 линий с номерами 1, 2, 8, 10, 12 выделены из разных гибридных популяций в I"5~Р7- Линии 1 и 12 выделены индивидуальным отбором из гибридной популяции Р4 Красноуфимская 68 х Московская 35. Линия 2 выделена индивидуальным отбором из гибридной популяции, полученной скрещиванием сортов Себакве и Саратовская 29. Линия 8 выделена из популяции сложного гибрида с участием сортов Саратовская 44, В-406, Комета, Сайпресс. Линия Л-10 выделена из популяции, полученной скрещиванием гибрида (Саратовская 44 х В-406) с сортом Московская 35.

Для оценки селекционных линий в качестве стандарта мы использовали сорт Жница, который в годы исследований находился в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию по Республике Башкортостан. Для сравнительной оценки селекционных линий нами был использован также исходный сорт Уфимская.

Исследования проводились с размещением опытов по зернобобовому предшественнику на естественном фоне без применения удобрений. При закладке опытов проводилась традиционная основная обработка почвы - зяблевая вспашка после уборки предшественника. Весенняя обработка почвы включала в себя технологические приемы - закрытие влаги и предпосевную культивацию. Посевные работы по вариантам опыта проводились в течение одного дня.

Опыты закладывались с использованием сеялки СН-16 в агрегате с трактором Т-70 при 6-кратной повторности. Размещение повторностей опыта в 3-х ярусах. Общая площадь делянок 18 кв. м. Расположение опытных делянок -систематическое. Норма высева - 6 млн. всхожих семян на 1 га. Посевные качества использованных для закладки опытов семян соответствовали требованиям категории Оригинальные семена (ОС) по ГОСТ Р 52325.

Схема опыта:

Фактор А - сроки посева:

1) 1-й срок (контроль)- в первые дни после наступления физической спелости почвы (ФСП) и достижении температуры почвы 5-6 С;

2) 2-й срок - через 10 дней после 1-го срока посева;

3) 3-й срок - через 20 дней после 1-го срока посева.

Фактор В - сортообразцы.

При проведении исследований, лабораторных анализов и математической обработке руководствовались методикой полевого опыта (Б.А. Доспехов, 1985), «Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1989), «Методами оценки и формирования качества зерна» (Н.С. Беркутова, 1991). Параметры среды как фона определялись по методике, предложенной A.B. Кильчевским и Л.В. Хотылевой (1985). Параметры: min-max, maxmin/2 определяли по Гончаренко A.A. (2005). Показатель гомеостатичности, селекционной ценности определены по методике Хангильдина В.В. (1979), параметры bi, s2d; определяли по Eberhart S.A., Russel W.A. (1966).

Для выявления генотипических различий между сортами и селекционными линиями изучались: продолжительность вегетационного периода, продуктивная кустистость, продуктивность колоса, продуктивность растений, урожайность, масса 1000 зёрен по ГОСТ 10842-89. Количество и качество клейковины определяли по ГОСТ 13586.1-68, натуру зерна - по ГОСТ 10840-64. Полевую оценку устойчивости линий к бурой листовой ржавчине проводили на естественном фоне в полевых условиях.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изменчивость урожайности и ее компонентов у сортообразцов яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева

Урожайность. В основе формирования урожайности лежат многочисленные коррелятивные связи между целым комплексом взаимосвязанных и соподчиненных признаков и процессов. Формирование урожая, в конечном счете, является результатом проявления устойчивости сорта и гибрида к изменяющимся экологическим условиям в процессе вегетации, на что указывал известный агроэколог Дж. Ации еще в 1932 году.

Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы по урожайности в течение 3 лет позволила выявить более продуктивные генотипы относительно стандарта (сорт Жница), значение которого составило 18,0 ц/га (табл. 1). Достоверно превышающими по урожайности стандарт (при НСРо5=0,3 ц/га для фактора сорт) отмечены селекционные линии 3, 4, 7, 8, 9, 13 и сорт Уфимская. Они показали урожайность выше сорта Жница на 3,3-12,7%. Из перечисленных селекционных линий все, кроме линии 8, отобраны из сорта Уфимская. У трех линий: 5, 6 и 11, также отобранных из сорта Уфимская, урожайность была на уровне стандарта. Существенно (на 3,7-21,0%) уступили Жнице по урожайности линии 1, 2, 10, 12, отобранные из разных гибридных комбинаций.

Посев со смещением сроков на 10 и 20 дней (2-й и 3-й сроки посева) приводил к достоверному снижению урожайности сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы по сравнению с 1-м сроком (при НСР05=0,13 ц/га для фактора срок посева).

При 2-ом сроке посева в среднем по опыту урожайность снизилась на 25,8% и была равной 13,5 ц/га. У сорта Жница (ст.) снижение составило 31,7% и урожайность была равной 12,3 ц/га. При указанном сроке посева большинство линий формировали урожайность выше стандарта на 5,5-29,9%. Только две линии - 10 и 13 - имели данный показатель ниже стандарта на 18,2 и 6,0% соответственно.

Относительно устойчивыми к отрицательному влиянию неблагоприятных факторов среды, связанных со смещением сроков посева на 10 дней, оказались линии 1, 12, 2, 8, у которых урожайность равнялась соответственно 14,2 ц/га, 14,4 ц/га, 14,3 ц/га и 15,9 ц/га. Снижение урожайности данных линий составило соответственно 12,9%, 14,4%, 17,8%, 18,5%. Резко снизили урожайность из-за запаздывания со сроком посева линии 13 - на 40,7% и 9 - на 33,5%, урожайность которых составила всего лишь 59,3% и 66,3% от уровня 1-го срока посева.

При 3-м сроке посева средняя урожайность сортов и линий была на уровне всего лишь 8,9 ц/га. Снижение урожайности достигло 9,4 ц/га, т.е. 51,6%. У сорта Жница эти показатели равны соответственно 10,5 ц/га и 58,3%.

Таблица 1 Урожайность сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы в разные сроки посева (УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Сроки посева

1 2 3

ц/га ц/га снижение ц/га снижение

ц/га % ц/га %

Жница (ст.) 18,0 12,3 5,7 31,7 7,5 10,5 58,3

Уфимская 19,2 14,0 5,2 27,1 9,6 9,6 50,0

Л-1 16,3 14,2 2,1 12,9 8,7 7,6 46,6

Л-2 17,4 14,3 3,1 17,8 8,3 9,1 52,3

Л-3 19,7 13,8 5,9 29,9 8,2 11,5 58,4

Л-4 18,6 13,9 4,7 25,3 8,3 10,3 55,4

Л-5 17,9 12,9 5,0 27,9 8,9 9,0 50,3

Л-6 18,2 13,7 4,5 24,7 9,2 9,0 49,5

Л-7 20,0 14,6 5,4 27,0 9,4 10,6 53,0

Л-8 19,5 15,9 3,6 18,5 11,7 7,8 40,0

Л-9 20,3 13,5 6,8 33,5 9Д 11,2 55,2

Л-10 14,2 10,0 4,2 29,6 8,0 6,2 43,7

Л-11 17,7 13,9 3,8 21,5 8,5 9,2 52,0

Л-12 17,2 14,4 2,8 16,3 8,8 8,4 48,8

Л-13 19,4 11,5 7,9 40,7 8,8 10,6 54,6

Средняя 18,2 13,5 4,7 25,6 8,9 9,4 51,2

НСР05 для частных - 0,51; НСР05 для фактора «срок посева» - 0,13 ц/га; НСР05 для фактора «сорта и линии» - 0,30 ц/га.

При указанном сроке посева, как и во 2-м сроке, относительно высокую устойчивость к действию неблагоприятных факторов, связанных с запаздыванием срока посева, сохранили линии 8 и 1. Урожайность данных линий равнялась 11,7 ц/га и 8,7 ц/га, снижение урожайности составило 7,8 ц/га (40,0%) и 7,6 ц/га (46,6%). Относительно меньше пострадала также от позднего срока посева и линия 10, которая сохранила урожайность на уровне 8,0 ц/га. Снижение ее урожайности составило 6,2 ц/га (43,7%).

Данное варьирование показателей продуктивности сортообразцов, обусловленных их генотипическими особенностями, при изменении сроков посева связано с разной интенсивностью изменения компонентов урожайности, таких как полевая всхожесть, сохранность количества продуктивных стеблей на 1 м , количество зерен в колосе, масса 1000 зерен и масса зерна колоса.

Вегетационный период. Условия поздних сроков посева оказывали влияние на продолжительность межфазных периодов. Со смещением сроков посева на более поздние наблюдалось сокращение продолжительности периодов всходы - колошение и колошение - восковая спелость. В свою очередь, это привело к заметному уменьшению продолжительности вегетационного перио-

да. При посеве в оптимальный срок этот период в среднем составлял 70 суток, а при смещении сроков посева - на 10 и 20 дней, соответственно 67 и 64 суток.

С помощью условий разных сроков посева нам не удалось обнаружить значительной разницы в вегетационном периоде у изученных сортообразцов. Изменение продолжительности межфазных периодов при разных сроках посева происходило у них практически одинаково.

Полевая всхожесть у изученных сортообразцов при смещении сроков посева на более поздние в целом имела тенденцию к снижению. Однако стало возможным выделить более устойчивые к негативным факторам поздних сроков посева линии яровой мягкой пшеницы, у которых снижение полевой всхожести проявилось в меньшей степени. К таким можно отнести линии 2, 4, 5, 6. Менее устойчивыми оказались линии 11, 12, 13.

Выживаемость растений к моменту уборки свидетельствует о способности генотипа адаптироваться к варьирующим условиям вегетации. В наших исследованиях у всех изученных сортообразцов изменчивость выживаемости растений со смещением сроков была невысокой (СУ<10%), хотя в целом наблюдалось снижение данного показателя в среднем на 1%, 5% соответственно при 2-м и 3-м сроках посева. Лучшая выживаемость установлена у следующих линий: 2, 3,8 и 11.

Количество продуктивных стеблей на 1м2- один из важных компонентов, составляющих урожайность посевов. Выявление генотипов, способных стабильно формировать на единице площади большое количество продуктивных стеблей, и скрещивание с формами с высокой массой зерна колоса позволят создать высокопродуктивные сорта. Изменчивость по данному показателю была незначительной у линий 2, 3, 4, 5 (СУ<10%) и значительной у линий 7 и 13 (СУ>20%). Большее количество продуктивных стеблей и при этом меньшее снижение его при смещении сроков посева было отмечено у линии 4.

Количество зерен в колосе у сортообразцов под действием условий разных сроков посева имело изменчивость от средней у линий 7, 8, 12 до значительной (у остальных сортообразцов). Выделены линии 7 и 8, способные формировать большое количество зерен при разных сроках посева. У данных линий также было наибольшее по рассматриваемому показателю среднее значение за 3 срока посева.

Масса 1000 зерен у изученных сортообразцов была более стабильна, чем количество зерен в колосе. Низкая изменчивость была отмечена у линий 2, 8 и

10. Остальные линии имели относительно среднюю изменчивость массы 1000 зерен. Самые крупные зерна при всех сроках посева формировалась у линий 1, 7 и 8. Наименьшими темпами снижения при поздних сроках посева выделились линии 2, 8 и 10.

Масса зерна колоса обладала значительной изменчивостью у сортообразцов. Средняя изменчивость была отмечена только у линии 12. При 1-м сроке посева сорта и линии формировали продуктивность колоса в среднем 0,66 г с лимитами 0,54-0,73 г (табл. 2). При посеве во 2-й срок средняя продуктивность колоса генотипов снизилась на 20% или на 0,13 г в абсолютных цифрах. Границы продуктивности колосьев также сместились в сторону уменьшения и имели

значения от 0,36 г до 0,64 г. Меньше среднего снижения были показатели у линий 1, 7, 8, 11, 12 и 13. При 3-ем сроке посева средняя продуктивность колоса снизилась на 39,7% и была равной 0,39 г. Диапазон продуктивности колоса находился в рамках 0,30-0,47 г. При данном сроке посева у всех изученных селекционных линий снижение продуктивности колоса было меньше, чем у стандарта. Более стабильными были линии 7, 8, 12 и 13.

Таблица 2 Параметры продуктивности колоса при разных сроках посева у сортообразцов яровой мягкой пшеницы (УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г Масса зерна колоса, г

Сроки посева Сроки посева Сроки посева

1 2 3 1 2 3 1 2 3

Жница (ст.) 26,7 15.5 13,0 25,6 23,1 20.1 0,73 0,49 0,32

Уфимская 27,7 20,8 12,9 24,8 21,8 19,1 0,73 0,52 0,42

Л-1 22,7 17,7 13,5 25,6 22,9 20,8 0,64 0,60 0,40

Л-2 27,0 14,7 12,5 23,6 22,6 19,9 0,67 0,45 0,34

Л-3 26,2 18,2 12,2 23,8 21,6 18,2 0,66 0,52 0,30

Л-4 25,6 17.4 13,2 24,2 21,3 18,5 0,66 0,4 81 0,34

Л-5 25,4 18,2 13,5 24,4 21,3 18,7 0,65 0,49 0,40

Л-6 27,0 16,4 15,8 24,3 21,6 18,2 0,67 0,52 0,39

Л-7 25,1 21,7 16,5 26,4 23,6 20,3 0,66 0,59 0,47

Л-8 26,5 25,1 19,4 24,6 21,8 21,3 0,66 0,64 0,47

Л-9 28,4 18,0 14,5 23,7 20,7 19,0 0,70 0,55 0,44

Л-10 25,7 14,3 15,9 18,4 17,9 16,0 0,54 0,36 0,37

Л-11 28,1 19,4 15,5 22,6 21,7 18,4 0,67 0,57 0,35

Л-12 22,1 19,3 15,3 23,7 22,2 19,2 0,56 0,55 0,42

Л-13 25,8 22,4 16.8 24,1 21,7 18,8 0,65 0,53 0,47

Среднее 26,0 18,6 14,7 24,0 21,7 19,1 0,66 0,52 0,39

НСР05 для частных 1,7 0,7 0,04

НСР05 для фактора «срок посева» 0,9 0,5 0,03

НСР05 Для фактора «сорта и линии» 0,5 0,3 0,02

В наших исследованиях корреляционная связь массы зерна колоса с числом зерен составила при 1-ом сроке г=0,64, при 2-ом и 3-ем сроках соответственно г=0,77 и г=0,75. Связь массы зерна колоса с массой 1000 зерен во все сроки посева была средней со значениями г=0,62; 0,61 и 0,35 соответственно при 1-ом, 2-ом и 3-ем сроках посева.

Таким образом, разная степень варьирования массы зерна колоса у сортов и селекционных линий при смещении сроков посева на 10 и 20 дней свидетельствует о разной степени устойчивости их к отрицательному влиянию условий, складывающихся при поздних сроках посева. Наиболее устойчивыми к ним оказались линии 7 и 8. Данные линии могут быть использованы при гибридизации как доноры высокой продуктивности колоса.

Исследования показали, что у сортообразцов в основном была негативная реакция на условия поздних сроков посева. Эта реакция проявилась в параметрах полевой всхожести, выживаемости растений и, в конечном счете, сказалась на количестве продуктивных стеблей. Основной причиной этого являлось, по-видимому, то, что при смещении сроков посева на 2-3 декады мая происходило повышение температуры воздуха и почвы, что вызывало повышенное испарение продуктивной влаги и снижение ее в посевном слое. Вследствие этого снижалась полевая всхожесть семян пшеницы, а это напрямую повлияло на количество растений на единице площади. Кроме того, при более поздних посевах начинали усиленно развиваться болезни растений, а так как посевной материал не обрабатывался средствами защиты, это также приводило к увеличению выпадов растений в результате повреждения семян и проростков.

Однако в наших исследованиях наблюдалась различная реакция сортообразцов на условия, складывающиеся при разных сроках посева. Отмеченная дифференциация сортообразцов по показателям всхожести, сохранности, числу колосьев и т.д. свидетельствует об их разной адаптационной способности к экологическим условиям среды, складывающимся при разных сроках посева.

Таким образом, в селекционном процессе представляется возможным проводить оценку и отбор более стабильных к вариативным экологическим условиям генотипов по рассмотренным признакам.

Показатели качества зерна сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева

С натурой зерна тесно связан выход муки (Воронцова В.П., 1987). В наших исследованиях коэффициент вариации натуры зерна сортов и линий был незначительным (СУ<10%). Наибольшую натуру зерна сортообразцы имели при 1-ом сроке посева, в среднем за 3 года по опыту данный показатель был равен 698 г/л (табл. 3). У сортов и линий натура зерна была в пределах 685 (Л-11, Л-13) - 744 г/л (Л-8).

При 2-ом сроке посева сортообразцы формировали среднее значение натуры зерна 625 г/л, снижение составило 10,6%. Границы показателей натуры зерна в этот срок у сортов и линий были от 606 г/л (Л-11) до 705 г/л (Л-8). Относительное снижение натуры зерна было от 5,2% (Л-8) до 12,0% (Уфимская, Л-9).

При 3-ем сроке посева также отмечалось снижение натуры зерна, и в среднем этот показатель был равен 615 г/л с пределами 600 г/л (Л-13) - 694 г/л (Л-8). Снижение натуры зерна составило от 6,7% (Л-8) до 13,2% (Жница).

Наименьшим снижением натуры зерна при поздних сроках посева выделились линии 7 и 8. '

Содержание сырой клейковины при 1-ом сроке посева в среднем было равно 25,1%. У сортообразцов данный показатель составил 22,8% (Л-12) -28,0% (Л-8). При 2-ом сроке посева наблюдалось некоторое повышение содержания клейковины. Лимиты также повысились: от 24,1% (Л-12) до 30,8% (Л-8). При 3-ем сроке посева среднее содержание клейковины было равным 25,8%, а лимиты имели значения 23,1%(Л-12) - 28,2% (Л-2, Л-10).

Таблица 3 Показатели качества зерна сортов и линий яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева (УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Натура зерна в среднем, г/л Содержание сырой клейковины в среднем, % Качество клейковины, ед. ИДК

2004 г. 2005 г. 2006 г.

Сроки посева Сроки посева Сроки посева Сроки посева Сроки посева

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Жница (ст.) 695 615 603 23,8 27 27,5 110 100 105 50 30 55 55 65 60

Уфимская 693 610 603 24,9 27,5 25,2 80 100 100 80 45 45 70 65 60

Л-1 688 610 604 23,9 27,4 24,2 85 100 105 50 40 75 70 80 80

Л-2 707 638 628 26,1 28,8 28,2 105 95 100 70 35 65 70 75 75

Л-3 693 617 Г 609 25,4 27,9 25,4 85 100 105 45 40 55 70 70 70

Л-4 689 618 606 24,7 26,0 25,1 75 100 95 45 45 65 75 65 75

Л-5 691 615 603 24,8 27,5 24,7 100 105 100 40 50 55 90 75 75

Л-6 689 608 601 24,3 26,7 24,6 85 105 100 55 50 65 60 75 80

Л-7 711 650 632 24,5 26,3 24,6 105 105 100 85 55 65 85 80 75

Л-8 744 705 694 28,0 30,8 27,5 100 95 95 55 30 60 70 75 75

Л-9 692 609 602 26,8 28,3 27,3 110 100 100 55 40 55 75 60 65

Л-10 718 644 632 27,6 29,3 28,2 85 80 95 75 35 45 70 65 65

Л-11 685 606 601 23,2 26,5 24,6 100 100 100 65 40 40 80 65 60

Л-12 691 616 608 22,8 24.1 23,1 105 95 95 55 50 45 65 60 60

Л-13 685 607 600 25,5 27,1 26,6 110 90 100 55 55 50 75 75 70

Средн. 698 625 615 25,1 27,4 25,8 96 98 100 59 43 56 72 70 70

р}(в‘)=кЬ-(1~Ц), (п)

представляет собой меру опасности по /-му фактору при условии его полной компенсации защитными мерами объектов. Формула (12)

Pj{Bi) = l-(l-KiD)-K', (12)

представляет собой меру опасности по г-му фактору при условии доминирования любой из опасностей. Таким образом, оценка меры по г-му фактору Pj(В1) может быть записана в виде (13):

Pj{Bi) = r-KlD-{l-KJs) + (l-r)-(l~(\-KiD).KJs), (13)

где параметр у е [0,1] - баланс соотношения защищенности объекта от ФУ

5'.

Оценки вероятностей Pj(Bl) и Pj(As) приводят нас к итоговой формуле (14) для расчета степени угрозы возникновения события AS:

Р,(^) = 1-П0-^(б')). (14)

i=l

В параграфе 3.4 описывается практическое применение разработанной модели в составе автоматизированной системы расчета угроз авиационной безопасности.

В четвертой главе приводится описание комплекса программ и его практическое применение. Производится проверка адекватности полученных результатов путем их сравнения с существующими объектами.

В параграфе 4.1 представлено описание комплекса программ. Каждая программа описывается отдельно и может применяться независимо от всего комплекса. Все модули написаны на языках высокого уровня РНР, MySQL и Delphi. Например, описывается созданная система сбора статистики значений параметров объектов для конкретных ключевых запросов и позиций выдачи поисковика со временем для решения поставленной задачи. Данная система не только собирает статистику, но и позволяет отслеживать все изменения в статистиках при помощи графиков (рис. 1) и таблиц. Любой человек, знающий логин и

посева от оптимального на 10 и 20 дней степень пораженное™ листьев бурой ржавчиной значительно увеличилась и составила в среднем соответственно 18,6% и 28,1%. Это связано с тем, что при запаздывании с посевами создаются благоприятные условия для эпифитотийного развития возбудителя бурой листовой ржавчины.

При смещении срока посева на 20 дней от 1-го относительно меньшее поражение бурой ржавчиной наблюдалось у линий J1-8 (19%), JI-7 (20%), Л-9 (22%), Л-6 (23%), что свидетельствует об относительно более высокой устойчивости этих линий к данному заболеванию. Указанные линии могут быть использованы в селекционном процессе как доноры устойчивости к данной болезни.

Характеристика условий сроков посева как фона для отбора селекционных линий яровой мягкой пшеницы

Растения в течение своего роста и развития соприкасаются со сложными и не всегда благоприятными сочетаниями агроэкологических факторов, т.е. устанавливается взаимодействие «генотип-среда». Поэтому одной из важнейших задач селекции является соединение в одном сорте высокой урожайности и качества продукции с достаточно высокой устойчивостью к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям, т.е. создание экологически пластичных сортов.

На завершающих этапах работы с селекционными линиями яровой мягкой пшеницы для отбора линий, обладающих достаточно высокой экологической пластичностью, нами использовались различные сроки посева как фактор давления среды, обуславливающий дифференциацию генотипов по степени адаптивности.

Комплексная оценка сроков посева как среды, характеризующейся определенными свойствами - типичностью, способностью выявлять границы моди-фикационной изменчивости (дифференцирующая способность) и продуктивности, - представлена в таблице 4. Данные параметры определялись по методике, предложенной Кильчевским A.B. и Хотылевой Л.В. (1997).

Таблица 4 Параметры среды как фона для отбора селекционных линий яровой мягкой пшеницы (УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за 2004-2006 гг.)

Среда (сроки посева) Коэффициент типичности среды Продук- тивность среды Дифферен- цирующая способность среды Относительная дифференцирующая способность, % Эффект среды Коэффи- циент предска- зуемости

ti H+Ej o2Dj sEj Ej Pj

1 0,82 18,24 2,17 8,1 4,70 0,067

2 0,84 13.53 1,56 9,2 -0,01 0,078

3 0,77 8,85 0,52 8,2 -4,69 0,063

Для всех сроков посева была характерна высокая типичность среды. Способность сохранять ранги признака у сортообразцов, полученных при их усредненной оценке во всей совокупности сред, для которых проводили отбор, сильнее проявлялась при 2-ом сроке посева (0,84). Типичность 1-го и 3-го сроков посева tj=0,82 и 0,77 соответственно.

В 1-ый срок посева генотипы обеспечили максимальную продуктивность (18,24), т.к. условия были благоприятными (Ej=4,70) и генотипы обладали более высокой реакцией на улучшение среды. При 3-ем сроке посева условия были самыми неблагоприятными (Ej= -4,69) и поэтому продуктивность была минимальная (8,85).

Наилучшая дифференцирующая способность среды для генотипов сортообразцов по продуктивности была при 1-ом и 2-ом сроках посева. Она равна соответственно 2,17 и 1,56. В данные сроки есть большая возможность выявить генотипические различия сортообразцов в изучаемом наборе.

По относительной дифференцирующей способности, позволяющей сопоставлять результаты исследования с разным набором культур, сортообразцов, сред и признаков, преимущество имел 2-ой (9,2%) срок посева.

При ранжировании сред по их пригодности как фона отбора используется коэффициент предсказуемости. По результатам наших исследований, предска-зующая способность была больше при 2-ом сроке посева (0,078), затем 1-ый (0,067) и 3-ий (0,063).

Степень влияния генотипа сорта и условий возделывания (годы, сроки посева) на урожайность сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы определяли методом дисперсионного анализа с разложением общей фенотипической вариансы на ее составные компоненты. Результаты анализа показали, что урожайность сортов и селекционных линий пшеницы в большей степени зависит от условий года (F,liaKT 39346,1 > F0s 3,09), затем сроков посева (Гфакт 9323,1 > F05 3,09). Велико совместное влияние условий года и сроков посева (F"факт. 798,6 > F05 2,46). Степень влияния генотипа также достоверна (F,tliKT 98,8 > F05 1,85). Взаимодействия условий года и генотипов (Рф;1КТ. 57,9 > F05 1,63), сроков посева и генотипов (Рфакт 27,4 > F05 1,63), а также условий года, сроков посева и генотипов (Рфакт. 24,8 > F0s 1,48) оказались достоверными.

Проведенные нами исследования показали, что влияние метеорологических факторов, складывающихся при разных сроках посева, оказывали заметно е влияние на рост и развитие пшеницы, т.е. посев в разные сроки создавал «давление» среды, которое вполне сопоставимо с влиянием условий разных годов посева и экологических зон. Таким образом, используя посев яровой мягкой пшеницы в разные сроки, можно создать условия для выявления пределов модификационной изменчивости признаков и определения наследственных возможностей изменения их границ.

Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы по параметрам адаптивности и экологической пластичности

В проведенных исследованиях основная задача при работе с селекционным материалом заключалась в отборе линий, обладающих высокой адаптационной способностью и достаточной экологической пластичностью. В таблице 5 приводятся параметры адаптивности селекционных линий яровой мягкой пшеницы.

Таблица 5 Параметры экологической пластичности и стабильности урожайности сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы (УНЦ Башкирский ГАУ, в среднем за 2004-2006 гг.)

Сорта, линии Средняя за 3 года и 3 срока посева, ц/га Параметры адаптивности

min-max max-min/2 Коэффициент вариации (CV) Показатель го-меоста- ТИЧІГОСТИ (Ном) Селекционная ценность сорта (Sc) Коэффи- циент пластич- ности (bi) Вариан-са стабильности (s2d,)

Жн. (ст.) 12,59 -10,55 12,76 77,7 0,635 0,132 1,03 1,53

Уфим. 14,25 -9,55 14,40 74,5 0,666 0,211 1,12 0,43

Л-1 13,04 -7,57 12,48 77,5 0,612 0,080 1,05 3,76

Л-2 13,31 -9,11 12,81 74,6 0,673 0,085 1,04 3,24

Л-3 13,89 -11,53 13,94 73,1 0,709 0,088 1,07 1,91

Л-4 13,61 -10,33 13,46 72,3 0,696 0,085 1,04 1,10

Л-5 13,22 -8,96 13,37 71,5 0,679 0,083 1,00 1,24

Л-6 13,68 -8,95 13,69 74,0 0,677 0,134 1,07 1,76

Л-7 14,68 -10,64 14,72 60,2 0,933 0,258 0,92 3,71

Л-8 15,68 -7,84 15,57 49,7 1,498 2,760 0,78 8,20

Л-9 14,29 -11,25 14,70 71,3 0,753 0,091 1,06 3,11

Л-10 10,74 -6,28 11,10 90,7 0,448 0,069 1,00 7,64

Л-11 13,37 -9,28 13,09 69,0 0,747 0,087 0,97 0,81

Л-12 13,47 -8,40 13,00 66,8 0,826 0,093 0,95 1,41

Л-13 13,25 -10,66 14,11 68,3 0,694 0,048 0,92 7,26

Разница между минимальной и максимальной урожайностью у некоторых селекционных форм достигала 11,53 ц/га. Разность min-max имеет отрицательный знак и отражает уровень устойчивости к стрессовым условиям произрастания. Чем меньше разрыв между максимальной и минимальной урожайностями, тем выше стрессоустойчивость сорта и тем шире диапазон его приспособительных возможностей (Гончаренко A.A. 2005; Гончаренко A.A., Трико-зюк В.А., 2006). В связи с вышесказанным, к наиболее стрессоустойчивым формам можно отнести линии 10, 1 и 8. К формам с низкой стрессоустойчиво-стью можно отнести линии 3, 9 и 13. Верхний и нижний пределы урожайности этих линий высоки, вместе с тем, высока и их экологическая зависимость.

Показатель (шах + min)/2 отражает среднюю урожайность селекционных форм в контрастных (стрессовых и нестрессовых) условиях и характеризует их

генетическую гибкость, компенсаторную способность (Гончаренко А.А. 2005). Чем выше степень соответствия между генотипом сорта и различными факторами среды, тем выше этот показатель. Линии 7, 8 и 9 имели более высокую урожайность в контрастных условиях, а наименьшая была у сорта Жница (ст.) и линий 1 и 10.

Коэффициент вариации является относительным показателем изменчивости. У всех изученных генотипов изменчивость показателей урожайности оказалась значительной (более 20%) и составила от 49,7% до 90,7%. Наибольшая чувствительность к изменению условий среды по урожайности наблюдалась у линии 10, фенотипическая изменчивость признака у которого максимальная по опыту - СУ=90,7%. Наиболее устойчивыми к изменениям условий среды оказались линии: 8 (СУ=49,7%) и 7 (СУ=60,2%). Показатели остальных линии имели промежуточные значения.

Под гомеостатичностью понимают способность сорта противостоять снижению продуктивности в условиях воздействия лимитирующего фактора (Хангильдин В.В. 1978). Гомеостатичность характеризует приспособительные свойства генотипа, выражающие степень устойчивости к лимитированным условиям среды (Хангильдин В.В., Шаяхметов И.Ф., Мардамшин А.Г., 1979).

При испытании селекционных линий на фоне с разными сроками посева более высокой гомеостатичностью выделились линии 7 (0,933) и 8 (1,498), а самой низкой - линия 10 (0,448). Как и по показателю гомеостатичности, высокую селекционную ценность имели линии 7 и 8. Между рассмотренными показателями наблюдалась сильная корреляционная зависимость: г=0,91.

Современное сельскохозяйственное производство предъявляет высокие требования к селекционной науке. При сложившихся условиях хозяйствования селекционеры при выведении сортов пшеницы должны учитывать возможности и потребности товаропроизводителя, которые определяются уровнем его экономического развития. В связи с этим, необходимо выводить сорта разной интенсивности, т.е. дающие урожаи не любой ценой, а экономически оправданные.

Данные таблицы 5 показывают отзывчивость форм на условия среды, оцениваемые величиной коэффициента регрессии (Ы). В контрастных условиях выращивания селекционные формы показали разные адаптивные свойства по урожайности. Селекция на высокую продуктивность целесообразна в случае предсказуемости условий возделывания. При этом лучшими будут генотипы Жница (ст.), Уфимская, 1, 2, 3, 4, 6, 9. Им соответствовали более высокие величины коэффициента регрессии (Ы), превышающие единицу. Данные селекционные формы могут быть отнесены к интенсивному типу. Они хорошо отзываются на улучшение условий выращивания, но в неблагоприятные по погодным условиям годы, а также на низком агрофоне у них резко снижается продуктивность. В случае передачи данных селекционных форм в производство их следует размещать по высоким агрофонам, а также в эконишах с более благоприятным комплексом условий среды, что позволит им формировать высокую урожайность благодаря своей отзывчивости на улучшение условий.

Если необходимо выделить генотипы, обеспечивающие максимальный средний урожай в различных экологических условиях, то к таким можно отнести

линии 5 и 10. При коэффициенте регрессии, равном или близком к единице, изменение показателей у сортов соответствует изменению условий - на хорошем агрофоне они высокие, на низком - незначительно снижаются. Возделывание подобных селекционных форм позволит при меньших энергозатратах благодаря повышенной устойчивости к неблагоприятным факторам среды обеспечить стабильные урожаи экологически чистой продукции, что экономически выгодно.

К формам с пониженной отзывчивостью на условия среды по урожайности относятся линии 7, 8, 11, 12, 13. Таким генотипам характерны наиболее низкие значения параметра экологической пластичности Ь,. Они слабо отзываются на изменения факторов среды. В условиях интенсивного земледелия они не смогут показать высоких результатов. Поскольку эти генетические формы стрессо-устойчивее по сравнению с другими линиями, они могут быть использованы на экстенсивном фоне, где дадут высокую отдачу при минимуме затрат.

ВЫВОДЫ

1. Смещение сроков посева на 10 дней (2-ой срок) и 20 дней (3-ий срок) приводило к фенотипическим изменениям параметров полевой всхожести семян, сохранности растений к уборке, продуктивности растений и, как следствие всего этого, к снижению урожайности зерна у сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы.

2. Посев через 10 дней после 1-го срока приводил к снижению урожайности сортов и селекционных линий в среднем на 26%, а через 20 дней - на 51% от уровня урожайности 1-го срока посева.

3. Степень проявления негативного влияния условий поздних сроков посева на разные компоненты продуктивности растений и урожайности сортов и линий оказалась неодинаковой.

Большей стабильностью показателей компонентов урожайности при поздних сроках посева отличались: по полевой всхожести - линии 2, 4, 5, 6; выживаемости растений к уборке - 2, 3, 8, 11; количеству продуктивных стеблей - 2, 3, 4, 5; количеству зерен в колосе - 7, 8, 12; массы 1000 зерен - 1, 2, 7,

8, 10; продуктивности колоса-7, 8.

Указанные линии представляют ценность для селекционного процесса как доноры, обуславливающие стабильность проявления признаков продуктивности при разных условиях среды.

4. При запаздывании со сроками посева наряду со значительным снижением урожайности происходит повышение процентного содержания клейковины в зерне. При этом не происходит существенного изменения группы качества клейковины.

5. При использовании поздних сроков посева отмечается повышение степени поражаемости растений бурой листовой ржавчиной. Установлена меньшая степень поражаемости данным заболеванием у линий 6, 7, 8, 9.

6. Фенотипически более стабильными при отрицательном влиянии неблагоприятных условий поздних сроков посева оказались линии 6, 7, 8, 9, кото-

рые при этом сохранили сравнительно высокую урожайность и в связи с этим представляют интерес для дальнейших селекционных исследований.

7. Дифференцирующая способность среды, вычисленная для ранжирования сроков посева по их пригодности в качестве фона для отбора линий по методике Кильчевского A.B., Хотылевой J1.B (1985), показала, что наиболее подходящим сроком является 2-ой, т.е. посев через 10 дней после 1-го. При этом сроке относительная дифференцирующая способность среды была выше, чем при остальных сроках посева.

8. Результаты дисперсионного анализа показали, что урожайность сортов и селекционных линий пшеницы в большей степени зависит от условий года (Рфакт. 39346,1 > Fq5 3,09), затем сроков посева (Рфакт. 9323,1 > F0s 3,09). Велико совместное влияние условий года и сроков посева (Рфакт 798,6 > F0s 2,46). Степень влияния генотипа также достоверна (F^an-. 98,8 > F05 1,85). Взаимодействия условий года и генотипов (Рфакт 57,9 > F0s 1,63), сроков посева и генотипов (Рфакт. 27,4 > F05 1,63), а так же условий года, сроков посева и генотипов (Рфакт. 24,8 > F05 1,48) оказались достоверными.

9. Меньшей вариабильностыо урожайности в условиях разных сроков посева выделились линии 8 (CV=49,7%) и 7 (CV=60,2%).

10.По результатам оценки экологической пластичности по методике Эберхарта-Рассела линии 1, 2, 3, 4, 6, 9 относятся к группе интенсивных генотипов, хорошо отзывающихся на улучшение условий возделывания. Наряду с этим для них характерно более резкое снижение урожайности под воздействием неблагоприятных условий, складывающихся при поздних сроках посева.

11.Слабой отзывчивостью на благоприятные условия среды отличались линии 7 и 8. Указанные линии слабо реагируют на изменения условий среды и представляют интерес при селекции сортов на стабильность урожайности.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННО-СЕМЕНОВОДЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

В селекции яровой мягкой пшеницы на экологическую пластичность и стабильность урожайности рекомендуем на завершающих этапах селекционного процесса проводить оценку и отбор перспективных линий на фоне разных сроков посева.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Самигуллин, С.Н. Устойчивость селекционных линий яровой мягкой пшеницы к отрицательному влиянию поздних сроков посева / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник материалов X Всероссийской научно-практической конференции. -Пенза, 2006. - С. 34-37.

2. Дмитриев, А.М. Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы с использованием разных сроков посева / А.М. Дмитриев, С.Н. Самигуллин // Молодежь и наука XXI века: материалы Международной научно-практической конференции, часть 1. - Ульяновск, 2006. - С. 21-24.

3. Самигуллин. С.Н. Оценка реакции селекционных линий яровой мягкой пшеницы на неблагоприятные условия поздних сроков посева / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (в рамках XVI международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2006»: материалы Всероссийской научно-практической конференции.-Уфа, 2006.-С. 109-114.

4. Самигуллин, С.Н. Изменчивость урожайности пшеницы при поздних сроках посева и использование ее при оценке селекционных линий / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Аграрная наука - сельскому хозяйству: международная научно-практическая конференция: сб. статей. - Барнаул, 2006. - Кн. 1. -С. 417-419.

5. Дмитриев, А.М. Влияние поздних сроков посева на урожайность и ее компоненты у селекционных линий яровой мягкой пшеницы / А.М. Дмитриев // Актуальные проблемы современных аграрных технологи: материалы Российской науч. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием. - Астрахань, 2006. - С. 57-58.

6. Дмитриев, А.М. Изменчивость продуктивности растений сортов и селекционных линий яровой мягкой пшеницы при поздних сроках посева / А.М. Дмитриев, С.Н. Самигуллин // Инновации молодых ученых - развитию АПК России: материалы науч.-практ. конф. 23-24 марта 2006 г. - Великие Луки: РИО ВГСХА, 2006. - Ч. 1: Современные достижения агрономической науки. Проблемы зоотехнической науки. - С. 18-20.

7. Самигуллин, С.Н. Изменчивость урожайности и сбора клейковины у пшеницы под влиянием неблагоприятных условий поздних сроков посева и использование ее для оценки селекционных линий / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве (в рамках XVII междунар. спец. выставки «АгроКомплекс-2007»). - Уфа, 2007. - Ч. IV. - С. 75-78.

8. Самигуллин, С.Н. Отбор селекционных линий яровой мягкой пшеницы по реакции их на разные сроки посева / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Достижения науки и техники АПК. - 2007. - № 11. - С. 2-4.

9. Самигуллин, С.Н. Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы использованием разных сортов посева / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Сельскохозяйственная биология. - 2009. - № 5. - С. 110-114.

10.Самигуллин, С.Н. Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы на экологическую пластичность / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием в рамках XIX Междупар. выставки «Агрокомплекс-2009», 3-5 марта 2009 г. - 2009. -Ч. II. - С. 176-179.

11.Самигуллин, С.Н. Оценка и отбор селекционных линий яровой мягкой пшеницы с использованием разных сроков посева / С.Н. Самигуллин, А.М. Дмитриев // Научное обеспечение инновационного развития АПК: материалы Всерос. науч.-практ. конф. в рамках XX Юбилейной специализированной выставки «Агрокомплекс-2010» (2-4 марта 2010 г.). - Уфа: Башкирский ГАУ, 2010.-Ч. 1.-С. 140-144.

Подписано в печать 27.01.2012. Формат бумаги 60х841Л6. Уел. печ. л. 1,22. Бумага офсетная Печать трафаретная. Гарнитура «Таймс». Заказ 25. Тираж 120 экз.

Типография ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Дмитриев, Алексей Михайлович, Уфа

61 12-6/270

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ДМИТРИЕВ Алексей Михайлович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНЫХ СРОКОВ ПОСЕВА ДЛЯ ОТБОРА СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор Самигуллин С. Н.

УФА - 2012

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

1.1 Значение селекции в повышении адаптивного потенциала растений и в повышении стабильности производства зерна яровой мягкой пшеницы 8

1.2 Адаптивность растений 13

1.3 Создание экологически пластичных сортов сельскохозяйственных культур 23

1.4 Оценка экологической пластичности сортов сельскохозяйственных культур при разных сроках посева 27

2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ 38

2.1 Почвенно-климатические условия проведения исследований 41

2.2 Материал и методика проведения исследований 45

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 51

3.1 Изменчивость урожайности и ее компонентов у сортооб-разцов яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева 51

3.1.1 Вегетационный период 51

3.1.2 Полевая всхожесть 55

3.1.3 Выживаемость растений 58

3.1.4 Количество продуктивных стеблей на 1 м.кв. 60

3.1.5 Количество зерен в колосе 63

3.1.6 Масса 1000 зёрен 66

3.1.7 Масса зерна колоса 69

3.1.8 Урожайность 71

3.2 Показатели качества зерна у сортообразцов яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева 78

3.2.1 Натура зерна 78

3.2.2 Содержание сырой клейковины в зерне 80

3.2.3 Сбор клейковины с 1 га 82

3.2.4 Качество клейковины 83

3.3 Иммунологическая оценка сортообразцов по устойчивости

к возбудителю бурой листовой ржавчины 85

3.4 Характеристика условий сроков посева как фона для отбора селекционных линий яровой мягкой пшеницы 87

3.5 Оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы по параметрам адаптивности и экологической пластичности 89

ВЫВОДЫ 94

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННО-СЕМЕНОВОДЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ 96

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Пшеница является ведущей хлебной культурой в нашей стране. Селекция играет большую роль в повышении экономической эффективности возделывания этой культуры. Использование высокоурожайных экологически пластичных сортов с высоким качеством зерна является наиболее верным и выгодным способом повышения рентабельности зернового производства. Благодаря успехам селекционеров постоянно повышается генетически фиксированная потенциальная продуктивность сортов (Schuster W., 1997; Schuster W., Zschoche K.H, Friedt W., 1995) и их урожайность на практике.

Сейчас при интенсификации растениеводства предпочтение отдается специализированным генетически однотипным сортам. Благодаря им и интенсивной агротехнике в благоприятных условиях среды удается достичь рекордных урожаев. Однако, замена среднеурожайных, но пластичных сортов высокоинтенсивными, но с меньшей приспособленностью к разнообразным условиям, не обеспечивает роста урожайности и приводит к ее сильной вариабельности по годам (Неттевич Э.Д., 1982). Так, в растениеводстве сохраняется тенденция увеличения разрыва между потенциальной и реализованной урожайностью, доля последней составляет в большинстве стран лишь 20-30% (Жученко A.A., 1980; 1990). В зависимости от погодных условий урожайность зерновых культур в мире варьирует по годам на 25% и более, а мировые запасы зерна - на 60% (Islam, 1983, по Жученко A.A., 1990). Гайсин P.C. (2004) пишет, что по данным последних лет по России годовые объемы производства зерна колебались в пределах 65-85 млн.т., что составляет плюс, минус 13%) от среднегодового уровня.

Республика Башкортостан является одним из крупных регионов производства зерна пшеницы в РФ. По данным Гусманова Р.У. (2004) в сельхозпредприятиях республики Башкортостан во всех зонах (за исключением горнолесной зоны) в структуре посевных площадей зерновых культур преобладают посевы яровой пшеницы.

Однако производство зерна по годам остается неустойчивым и имеет тенденцию к сокращению. Наблюдаются резкие колебания по годам объема производства зерна, пригодного для хлебопечения. (Халилов Р.З., 2004). По данным Ахметова Р.Ф. (2004) в Башкортостане по валовому сбору зерна наблюдается такая тенденция: на два года высокого урожая приходится три года среднего урожая.

Тенденция роста зависимости вариабельности величины и качества урожая сельскохозяйственных культур от погодных флуктуаций даже в промыш-ленно развитых странах выдвинула задачу повышения устойчивости растениеводства в число особо важных и первостепенных, причем по мере ухудшения почвенно-климатических условий значение экологической устойчивости возрастает (Жученко A.A., 1990, 2001).

Таким образом, хотя основной целью селекции является повышение потенциальной продуктивности растений, их экологическая устойчивость рассматривается как важнейшее средство устойчивого роста урожайности, особенно в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях. Использование сортов пшеницы с высокой общей экологической устойчивостью позволит повысить надежность растениеводства в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях, что подчеркивалось также Жученко A.A. (1990, 2004)

Исходя из этого, актуальность наших исследований заключается в определении возможности применения разных сроков посева для оценки и отбора лучших линий яровой мягкой пшеницы, сочетающих высокую урожайность и качество зерна с высокими параметрами адаптивности.

Цель исследований. Цель работы - установить целесообразность оценки селекционных линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и качеству зерна с использованием разных сроков посева и отобрать перспективные селекционные линии, представляющие интерес для товарного производства продовольственного зерна в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи:

- установить реакцию сортообразцов яровой мягкой пшеницы на разные сроки посева по изменению параметров важнейших хозяйственно-полезных признаков;

- оценить сроки посева как среду, дифференцирующую сортообразцы по изменению важнейших хозяйственно-полезных признаков;

- оценить адаптационную способность и экологическую пластичность сортообразцов яровой мягкой пшеницы;

- выделить селекционные линии яровой мягкой пшеницы, характеризующиеся относительной стабильностью урожая при разных сроках посева и в связи с этим достаточно высокими параметрами адаптивности.

Научная новизна работы. Впервые в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан подробно изучены особенности формирования урожая и качества зерна у вновь созданных селекционных линий яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева. Дана характеристика сроков посева как среды, обладающей определенными свойствами: продуктивность, типичность и дифференцирующая способность, и как фонов для надежной оценки и отбора сортообразцов яровой мягкой пшеницы,. Представлено научное обоснование целесообразности использования контрастных агрометеорологических условий, складывающихся при различных сроках посева, при оценке сортообразцов яровой мягкой пшеницы по параметрам адаптивной способности и экологической стабильности. На основе сравнительного изучения линий яровой мягкой пшеницы выделены доноры хозяйственно ценных признаков, которые используются в селекционной работе.

Практическая значимость результатов работы. Проведен отбор селекционного материала по параметрам адаптивности с использованием фона с разными сроками посева. Выделены селекционные линии в качестве доноров-источников хозяйственно ценных признаков и свойств, способствующие повы-

шению эффективности селекции яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан.

Положения, выносимые на защиту:

— генотипические особенности формирования урожайности сортообразцов яровой мягкой пшеницы при разных сроках посева;

— параметры среды при разных сроках посева и их значение для оценки сортообразцов;

— продуктивность, адаптационная способность и экологическая стабильность сортообразцов яровой мягкой пшеницы.

Реализация результатов. Выделенные селекционные линии яровой мягкой пшеницы используются в селекционной работе и учебном процессе на кафедре ботаники, физиологии и селекции растений Башкирского ГАУ. На государственное сортоиспытание передана селекционная линия с присвоением названия «Иремель» (заявка № 49214/9253509 от 07.12.2007).

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Значение селекции в повышении адаптивного потенциала растений и в повышении стабильности производства зерна яровой мягкой пшеницы

Зерно пшеницы - основное сырье для производства хлебобулочных изделий. В Российской Федерации ежегодно производится 31-47 млн. т зерна пшеницы.

Урожай и качество зерна пшеницы формируются под влиянием многих факторов. Все факторы можно свести к 3 группам: генотип растения (сорт), природные ресурсы, технология производства зерна. Для получения высокой урожайности и повышения ее стабильности необходимо оптимизировать все эти три группы факторов.

В Республике Башкортостан значительная работа по селекции сортов пшеницы, адаптивных к природно-климатическим условиям республики, проводилась и проводится в Чишминском селекционном центре Башкирского НИИСХ. Успешно ведется селекционная работа на озимой пшенице, которая была начата известным ученым Кунакбаевым С.А. и в настоящее время продолжается его учениками Лещенко Н.И. и Шакирзяновым А.Х. Созданный ими сорт Лютесценс 9 был включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Волго-Вятскому и Уральскому регионам, в том числе и по Республике Башкортостан в 1993 году. Целеустремленная работа по селекции сортов яровой мягкой пшеницы проводилась и проводится Чуниным Е.П., Никоновым В.И. В последние годы по селекции данной культуры получены значительные результаты. Созданы и успешно прошли государственные сортоиспытания сорта Башкирская 24, Башкирская 26, Башкирская 27, Экада 70, Экада 66, которые были включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.

Определенная работа по селекции яровой мягкой пшеницы проводилась и проводится также Башкирском государственном аграрном университете. Прошли государственные сортоиспытания сорта яровой мягкой пшеницы Ми-

ловская, Уфимская, Туймазинская, Иремель выведенные под руководством Са-мигуллина С.Н. Успешно прошли государственные испытания сорта яровой мягкой пшеницы Салават Юлаев и Ватан, созданные под руководством Зыкина В.А, которые включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.

В Республике Башкортостан исследования по изучению биологии и приемов технологии возделывания яровой пшеницы проводились и проводятся многими учеными (В.К. Гирфанов, Д.Б. Гареев, Р.К. Мухаметдинов, Г.Ф. Фатхуллин, Х.С. Ахметшин, С.А. Абдрашитов, М.Х. Хамидуллин, В.К. Трапезников, М.Г. Дау-каев, В.И. Никонов, В.А. Печаткин, P.P. Исмагилов, С.Н. Самигуллин и др.).

В Республике Башкортостан яровая пшеница в недавнем прошлом занимала 880 - 900 тыс. га (Исмагилов P.P., Хасанов P.A., 2005). В последние годы посевные площади данной культуры сократились до 650-700 тыс. га. Урожайность зерна по годам колеблется в значительных пределах - от 8,5 до 27,7 ц/га.

Природно-климатические условия Республики Башкортостан затрудняют получение стабильных урожаев высококачественного зерна пшеницы. Общая их особенность - наличие таких лимитирующих факторов как неравномерность распределения тепла и влаги, проявление почвенной влаги и воздушной засухи, в отдельные годы нехватка теплоресурсов в Северной лесостепи. Серьезная проблема - поражение болезнями (Никонов В.И., Лукманова М.А., 2010).

Очень часты случаи, когда пшеница не только в пределах отдельного природного района, но и в пределах одного хозяйства возделывается на нескольких почвенных разностях с различными уклонами местности, отличающихся самыми разнообразными гидротермическими условиями. Эти различия, сочетания сложных почвенно-экологических условий среды требуют от возделываемых сортов пшеницы специфических реакций - отзывчивости на условия почвенного питания, водопотребления и водоснабжения (Гирфанов В.К., 1965).

Считается, что наибольший вклад в прирост урожая вносят новые сорта (Назаренко В.И., 1974). Сейчас, при интенсификации растениеводства, предпочтение отдается специализированным, генетически более однотипным сор-

там. Благодаря использованию таких сортов (гибридов) растений и интенсивной агротехники в благоприятных условиях среды удается достичь рекордных урожаев (Жученко A.A., 1990).

Однако, такие сорта и гибриды растений с высокой потенциальной продуктивностью высокоурожайны лишь при значительных затратах невосполнимой энергии. Так, в растениеводстве сохраняется тенденция увеличения разрыва между потенциальной и реализованной урожайностью; доля последней составляет в большинстве стран лишь 20-30% (Жученко A.A., 1990).

Практика растениеводства показывает, что многие из таких сортов менее устойчивы к стрессовым воздействиям (Элиот Ф., 1961; Жученко A.A., 1980). Замена среднеурожайных, аборигенных, но пластичных сортов высокоинтенсивными, но с меньшей приспособленностью не обеспечивает рост урожайности и приводит к повышению ее вариабельности по годам (Неттевич Э.Д., 1982).

Все большее значение в обеспечении устойчивого роста урожайности сельскохозяйственных культур приобретают факторы внешней среды (воздушная засуха, морозы, сумма активных температур и т.д.), оптимизировать которые за счет техногенных средств интенсификации практически невозможно. Например, отмечается усиление зависимости урожайности кукурузы от погодных условий в США (Kraft, Dharmadhikari, 1984). Средняя мировая урожайность зерновых равна лишь 14,5 ц/га. Даже в условиях максимальной техногенной насыщенности агроценозов поздневесенние и раннеосенние заморозки снижают урожайность на 50-60%, а действие суховея в течение 2-3 часов приводит к уменьшению урожайности, в том числе и на орошаемых землях на 80 -90% (Жученко A.A., 1990).

Неустойчивость урожайности при постоянном росте материальных затрат на топливо, удобрения, пестициды и многое другое на каждый гектар сельскохозяйственных угодий и становится основной причиной снижения темпов прироста сельхозпродукции, несоответствия вложенным средствам (Дубинин Н.П., 1985).

Использование сортов зерновых культур с урожайностью свыше 50-60 ц/га часто сопровождается массовым поражением посевов грибными болезнями (Ellengboe, 1980). Высокоурожайные сорта более чувствительны к погодным флуктуациям (засухе, суховеям, морозам и др.), что в свою очередь, усиливает опасность их поражения болезнями, вредителями и сорняками. Другими словами, речь идет об определенной ограниченности возможностей обеспечения устойчивого роста урожайности за счет оптимизации условий внешней среды. Одной из главных причин указанной ситуации, по мнению Жученко A.A. (1980, 1988, 1990) является односторонняя ориентация селекции на увеличение потенциальной урожайности растений без достаточного внимания, а нередко и в ущерб, одновременному повышению экологической устойчивости сортов и аг-роценозов. Вследствие этого возрастают не только экологическая и генетическая уязвимость посевов, но и необходимость применения во все больших масштабах средств химической защиты.

Тенденция роста зависимости вариабельности величины и качества урожая сельскохозяйственных культур от погодных флуктуаций даже в промыш-ленно развитых странах выдвинула задачу увеличения устойчивости растениеводства в число особо важных и первостепенных. Такое требование обусловлено тем, что в зависимости от погодных условий урожайность зерновых культур в мире варьирует по годам на 25% и более, а мировые запасы зерна - на 60% (Islam Y., 1983). Согласно Grofik R. (1983), вариабельность урожайности пшеница по годам составляет до 19,2%.

По данным Pimentel D. (1980) в экстремальных погодных условиях (засухи, суховеи, ранние и поздние заморозки) наибольший урон несут именно интенсивные сорта с высокой потенциальной продуктивностью и, как правило, пониженной экологической устойчивостью.

Лященко П.И. (1930) писал: «Повышая продуктивность растений и животных, человек настолько их изменяет, что прежде разносторонняя и более прочная биологическая машина становится не только узкоспециализированной, тонкой, но и гораздо более хрупкой, дорогой, требующей ухода».

По мнению ряда авторов, односторонняя селекция растений, направленная на повышение потенциальной продуктивности, особен�