Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ РАЗНЫХ ЛЕТ СЕЛЕКЦИИ В ЦРНЗ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ РАЗНЫХ ЛЕТ СЕЛЕКЦИИ В ЦРНЗ"



На правах рукописи

БУКИНА Светлана Николаевна

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ РАЗНЫХ ЛЕТ СЕЛЕКЦИИ В ЦРНЗ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре сенега ни и семьшзводства полевых культур Московской сельскохозяйственной академии К >4 Тимирязева

Нл)чный руководитель доктор сиотогических н.зук В В Пыльнев

Официальные оппоненты д жтор бисто-ичссчих ЧсЛ.

А К Федорив

кандидат се .ьсксхоз йс~ ^ ишмх наук

Л М Срошенко

Ведлщая организация Госуд грстБенноя семеннач инспекция РФ

Зицита диссертации состоится / чсмГрт 20 4 юта в -/^~часов на ыседании диссертационного <-Ор._т I Л 220 ОД'! I о при Московской сельскохо ¡яйственмои академии им К А Гичигтзе; I по адресу 127550 г Москва ут Тимирязева 49 отдел .М1 нтм лисссрт ип и тет факс 976-18-. 4 9-6-09-05 976-12-72

С диссертациеи можно о¡нлкомр-ъсч в Цечтрашю* ма\чнои Гиожоте МСХА им К А Тимирязева

9 <?

Автореферат разослан - ^ > но Зря 2Г04 г

Ученый секретарь Диссертационного совета

Г И Карлов

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Яровой ячмень — одна из важнейших зерновых культур в Российской Федерации. В Нечерноземье он занимает 25-30% в структуре зернового поля. Это универсальная культура, как по широте распространения, так и по ее использованию.

Многие районы нашей страны подвергаются воздействию засухи, которая наносит серьезный ущерб зерновому хозяйству. Учитывая значительное снижение урожайности ярового ячменя в ЦРНЗ от действия ранних засух, необходимо проведение сравнительной оценки создаваемых сортов к действию почвенной засухи с использованием диагностических методов, выявляющих физиологическую устойчивость растений и посевов.

С позиций селекции исследования особенностей фотосинтетической деятельности ярового ячменя в условиях недостаточного увлажнения до сих пор остаются проблемными. Дальнейшее развитие и усложнение селекционных программ требует активного поиска новых подходов к оценке засухоустойчивости сортов. •

Задача создания новых сортов ярового ячменя, засухоустойчивых, скороспелых, высокоурожайных с высокими технологическими качествами зерна и высокой адаптивностью, решалась с самого начала организации работ по селекции этой культуры. Внедрение в производство таких сортов является одной из самых актуальных задач селекции, решение которой будет во многом определять стабилизацию зернового производства в России.

Учитывая особую практическую ценность этой культуры, первостепенное значение приобретает поиск резервов повышения урожайности и качества зер-

сти в Нечерноземье под влиянием селекционной работы, изучить роль отдельных элементов структуры урожая, а также изменение качественного состава зерна. Сравнить и отработать методику проверки засухоустойчивости сортов. Экспериментальным путем установить, существует ли сортовая специфичность в характере фотосинтетической реакции растений ярового ячменя различных лет селекции в ответ на стрессовое воздействие.

Задачи исследования.

• Определить характер изменения урожайности ярового ячменя в результате селекционной работы в ЦРНЗ.

• С помощью методики газометрического анализа изучить особенности фотосинтетической реакции сортов ярового ячменя в ответ на стрессовое воздействие. _____

на.

Цель исследований. Установить закономерности изменения урожайно-

<4Ь£ ;*СХА

• Провести анализ показателей фотосинтетической деятельности сортов растений ярового ячменя разных лет селекции Выявить влияние селекционной работы на особенности фотосинтетической реакции сортов

Научная новизна. Выявлены особенности и закономерности изменения урожайности сортов ярового ячменя в ходе селекции Даны рекомендации для дальнейшей селекционной работы по повышению его урожайности

Отработаны и использованы 2 новые газометрические методики определения засухоустойчивости изучаемых сортов Предлагаемые методики заключается в измерении фотосинтеза в переходных режимах посте воздействия стресс-фактора на корневую систему В природных условиях нельзя зафиксировать переходные режимы, т к воздействие стресс-фактора растянуть во времени и поэтому имеет слабую интенсивность В наших же опытах воздействие одномоментное и происходит в течение короткого промежутка времени, что позволяет зафиксировать реакцию растений на воздействие засухи более точно

Практическая значимость работы. Определены и показаны пути дальнейшего увеличения урожайности ярового ячменя селекционным путем

Разработанная газометрическая методика позволяет проводить испытания растении различных сортов ярового ячменя с целью выявления их устойчивости дефициту почвенной в таги

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы быта доложены и обсуждены на заседаниях научно-технического совета кафедры и лаборатории селекции и семеноводства полевых кутыур МСХА (2004 год), конференциях молодых ученых и специалистов МСХА (2003, 2004)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы Структура и объем диссертации диссертация изложена на/^страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материал и методику исследований, три главы экспериментальной части, выводы и прел то жения производству Работа содержит 13 таблиц, 5 рисунков Список литературы включает <5Гисточника, из которых на иностранном языке

Условия, материал и методика проведения исследования

Экспериментальную часть работы проводили на кафедре селекции и семеноводства полевых кулыур МСХА им Тимирязева в 2001-2003 гг Селекционные посевы располагались на полях селекционно-генетической станции им П И Лисицына

В качестве материала исследования были взяты 10 сортов двурядною ярового ячменя разновидности нутанс Винер, Московский 121, Надя, Носовский 9, Зазерский 85, Московский 3, БИОС 1, Гонар, Михаиловский, Раушан

Сорта были созданы в разные годы в Центральном районе Нечерноземной зоны. Они были сгруппированы в 6 периодов сортосмены (Коновалов Ю.Б., 1998).

Все сорта выращивали на делянках 5 м2 в четырехкратной повторное™. Размещение сортов - рандомизированное.

Метеорологические условия вегетационного периода за годы исследований сильно различались. В 2001 году наблюдалось избыточное увлажнение в первую и засуха во второй половинах вегетации. В 2002 году в течение всей вегетации наблюдался дефицит осадков и повышенная температура воздуха. Отличительной чертой 2003 года было избыточное увлажнение во второй половине вегетационного периода и засуха в первую, но менее выраженная, чем в 2002 году.

Данные обработаны методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (Доспехов Б.А.,1973).

Физиологическую часть работы проводили на фитотроне при кафедре физиологии растений на новой газометрической установке конструкции Э.Н. Аканова.

Испытывали фотосинтетическую реакцию молодых растений на ситуацию водного стресса, подросших на дистиллированной воде в возрасте 10 суток до стадии формирования второго листа в константных условиях: температура воздуха +22С0, влажность воздуха 50-60%, освещенность 30 Клк, фотопериод 16 часов. Была проведена серия опытов:

1. Растения каждого сорта подращивали на дистиллированной воде, на фильтровальной бумаге в 6-ти растильнях по 100 штук в каждой. Ровно за 24 часа до измерения в 3 растильни добавлялся раствор сахарозы концентрацией 15 атм. Измерения проводили на 10 день в одно и то же время. Измеряли интенсивность газообмена растений при нормальных условиях водоснабжения и при имитации засухи. Опыт закладывали в 3-х повторностях.

2. Растения каждого сорта проращивали на дистиллированной воде, на фильтровальной бумаге в чашках Петри по 25 штук в каждой. Подросшие растения переносили в газометрическую систему в четыре посадочных гнезда, имеющих диаметр, одинаковый с диаметром чашек Петри. Ситуацию водного стресса создавали прямым воздействием на корневую систему раствора сахарозы разной концентрации, соответствующей осмотическому давлению 5, 10, 15, атм., которые последовательно, с интервалом 20-30 минут по нарастающей подавали в посадочные гнезда. Одновременно, непрерывно в течение 2-х часов, регистрировали ход переходного процесса. Измерения проводили в одно и то же время. Опыт закладывали в 4-х повторностях.

После измерения фотосинтеза измеряли площадь листьев для определе-

ния фотосинтетической поверхности Затем растения высу шивали до воздушно-с\ хой массы

По характеру изменения фотосинтетической активности растений ячменя в результате водного стресса судили об уровне засухоустойчивости изучаемых сортов

Качественную оценку зерна проводили в крупяной таборатории Государственной комиссии по охране и сортоиспытанию селекционных достижений

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Характер изменения структуры урожая ярового ячменя в ходе селекции в ЦРЮ

В коде проведенных нами исследований было отмечено, что новые сорта ярового ячменя превышают уровень урожайности сортов предыдущих периодов сортосмены (табл 1)

Таитипа 1

Урожайность сортов ярового ячменя ц/га

За 3 года исследований урожайность сортов последнего периода сортосмены превышала урожайность старых сортов почти на 11 о В 2003 году преимущество новых сортов очевидно, а в 2002 году оно слабо выражено (исключение составляет сорт Михайловский) Это связано с влиянием засухи в критический период развития

Изучение элементов структуры урожая позволяет установить, какие из них играют ведущую роль в формировании урожайности В ходе проведения эксперимента выяснилось, что увеличение урожайности изучаемых сортов сопровождалось изменением отдельных элементов структуры урожая

Продуктивная кустистость признак весьма вариабельный, в значительной

степени зависящий от погодных условий. В 2001 году наибольшее значение этого признака было отмечено у сортов шестого периода сортосмены Михайловский и Раушан 3,7 и 3,5 шт. соответственно. В этом году во время фазы кущения - выход в трубку наблюдалось достаточное количество осадков (табл. 2).

В 2002 году существенных различий между сортами не наблюдалось. Только сорт Михайловский последнего периода сортосмены значительно превысил все остальные сорта (3,7 шт.). Можно отметить, что старые сорта лучше переносят нехватку влаги во время кущения, чем новые.

В 2003 год также существенных различий между сортами не наблюдалось. Однако значение данного показателя у современных сортов несколько выше, чем у старых сортов.

Таблица 2

Продуктивная кустистость сортов ярового ячменя, шт. _

Период сортосмен сорт 2001 • 2002 2003 X

I Винер 2,1 2,8 3,6 2.8

II Московский 121 2,7 2,4 3,4 2.8

III Надя 2,6 2,9 3,2 2,9

IV Носовский 9 3,2 3,0 3,3 3,2

V Зазерский 85 2,9 2,7 3,2 2,9

VI Московский 3 3,3 2,7 3,3 3,1

VI БИОС 1 2,9 2,6 3,5 3,0

VI Гонар 2,5 2,9 3.8 3,1

VI Михайловский 3,7 3,7 4,0 3,8

VI Раушан 3,5 2,9 4,1 3,5

ПС:Р,< 0,30 0,54 0,39

В целом анализ полученных данных за три года показал, что в процессе селекции произошло увеличение продуктивной кустистости примерно на 13%. Сорта последних лет характеризуются большим уровнем этого показателя по сравнению с другими изучаемыми сортами. .

Из элементов структуры урожая в условиях Нечерноземья решающее значение имеет густота стеблестоя или количество плодоносящих стеблей на 1 м2. Данные таблицы 3, показывают изменение числа продуктивных стеблей на единице площади (мг) разных периодов сортосмены. Проведенный нами анализ показал, что у новых сортов число продуктивных стеблей несколько увеличилось по сравнению со старыми.

В 2001 и 2002 году у сортов шестого периода сортосмены продуктивный стеблестой несколько выше, т.е. в условиях засухи они имеют преимущество.

В 2003 году, существенных различий между старыми и новыми сортами не наблюдалось.

Табтаца 3

Число продуктивных стеблей на 1 м% шт_

Период сорто смены сорт 2001 2002 2003 *

I Винер 389 4^2 541 454

И Московский 121 362 398 544 434

III Надя 404 438 471 4^8

IV Носовский 9 372 393 479 415

V Зазерский S5 332 429 478 416

VI Московским 3 468 414 550 477

VI БИОС 1 380 381 420 394

VI Гонар 440 357 479 42,

VI Михайловский 470 S03 493 489

VI Раушан 452 477 5<5 495

НСР о 20 1 22 4 196

Результаты иссчедований показывают, что в условиях Нечерноземной зоны разтечия в уровне урожайности у изучаемых сортов в первую очередь опре-детяются продуктивностью колоса, что связано с ростом числа и массы зерна с растения

Отмечено, что в 2003 году сформировалось относительно высокое число ¡ерен с растения по сравнению с 2001 и 2002 годами

Новые сорта превосходят по продуктивности колоса старые сорта особенно в 2003 год, когда наблюдается почегание посевов, к которому старые сорта наименее устойчивы

Погодные условия отразились и на массе зерна с растения В 2001 году самое высокое значение признака быто отмечено у новых сортов Гонар (2,70 г) и Михайтовский (2,54 г) В 2002 год превосходство новых сортов не столь значите чьно, как в 2001 и 2003 годы

В петом за три года число зерен с растения у сортов последних лет воз-росто примерно на 5° о по сравнению со старыми сортами, а масса зерна с растения увечичилась за это время на 15 0 о (табл 4)

Из таблицы 4 следует, что преимущество новых сортов обязано массе зерна с растения

Масса 1000 зерен является наиболее стабильным и генетически определяемым признаком Масса 1000 зерен, так же как и масса зерна с растения в це-том в процессе селекции увеличилась

В 2001 году у сортов последнего периода сортосмены БИОС 1 (52,9 г) и Гонар (51,7 г) отмечена самая высокая масса 1000 зерен

В 2002 году в условиях засухи сформировалось довольно мелкое и шуп-юе зерно Существенных различий между старыми и новыми сортами не на-

h

блюдалось. Значение этого показателя у сортов Винер и Зазерский 85 было самым низким, 39,0 и 39,4 г соответственно.

Таблица 4

Число и масса зерен с растения ярового ячменя

Период сортосмены сорт Число зерен с растения, шт. X Масса зерен с растения, г X

2001 2002 2003 2001 2002 2003

I Винер 34,9 37,7 66,8 46,5 1,74 1,26 3,04 2,02

И Московский 121 50,6 35,8 65,4 50,6 2,35 1,68 2,76 ! 2.27

III Надя 45,9 37,7 68,9 50,8 2,08 1,68 3,00 2.26

•IV Носовский 9 38,8 40,1 64,4 47,8 1,66 1,73 2,96 2,15

V Зазерский 85 45,2 39,2 69,6 51,4 1,87 1,52 3,36 2,25

VI Московский 3 36,7 37,4 64,6 46,2 1,87 1,70 3,38 2,32

VI БИОС 1 44,2 38,3 67,4 50,0 2,19 2,05 4,03 2,76

VI Гонар 50,6 42,4 54,7 49,2 2,70 1,59 2,90 2.4

VI Михайловский 50,8 39,0 73,7 54,5 2,54 1,65 3,81 2,67

VI Раушан 43,8 38,1 82,5 54,8 1 2,10 1,46 4,23 2,59

НСР 05 ! 7,84 5,77 12.72 ■ 1 0,51 0,54 0.54

В 2003 году у современных сортов этот показатель значительно выше, чем у старых сортов.

В среднем за три изучаемых года сорт Биос 1 отличился максимальной массой 1000 зерен среди изучаемых сортов (табл. 5). В целом же в результате селекции увеличение числа массы 1000 зерен возросло на 12,5 %.

Таблица 5

Масса 1000 зерен ярового ячменя, г_

Период сортосмены Сорт 2001 2002 ' 2003 X

I Винер 43,6 39,0 44,7 42,4

II Московский 121 47,0 46,9 42,6 4S,5

III Надя 43,3 45,2 43,3 43.9

IV Носовский 9 43,8 43,3 45.6 44,2

V Зазерский 85 41,2 39,4 48,3 43,0

VI Московский 3 46,6 45,0 53,9 48,5

VI БИОС 1 52,9 44,7 54,4 50,7

VI Гонар 51,7 43,7 53,0 49,5

VI Михайловский 51,0 46.1 52,4 49.8

VI Раушан 49,1 42,9 51,0 47,7

НСР о< 5,36 5,61 5,11 1

Для определения взаимовлияния отдельных элементов структуры урожая друг на друга и на урожай в целом нами были рассчитаны коэффициенты корреляции (табл. 6).

Продуктивность колоса зависит от числа зерен в колосе и массы 1000 зерен. Однако степень важности каждого из этих двух показателей для формиро-

вания продуктивности в разные годы различна

Таблица 6

_Коэффициенты корреляции элементов продуктивности колоса

Год

Масса 1000 зерен

2001 Число зерен в колосе

Продуктивность колоса

О <0

0 68*

Продуктивная костистость

Масса 1000 зерен

0 12

0 66«

Масса 1000 зерен

0 24

Чисто зерен в колосс

0 4«

0 i:

2002 Чисто зерен в ко юсе

0 87*

Продуктивная кустистость Масса 1000 зерен_

0 45

2003 Число зерен в колосе_

_Продуктивная кустистость

0 83*

-0 32

0 71*

0 33

0 40

0 24 |

021 0 66*

U '1

Гак, в 2001 году продуктивность колоса в большей степени зависела от чиста черен в колосе В 2002 году продуктивность положительно коррелировала с массой 1000 зерен и с числом зерен в колосе В 2003 году в период налива зерна наблюдалось полегание и поэтому в качестве показателя лимитир>юшего продуктивность колоса выступает масса 1000 зерен В 2003 году также отмечена отрицательная связь продуктивной кустистости и продуктивностью котоса и ее элементами чистом зерен в колосе и массой 1000 зерен Можно отметить отрицательную связь чисто зерен - масса 1000 зерен как отражение конк\рен-ции между этими двvмя этементами продуктивности котоса

В 2001 году в результате действия засухи урожайность в большей степени зависела от числа продуктивных стеблей на 1 м* (табт 7) Также можно отме тить факт отрицательной корреляции продуктивности колоса с числом колосьев на 1 м , что естественно при плотном стеблестое, как правило формируется более мелкое черно

Таблица 7

Коэффициенты корреляции с продуктивностью колоса и густотой стеблестоя

Год Урожайность Продуктивность ! колоса

2001 Продуктивность колоса 0 32

Число колосьев на 1 ч2 0 69* i 0,71*

2002 Продуктивность колоса 0 13

Число колосьев на 1 м2 0 79** 0 37

2003 Продуктивность колоса 0 68*

Чисто колосьев па 1 ч2 0 47 , -0 «

2002 год характеризовался еще более засушливыми условиями, чем предыдущий Дефицит осадков наблюдался в фазу кущение-выход в трубку (как известно именно в эту фазу закладывается число продуктивных стеблей) В

этом году урожайность вновь положительно коррелировала с числом колосьев на 1м2.

В 2003 году наблюдалось полегание. Урожайность ячменя в этом году в большей степени зависела, по-видимому, от продуктивности колоса.

Между элементами структуры урожайности корреляция отрицательная, но в 2002 году это не проявилось. Это можно объяснить тем, что при загущенном посеве меньше площадь питания и освещенность растений. В этом году отмечена низкая продуктивность колоса и довольно редкий стеблестой. В этих условиях конкуренция элементов структуры урожая не проявилась.

В засушливые годы продуктивность колоса ячменя в большей степени зависит от числа зерен. В годы с избыточным увлажнением и полеганием в период налива зерна в качестве лимитирующего продуктивность колоса показателя выступает масса 1000 зерен.

Результаты регрессионного анализа показали, что селекция на повышение зерновой продуктивности шла в основном по пути увеличения крупности зерна: У=15,82+0,04х!+5,52x2+0,01 х3+0,12х4+3,22х5; где XI - число продуктивных стеблей на 1 м2, Хг — масса зерна с растения, х3 - число зерен с растения, Х4 - масса 1000 зерен, Х5 — продуктивная кустистость.

Поскольку у двурядного ячменя дальнейшее селекционное увеличение продуктивности колоса представляется проблематичным, на основании проведенного нами анализа можно предположить, что увеличение урожайности этой культуры может быть достигнуто путем повышения продуктивной кустистости.

Таким образом, сорта последних лет селекции отличаются более высокой урожайностью. Однако это преимущество не всегда проявляется. Старые сорта Винер, Надя, Носовский 9 относятся к засухоустойчивым сортам. Они лучше переносят нехватку влаги в первой половине вегетации и поэтому почти не уступают новым сортам по урожайности. В годы с избытком осадков во второй половине вегетации новые сорта в значительной мере превосходят старые сорта по урожайности. Это обусловлено их более высокой устойчивостью к полеганию.

Характер изменения интенсивности газообмена разных сортов ярового при действии водного стресса.

Нами были разработаны два варианта методики, позволяющие наглядно простелить реакцию растений ярового ячменя на воздействие имитирующее дефицит почвенной влаги различной степени (методика 1,2)

Предлагаемая методика 1 заключается в измерении интенсивности фотосинтеза в переходных режимах после концентрированного воздействия стресс-фактора на корневую систему

Методика 2 предполагает измерение интенсивности фотосинтеза через 24 часа посте использования раствора сахарозы

Успех селекционного процесса во многом зависит от скорости его завершения, сопровождающимся созданием нового сорта Ускорение селекционного процесса достигается несколькими способами, среди которых довольно эффективным явтяется оценка селектируемых признаков на ранних этапах онтогенеза растений, в частности в фазе проростков Работы многочисленных исследователей доказывают возможность использования проростков в целях выяснения особенностей осуществления тех или иных физиологических процессов, присущих тому или иному генотипу в целом

Учитывая, что данный эксперимент проводился по новой методике, мы решили испытать изученные нами сорта по общепринятой методике определения засухоустойчивости растений путем проращивания семян на растворах сахарозы Данные показали, что критическое значение для прорастания имеет осмотическое давление примерно 15 атм (табл 8)

Таблица 8

Влияние осмотического давления раствора сахарозы различной концен-__трации на прорастание семян разных сортов__

I ._Доля проросших семян "о

Сорт ---—- На 3 Й день На 7 и день 1

вола | 10 атм И атм вода 1 10 атм | И атм |

Винер 88 0 1 120 , 100 96 0 62 0 1 182 |

Московский 121 94 0 I 53 1 1 0 95 0 * 3 20

| Надя 89 0 1 22 0 1 20 9< 0 1 27 0 55 '

1 Носовский 9 91 0 | 163 1 00 46 0 1 29 4 1 30

' Зааерский 85 74 5 ( И 1 , 00 86 3 ! "1 | 1 0

' Московский 3 57 9 40 96 3 ! 91 1 40

БИОС ] 90 0 1 82 1 20 97 0 1 8 2 "" 1 60 н

Гонар 93 0 1 53 1 I 9 96 0 7 3 * 5 1

Михайловский 92 0 1 30 6 | 157 99 0 1 44 9 10 2

1 Раушан 940 ... '7-5 , 40 98 0 20 1

Методика I. Все испытанные сорта ярового ячменя несколько отчина-ток по характеру фотосинтетической реакции на увечичение осмотического давления в корневой зоне

Почти у всех сортов отмечена известная реакция на водный стресс (рис 1) В устовиях засухи происходит снижение интенсивности фотосинтеза по сравнению с контрочем Причем наиболее заметное снижение наблюдается у сорта Зазерский 85 Снижение интенсивности фотосинтеза V этого сорта про-изошчо бочее, чем в 2,5 раза Примерно та же картина наблюдается у сорта Московский 121 интенсивность фотосинтеза снизилась почти в два раза

7

Рис 1 Интенсивность фотосинтеза сортов ярового ячменя при увечичении ос-

мотического давления в корневой зоне « * '

V сортов Винер и Михайловский интенсивность фотосинтеза снизилась незначите чьно по сравнению со всеми испытуемыми сортами на 5 и 7 % соответственно

У сортов Надя, Носовский 9, Московский 3, БИОС 1, Гонар интенсивность фотосинтеза снизилась в пределах 15-22%

Методика 2. Резутьтаты нашего эксперимента представлены графически на рис\нках в виде кривых, отражающих изменение интенсивности газообмена при воздействии, имитирующем дефицит почвенной влаги Во всех испытанных вариантах изменение фотосинтеза в переходном режиме протекало по-

разному.

Сорт Винер при незначительном дефиците почвенной влаги характеризуется резкой активацией интенсивности фотосинтеза и быстрым ее снижением. Затем интенсивность фотосинтеза при повышении осмотического давления сильно падает до уровня, значительно ниже исходного (рис. 2).

О ■

0 8 5 т

1 #

а 8 й ^

: /1Л,

; / 1 / /)1 ( , V

30 1 / 60 / ! '90

120

"Т Г !

| /

180 I, мин.

■ Винер----Михайловский •

- Раушан

Рис. 2. Интенсивность видимого фотосинтеза у сортов Винер, Михайловский и Раушан.

У сорта Михайловский лишь при увеличении дефицита почвенной влаги до уровня среднедоступной возникает заметная активация интенсивности фотосинтеза. А при дальнейшем увеличении дефицита почвенной влаги фотосинтез снижается.

У сорта Раушан при незначительном дефиците почвенной влаги наблюдается слабая активация фотосинтеза. При увеличении дефицита почвенной влаги до уровня среднедоступной интенсивность фотосинтеза снижается.

У остальных сортов при незначительном дефиците почвенной влаги интенсивность фотосинтеза сохраняет неизменный уровень (рис. 3). При увеличении осмотического давления в корневой зоне интенсивность фотосинтеза падает.

Как показали измерения все испытанные сорта ярового ячменя несколько отличались по характеру фотосинтетической реакцией на последовательной увеличение осмотического давления в корневой зоне. При этом интенсивность

V одной группы сортов Московский 121, Надя, Носовский 9, Зазерский 85. Московский 3, БИОС 1, Гонар оказалась слабо подверженной такому воздействию В то же время у другой группы сортов Винер, Михайловский и Раушан реакция быта более динамичной

? <

;з /

/ 1!

I

/ I I

-|Г

с I .

5атм Юатм Илтм

Рис 3 Тенденции изменения видимого фотосинтеза у сортов слабоподверженных изменению осмотического давления в корневой зоне

На рис 4 в качестве наиболее типичных дня этих групп сортов представлены графики переходных процессов растений сортов Надя и Винер Интенсивность фотосинтеза сорта Надя при последоватетьном нарастании дефицита в 'аги остается практически на одном и том же уровне У сорта Винер при уве-тичении осмотического давления от 0 до 5 атм в переходном процессе наблюдается временная «активация фотосинтеза», а при дальнейшем нарастании водного дефицита его уровень снижается

На фоне всех испытанных сортов по особенностям в характере протекания переходных процессов фотосинтетического газообмена можно выдетить сорт Винер и Михайловский, наиболее динамично реагирующие на воздействие в корневой зоне В то же время известно, что эти сорта по резучьтатам сортоиспытании относится к чисчу наиболее засухоустойчивых Можно сделать вывод, что данные газометрические методики позволяют выделить в групповом испытании при разных видах воздействий сорта (сорт), наиболее ярко выделяющиеся в группы по особенностям фотосинтетической реакции

t, мин.

Винер-Надя I

Рис.4. Интенсивность видимого фотосинтеза сортов Винер и Надя, мг ССЬ-час"1

Таким образом, с точки зрения способности растений противостоять корневой засухе испытуемые сорта можно ранжировать следующим образом: наиболее устойчивыми к засухе являются сорта Винер и Михайловский, что подтверждается результатами полевых исследований. Сорт Раушан имеет степень устойчивости выше среднего уровня. Среднюю устойчивость к засухе имеют сорта Надя, Носовский 9, Московский 3, БИОС 1, Гонар. И сорта, слабоустойчивые к засухе, - Московский 121 и сорт Зазерский 85.

Если сравнивать полученные данные с результатами анализа структуры урожая, то видно, что в засушливом 2002 году, а также в умеренно засушливом 2001 году урожайность сорта Московский 121 была значительно ниже остальных испытуемых сортов. Причем, в 2002 году засуха наблюдалась в первой половине вегетации, т.е. она захватила критическую фазу кущение-выход в трубку. Самая же высокая урожайность в условиях засухи отмечена у сорта Михайловский, что подтверждает наши лабораторные результаты. Сорт Винер в условиях засухи показал среднюю урожайность, что можно объяснить низкой крупностью зерна этого сорта (см. табл. 7). У сортов Винер и Михайловский почти одинаковое число зерен с растения, однако, масса зерна с растения последнего значительно ниже.

Следует иметь в виду, что данный вывод справедлив при кратковременной засухе.

Качественная оценка сортов ярового ячменя, районированных в разное время в ЦРНЗ

Селекция на улучшение качества зерна ячменя ведется постоянно Особенно остро встал вопрос качества зерна ячменя в связи с активно развивающейся в последние годы в стране пивоваренной промышленностью

В России создавались сорта ячменя универсального назначения Лишь в последние годы началась программа селекции именно пивоваренного ячменя

В 2001 году по результатам анализа пленчатость сортов ярового ячменя с\>шественно различалась (табл 9) У старых сортов она была значительно выше по сравнению с современными сортами В 2002 голу отмечена, более высокая пленчатость новых сортов по сравнению со старыми сортами Двухлетние данные исследований позволяют сделать вывод о том, что в результате селекции ярового ячменя его пленчатость уменьшилась

Таблица Ч

Пленчатость сортов ярового ячменя %

В ходе селекционного процесса произошло значительное увеличение крупности зерен ярового ячменя У старых сортов крупность находится в пределах 78,0 %, а \ сортов последних лет она составляет примерно 84,5°о (табл 10) При этом \ современных сортов ярового ячменя основное содержание составляют фракции 2,8 мм и 2,5 мм, а содержание мелкой фракции снизилось примерно на 26 % Для пивоваренных сортов содержание крупного ячменя должно быть не менее 80 % для I класса

Таблица 10

Крупность и выравненность сортов ярового ячменя, %._

Сорт 2001 2002 Среднее

Крупность, % Сход с сита 1 Крупность, % Сход с сита I Крупность, % Сход с сита Отход, %

2,8 мм 2,5 мм 22 мм 2,8 мм 2,5 мм 2,2 мм 2,8 мм 2,5 мм 2,2 мм

Винер 80,1 37,7 42,4 12,8 7,1 79,0 31,0 48,0 15,0 6.0 79,5 34,4 45,2 13.9 6.6

Московский 121 79,8 32.0 47,8 14,3 5,9 79,0 33,0 46,0 15,0 6,0 79,4 32,5 46,9 14,7 6.0

Надя 80,0 27,2 52,8 14,9 5,1 70,0 18,0 52,0 20,0 10.0 75,0 22,6 52,41 17,5 7.6

Носовский 9 83,0 32,8 50,2 11,3 5,7 71,0 31,0 40.0 21,0 8,0 77,0 31,9 45,1 16.2 6,9

Зазерский 85 85.8 33,0 52,8 13,9 0,3 74,0 36,0 38,0 18,0 8.0 80,0 34,5 45,4 16,0 4,2

Московский 3 86,7 66,7 20,0 7,4 5,9 76,0 40,0 36.0 17,0 7.0 81,4 53,4 28,0 12,2 6,5

БИОС 1 83,7 55,1 28,6 11,2 5,1 75,0 42,0 33,0 18,0 7,0 79,4 48,6 30,8 14,6 6.1

Гонар 88.3 55,3 33,0 8.6 3,1 80,0 47,0 33,0 13,0 7,0 84,2 51,2 33,0 10,8 5,1

Михайловский 86,21 52,5 33,7 11.5 2,3 84,0 57,0 27,0 10,0 6,0 85,1 54,8 30,4 10.8 4.2

Раушан > 87,11 68,6 18,5 8,0 4,9 78,0 42,0 36,0 14,01 8,0 82,6 55,3 27,3 11,0 6,5

НСР0< 1 3.23| 8,59 8.64 2,44 3,1 5,76 10,1 7,06 4,38| 1,9

Образцы семян 2001 года существенно различались по энергии и способности прорастания (табл. 11). У сорта Московский 3 были зафиксированы самые низкие показатели - 76,0 и 77,2% соответственно. Сорт Московский 121 наряду с новыми сортами показал способность прорастания на уровне первого класса 97,6%.

Таблица 11

Энергия и способность прорастания сортов ярового ячменя _на 3-й и 5-й день, %._

Сорт 2001 2002 Среднее

3-й день 5-й день 3-й день 5-й день 3-й день 1 5-й пень

Винер 86,6 87,0 96,6 97,8 91,6 1 92.4

Московский 121 96,8 97,6 97,0 97,2 96,9 97,4

Надя 90,6 91,4 95,2 96,4 92,9 93,9

Носовский 9 84,6 84,8 95,0 96,0 89,8 90,4

Зазерский 85 94,8 94.8 96,2 97,6 95,5 96,2

Московский 3 76,0 77,2 95,8 96,8 85,9 87,0

БИОС 1 91,2 91,6 96,0 96,8 93,6 94,2

Гонар 92,0 93,0 94,0 94,8 93,0 93,9

Михайловский 94,4 94,6 95,6 97,6 90,0 96,1

Раушан 84,0 85,0 95,6 97,0 89,9 91,0

НСРМ 9,30 9,23 1,22 1,35

В 2002 году существенных различий по этим показателям между сортами не наблюдалось.

Сорта Московский 3, Носовский 9, и Раушан по энергии и способности прорастания урожая 2001-2002 года не соответствовали требованиям II класса.

Изучаемые сорта обладали примерно одинаковой натурой зерна (табл 12) В 2001 году сорт Московский 3 характеризовался низкой величиной натуры зерна - 596,8 г/л, тогда как большинство остальных сортов - более высоким ее показателями - 631-676 г/л По сравнению с 2001 годом 2002 год характеризовался более засушливыми условиями, и поэтому натура зерна образцов была несколько ниже Хотя эта тенденция наблюдается не у всех сортов У сорта Московский 3 вновь отмечен самый низкий показатель натуры зерна - 603,7 г/л

Таблица 12

Натура зерна разных сортов ярового ячменя, г/л

I Винер

Сорт

2001 год

2002 год

Среднее

Московский 121

Надя _

Носовский Ч

641 8

631 8

631 1

646 I

658 6

Чазерский 8^

Московский 3 "БИОС 1

649,7

638 2

636 8 634 :

640 2

643 2

661 0

596 8

665 8

1 опар

662!

Михайловский

651 8

641 6

637 6

Раушан

676 0

670 9

6?9 6 673 5

НСР

34 1

28 7

Все изучаемые сорта (кроме Винера) включены в список пивоваренных ячменей Однако в ходе исследований выяснилось, что большинство сортов образцов не отвечает требованиям пивоваренного направления

В засушливый 2002 год содержание белка у испытуемых сортов достигало 16 4-16,6% В 2001 году количество белка в зерне было значительно ниже и колебалось в пределах от 10 8 до 12,7 (табл 13)

Во всех странах окончательно оценивают пивоваренные свойства ячменя по качеству получаемого в лаборатории солода Важнейшим показателем является жстрактипность солода в тонком помоле, она должна быть близка к зкс-трактивности зерна ячменя (78 82%)

В 2001 году экстрактивность большинства изучаемых сортов (Московский 121, Надя, Зазерский 85, БИОС 1, Гонар, Раушан, Михайловский) соответствовала требованиям, предъявляемым к пивоваренным ячменям Из изучаемых сортов в 2002 году ни один из них не показал экстрактивность на уровне 78,0% Этого и следовало ожидать в условиях засухи

На основании проведенной технологической оценки можно сделать вывод о том, что сорта ярового ячменя старых лет селекции значительно уступают новым сортам по основным показателям качества

Таблица 13

Содержание белка, крахмала и экстракта в зерне ярового ячменя разных _' _ лет селекции, %._

2001 2002 Среднее

экст- экст- экст-

Сорт белок крах- рактов белок крах- рактив- белок крах- рактив-

мал ность мал ность мал ность

Винер 13,5 57,6 76,4 16,3 56,4 76,0 14,9 57,0 76.2

Московский 121 11,6 60,2 78.6 16,1 55,7 76.0 13,9 57,9 77,3

Надя 11,4 59,8 78,4 15,9 55,7 76,1 13,7 55,8 77,3

Носовский 9 12,3 58,4 76,6 15,6 57,0 76,8 14.0 57,7 76,3

Зазерский 85 10,6 62,0 79,5 16,4 55,1 76,0 13,5 58,6 78,2

Московский 3 12,7 58,9 77,3 16,4 55,8 75,9 14,6 57,4 76,6

БИОС 1 12,2 60,2 78,5 15,8 55,6 76,6 14,0 57,9 77.6

Гонар 11,7 60,3 78,9 15,8 56,1 76,3 13,8 58.2 77,6

Михайловский 10,8 61,6 80,0 16,6 55,2 76,0 13,7 58,4 78,0

Раушан 11,8 59,6 78,6 16,4 55,9 76,1 14,1 57,8 77,4

НСР 05 1,34 2,04 1,71 0,51 0,84 0,46 1

Новые сорта обладают большей крупностью зерна. Однако результаты анализа образцов зерна ярового ячменя урожая 2001-2002 года показали, что не все изучаемые сорта пригодны для производства пива. В 2001 году лишь сорта Надя и Михайловский пригодны для использования в пивоваренной промышленности, впрочем, значения некоторых их технологических показателей находятся на границе предъявляемых требований. У остальных сортов отмечено высокое содержание белка и низкое содержание крахмала, что говорит о том, что они могут использоваться не для производства пива, а только на кормокрупя-ные цели. 2002 год явился слишком засушливым для производства зерна пивоваренного направления.

ВЫВОДЫ

1. Новые сорта, которые возделываются в Центральной Нечерноземной зоне, превосходят по урожайности старые сорта. Это преимущество особенно проявляется во влажные годы, во второй половине вегетации, когда наблюдается полегание посевов, к которому новые сорта более устойчивы.

2. Повышение продуктивности сортов ярового ячменя в ходе селекции в ЦРНЗ произошло в основном за счет повышения продуктивности колоса: увеличения крупности зерна и числа зерен с растения.

3. Дальнейшее увеличение урожайности ярового ячменя может быть достигнуто за счет увеличения продуктивной кустистости.

4. Учитывая значительное снижение урожайности ярового ячменя в

ЦРНЗ от действия ранних засух, целесообразно проведение сравнительной оценки создаваемых сортов к действию почвенной засухи с использованием диагностических методов выявляющих физиологическую устойчивость растений и посевов

5 Разработанная газометрическая методика и соответствующее >кс-периментальное оборудование для измерения интенсивности фотосинтеза позволяет проводить испытания растений различных сортов ярового ячменя с не-]ью выявления их устойчивости к дефициту почвенной влаги

6 Разработанная оригинальная методика позвопяет зафиксировать гереходные режимы при воздействий стресс-фактора на растение Это позволяет зафиксировать реакцию растений на засуху более точно

7 В ходе эксперимента с сортами обнаружена сортовая специфика фотосинтетической реакции растений при воздействии, имитирующем дефицит почвенной влаги В опытах отмечен характер изменения фотосинтетического и дыхательного газообмена изучаемых сортов При действии стресса наблюдаются различия в интенсивности фотосинтеза между сортами по сравнению с нормальными условиями водоснабжения

8 В ходе селекции изменились технологические качества зерна ярового ячменя произошло значительное увеличение крупности и выравненное™, при >том у современных сортов основное содержание составляют фракции 2,8 мм и 2,5 мм Произошло снижение пленчатости у новых сортов, однако »то проявляется не во все готы

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 При селекции ярового ячменя в ЦРНЗ необходимо уделить внимание повышению густоты стеблестоя путем увеличения энергии кущения

2 Для оценки селекционного материала к устойчивости к дефициту почвенной влаги использовать газометрическую камеру для измерения интенсивности газообмена, сконструированную Э Н Акановым

3 Для оценки селекционного материала на устойчивость к дефициту почвенной влаги пользоваться разработанными нами методиками

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 С Н Букина, В В Пыльнев Изменение урожайности и элементов структуры урожая ярового ячменя в результате селекции в ЦРНЗ//Материалы научной генетической конференции М МСХА, 2002 - С 46

N

2. В.В.Пылькев, А.Г.Мякиньков, С.Н.Букина. Результаты анализа технологических свойств зерна ярового ячменя разных лет селекции//Актуальные проблемы генетики. Материалы 2-й конференции московского общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова. М.: МСХА, 2003. - С.212-213.

3. С.Н.Букина. Влияние метеорологических условий на урожайность ярового ячменя разных лет селекции в ЦРНЗ//Материалы конференции, посвященной 100-летию научной селекции в России. М.: МСХА, 2003. - С. 45-47.

Объем 1,25 п. л.

Зак. 266

Издательство МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Тир. 100 экз.