Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение взаимосвязи морфобиологических признаков мягкой озимой пшеницы с зерновой продуктивностью

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изучение взаимосвязи морфобиологических признаков мягкой озимой пшеницы с зерновой продуктивностью"

На правах рукописи

0050^

МАРЧЕНКО ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ МЯГКОЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ С ЗЕРНОВОЙ ПРОДУКТИВНОСТЬЮ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 9 ДПР 2012

Рассвет-2012

005018218

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии) в 2009-2011 гг.

Научный руководитель —

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Павел Иванович Костылев

доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАСХН Анатолий Иванович Грабовец

Ведущая организация -

кандидат сельскохозяйственных наук Вадим Викторович Мокроусов

ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 28 апреля 2012 г. в 1200 часов на заседании объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 006.066.01 при Донском зональном научно-исследовательском институте сельского хозяйства РАСХН по адресу: 346735, Ростовская область, Аксайский район, п. Рассвет, ул. Институтская 1. Тел.: (86350) 37-3-89, факс: (86350) 37-1-75

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Донского зонального НИИСХ Россельхозакадемии, с авторефератом - на сайте www.vak.ed.gov.ru и www.dzniisx.aksay.ru

Автореферат разослан « »марта 2012 г.

Ученый секретарь объединенного

диссертационного совета, /' /

доктор сельскохозяйственных наук Титаренко A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время озимая пшеница является основной продовольственной культурой в Ростовской области, где она ежегодно занимает свыше 1,5 млн. га, а в последние годы площадь под ней возросла до 2 млн. га. Уборочная площадь в 2010 году, по данным Министерства сельского хозяйства Ростовской области, составила 1993,8 тыс. га.

Ускоренное и устойчивое наращивание объемов производства зерна -главная задача сельского хозяйства. В связи с этим селекция призвана сыграть важнейшую роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур путем создания новых высокоурожайных сортов.

Для сорта характерен комплекс ценных морфологических, биологических и хозяйственных признаков и свойств, к которым относятся: урожайность, устойчивость к болезням и вредителям, скороспелость, неосыпаемость, устойчивость к полеганию, высокие хлебопекарные, макаронные и другие технологические качества. Новый сорт имеет большую ценность, если в нем оптимально и на высоком уровне сочетаются самые важные биологические, хозяйственные и технологические свойства, однако многие из них трудно совместимы и связаны отрицательной корреляцией между собой.

Имеется значительное число исследований по изучению корреляционных связей между признаками вегетативных, генеративных частей у озимой пшеницы; между признаками и лимитирующими факторами среды, длиной вегетационного периода. Тем не менее, изучение взаимосвязей между урожаем зерна у селекционных образцов с различными генотипами и элементами продуктивности в различных погодных условиях изучены недостаточно. При частной селекции важно определить роль отдельных элементов продуктивности (высота стебля, количество зерен в колосе, масса зерна с растения, уборочный индекс), выявить их вклад в урожайность зерна с единицы площади. Поэтому изучение корреляционных взаимосвязей различных признаков между собой и их влияние на продуктивность растений пшеницы является актуальным.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы - изучение корреляционных взаимосвязей важнейших морфологических признаков между собой и их влияния на продуктивность растений озимой мягкой пшеницы. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- изучить сорта различного эколого-географического происхождения по комплексу морфобиологических признаков и свойств;

- провести биометрический и корреляционный анализ сортов озимой пшеницы и выявить взаимосвязи урожайности с другими признаками;

- отобрать лучшие сорта в качестве исходного материала для селекционного процесса;

- получить гибриды между контрастно-различающимися сортами и провести генетический анализ;

- дать экономическую оценку сортам, максимально приближенных к разработанной модели сорта.

Научная новизна исследования. По результатам изучения корреляци-

3

онных взаимосвязей различных признаков между собой и их влияния на продуктивность растений выделены перспективные образцы мягкой озимой пшеницы с наиболее значимыми селекционно-ценными признаками и свойствами, а также уточнены оптимальные параметры модели сорта. Изучено наследование важнейших количественных признаков пшеницы, формирующихся у гибридов первого и второго поколений.

Практическая значимость исследования. В селекционных программах по созданию новых, устойчивых к стресс-факторам сортов озимой мягкой пшеницы предложено использовать в качестве исходного материала выделенные источники высокой продуктивности, озерненности колоса, крупнозерно-сти, повышенного содержания белка и клейковины в зерне, а также учитывать выявленные закономерности наследования количественных признаков и установленные корреляционные взаимосвязи.

Апробация работы. Исследования проведены в 2009-2011 гг. в соответствии с планом научно-исследовательских работ лаборатории селекции и семеноводства озимой пшеницы полуинтенсивного типа Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии по теме 04.05.02.03. «Создать, провести оценку и выделить ценные по морфобиологическим признакам образцы озимой мягкой пшеницы, сочетающие высокую продуктивность и качество с устойчивостью к экстремальным факторам среды». Основные положения по теме диссертации ежегодно докладывались на ученых советах ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии (2009-2011 гг.), в школе молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (п. Дивно-морск, Краснодарский край, 2009 г.), научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве» (г. Зерноград, АЧГАА, 2009-2011 гг.), областной конференции ВОГиС (Ростов на Дону, 2012 г.).

По теме диссертации опубликовано 3 научных работы, в том числе 2 - в рекомендованных ВАК РФ изданиях.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

— источники основных хозяйственно-ценных признаков;

— корреляционные взаимосвязи между элементами структуры урожая, урожайностью, устойчивостью к полеганию и качеством зерна;

— уточненные параметры модели нового сорта для непарового предшественника.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и предложений для селекции и производства, списка литературы, включающего 141 источник, из них 21 - на иностранном языке. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 18 таблиц, 54 рисунка и 6 приложений.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2009-2011 гг. на экспериментальной базе ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии, расположенной в г. Зернограде Ростовской области.

Почвенный покров опытного участка представлен черноземом обыкновенным, который характеризуется наличием мощного гумусового слоя (до 160 см). Содержание общего азота в горизонте А - 0,23-0,26%, содержание легко-гидролизуемого азота - 60-100, нитрификационного азота - 1,5-2,0 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 15-20 мг/кг почвы, обменного калия - 300-500мг/кг. Реакция почвенного раствора слабощелочная - рН-7,2.

Климат зоны носит континентальный характер, среднемноголетнее количество осадков (данные метеостанции «Зерноград») за сельскохозяйственный год составляет 582,4 мм. При этом характерно неравномерное распределение осадков в течение года, в летний период носят преимущественно ливневый характер. Метеорологические условия во время проведения исследований (2009-2011 гг.) были разнообразными и способствовали всесторонней оценке изучаемых сортов. Благоприятными для возделывания озимой пшеницы были 2009 и 2010 годы, когда была получена наибольшая урожайность в опытах. Неблагоприятным по количеству и распределению осадков был 2011 год.

В качестве исходного материала использовано 93 сорта озимой мягкой пшеницы межстанционного испытания селекции ВНИИЗК, КНИИСХ, ДЗНИ-ИСХ, СНИИСХ, украинской, югославской, австрийской, французской и корейской селекции из коллекции ВИР.

Были получены и изучены гибриды F, - F2 от диаллельных скрещиваний 3x3, родительскими формами послужили сорта Ермак, Южанка и Славянка.

Закладку опытов, фенологические наблюдения, полевые учеты, оценку степени полегания, зимостойкость и структурный анализ снопов проводили согласно методике Государственного испытания (1989) и методике полевого опыта Б. А. Доспехова (1985).

Посев озимой мягкой пшеницы по предшественнику кукуруза на силос проводили сеялкой ССФК-7 обычным рядовым способом на глубину заделки семян 4-6 см с нормой высева 550 всхожих зерен на 1 м2. Учетная площадь делянок -10 м2, повторность - шестикратная. Размещение - систематическое.

Стандартом служил возделываемый в Южном Федеральном округе сорт полуинтенсивного типа Дон 95, размещенный через каждые 20 номеров.

Степень поражения сортов бурой ржавчиной в естественных условиях оценивали по методике Э.Э. Гешеле (1978), мучнистой росой - по методике С.И. Ригиной, И.Г. Одинцовой (1974).

Качественные показатели зерна (стекловидность, натура, клейковина в зерне, сила муки, объем и оценка хлеба) определяли по методикам, изложенным в изданиях «Методы оценки технологических качеств зерна» (1971) и «Методологические рекомендации по оценке качества зерна» (1977), белок -по методу Къельдаля, а также с помощью прибора Spektra Star 2200.

Площадь листовой пластинки определяли как произведение длины пластинки на ее ширину и поправочный коэффициент - 0,67 (Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М., 1973).

При анализе гибридов вычисляли степень доминирования по Гриффингу (1948), коэффициент гетерозиса - по формулам Д.С. Омарова (1975).

5

Математическую обработку данных исследований проводили по Б.А. Доспехову (1985) и В.А. Дзюба (2007) с использованием ЭВМ, программы 81аПз(лса 6, и программ генетического анализа количественных признаков Оеп-3 (Костылев П.И., Иванов В.В., 1997), СепехргезБ и Полиген А (Мережко А.Ф., 1984).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1, Вегетационный период

Различия по продолжительности вегетационного периода у исследуемых сортов составляли от 1 до 4 дней. Это связано с суховейными явлениями, которые очень часто отмечались в период «налив зерна - полная спелость». Созревание зерна у всех сортов наступало практически одновременно, поэтому оценку их скороспелости проводили по дате колошения (рис.1).

40

35 30 25 20 15 10 5 0

12-18 V

19-20 V 21-22 V 23-24 V 25-27 V Дата колошения

Рис. 1 - Распределение сортов озимой пшеницы по дате колошения, 20092011 гг.

По скороспелости выделилось 8 сортов отечественной селекции: Донская полукарликовая, Зерноградка 8, Станичная, Донской сюрприз, Донщина (ВНИИЗК), Кума, Юмпа (КНИИСХ), и Ксения (СНИИСХ), колошение этих сортов было на 4-6 дней раньше (19-20 мая) сорта Безостая 1. Ультраскороспелая группа была представлена одним образцом к-63961 из коллекции ВИР, колошение которого в среднем за два года пришлось на 12 мая.

3.2. Высота растений и устойчивость к полеганию

Признак «высота растений» имеет большое значение, так как, во-первых, имеет прямую связь с устойчивостью к полеганию, во-вторых, как и другие морфологические признаки линейного роста, не является элементом продуктивности растения озимой пшеницы, но определяет, при близкой генетической детерминации признака, генотип-средовую реакцию сорта в условиях вегетации.

В опыте преобладали низкостебельные сорта (85-105 см) - 55%, средне-

рослых (105-115 см) было 9%, высокорослых (свыше 120 см) - 3%, полукарликовых (65-85 см) - 33%, карликовых (менее 65 см) сортов выявлено не было.

В среднем за 3 года исследований наименьшая высота растений была у сортов Камея (71,5 см), Гром (73,4 см) и Конкурент (74,0 см), а самыми высокорослыми оказались сорта, относящиеся к первому этапу сортосмены в Ростовской области - Украинка 246 (127,6 см), Одесская 3 (124,8 см) и Приазовская улучшенная (120,1 см). Средняя высота растений по опыту составляла 90,7 см.

В результате корреляционного анализа между высотой растений и урожайностью была установлена средняя отрицательная корреляционная связь, коэффициент корреляции которой составил г=-0,66±0,08.

Сильное полегание было отмечено у высокорослых сортов Украинка 246 (2,2 балла), Одесская 3 (2,3 балла), Приазовская улучшенная (2,3 балла) и среднерослого сорта Донская остистая (2,9 балла). У сортов Урожайная и Зер-ноградка 6 полегание составило 3,7 и 3,9 балла соответственно.

Полукарликовые сорта Марафон, Танаис, Кума, Иришка и низкостебельный сорт Подарок Дону проявили абсолютную устойчивость к полеганию (5 баллов).

Сильная положительная корреляционная связь была между устойчивостью к полеганию и урожайностью (г=0,81±0,06), уборочным индексом (г=0,70±0,08) и средне положительно коррелировала с элементами структуры колоса: массой зерна с колоса (г=0,62±0,08), числом зерен с колоса (0,54±0,09) и числом колосков с колоса (r=0,31±0,11).

33. Урожайность сортов межстанционного испытания

Одним из важнейших критериев ценности сортов озимой мягкой пшеницы является их урожайность.

В наших исследованиях средняя урожайность сортов межстанционного испытания варьировала от 3,5 т/га у сорта Украинка 246 до 7,0 т/га у сорта Гром. Урожайность стандартного сорта Дон 95 составила 6,07 т/га.

Основная масса сортов (66 %) сформировала урожайность от 5,5 до 6,5 т/га, что на уровне стандартного сорта Дон 95. Более 6,5 т/га сформировало 23% сортов, у 11 % урожайность была менее 5,5 т/га.

В среднем за 3 года изучения в межстанционном испытании по урожайности выделилось 7 сортов озимой пшеницы (табл. 1), которые ежегодно обеспечивали достоверные прибавки.

Наибольшую урожайность за годы изучения сформировал сорт озимой пшеницы краснодарской селекции - Гром (7,00 т/га), у которого прибавка к стандартному сорту Дон 95 составила 0,93 т/га.

Корреляционный анализ показал, что большое значение в увеличении урожайности сортов озимой пшеницы имеют озерненность и масса зерна с колоса. Между урожайностью и этими признаками отмечена достоверная положительная связь (г=0,63±0,08 и г=0,68±0,08 соответственно). Также установлена сильная положительная связь с устойчивостью к полеганию (i=0,81±0,06).

1. Урожайность зерна выделившихся сортов озимой пшеницы _в межстанционном испытании (2009-2011 гг.)_

Сорт Урожайность зерна, т/га

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

Дон 95, стандарт 6,09 6,08 6,05 6,07 _

Таня 6,71 6,55 6,79 6,68 0,61

Писанка 6,59 7,16 6,46 6,74 0,67

Рапсодия 6,94 6,71 6,6 6,75 0,68

Донская лира 6,90 7,15 6,74 6,93 0,86

Калым 7,39 6,95 6,56 6,97 0,90

Лига 1 7,14 7,19 6,65 6,99 0,92

Гром 6,99 6,76 7,26 7,00 0,93

НСР05 0,44 0,42 0,41 - -

3.4. Количество продуктивных стеблей на единицу площади

Количество продуктивных стеблей у сортов озимой мягкой пшеницы в среднем за годы изучения составило от 453 до 711 шт./м2, у стандартного сорта Дон 95 - 602 шт./м2.

Достоверно превысили по этому показателю за годы исследований два сорта, их характеристика представлена в таблице 2.

2. Сорта озимой пшеницы, выделившиеся по количеству продуктивных

стеблей на единицу площади, шт./м2

Сорт Год

2009 2010 2011 Среднее

Дон 95, стандарт 576 658 572 602

Сила 690 716 676 694

Гром 698 760 676 711

НСР05 115 74 40 -

Таким образом, выделившиеся сорта Сила и Гром можно использовать в качестве источников высокого продуктивного стеблестоя на единицу площади.

Между количеством продуктивных стеблей на единицу площади и элементами структуры колоса была отрицательная связь: с длиной колоса (1= -0,32±0,10), числом колосков (г= -0,46±0,09), числом зерен с колоса (г= -0,43± 0,10) и массой зерна с колоса (г= -0,55±0,09).

3-5. Элементы структуры колоса и их взаимосвязь с урожайностью и другими признаками

Важным элементом продуктивности колоса является его длина. Считается, что этот признак имеет высокую изменчивость у сортов пшеницы. Это подтверждается и результатами межстанционного испытания во ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко.

Пределы изменчивости длины колоса у сортов межстанционного испы-

8

тания в годы исследований составили: от 6,2 до 11,4 см - в 2009 г; от 6,7 до 11,6 см-в 2010 г; от 6,0 до 11,1 см-в 2011 году.

В опыте преобладали сорта с коротким колосом до 8 см — 64 сорта (67,9%), со средними колосьями 8-10 см было 29 сортов (31,0%) и с колосом более 10 см - 1 сорт (1,1%). У стандартного сорта Дон 95 длина колоса составила 7,2 см. Достоверно по этому показателю превысили стандарт (НСРо5=0,4 см) 57 сортов, а 31 сорт был на уровне стандарта.

Корреляционный анализ показал среднюю положительную связь длины колоса с элементами его структуры - массой зерна (г = 0,35±0,10), количеством зерен в колосе (г = 0,43±0,10), числом колосков (г = 0,57+0,09). Также установлена средняя отрицательная корреляция с количеством продуктивных стеблей на единицу площади (г = -0,32±0,10). Сильная отрицательная связь была с плотностью колоса, коэффициент корреляции составил г= -0,74±0,07 (рис. 2).

•г? Ей

23

1в 10 20 21 22

Плотность колоса. шт-'Ю см

Рис. 2 - Связь плотности колоса с его длиной (2009-2011 гг.)

24

Установлено, что плотность колоса находится в тесной отрицательной взаимосвязи с длиной колоса. Из рисунка видно, что с уменьшением длины колоса, его плотность увеличивается.

Одним из основных элементов продуктивности колоса является количество колосков, которые определяют количество зерен в колосе.

В среднем за годы опытов стандартный сорт Дон 95 формировал 16,4 колоска в колосе. Сорта Памяти Калиненко (18,1 шт.), Богиня (18,4 шт.), Иришка (18,6 шт.) и Южанка (19,8 шт.) формировали наибольшее число колосков и достоверно превысили стандарт по этому показателю (НСРо5=1,1 шт.).

Корреляционный анализ выявил среднюю положительную связь числа колосков с массой зерна с колоса (г=0,67±0,08), урожайностью (г=0,39±0,10), количеством зерен с колоса (г=0,69±0,08), а среднюю отрицательную - с количеством продуктивных стеблей на единицу площади (г=-0,46±0,09).

Число зерен в колосе представляет значительный интерес для селекции, так как в большинстве случаев имеет первостепенное значение в повышении урожайности зерна.

В наших исследованиях в разные годы сорта озимой пшеницы обладали различной озерненностью. Среднее количество зерен в колосе по опыту (20099

2011 гг.) составило 29 штук. Признак варьировал от 19 зерен в колосе у сорта Приазовская улучшенная до 37 - у сорта Нота. У стандартного сорта Дон 95 формировалось 26 зерен в колосе.

Корреляционный анализ показал, что между озерненностью и длиной колоса существует достоверная средняя положительная связь (г=0,43±0,10), что наглядно иллюстрирует рисунок 3.

Рис. 3 - Связь между числом зерен и длиной колоса (2009-2011 гг.)

Наиболее озерненными были сорта с колосьями дайной 9,0-9,5 см. По признаку «число зерен в колосе» выделились сорта мягкой озимой пшеницы Батько, Куяльнитс, Евклид, Лета 1, Южанка, Иришка и Нота, сформировавшие более 35 зерен.

Таким образом, выделившиеся сорта могут быть рекомендованы для использования в селекции озимой пшеницы на продуктивность в качестве источников высокой озерненности колоса.

Число зерен в колосе положительно коррелировало с урожайностью (г= 0,63±0,08), длиной колоса (г=0,43±0,10), средне отрицательно с массой 1000 зерен (г= -0,30±0,10). Сильную положительную связь наблюдали между числом и массой зерен с колоса, при этом коэффициент корреляции составил г=0,89±0,05, то коэффициент детерминации г2 = 0,79. Следовательно, в 79% случаев эти два признака контролируются генотипом сортов, а в 21% - средо-выми факторами.

Масса зерна с колоса у сортов озимой пшеницы была различной, а пределы изменчивости признака з годы исследований составили: от 0,80 (Украинка 246) до 1,54 г' (Куяльник) - в 2009 г; от 0,55 (Одесская 3) до 1,60 г (Южанка) - в 2010 г; от 0,79 (Одесская 3) до 1,62 г (Иришка и Южанка) - в 2011 г. Масса зерна с колоса стандартного сорта Дон 95 составляла 1,06, 0,94, 1,09 г в 2009, 2010 и 2011 гг. соответственно.

Б среднем за три года исследований масса зерна с колоса у стандарта Дон 95 составила 1,03 г. Варьирование признака по сортам было от 0,74 до 1,57 г (рис. 4).

Достоверно превысили стандарт (НСРо5=0,16 г) 56 сортов (61,6 %) озимой пшеницы, 32 сорта (35,2 %) было на уровне стандарта. Высокорослые

38

5.5 в.О 6.Б 7,0 7,5 8.0 8,5 Э.О 9,5 10.0 Ю.5

Длина колоса, см

сорта Одесская 3, Приазовская улучшенная и Украинка 246 характеризовались наименьшей массой зерна с колоса (0,74, 0,78 и 0,81 г соответственно). Максимальная масса зерна с колоса в опыте была у сорта Южанка (табл. 3).

Сорта, выделившиеся по признаку «масса зерна с колоса», превышали стандартный сорт Дон 95 по числу зерен с колоса, но формировали небольшое число продуктивных стеблей (453-488 шт./м2), при этом не полегали.

Масса зерна с колоса, г Рис. 4 — Распределение сортов МС по массе зерна с колоса (2009-2011 гг.)

3. Характеристика лучших сортов по массе зерна с колоса (2009-2011 гг.)

Сорт Масса зерна с колоса, г Число зерен с колоса, шт. Масса 1000 зерен,г Количество продуктивных стеблей, шт./м2 Устойчивость к полеганию, балл Урожайность зерна, т/га

Дои 95, стандарт 1,03 26,0 39,6 602 4,9 6,07

Росинка тарасовская 1,41 31,9 44,4 453 4,5 6,23

Евклид 1,43 35,9 41,1 453 4,0 5,32

Куяльник 1,44 35,5 41,1 479 4,5 5,98

Иришка 1,45 37,1 38,6 488 5,0 6,64

Южанка 1,57 37,1 41,8 467 4,8 6,73

НСР05 0,16 3,3 2,8 78,9 0,7 0,44

Из изучаемых элементов структуры урожая масса зерна с колоса была наиболее тесно сопряжена с числом зерен с колоса (г=0,89±0,05), в меньшей степени - с урожайностью (г=0,68±0,08) и числом колосков с колоса (г=0,67±0,08).

Масса 1000 зерен у изучаемых в опыте сортов варьировала от 37 до 48 г, у стандартного сорта Дон 95 она составила 39,6 г. Основная масса сортов мягкой озимой пшеницы (78,0 %, или 71 сорт) сформировали крупное зерно -масса 1000 зерен у них была более 40 г. Средней крупностью характеризовались 20 сортов, или 22 % (35,1-40 г). Мелкозерные сорта с массой 1000 зерен менее 35 г в изученном наборе отсутствовали.

Масса 1000 зерен отрицательно коррелировала с числом зерен с колоса (г= -0,30±0,10). С другими изучаемыми элементами структуры урожая и уро-

жайностью достоверных связей отмечено не было (табл. 4).

4. Корреляционные связи между урожайностью зерна и элементами __ее структуры (2009-2011 гг.) _

Признак Урожайность зерна, т/га Количество продуктивных стеблей, штУм* Длина колоса, см Число зерен с колоса, шт. Масса зерна с колоса, г Масса 1000 зерен, г

Урожайность зерна, т/га 1,00 0,16 0,09 0,63** 0,68** 0,10

Количество продуктивных стеблей, шт./м2 0,16 1,00 -0,32* -0,43** -0,55** -0,17

Длина колоса, см 0,09 -0,32* 1,00 0,43** 0,36** -0,22

Число зерен с колоса, шт. 0,63*» -0,43** 0,43** 1,00 0,89** -0,30*

Масса зерна с колоса, г 0,68** -0,55** 0,36** 0,89** 1,00 0,16

Масса 1000 зерен, г 0,10 -0,17 -0,22 -0,30* 0,16 1,00

**- существенно на 1 %-м уровне значимости; * - существенно на 5%-м уровне значимости

3.6. Качество зерна озимой пшеницы

Натура и стекловидность. В годы проведения межстанционного испытания было установлено, что как в отдельные годы, так и в среднем за три года изучения большинство сортов сформировали зерно с высокой натурой (более 770 г/л). По данному признаку ни один из изучаемых сортов не превысил стандартный сорт Дон 95 (820 г/л), за исключением сорта Безостая 1, у которого натурная масса зерна составила 822 г/л. Наименьшей натурой зерна характеризовался сорт Евклид - 770 г/л.

По стекловидности 79 сортов соответствовали показателям первого -второго класса качества, так как стекловидность у них была не менее 60% (ГОСТ Р 52554-2006). Сорта Лист 25, Лагидна, Рапсодия, Славянка, Евклид, Утриш, Богиня, Повага, Альмера и Протон по данному показателю соответствовали требованиям, предъявляемым к ценным пшеницам (стекловидность -не менее 50%).

С помощью корреляционного анализа была установлена средняя положительная связь стекловидности зерна с содержанием белка в зерне (г=0,35±0,10), объемным выходом хлеба (г=0,34±0,10) и общей хлебопекарной оценкой (г=0,40±0,10).

Содержание белка и клейковины в зерне. Лимитирующими признаками производства зерна высокого качества были и остаются содержание белка и клейковины. При изучении сортов межстанционного испытания выявили, что содержание белка в зерне варьировало от 12,38 до 15,75%. Более 15% белка в зерне содержали сорта: Иришка, Верта, Краля, Приазовская улучшенная, Рос-товчанка, Донская безостая, Зерноградка 8, Зимница, Лавина, Зерноградка 6 и Одесская 3.

Средняя положительная связь была выявлена между содержанием белка в зерне и стекловидностью (г=0,35±0,10), объемным выходом хлеба (г=0,35±0,10), общей хлебопекарной оценкой (г=0,43±0,10), а отрицательная -с элементами структуры колоса: числом зерен (г= -0,40±0,10), массой зерна (г= -0,38±0,10), числом колосков (1= -0,35±0,10). Также средняя отрицательная связь была между содержанием белка в зерне и урожайностью (г= -0,41±0,10).

Интерес для селекции представляют сорта озимой пшеницы Лига 1, Писанка, Кирия, Юмпа, Краля и Иришка, сочетающие высокую урожайность с высоким содержанием белка (табл. 5).

В среднем за годы исследований более высокое содержание сырой клейковины в зерне отмечалось у сортов озимой пшеницы: Иришка (27,0%), Донская безостая (27,1%), Зерноградка 11 (27,2%) и Одесская 3 (27,8%).

5. Характеристика некоторых лучших сортов, сочетающих урожайность

и повышенное содержание белка (2009-2011 гг.)

Сорт Урожайность зерна, т/га Содержание в зерне, % Стекловид-ность, % Натура, г/л

белка клейковины

Дон 95, стандарт 6,07 14,40 25Д 71 820

Писанка 6,74 14,53 22,4 61 795

Кирия 6,72 14,38 23,7 61 787

Иришка 6,64 15,15 27,0 69 798

Краля 6,76 15,18 24,4 60 814

Лига 1 6,99 14,93 25,8 62 811

Юмпа 6,59 14,90 25,7 60 804

НСР05 0,44 1,15 3,3 12 14

Связь между урожайностью и содержанием клейковины в зерне была средней отрицательной и составила г= - 0,38±0,10 (рис. 5).

22 23 24 2S 23

Содержание клойковины, %

Рис. 5 - Взаимосвязь между урожайностью и содержанием клейковины в зерне (2009-2011 гг.)

Сорта озимой мягкой пшеницы, сочетающие высокую урожайность и содержание клейковины в зерне, расположились в верхнем правом углу графика. Сюда вошли сорта Лига 1, Юмпа и Иришка.

Содержание клейковины в зерне находится в тесной связи с содержанием белка, это подтверждают результаты наших исследований (г=0,76±0,07) и иллюстрирует рисунок 6.

Высокое содержание белка и клейковины в зерне отмечено у сортов Одесская 3, Лавина, Зерноградка 6, Зерноградка 8, Ростовчанка, Дон 85, Приазовская улучшенная. Это можно объяснить их невысокой по сравнению со стандартом урожайностью, а также отрицательной корреляционной связью этих признаков с урожайностью.

13.6 14,0 14.0

Содержание белка, %

Рис. 6 - Взаимосвязь между содержанием клейковины и белка в зерне

(2009-2011 гг.)

Из современных изучаемых в опыте сортов следует выделить следующие: Аскет, Спартак, Ростовчанка 5, Танаис, Марафон, Кума, Сила, Лига 1, Иришка. Эти сорта формировали высокое содержание белка (более 14 %) в зерне, а по содержанию клейковины в зерне они были на уровне сорта сильной пшеницы Дон 95 (более 25%). Урожайность сортов была на уровне или несколько выше стандартного сорта Дон 95. Все они имели зерно с высокой натурой. Такие сорта, как Ростовчанка 5, Юмпа, Иришка и Лига 1, сочетали хорошее качество зерна с высокой урожайностью.

Сила муки. В наших исследованиях сила муки варьировала от 122 до 290 е.а. Сила муки более 280 е.а. в среднем за три года изучения отмечена у сортов Донская безостая, Кума, Донская юбилейная и Ростовчанка 3. Корреляционный анализ выявил среднюю положительную связь силы муки с урожайностью (г=0,33±0,10) и коэффициентом р/1 (отношение упругости к растяжимости (г=0,38±0,10)).

Средняя отрицательная связь была выявлена между коэффициентом р/1 и объемным выходом хлеба (г= -0,44±0,10), общей хлебопекарной оценкой хлеба (г= -0,45±0,10), а средняя положительная с урожайностью (г=0,30±0,10).

Достоверная положительная связь отмечена между силой муки и SDS-седиментацией, коэффициент корреляции составил г=0,68±0,08.

Хлебопекарная оценка. Наименьший объемный выход хлеба был у сорта Скарбница, в среднем он составил 463 см3, у стандартного сорта Дон 95 - 693 см3. Объем хлеба на уровне стандарта или несколько выше был у сортов Спартак, Дар Зернограда, Донская безостая, Нота, Донецкая 48, Верта, Аскет, Дон-

14

щина, Девиз, Березит.

Корреляционный анализ выявил среднюю положительную связь объемного выхода хлеба со стекловидностью (г=0,34±0,10), содержанием белка и клейковины в зерне (г=0,35±0,10 и г=0,41±0,10 соответственно), а среднюю отрицательную - с урожайностью (г= -0,31±0,10), коэффициентом р/1 (г= -0,44±0,10), массой и числом зерен с колоса (г= -0,33±0,10 и г= -0,39±0,10).

Аналогичные взаимосвязи наблюдали и по признаку <ослебопекарная оценка хлеба». Так, ее значения положительно коррелировали со стекловидностью (г=0,40±0,10), содержанием белка и клейковины в зерне (г=0,43±0,10 и г=0,47±0,09 соответственно), а отрицательно - с урожайностью (г=-0,32± 0,10), коэффициентом Р/Ь (г=-0,45±0,10), массой и числом зерен с колоса (г=-0,32±0,10 и г=-0,36±0,10 соответственно).

По комплексу признаков, сочетающих продуктивность и высокое качество зерна, выделились сорта Донской сюрприз, Аскет, Дар Зернограда, Зерно-градка 10, Донская безостая, Ростовчанка 3, Донская юбилейная, Зерноградка 11, Краля, Лига 1 и Кума.

3.7. Устойчивость сортов озимой пшеницы к биотическим и абиотическим факторам среды

В Ростовской области наиболее опасным заболеванием является бурая ржавчина, она значительно снижает продуктивность и качество зерна сортов. Мучнистая роса проявляется в средней степени и практически не снижает урожайность зерна.

В мае 2010 года сложились благоприятные для развития болезней по-годно-климатические условия, которые позволили оценить селекционный материал на поражение мучнистой росой и бурой ржавчиной не только на инфекционном фоне, но и в естественных условиях.

Высокую устойчивость к поражению бурой ржавчиной (до 5%) в естественных условиях проявляли сорта мягкой озимой пшеницы Донской сюрприз, Гарант, Донской простор, Дон 105, Аскет, Зерноградка 11, Конкурент, Танаис, Марафон, Ростовчанка 5 (ВНИИЗК), Зимница и Сила (КНИИСХ). Следы бурой ржавчины отмечены у сортов Патриарх, Лига 1 (КНИИСХ) и Березит (СНИИСХ), которые также слабо поражались мучнистой росой (0,1-1,0 балл). На сортах Иришка, Верта и Краля (КНИИСХ) бурой ржавчины отмечено не было.

Между урожайностью и поражением бурой ржавчиной наблюдалась достоверная отрицательная связь г= -0,50±0,09, а между урожайностью и поражением мучнистой росой связь отсутствовала (г=0,07±0,11).

Морозостойкость и устойчивость растений озимой пшеницы к резким колебаниям температур в зимне-весенний период, реже к выпиранию и к действию притертой ледяной корки являются главными факторами зимостойкости озимой пшеницы в условиях Ростовской области.

У изученных нами сортов озимой мягкой пшеницы морозостойкость, определенная в холодильных установках, в среднем за годы исследований варьировала в широких пределах: от 1,6 до 88,1%. Самая низкая морозостой-

15

кость была у сортов иностранной селекции Евклид (5,3%), Панноникус (5,0%) и к-63961 (1,6%).

У стандарта Тарасовская 29 сохранилось 70% растений после промороз-ки. В группе менее зимостойких сортов, чем стандарт (НСРоз=Ю,2%), оказалось 48 сортов (51,6%), на его уровне было 39 сортов (41,9%) и превысили по данному показателю - 4 сорта озимой пшеницы: Дон 107 (81,0%), Краля (82,4%), Зимница (80,7%) и Донской маяк (88,1 %).

3.8. Связь размеров двух верхних листьев с урожайностью

Было установлено, что размеры листьев у сортов озимой пшеницы довольно сильно колеблются, что связано с их сортовыми особенностями.

В наших исследованиях длина флагового листа у сортов варьировала от 15,77 см (к-63961) до 26,31 см (Одесская 3), а ширина - от 1,14 см (Приазовская улучшенная) до 1,86 см (Южанка). Наименьшая площадь флагового листа была у к-63961 и составила 13,48 см2. Сорт Южанка обладал самой большой площадью листовой пластинки - 27,98 см2.

Корреляционный анализ сортов межстанционного испытания показал среднюю отрицательную связь длины флагового листа с урожайностью (г= -0,35±0,10) и силой муки (г=-0,36±0,10), а положительную - с высотой растений (г=0,48±0,09) и длиной колоса (г=0,30±0,10).

Длина второго сверху листа у сортов составила от 18,97 см (Донской сюрприз) до 29,42 см (Украинка 246). По ширине листа выделился сорт Южанка (1,49 см), самый узкий лист был у к-63961 (1,01 см). Площадь листа варьировала от 13,26 до 26,71 см2.

Ширина флагового листа положительно коррелировала с урожайностью (г=0,33±0,10), массой и числом зерен с колоса (г=0,54±0,09 и г=0,52±0,09 соответственно), длиной колоса (г=0,36±0,10), числом колосков с колоса (г=0,52±0,09). Отрицательной связь была с натурой зерна (г=-0,34±0,10).

Таким образом, более урожайными были сорта с коротким (16-19 см) и широким флаговым листом (1,7-1,9 см).

Прямая положительная связь площади флагового листа была с признаками колоса, в меньшей степени - с числом зерен (г=0,30±0,10), в большей - с его длиной и числом колосков (г=0,46±0,09 и г=0,45±0,09 соответственно).

Между размерами двух верхних листьев наблюдали сильную положительную связь (г=0,81±0,06), а между длиной и шириной, как у флагового, так и у второго листа, связь отсутствовала.

У длины второго сверху листа наблюдали такие же корреляционные закономерности, как и у длины флагового листа. Так, отрицательная связь была с урожайностью (г=-0,33±0,10), силой муки (г=-0,48±0,09), положительная - с высотой растений (г=0,50±0,09) и длиной колоса (г=0,41±0,10).

Средняя положительная связь наблюдалась между шириной второго листа и урожайностью (г=0,31±0,10), элементами структуры колоса: массой и числом зерен (г=0,52±0,09 и г=0,46±0,09 соответственно). Между урожайностью и площадью листьев, как флагового, так и второго сверху, связь отсутствовала.

3.9. Уточнение отдельных параметров модели сорта

В результате изучения сортов межстанционного испытания, с учетом ранее разработанной модели, были проанализированы данные по 91 сорту и на основании анализа графиков с помощью программы 8ш1з11са 6.0 нами были определенны оптимальные параметры признаков, при которых формируется более высокая урожайность зерна (табл. 6).

Для того чтобы более точно сравнить между собой различные сорта и подобрать наиболее близкий сорт к разрабатываемой модели, нами был использован кластерный анализ. Из изучаемого набора сортов наиболее близкими к нашей модели оказались сорта Ермак, Танаис, Протон, Богиня, Лига 1, Губернатор Дона, Кохана, Донской простор, Патриарх, Писанка, Дмитрий и Лагидна. В селекционной работе этим сортам нужно уделять пристальное внимание, используя их в максимальном количестве скрещиваний между собой для создания новых продуктивных сортов пшеницы.

6. Параметры модели сорта для непарового предшественника

Хозяйственно-биологические признаки и свойства сорта Единица измерения Сорта, близкие к модели Модельный сорт

Писанка Лига 1

урожайность зерыа т/га 6,61 6,99 7,0-7,5

Структура урожая:

число зерен в колосе шт. 30,0 36,6 36-38

масса 1000 зерен г 43,49 38,20 38-39

число колосков в колосе шт. 15,9 16,4 18,0-18,5

масса зерна колоса г 1,29 1,38 1,5-1,6

длина колоса см 7,1 7,7 9,0-9,5

Морфолого-апатомическая структура растений:

высота растений см 89,8 81,2 80-90

устойчивость к полеганию балл 4,9 4,9 5,0

Качество зерна:

натурная масса г/л 786 811 810-820

содержание белка % 14,05 14,93 13,5-14,0

содержание клейковины % 22,5 25,8 25-26

сила муки е.а. 243 254 260-280

стекловидность % 62 62 60

объемный выход хлеба со 100 г муки см3 590 590 550-600

общая оценка хлеба балл 3,4 3,6 3,0-3,5

3.10. Анализ наследования признаков в Е]

От диаллельного скрещивания трех контрастно различающихся сортов мягкой озимой пшеницы (Ермак, Славянка, Южанка) было получено 6 гибридов, которые различались по величине степени доминирования: от частичного отрицательного до сверхдоминирования (гетерозис). По высоте растений в комбинации Южанка х Славянка у гибридов в прямой комбинации наблюдали частичное доминирование признака меньшего родителя, а в обратной, наоборот, - доминирование большего значения признака Ьр=1,02.

В прямой и в обратной гибридных комбинациях сортов Южанка и Ермак было неполное доминирование большего значения признака (Ьр=0,89 и Ьр=0,82 соответственно). А в комбинациях Ермак х Славянка и Славянка х Ермак наблюдался гетерозис (рис. 7), степень доминирования составила 1,361,56, а гетерозис истинный - 2,2-3,4 %.

По признаку «длина колоса» были выявлены промежуточные значения почти во всех комбинациях, как прямых, так и обратных, но имелись отклонения в сторону большего или меньшего родителя. Так, в комбинации Южанка х Славянка степень доминирования составила Ьр=0,4, т.е. частичное положительное доминирование, а в обратной комбинации Славянка х Южанка эта величина была ниже - Ьр=0,1.

В комбинации Южанка х Ермак степень доминирования в прямой комбинации была частично отрицательной (Ьр=0,4), а в обратной доминирование отсутствовало (рис. 7).

100 Высота растений, см

■ рЩ-. ■

1 1 1 ! эШ 1

Рис. 7 - Средние значения родительских форм и гибридов первого поколения озимой пшеницы по высоте растений и длине колоса

Наследование по типу частичного доминирования (11р=0,3) было в прямом скрещивании Ермак х Славянка и неполного доминирования Ьр=0,93 - в обратном. По числу зерен у гибридов первого поколения наблюдали частичное и неполное отрицательное доминирование в комбинации Южанка х Славянка Ьр=-0,6, а в обратной Ьр=-0,3. Аналогичные закономерности отмечены и в паре скрещиваний Южанка х Ермак и Ермак х Южанка, здесь также наследование характеризовалось частичным (Ьр=-0,3) и неполным (пр=-0,7) отрицательным доминированием. В комбинациях Ермак х Славянка и Славянка х Ермак, в первом поколении проявился гетерозис (истинный гетерозис 1,4-2,4 %), а степень доминирования составила 1,5-1,8, что говорит о комплементарном взаимодействии генов (рис. 8).

Число зерен с колоса, шт. 3 Масса зерен с колоса, г

Рис. 8 - Средние значения родительских форм и гибридов первого поколения озимой пшеницы по числу и массе зерен с колоса 18

По массе зерна с колоса закономерности наследования были аналогичными с наследованием числа зерен в колосе, поскольку масса зерна с колоса напрямую определяется количеством зерен. Наследование в первых двух парах комбинаций было по типу отрицательного частичного доминирования, а в 3 паре Ермак х Славянка и Славянка х Ермак (рис. 8), наблюдали сверхдоминирование и гетерозис (Г ист. 2,8-5,2 %).

3.11. Наследование признаков в

Во втором поколении Р2 установлено, что различия между родительскими формами определяются небольшим числом генов, т.е. 1-2 парами, отвечающими за передачу каждого изученного количественного признака.

При анализе прямых и обратных комбинации по признакам «высота растения», «длина колоса», «число зерен с колоса» и «масса зерна с колоса», наследование чаще всего проходило по моногенной схеме, а расщепление 1:2:1 или 3:1 (рис. 9).

Расщепление 1:2:1

А

Расщепление 3:1

Число дерене колоса, шт.

Имело зерен е колосл, и

Рис. 9 - Распределение частот признака «число зерен с колоса» у гибрида Ермак х Славянка (слева), Южанка х Славянка (справа) и родительских форм

В комбинациях Южанка х Ермак и Ермак х Южанка (рис. 10) родительские формы существенно различались по длине колоса, у Южанки она составила - 11,18 см, у Ермака - 8,78 см, у гибридов наблюдали частичное отрицательное доминирование признака (Ьр=-0,3 - -0,4).

Вершина кривой распределения частот гибрида была смещена влево к меньшему- родителю (Аз=0,07 - 0,08), а на долю рецессивного большего родителя приходится 1/16 частот гибрида, как в прямой, так и в обратной комбинации, что свидетельствует о дигенной схеме наследования, расщепление 9:6:1. Сила действия гена составила 1,2 см.

¿> * 5? £? Р ->• л? а> ¿>

Ал/

л

"чЛ-»,

¿¿¿¿¿¿/¿/¿///¿у

Длима колом, см

Рис. 10 - Распределение частот длины колоса в комбинации Южанка х Ермак (слева), Ермак х Южанка (справа) и родительских форм

19

Таким образом, различая между изученными сортами по количественным признакам определяются небольшим количеством генов, что позволяет выделять из расщепляющихся гибридных популяций — рекомбинантные формы с нужным сочетанием благоприятных аллелей.

4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Для анализа экономической эффективности возделывания сортов озимой пшеницы были взяты сорта, по комплексу признаков максимально близкие к разрабатываемой модели и наиболее урожайные - Лига 1 и Писанка (табл. 7).

7. Экономическая эффективность возделывания сортов озимой пшеницы

Показатели Сорта

Дон 95, стандарт Писанка Лига 1

Урожайность зерна, т/га 6,07 6,74 6,99

Прибавка к стандарту, т/га - 0,67 0,92

Производственные затраты руб./га 24670 25360 25850

Себестоимость зерна, руб./т 4064 3763 3698

Цена зерна, руб./т 6800* 6500** 6800*

Стоимость произведенной продукции, руб./га 41276 43810 47532

Условно чистый доход, руб./га 16606 18450 21682

Экономический эффект сорта за счет урожайности, руб./га - 1844 5076

Уровень рентабельности, % 67,3 72,8 83,9

Цена зерна по данным Министерства с.-х. Ростовской области (январь 2012 г.) * - 3 класса (содержание клейковины в зерне не менее 23 %); ** - 4 класса (содержание клейковины в зерне не менее 18%).

В результате анализа экономической эффективности было установлено, что возделывание сортов озимой мягкой пшеницы рентабельно, а экономический эффект по сравнению со стандартом составляет от 1844 до 5076 рублей, уровень рентабельности от 72,8 до 83,9 %. При выборе сортов для возделывания с экономической точки зрения, необходимо уделять особое внимание качеству зерна. Максимальный условно чистый доход (21682 руб./га), а следовательно, и экономический эффект достигается за счет сочетания высокой урожайности и качества зерна, как это проявилось у сорта Лига 1.

выводы

1. Выделены источники основных хозяйственно-ценных признаков: скороспелости - Донская полукарликовая, Зерноградка 8, Станичная, Донской сюрприз, Донщина, Кума, Юмпа и Ксения (колошение на 4-6 дней раньше сорта Безостая 1.); озерненности колоса - Батько (35,1 шт.), Куялышк (35,5 шт.), Евклид (35,9 шт.), Лига 1 (36,6 шт.), Южанка (37,1 шт.), Иришка (37,1 шт.), Нота (37,4 шт.); крупнозерности - Тарасовская 29, Дон 93, Зерноградка 8, Станичная, Зарница, Сирена одесская, Донщина, Донская полукарликовая, Дмитрий (масса 1000 зерен более 45,0 г).

2. По урожайности выделились сорта: Таня, Писанка, Рапсодия, Донская лира, Калым, Лига 1 и Гром, у которых прибавка к стандартному сорту Дон 95 варьировала от 0,61 до 0,93 т/га (10,1-15,3%).

3. При селекции на продуктивность необходимо отбирать растения озимой пшеницы с высотой от 75 до 95 см, так как сорта с такой высотой соломины формируют наибольшую урожайность, при высоте растений более 100 см наблюдается снижение урожайности за счет полегания высокорослых сортов. Между урожайностью и устойчивостью к полеганию выявлена тесная положительная связь (г=0,81±0,06).

4. Корреляционный анализ показал, что большое значение в увеличении урожайности сортов озимой пшеницы имеют озерненность и масса зерна с колоса, между урожайностью и этими признаками отмечена достоверная положительная связь (г=0,63±0,08 и г=0,68±0,08 соответственно). Средняя положительная связь установлена между длиной колоса и элементами структуры колоса: массой зерна (г = 0,35±0,10), числом зерен (г = 0,43±0,10), числом колосков (г = 0,57±0,09). Сильная отрицательная связь наблюдалась с плотностью колоса (г=-0,74±0,07), а сильная положительная - между числом и массой зерен с колоса, коэффициент корреляции составил г=0,89±0,05.

5. Урожайность зерна отрицательно коррелировала с содержанием белка и клейковины в зерне (г= -0,41±0,10 и г= -0,38±0,10 соответственно), объемным выходом хлеба (г= -0,31±0,10). Положительная связь была с силой муки (г= 0,33±0,10) и соотношением р/1 (г= 0,30±0,10). Достоверная положительная связь отмечена между силой муки и БОБ-седиментацией, коэффициент корреляции составил г=0,68±0,08. Содержание клейковины в зерне находится в тесной связи с содержанием белка в зерне (г=0,76±0,07). По этим показателям выделились сорта Аскет, Спартак, Ростовчанка 5, Танаис, Марафон, Кума, Сила, Лига 1 и Иришка.

6. Высокую устойчивость к поражению бурой ржавчиной до 5% в естественных условиях показали сорта Донской сюрприз, Гарант, Донской простор, Дон 105, Аскет, Зерноградка И, Конкурент, Танаис, Марафон, Ростовчанка 5, Зимница и Сила. Следы отмечены у сортов Патриарх, Лига 1 и Бере-зит, которые также слабо поражались мучнистой росой (0,1-1,0 балл). На сортах Иришка, Верта и Краля бурой ржавчины отмечено не было. Между урожайностью и поражением бурой ржавчиной в естественных условиях наблюдалась достоверная отрицательная связь (г= -0,50±0,09), с мучнистой росой связь отсутствовала.

7. Определены оптимальные параметры модели сорта для непарового предшественника, сочетающиеся с высокой урожайностью. Близкими к модели оказались сорта Ермак, Танаис, Протон, Богиня, Лига 1, Губернатор Дона, Кохана, Донской простор, Патриарх, Писанка, Дмитрий и Лагидна.

8. В первом поколении изученных гибридных комбинаций озимой мягкой пшеницы по признакам «высота растений», «длина колоса», «число зерен с колоса», «масса зерна с колоса» выявлены различные типы наследования: от частичного отрицательного до сверхдоминирования (гетерозис).

9. Во втором поколении Рг установлено, что различия между родительскими формами определяются небольшим числом генов, то есть 1-2 парами, отвечающими за передачу каждого изученного количественного признака.

10. В результате анализа экономической эффективности было установлено, что возделывание сортов озимой мягкой пшеницы рентабельно, а экономический эффект от возделывания сорта Писанка составляет 1844 руб./га и Лига 1 - 5076 руб./га.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. В селекционных программах по созданию новых сортов озимой мягкой пшеницы рекомендуем использовать в качестве исходного материала выделенные источники продуктивности (Гром, Калым, Донская лира, Лига 1), озерненности колоса (Батько, Евклид, Куяльник, Лига 1, Южанка, Иришка, Нота), крупнозерности (Дмитрий, Донщина, Донская полукарликовая, Сирена одесская, Зарница, Станичная, Зерноградка 8, Дон 93, Тарасовская 29) и качества зерна (Кума, Зерноградка 11, Иришка, Донщина, Верта, Аскет, Донской сюрприз, Донская безостая).

2. В производстве шире использовать сорта Ростовчанка 5, Лига 1 и Иришка, сочетающие высокую урожайность с качеством зерна.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Марченко, Д.М. Взаимосвязи между урожайностью и элементами ее структуры у сортов мягкой озимой пшеницы [Текст] /Д.М. Марченко // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. -№68(04). - Режим допуска: http://ei.knbaaro.ru/2011 /04/;хП727.|хИ"

2. Марченко, Д.М. Межстанционное испытание сортов озимой мягкой пшеницы в условиях Ростовской области [Текст] / Д.М. Марченко, П.И. Кос-тылев, Т.А. Гричаникова // Зерновое хозяйство России, 2012. - № 1(19). - С. 19-24.

Работы, опубликованные в других изданиях:

3. Марченко, Д.М. Изучение взаимосвязи морфобиологических признаков мягкой озимой пшеницы с зерновой продуктивностью [Текст]// П.И. Косты-лев, Д.М. Марченко // Вестник аграрной науки Дона, 2010. - Вып. 1. - С. 7679.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Подписано в печать 27.03.2012. Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 118

© РИО ФГБОУ ВПО АЧГАА 347740, Зерноград, Ростовской области, ул. Советская, 15

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Марченко, Дмитрий Михайлович, Зерноград

61 12-6/426

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

__У> ___ ___

ВСЕРОССИИСКИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР им. И.Г. Калиненко

На правах рукописи

Ш

Марченко Дмитрий Михайлович

УДК 633Л 1:631.52

ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ МЯГКОЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ С ЗЕРНОВОЙ

ПРОДУКТИВНОСТЬЮ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных

растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Костылев П.И.

Зерноград 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Глава 1. Обзор литературы 9

1.1. Хозяйственно-биологическое значение пшеницы 9

1.2. Морфологическая характеристика и биологические особенности культуры 12

1.3. Корреляционный анализ в селекции озимой пшеницы 16

1.4. Исходный материал в селекции озимой пшеницы 24

1.5. Наследование количественных признаков 29

Глава 2. Почвенно-климатические условия, исходный материал и

методика исследований 32

2.1. Почвенно-климатические условия 32

2.2. Исходный материал 39

2.3. Методика исследований 39 Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 44

3.1. Вегетационный период 44

3.2. Высота растений и устойчивость к полеганию 46

3.3. Урожай и элементы его структуры 50

3.3.1. Урожайность сортов межстанционного испытания 50

3.3.2. Количество продуктивных стеблей не единицу площади 54 3.3.3 .Элементы структуры колоса 58

3.4. Качество зерна озимой пшеницы 68

3.5. Устойчивость сортов озимой пшеницы к биотическим и абиотическим факторам среды 84

3.6. Связь размеров двух верхних листьев с урожайностью 88

3.7. Уточнение отдельных параметров модели сорта 92

3.8. Анализ наследования признаков в Бх 97

3.9. Наследование признаков в Р2 100

Глава 4. Оценка экономической эффективности возделывания сортов 109 озимой пшеницы

Выводы 114

Рекомендации селекции и производству 116

Список литературы 117

Приложения 132

ВВЕДЕНИЕ

Озимая пшеница - основная продовольственная культура России, поэтому повышение и стабилизация урожайности по годам является одной из важнейших хозяйственно-экономических задач во всех регионах ее возделывания, в том числе и в Ростовской области, где она ежегодно занимает свыше 1,5 млн. га, а в последние годы площадь под ней возросла до 2 млн. га. Так, если уборочная площадь в 2010 году, по данным Министерства сельского хозяйства Ростовской области, составила 1997,0 тыс. га, а урожайность - 2,85 т/га, то в 2011 году - 1962,3 тыс. га и 2,98 т/га соответственно.

Динамично меняющиеся в сельском хозяйстве социальные, природно-климатические, экономические, технологические условия вызывают необходимость в постоянном совершенствовании сортов культурных растений, в том числе и озимой пшеницы (Леонова С.А. и др., 2004).

По мнению A.A. Романенко, JI.A. Беспаловой и др. (2005) агроэкосистемы, имеющие более разнообразный сортовой состав, полнее используют ресурсы среды и характеризуются более высоким и широким адаптивным потенциалом.

На современном этапе развития сельского хозяйства при внедрении новых технологий возделывания зерновых культур значение сорта сохранилось. Сорт остается не только средством повышения урожайности, но и становится фактором, без которого невозможно реализовать достижения науки и техники. В сельскохозяйственном производстве сорт выступает как биологическая система, которую нельзя ничем заменить (Ефремова В.В. и др., 1997).

Для сорта характерен комплекс морфологических, биологических и хозяйственных признаков и свойств, к которым относятся: урожайность, устойчивость болезням и вредителям, скороспелость, не осыпаемость,

устойчивость к полеганию, хлебопекарные, макаронные и другие технологические качества.

Новый сорт имеет тем большую ценность, если в нем оптимально и на более высоком уровне сочетаются самые важные биологические, хозяйственные и технологические свойства, однако многие из них трудно совместимы и связаны отрицательной корреляцией между собой.

Имеется значительное число исследований по изучению корреляционных связей между признаками вегетативных, генеративных частей у озимой пшеницы; между признаками и лимитирующими факторами среды, длиной вегетационного периода (Лукьяненко П.П., 1969; Ремесло В.Н., 1975 и др.). Тем не менее, изучение взаимосвязей между урожаем зерна у селекционных образцов с различными генотипами и элементами продуктивности в различных погодных условиях изучены недостаточно. При частной селекции важно определить роль отдельных элементов (высота стебля, количество зерен в колосе, масса зерна с растения, уборочный индекс), выявить их вклад в урожайность зерна с единицы площади (Грабовец А.И., Фоменко М.А., 2007). Поэтому изучение корреляционных взаимосвязей различных признаков между собой и их влияние на продуктивность растений пшеницы является актуальным.

Рабочая гипотеза, цель и задачи исследований

Всестороннее изучение сортов озимой мягкой пшеницы, выявление корреляционных взаимосвязей различных признаков между собой и их влияние на зерновую продуктивность, а также выделение источников хозяйственно-ценных признаков и их использование в селекционных программах позволят создавать новые сорта, сочетающие высокую и стабильную по годам урожайность с устойчивостью к экстремальным факторам среды.

Данные о закономерностях наследования высоты растений, длины

колоса, количества и массы зерна с колоса дополнят ранее полученную информацию, на основе которой можно подбирать исходный материал, выбирать направления и методы селекции.

Цель исследований - изучение корреляционных взаимосвязей важнейших морфологических признаков между собой и их влияния на продуктивность растений озимой мягкой пшеницы.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- изучить сорта различного эколого-географического происхождения по комплексу морфобиологических признаков и свойств;

- провести биометрический и корреляционный анализ сортов озимой пшеницы и выявить взаимосвязи урожайности с другими признаками;

- отобрать лучшие сорта в качестве исходного материала для селекционного процесса;

- получить гибриды между контрастно-различающимися сортами и провести генетический анализ;

- дать экономическую оценку сортам, максимально приближенных к разработанной модели сорта.

Научная новизна

По результатам изучения корреляционных взаимосвязей различных признаков между собой и их влияния на продуктивность растений выделены перспективные образцы мягкой озимой пшеницы с наиболее значимыми селекционно-ценными признаками и свойствами, а также уточнены оптимальные параметры модели сорта. Изучено наследование важнейших количественных признаков пшеницы, формирующихся у гибридов первого и второго поколений.

Практическая ценность работы

В селекционных программах по созданию новых, устойчивых к стресс-факторам сортов озимой мягкой пшеницы предложено использовать в

качестве исходного материала выделенные источники высокой продуктивности, озерненности колоса, крупнозерности, повышенного содержания белка и клейковины в зерне, а также учитывать выявленные закономерности наследования количественных признаков и установленные корреляционные взаимосвязи.

Апробация работы

Исследования проведены в 2009-2011 гг. в соответствии с планом научно-исследовательских работ лаборатории селекции и семеноводства озимой пшеницы полуинтенсивного типа Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии по теме 04.05.02.03. «Создать, провести оценку и выделить ценные по морфобиологическим признакам образцы озимой мягкой пшеницы, сочетающие высокую продуктивность и качество с устойчивостью к экстремальным факторам среды». Основные положения по теме диссертации ежегодно докладывались на ученых советах ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии (2009-2011 гг.), в школе молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (п. Дивноморск, Краснодарский край, 2009 г.), научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве» (г. Зерноград, АЧГАА, 2009-2011 гг.), областной конференции ВОГиС (Ростов-на-Дону, 2012 г.).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- источники основных хозяйственно-ценных признаков;

- корреляционные взаимосвязи между элементами структуры урожая, урожайностью, устойчивостью к полеганию и качеством зерна;

- уточненные параметры модели нового сорта для непарового предшественника.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и предложений для селекции и производства, списка литературы из 141 наименования, в том числе 21 иностранных. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 18 таблиц, 54 рисунка и 6 приложений. По материалам диссертационной работы опубликовано 3 статьи, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Представленная работа написана на основании экспериментального материала, выполненного лично автором в течение 2009-2011 гг.

Искреннюю благодарность автор выражает научному руководителю -доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заведующему лабораторией селекции, семеноводства и технологии возделывания риса Костылеву Павлу Ивановичу, заведующей лабораторией селекции и семеноводства озимой пшеницы полуинтенсивного типа Гричаниковой Татьяне Александровне.

Особая признательность - сотрудникам и лаборантам лаборатории селекции и семеноводства озимой пшеницы полуинтенсивного типа за помощь в более глубоком изучении отдельных вопросов и оформлении диссертации.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Хозяйственно-биологическое значение пшеницы

Озимая пшеница принадлежит к числу наиболее ценных и высокоурожайных зерновых культур и занимает ведущее место в мире среди зерновых культур (Вавилов Н.И., 1975). Ее возделывают во всех частях света, более чем в 80 странах мира и для большинства населения Земли она является главной продовольственной культурой.

В мировом земледелии пшеница занимает первое место. Площади посевов, ежегодно занимаемые ею в мире, составляют около 240 млн. га, а валовые сборы зерна - около 600 млн. тонн (Ковтун В.И., Самофалова Н.Е., 2006). СНГ занимает первое место в мире по посевным площадям и валовым сборам зерна пшеницы, примерно 2/3 посевных площадей отводится под яровую пшеницу и 1/3 - под озимую. Крупнейшими производителями зерна пшеницы являются США, Канада, Аргентина, Австралия. Значительное количество его производят Мексика, Бразилия, КНР, Индия. Большие площади под этой культурой заняты в Украине, Казахстане, Венгрии, странах бывшей Югославии, Франции (Пыльнев В.В. и др., 2005; Groves R.H. и др., 2002).

В Российской Федерации озимая пшеница получила широкое распространение, ее возделывают на севере до 65° с. ш. (Архангельская область), а на юге до 41° с. ш. (юг Дагестана) (Пруцков Ф.М., 1976). Основные посевные площади озимой пшеницы размещены на Северном Кавказе, в Центрально-Черноземной зоне и Поволжье, значительно увеличились площади посевов в центральном районе Нечерноземной зоны (Калиненко И.Г., 1995; Ковтун В.И., 2002).

В России на долю озимой пшеницы приходится 40-45 % всей посевной площади. За последние 40 лет озимую пшеницу возделывали на площади 810 млн. га, лишь в отдельные годы она занимала около 11 млн. га. Так, площадь посева в Российской Федерации в 2003 году составила 10,1 млн. га,

в 2007 году - 10,6 млн. га (Гордеев A.B., 2009). По данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации, площадь, занимаемая озимой пшеницей, составила в 2008 г. - 12,7 млн. га, в 2009 г. -13,8 млн. га и в 2010 г. - 12,7 млн. га при средней урожайности в 2008 г. -3,39 т/га, в 2009 г. - 2,90 т/га и в 2010 г. - 2,49 т/га.

В 2008 г. была достигнута самая высокая средняя урожайность зерновых культур в целом за всю историю земледелия России - 2,38 т/га, что на 0,40 т/га больше, чем в 2007 г. (1,98 т/га). Урожайность пшеницы при этом составила 2,45 т/га. В 2007 г. урожайность озимой пшеницы отмечена на уровне 2,81 т/га. Валовой сбор пшеницы в 2007 г. составил 49,4 млн. т, а по итогам 2008 г. - 63,7 млн. т (Гордеев A.B., 2009).

Высокая популярность пшеницы объясняется разносторонним использованием ценного по качеству зерна, которое содержит в среднем от 8,0 до 24,0 % белка, 53-70 % крахмала, 1,5 % жира, 3 % клетчатки. Кроме того, она служит одним из важнейших источников витаминов Bl, В2, ВЗ, РР, а также содержит фосфор и железо (Калиненко И.Г., 1979; 1999). Зерно, прежде всего, идет на производство муки, из которой почти повсеместно выпекают хлеб. Например, для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка 14-15 % и содержанием клейковины - не ниже 18-23 % второй группы качества (Посыпанов Г.С., 1996). Пшеничный хлеб содержит 70-74 % углеводов, 10-12 % белка, аминокислоты, витамины, минеральные вещества и обладает высокими питательными и вкусовыми качествами, хорошо усваивается. В 100 г пшеничного хлеба содержится до 347 калорий (Дзюба В.А., 2010).

По хлебопекарным качествам у озимой мягкой пшеницы выделяют сорта сильной пшеницы (твердозерной), средней силы (филеры) и слабой. В основу деления на классы по силе муки положены содержание в зерне белка, клейковины и ее качество.

Сильной пшеницей считаются сорта мягкой пшеницы с содержанием белка в зерне более 14% и клейковины более 28% первой группы качества, при этом клейковина должна обладать хорошей упругостью и растяжимостью, обеспечивать большой объемный выход хлеба с высокими показателями качества. Ее используют не только в чистом виде, но и для добавления к муке слабых пшениц. За способность сильной пшеницы улучшать слабую её называют улучшителем (Шелепов В.В. и др., 2004).

К средней пшенице относят сорта с содержанием белка в зерне 11,013,9%, клейковины 25-27% не ниже второй группы качества, мука из неё имеет хорошие хлебопекарные свойства, но не улучшает муку слабой пшеницы.

Слабые пшеницы отличаются более низким содержанием белка (менее 11%) и клейковины (менее 25% третьей группы качества). Мука слабых пшениц даёт хлеб низкого качества с небольшим объёмом и плохой пористостью.

К ценной пшенице относят сорта, которые по качеству зерна и технологическим свойствам близки к сильной пшенице, но отдельные показатели не соответствуют требованиям сортов-улучшителей (Тищенко В.Н., Чекалин Н.М., 2005).

Кроме хлебопечения пшеницу широко используют в кондитерской промышленности, при производстве крупы, макарон, вермишели и других продуктов. Из зерна можно получать спирт, крахмал, декстрин (Посыпанов Г.С., 1996). Помимо всего этого пшеница представляет большую кормовую ценность. Пшеничные отруби - высококонцентрированный корм для всех видов с/х животных. Содержание переваримого протеина в них в 1,5 раза выше, чем в зерне ячменя. Солому в измельченном и запаренном виде или обработанную химическими веществами охотно поедает крупный рогатый скот и овцы. В 100 кг соломы содержится 0,5-1,0 кг переваримого протеина, 20-22 кормовые единицы. Солома используется также для подстилки

животным. Из нее делают бумагу, крыши, циновки и другие предметы домашнего обихода (Носатовский А.И., 1965; Калиненко И.Г., 1971; Пруцков Ф.М., 1976; Пыльнев В.В. и др., 2005; Дзюба В.А., 2010; Kaiser A.G., 1999). В некоторых районах Центрально-Черноземной зоны и в других районах озимую пшеницу используют в качестве зеленного корма для скота (Калиненко И.Г., 1971; Самофалов А.П., 2005).

Озимая пшеница - весьма ценная культура и в организационно-хозяйственном отношении. Посев осенью и более ранняя уборка на 7-10 дней, по сравнению с яровой пшеницей, позволяют полнее и равномернее использовать средства производства (Пруцков Ф.М., 1976).

Расчеты показали, что для удовлетворения потребности в семенах, обеспечения полноценного питания населения и потребностей животноводства в кормах необходимо производить на душу населения не менее одной тонны зерна (Калиненко И.Г., 1971; Вавилов Н.И., 1975).

Вся история пшеницы тесно связана с деятельностью человека. В свою очередь, жизнь и деятельность человека на протяжении веков зависела от этой культуры (Пыльнев В.В. и др., 2005).

Пшеница также является одной из родоначальниц новой культуры -тритикале, получающей все большее распространение и имеющей продовольственное и кормовое значение не только в нашей стране, но и за ее пределами.

1.2. Морфологическая характеристика и биологические особенности культуры

Пшеница относится к царству Растений (Vegetabilia), отделу Покрытосеменных (Anthophyta), классу Однодольных (Monocotyledoncea), порядку Мятликовых (Poales), семейству Злаки (Роасеае), подсемейству Мятликовидные (Poaeoideae), трибе Пшеницевых (Triticeae Dum), роду Пшениц (Triticum L.) (Дзюба В.А., 2010). Это однолетнее травянистое растение с мочковатой корневой системой и высотой соломины до 1,8 м.

Корневая система озимой пшеницы состоит из зародышевых (первичных) корней, развивающихся из зародыша семени, и узловых (вторичных) (Perry M.W., Belford R.K., 2000; Kirby E.J.M., 2002). Узловые корни развиваются из подземных сближенн