Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционная оценка образцов голозерного овса (Avena sativa subsp. nudisativa L.) в условиях северной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекционная оценка образцов голозерного овса (Avena sativa subsp. nudisativa L.) в условиях северной лесостепи Западной Сибири"

На правах рукописи

005062361

ИСАЧКОВА Ольга Александровна

СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ОБРАЗЦОВ ГОЛОЗЕРНОГО ОВСА (AVENA SATIVA SUBSP. NVDISATIVA L.) В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск 2013

005062361

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Лихенко Иван Евгеньевич

Официальные оппоненты: Никитина Вера Ивановна,

доктор биологических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», профессор кафедры ботаники

Потоцкая Инна Владимировна,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина», доцент кафедры селекции, генетики и физиологии растений

Ведущая организация: ГНУ Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья Россельхозакадемии

Защита состоится «02» июля 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, тел./факс: 8 (391) 227-36-09; e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан «X/j> » J-tCtiL- 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д-р с.-х. наук, доцент

Халипский Анатолий Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С развитием современных ресурсе- и энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур и переработки сырья повышается интерес к голозерным сортам овса, которые имеют существенные преимущества перед пленчатыми по содержанию и наилучшему соотношению в белке ряда незаменимых аминокислот, характеризуются богатым составом витаминов (Вь В2) и минеральных веществ, а также хорошими энергетическими свойствами, благодаря высокому содержанию масла (Баталова Г. А., 2000; Лоскутов И. Г., 2007).

Голозерный овес - это биологически и энергетически ценное продовольственное и фуражное сырье. Вместе с тем, существует ряд причин, ограничивающих успешную селекцию данной культуры и широкое внедрение сортов в производство. Это более низкая урожайность по сравнению с пленчатыми сортами, сильное опушение зерновки, обрушение выпуклого зародыша при обмолоте, подверженность сильному поражению головневыми заболеваниями. В этой связи создание сортов голозерного овса с высоким уровнем урожайности, выровненным и крупным зерном, устойчивых к полеганию и распространенным патогенам, в первую очередь к возбудителям головневых заболеваний, является весьма актуальным. Успешное решение этих и вновь возникающих проблем возможно лишь при наличии соответствующего исходного материала.

Цель исследований: провести комплексную селекционную оценку коллекционных образцов голозерного овса с выделением источников хозяйственно-ценных признаков, создать селекционный материал для условий северной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- определить оптимальную величину параметров вегетационного периода, структурных элементов продуктивности и качества зерна образцов голозерного овса мировой коллекции ВИР в условиях северной лесостепи Западной Сибири;

- выделить источники хозяйственно-ценных признаков для практической селекции;

- установить зависимость показателей урожайности и качества зерна от гидротермических условий вегетационного периода;

- провести анализ изменчивости признаков и определить их корреляционные связи для улучшения качества отбора;

- создать новый селекционный материал голозерного овса адаптированный к условиям северной лесостепи.

Научная новизна исследований. Проведена комплексная оценка образцов голозерного овса мировой коллекции ВИР, а также сортов и гибридов собственной селекции, выделены источники хозяйственно-ценных признаков, выявлены корреляционные связи показателей структурных элементов урожайности и признаков качества зерна. Создан новый перспективный селекционный материал и сорта, адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям.

з

Положения, выносимые на защиту:

- выделенные источники голозерного овса с комплексом хозяйственно-ценных признаков;

- перспективность сортов голозерного овса среднепоздней и позднеспелой групп спелости, формирующих высокую урожайность в различных погодных условиях вегетационного периода;

- новый селекционный материал и сорта голозерного овса для условий северной лесостепи Западной Сибири.

Практическая значимость работы. Дана характеристика генофонда голозерного овса применительно к задачам селекции на высокую урожайность и качество зерна в Западной Сибири. Выделенные коллекционные образцы, как по отдельным показателям, так и по комплексу хозяйственно-ценных признаков предложено использовать в качестве исходного материала при создании новых сортов голозерного овса.

Проведенный анализ изменчивости признаков и определение их корреляционных связей позволили выделить ряд параметров (оптимальная продолжительность вегетационного периода 91-101 день с периодами всходы-выметы-вание 36-40 дней и выметывание-созревание 54-62 дня, озерненность метелки более 60 шт. и ее продуктивность - 1,0-1,5 г, показатели массы 1000 зерен 2833 г и урожайности сорта в целом более 300 г/м2), способствующих повышению эффективности отбора в процессе создания нового сорта голозерного овса.

Выделен перспективный гибридный материал для создания сортов адаптированных к местным условиям. При творческом участии соискателя созданы пять сортов голозерного овса: Алдан (доля авторства 40 %); Муром (доля авторства 40 %); Помор (доля авторства 40 %); Тайдон (доля авторства 40 %); Гаврош (доля авторства 35 %).

Апробация работы. Результаты исследований доложены на заседаниях научно-методической комиссии и Ученого совета ГНУ Кемеровский НИИСХ (2003-2011 гг.), а также представлены на научно-практической конференции «Адаптивные системы селекции и семеноводства» г. Колпашево, 2008 г., научно-практической конференции «Селекция сельскохозяйственных культур на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам» г. Барнаул, 2008 г., международной научно-практической конференции «Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» г. Новосибирск, 2011 г., XI международной генетико-селекционной школе-семинаре «Современное состояние, приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства» г. Новосибирск, 2012 г., V международной научно-практической конференции «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» г. Новосибирск, 2012 г.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 4 глав, выводов, практических

4

рекомендаций, библиографического списка и приложений. Содержит 49 таблиц, 25 рисунков, 31 приложение. Библиографический список включает 193 наименования, в том числе 21 на иностранных языках.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 статей, в том числе 4 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, общим объемом 3,3 печатных листа. Получено 4 авторских свидетельства на сорта.

Автор выражает глубокую признательность д-ру биол. наук И. Г. Лоскутову, зав. отделом ГР овса, ржи, ячменя ГНЦ ВНИИ Растениеводства им. Н. И. Вавилова, за предоставленный материал для исследований, за помощь в работе и ценные консультации научному руководителю д-ру с.-х. наук И. Е. Лихенко, зам. директора по научной работе, д-ру с.-х. наук В. Н. Пакуль, заведующему лабораторией голозерных форм овса Б. Л. Ганичеву и всему коллективу ГНУ Кемеровский НИИСХ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Происхождение голозерного овса. Закономерности роста и развития (обзор литературы)

В главе приведен обзор литературы по истории и происхождению голозерного овса, биологическим, морфологическим, агрономическим, биохимическим особенностям культуры, закономерностям формирования и изменчивости продуктивности, основных ее элементов и показателей качества зерна.

2 Материал, методика и условия проведения исследований

Исследования проводились в 2003-2011 гг. на опытном поле лаборатории голозерных форм овса ГНУ Кемеровский НИИСХ в соответствии с государственной тематикой (№ госрегистрации 15070.6111004668.06.8.005.5). Метеорологические условия в период исследований отличались нестабильностью по годам и в пределах одной вегетации, что позволило выявить лучшие генотипы с высоким потенциалом продуктивности, адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям. 2006 и 2009 годы были благоприятными по гидротермическим условиям для роста и развития растений голозерного овса. 2004, 2005, 2008, 2010 годы отмечены высокими температурами воздуха и отсутствием осадков в период всходы-выметывание и переувлажнением .в период выметывание-созревание. Вегетационные периоды 2003 и 2011 гг. характеризовались как засушливые, 2007 г. - с избыточным увлажнением.

В 2008—2011 гг. изучено 230 образцов голозерного овса (A. sativa subsp. nudisativa L.) мировой коллекции ВИР, сортов и гибридов собственной селекции. Коллекционный питомник высевался на площади 1 м2 в однократной по-вторности с нормой высева 500 шт./м2 всхожих зерен, размещение делянок систематическое, стандарт - сорт Левша, который размещали через 20 номеров. Посев и уборка проводились вручную.

В 2003-2011 гг. дана оценка селекционного материала голозерного овса. Новый гибридный материал получен в полевых условиях методом внутривидовой гибридизации. Селекционный материал представлен образцами селекционных питомников 1-го и 2-го года, контрольного питомника и конкурсного сортоиспытания. Посев всех питомников проводился по чистому пару в первой и второй декадах мая. Посев младших питомников осуществлялся на площади от

5

1 до 10 м2 (в зависимости от количества семян). Контрольный питомник и конкурсное сортоиспытание высевались на площади 10 и 20 м2 с нормой высева 4,5 млн вех. зерен на 1 га, повторность четырехкратная, сеялкой СН-10Ц, уборка-комбайном «Сампо-130». Стандарт - сорт Левша.

Учеты и наблюдения в коллекционном и селекционных питомниках проводились согласно методическим указаниям по изучению мировой коллекции ячменя и овса (1984), методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985), международному классификатору СЭВ рода Avena L. (1984). Для изучения устойчивости образцов голозерного овса к головневым грибам ежегодно закладывался инфекционный питомник. Заражение проводили по методу В. И. Кривченко (1987) посредством заражения семян. Биохимическую оценку качества зерна проводили в лаборатории аналитических исследований ГНУ Кемеровский НИИСХ в соответствии с руководством по анализам кормов (1982). Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по Б.А. Доспехову (1985) с помощью пакета прикладных программ «SNEDEKOR» (2004).

3 Селекционная оценка коллекционных образцов голозерного овса 3.1 Продолжительность вегетационного периода

Изученные коллекционные образцы характеризовались различной продолжительностью вегетационного периода. В зависимости от погодных условий период вегетации голозерного овса составил в 2008 г. 81-113 дней, в 2009 г. -80-113 дней, в 2010 г. - 92-124 дня, в 2011 г. - 83-118 дней. В результате ранжирования по продолжительности вегетационного периода, образцы коллекции были распределены по 4 группам спелости: среднеспелые (87-90 дней) - 17 образцов; среднепоздние (91-100 дней) - 170; позднеспелые (101-110 дней) - 33; поздние (более 110 дней) - 10 образцов.

В среднем за годы исследований продолжительность межфазного периода всходы-выметывание среднеспелых образцов составила 37 дней, средне-поздних - 39 дней, позднеспелых - 41 день, поздних образцов - 50 дней. Поздняя группа образцов существенно отличалась по данному показателю от других групп спелости (на 9-13 дней). Среднеспелая, среднепоздняя и позднеспелая группы между собой различались незначительно (на 2-4 дня).

Выявлено, что при любых метеорологических условиях длина вегетационного периода определяется длиной межфазных периодов, и в большинстве случаев увеличение вегетационного периода происходит за счет периода выметывание-созревание (г = 0,62...0,91), особенно в годы с низкими температурами воздуха и большим количеством осадков в этот период. Продолжительность периода выметывание-созревание среднеспелых сортов составила 52 дня, средне-поздних - 57 дней, позднеспелых - 62 дня, поздних - 63 дня.

Изучение коллекции голозерного овса показало преимущество в условиях Западно-Сибирского региона, для которого характерны весенняя засуха, летний максимум осадков и раннее наступление холодов, сортов среднепоздней группы спелости с удлиненным периодом всходы-выметывание и непродолжительным периодом выметывание-созревание. Выделены образцы с оптимальным соотношением продолжительности межфазных периодов всходы-выметывание

б

36-40 дней и выметывание-созревание 54-62 дня, при которых формировалась урожайность выше стандарта на 25,2—52,4 % (табл. 1).

Таблица 1 - Высокопродуктивные образцы голозерного овса с вегетаци-

онным периодом 91-101 день (2008-2011 гг.)

№ каталога ВИР Сорт Происхождение Фазы вегетационного периода, дней Урожайность, г/м2 -

всх,-вымет. вымет.-созрев. всх.-созрев.

15014 Левша (ст-т) Кемеровская обл. 36 59 95 250

1765 местный США 36 62 98 328

14026 Terra Канада 38 56 94 348

14228 Бег-3 Белоруссия 39 56 95 313

14230 Бег-5 Белоруссия 37 54 91 320

14253 Adam Чехия 39 62 101 329

14763 Hja 72095 N Финляндия 38 55 ' 93 381

14765 Hua Bel 2 Китай 38 54 92 334

14791 Акт Польша 38 58 96 320

15046 Hja 79188 N Финляндия 40 60 100 336

НСР05 (п=230) 3,9 4,4 5,3 54,1

Таким образом, в условиях Западной Сибири наиболее предпочтительны сорта голозерного овса с периодом вегетации 91-101 день, имеющие период всходы-выметывание 36-40 дней и период выметывание-созревание 54—62 дня, что позволит ослабить неблагоприятное действие засухи, продуктивно использовать максимум осадков для формирования высокой урожайности.

3.2 Элементы продуктивности образцов голозерного овса 3.2.1 Густота стояния растений Показатели полевой всхожести и сохранности растений к уборке являются важными составляющими процесса формирования продуктивности сортов голозерного овса, зависящие от складывающихся гидротермических условий в период вегетации. Лучшие показатели выживаемости растений (56,0-64,6 %) выявлены в годы с достаточным увлажнением в период вегетации. При засушливых условиях вегетационного периода сохранность растений к уборке снизилась до 35,2-37,6 % от количества высеянных всхожих семян. В среднем за годы исследований лучшие показатели густоты стояния растений выявлены у более продуктивных образцов голозерного овса среднепоздней группы спелости, что говорит о лучшей адаптивности сортов данной группы к местным условиям произрастания.

3.2.2 Высота растений и устойчивость к полеганию Устойчивость к полеганию у голозерного овса определяется высотой растений (г = -0,05...-0,36). При засушливых условиях вегетации.высота растений составила 33,3-104,0 см с устойчивостью к полеганию 7 баллов, в годы с дождливой второй половиной лета - 57,6-131,9 см с устойчивостью к полеганию 35 баллов. Достоверно высокие отрицательные связи между высотой растений и устойчивостью к полеганию выявлены в группах очень низких (50-61 см) и высокорослых (111-120 см) образцов (г = -0,90 ± 0,09). В остальных группах связь была средней положительной (г = 0,32 ± 0,08).

Выделено 10 образцов голозерного овса, сочетающих высокую устойчивость к полеганию (7 баллов), оптимальную для механизированной уборки высоту растений 72-93 см, урожайность более 250 г/м2, период вегетации 90100 дней.

3.2.3 Продуктивная кустистость

Большинство образцов голозерного овса существенно различались по данному признаку. В среднем за годы исследований продуктивное кущение от 1,3 до 1,9 шт. отмечено у 103 образцов, от 2,0 до 2,9 шт. - у 122 образцов и 5 номеров коллекции имели продуктивных стеблей на растении более 3,0 шт. Больший коэффициент кущения наблюдался у позднеспелых и поздних сортов, особенно в засушливых условиях 2011 г.

За период исследований выявлено, что в условиях северной лесостепи сорта голозерного овса способны формировать высокую урожайность (более 300 г/м ) с продуктивным кущением от 1,5 до 2,5 шт.

3.2.4 Морфобиологические особенности метелки

Длина метелки является одним из основополагающих элементов урожайности, от которого зависит формирование органов, составляющих продуктивность сорта (г = 0,29...0,75). В среднем за 2008-2011 гг. длина метелки варьировала от 10,2 см до 24,8 см в зависимости от сорта. Для форм, имеющих короткую метелку, характерно меньшее число междоузлий (4,8 шт.) со средней длиной одного междоузлия 2,6 см. Как правило, такие метелки компактные сжатые. У высокорослых образцов с метелкой 20,3 см число междоузлий составило 5,7 шт., а средняя длина одного междоузлия увеличилась до 3,6 см. Метелки таких сортов очень рыхлые, раскидистые.

При анализе сортов по группам спелости выявлено, что большая длина метелки характерна для среднеспелой (17,2 см) и поздней (17,6 см) групп. У среднепоздней и позднеспелой групп показатель составил 16,0 см и 16,3 см соответственно.

Число колосков в метелке является одним из важнейших составляющих продуктивности (г = 0,22...0,69), зависящим от метеорологических условий. Больший показатель числа колосков наблюдался при достаточной влагообеспе-ченности в период формирования генеративных органов (фаза кущения) - 28,3 шт. в среднем по питомнику. Меньшие показатели признака выявлены в годы с засушливым периодом всходы-выметывание - 15,6 шт. Выявлена зависимость числа колосков от продолжительности вегетационного периода: чем позднеспе-лее сорт, тем большее число колосков он формирует. Число колосков среднеспелой группы в среднем составило 19,2 шт., среднепоздней - 22,6 шт., позднеспелой - 22,7, поздней группы - 31,3 шт. Наибольшую урожайность по питомнику (306-381 г/м2) сформировали образцы с числом колосков 20,0-29,0 шт.

Так как голозерный овес - культура многоцветковая, число цветков в метелке является показателем, в большой степени определяющим продуктивность метелки и всего сорта в целом. В зависимости от условий вегетации число цветков в метелке составило в 2008 г. - 96,6 шт., в 2009, 2010 и 2011 гг. -96,3 шт., 43,3 шт. и 65,7 шт. соответственно. Больший процент озерненности

8

колоска и метелки в целом характерен для образцов с числом цветков в метелке от 62 до 100—120 шт. и числом цветков в колоске 3-5 шт.

Наряду с показателями числа колосков и числа цветков в метелке, продуктивность последней определяет число зерен. В среднем за годы исследований показатель составил 41,6 шт. В разные годы число зерен варьировалось от очень низкого (6,0-12,2 шт.) до очень высокого (82,0—127,4 шт.) значения. Число зерен в метелке является сильно варьирующим признаком (V = 39,8 %), зависящим от длины метелки (г = 0,19...0,61) и числа ее междоузлий (г = 0,12...0,61), числа колосков (г = 0,12...0,80), числа цветков (г = 0,08...0,83) в метелке. В 2009 г. с гидротермическим коэффициентом 2,5 в фазу кущения озерненность метелки составила 60 шт. в среднем по питомнику. При засушливых метеоусловиях в данный период все сорта в коллекционном питомнике снизили озерненность более чем в три раза. В среднем за годы исследований замечено, что большее число зерен в метелке характерно для сортов поздней группы (53,0 шт.) вследствие большей длины метелки. Другие группы спелости незначительно различались между собой (от 41,6 до 41,8 шт.).

Для голозерного овса характерен такой сортовой признак, как выщепле-ние пленчатых зерен. В зависимости от сорта и года выращивания процент выщепления может составлять от 0,0 до 79,0 %. Выявлено, что признак сильнее проявляется в годы с невысокими среднесуточными температурами воздуха и достаточным увлажнением в фазу всходы-выметывание (г = 0,99). В целом за годы изучения коллекции у 15 образцов выщепления пленчатых зерен не выявлено; у 169 образцов процент выщепления составил от 0,1 до 5,0 %; 25 образцов -5,1-10,0 %; 17 образцов - 10,1-25,0 %; 4 образца имели выщепление пленчатых зерен более 25 %. Результаты исследования показали, что меньшее выщепление пленчатых зерен проявляется в основном у сортов с высотой растений 96110 см и входящих в среднепозднюю (91—100 дней) группу спелости.

Отсутствие пленчатых зерен характерно для мелкозерных сортов с большим числом цветков в колоске, высокий процент пленчатых зерен наблюдается у сортов с числом цветков в колоске менее 3,0 шт. Это обусловлено тем, что признак голозерносги у овса коррелирует с многоцветковостью колоска (г = -0,11...-0,43).

Масса зерна с главной метелки. Результаты исследований показали, что продуктивность метелки в большей степени зависит от числа зерен в метелке. За годы изучения между этими показателями наблюдались высокие коэффициенты корреляции (г = 0,52; 0,69; 0,71; 0,77). Высокая масса зерна с метелки (1,44 г в среднем по питомнику) получена за счет высоких показателей ее структуры (длины, числа междоузлий, числа колосков, числа зерен), сформированных в 2009 г. с достаточной влагообеспеченностью. В 2010 г. с ГТК = 0,1 в фазу кущения, продуктивность метелки снизилась до 0,47 г в среднем по питомнику.

При анализе образцов по группам спелости определено, что с удлинением периода вегетации масса зерна с метелки увеличивается (г = 0,91). Масса зерна с метелки среднеспелых сортов в среднем составила 0,95 г, среднепоздних — 0,99 г, позднеспелых - 1,04 г, поздних - 1,25 г. Эта закономерность проявлялась во все годы исследований. Более высокая масса зерна с метелки поздних сортов

9

получена за счет более длинной метелки, большего числа колосков, высокой озерненности.

Наиболее благоприятное сочетание элементов продуктивности метелки отмечено у образцов Муром (Кемеровская обл.), к-2351 (Московская обл.), к-7776 (США), Крестьянский местный (Красноярский край), к-11655 (Греция), к-12563 (Норвегия), Купоп (Великобритания), Pendragon (Великобритания), ; Bullion (Великобритания), Feng ning da tarn (Китай), Novosadski Golozrini (Юго- г славия), Л 1004-6 (479) (Красноярский край), A3 ВМ 0585 (Болгария). Они могут быть включены в программу скрещиваний для улучшения показателей продуктивности растения и сорта в целом.

3.2.5 Масса зерна с растения

Исследования показали, что урожайность сортов голозерного овса определяется продуктивностью одного растения, которая в свою очередь связана с массой метелки (г = 0,63...0,82) и продуктивным кущением (г = 0,46...0,68). Однако не всегда продуктивность отдельного растения является показателем высокой урожайности сорта, так как боковые стебли у голозерного овса чаще всего бывают малопродуктивными.

Масса зерна с растения варьировалась в зависимости от сорта от очень малой (0,25 г) до очень высокой (7,16 г). Принципы формирования продуктивности растений различных групп спелости аналогичны массе зерна с главной метелки: более высокая масса зерна с растения, в среднем по группе, характерна для сортов поздней группы спелости - 2,12 г, хотя сортообразцы с наибольшей массой зерна с растения (до 333 г) относятся к позднеспелой группе.

3.2.6 Масса 1000 зерен

Масса 1000 зерен — наиболее стабильный признак в структуре урожая голозерного овса (V = 4,4 %), зависящий от условий влагоопеспеченности в период налива зерна. Среднее значение этого признака по годам составило: в 2008 г. -23,6 г, в 2009 г.-25,9 г, в 2010 г.-24,7 г, в 2011 г.-25,9г.

В результате корреляционного анализа выявлена незначительная зависимость массы 1000 зерен от выщепления пленчатых зерен (г = 0,08...0,37) и числа зерен в метелке (г = - 0,09...- 0,28), что говорит о возможности направленной селекции на повышение признака голозерности сортов с высокой озерненно-стью метелки и высокой массой 1000 зерен.

Более крупное зерно формируется у сортов позднеспелой и поздней групп спелости - 26,5 г. У среднеспелой и среднепоздней групп данный показатель составил 22,3 г и'24,6 г соответственно. При этом у позднеспелых и поздних образцов увеличение периода вегетации приводит к снижению массы 1000 зерен (г = -0,57, -0,91). У среднеспелой и среднепоздней групп спелости для формирования массы 1000 зерен большее значение имеет межфазный период выметывание-созревание, чем продолжительность всего вегетационного периода. Причем у среднеспелой группы продолжительный период выметывание-созревание способствует повышению крупности зерна (г = 0,83), а у средне-поздней - ее снижению (г = -0,86).

В результате проведенной оценки коллекции голозерного овса выявлены

10

образцы из США, Канады и Белоруссии, сочетающие высокие показатели продуктивности и.массы 1000 зерен (табл. 2).

Таблица 2 - Образцы голозерного овса, выделившиеся по массе 1000 зерен и урожайности (2008-2011 гг.)

№

каталога ВИР

15014 14026 14226 14230 14364 14610 15088 НСРо5 (п=230)

Сорт

Левша (ст-т) Terra Бег-1 Бег-5

Белорусский голозерный AC Belmont MF 9224-101

Происхождение -

Кемеровская обл. Канада Белоруссия Белоруссия Белоруссия Канада США

Масса 1000 зерен,г

32,1 32,5

29.5

30.7 29,4

28.8

31.6 4,2

Урожай-яость, г/м'

250 348 301 320 304 309 314 54,1

Таким образом, для условий северной лесостепи наиболее перспективными являются сорта голозерного овса с массой 1000 зерен 28-33 г, с большой озерненностью метелки и высокой урожайностью зерна. Вследствие слабой вариабельности признака, масса 1000 зерен может служить качественньм критерием отбора.

3.2.7 Урожайность

Изучение коллекции голозерного овса проводилось в довольно контрастных по метеорологическим условиям годы, что обусловило значительное варьирование продуктивности сортов (V = 33,5 %), как и составляющих ее элементов: в 2008 г. - 97-440 г/м2, в 2009 г. - 72-712 г/м\ в 2010 г. - 45-380 г/м , в 2011 г. - 42-300 г/м2 . Урожайность стандарта сорта Левша составила в 20082011 гг. - 235 г/м2, 368 г/м2, 242 г/м2 и 156 г/м2.

Анализ коллекции голозерного овса показал, что образцы с высокой потенциальной продуктивностью не всегда формируют большую урожайность, а только в годы с благоприятными метеоусловиями. Наибольшую стабильность по урожайности (V = 6,0 ± 1,1 %) показали образцы с массой зерна с 1 м от 72 до 179 г. Небольшое количество образцов (9 шт.) имели среднюю степень изменчивости показателя продуктивности - 207 ± 68 г/м (V = 15,6 ± 3,7). Большинство коллекционных номеров отличались высокой (V = 28,4 ± 7,5) и очень высокой (V = 64,4 ± 28,3) степенью изменчивости урожайности. В данных группах выделены образцы с относительно стабильной высокой продуктивностью зерна с 1 м2 (V = 18,4 ± 5,6 %) (табл. 3).

Таблица 3 - Образцы голозерного овса, выделившиеся по продуктивности зерна с 1 м2 (2008-2011 гг.) ___

№ каталога ВИР Сорт Происхождение Урожайность, r/MJ

2008 2009 2010 г 2011 сред.

15014 Левша (ст-т) Кемеровская обл. 235 368 242 156 250

4987 местный США 300 305 233 256 274

8646 Линия 119/28 Татарстан 337 384 223 271 304

14026 Terra Канада 367 478 341 207 348

14228 Бег-3 Белоруссия 429 316 344 161 313

14253 Adam Чехия 410 390 325 189 329

14610 AC Belmont Канада 400 237 336 261 309

НСРп, (п=230) 64,6 129,5 72,4 49,0 54,1

п

Продуктивность сортов голозерного овса определяется в большей степени метеорологическими условиями года, влияющими на формирование отдельных элементов структуры урожая. В годы с достаточным увлажнением в период всходы-выметывание большую урожайность способны формировать сорта среднепоздней группы спелости за счет большего продуктивного стеблестоя (г - 0,66) и крупности зерна (г = 0,36). При засушливых метеорологических условиях в период вегетации более перспективны позднеспелые сорта с высоким коэффициентом кущения (г = 0,70) и большой озерненностью метелки (г =

3.3 Биохимические показатели качества зерна голозерного овса

3.3.1 Белки

Голозерные сорта овса отличает высокое содержание белка в зерне, накопление которого зависит от гидротермического коэффициента в период налива зерна (г - -0,97). Среднее содержание белка по питомнику в 2008-2011 гг составило 18,65 %, 17,53 %, 16,54 %, 19,28 % соответственно.

При изучении коллекции голозерного овса, анализируя образцы по группам спелости, отмечено, что более скороспелые образцы имеют повышенное содержание белка. С увеличением вегетационного периода сортов голозерного овса, накопление белка в зерне снижается. Данная тенденция прослеживалась во все годы исследований (рис. 1).

2008

2009

2010

2011

□ среднеспелая Нсреднепоздняя S

позднеспелая ЕЗ поздняя

Рисунок 1 - Содержание белка в зерне образцов голозерного овса различных групп спелости (2008-2011 гг.)

При оценке корреляционных связей продуктивности и ее элементов с содержанием белка в зерне выявлена тенденция: при увеличении показателей урожайности и ее структуры содержание белка в зерне голозерного овса снижается.

В результате изучения коллекции голозерного овса выделены образцы Adam (Чехия), Белорусский голозерный (Белоруссия), Hja 72095 N (Финляндия), Hja 79188 N (Финляндия), MF 9224-101 (США), сочетающие высокие показатели урожайности, крупности зерна и содержания белка в зерне. Выделив-

шиеся образцы относятся к среднепоздней и позднеспелой группе, что говорит об эффективности использования в условиях Западной Сибири сортов данных групп спелости, с урожайностью более 300 г/м2 и содержанием белка 18-19 %.

3.3.2 Лппиды

Пищевым достоинством голозерного овса, отличающим его от других зерновых культур, является высокое содержание липидов в зерне, суммарное содержание которых довольно стабильно по годам (V = 4,0 %): 2008 г. — 6,29 %, 2009 г. - 7,18 %, 2010 г, - 7,01 %, 2011 г. - 7,55 %. Однако между сортами голозерного овса наблюдается большое разнообразие по содержанию масла от 5 до 9%.

Накопление масла в зерновке голозерного овса зависит от метеорологических условий вегетации незначительно. Однако избыточное увлажнение в период налива зерна может способствовать снижению содержания масла. Образцы с высоким содержанием масла в зерне (8-9 %) имеют продолжительный период вегетации (от 96 до 115 дней) с урожайностью 122-290 г/м2. У стандартного сорта Левша содержание масла в зерне составило 7,46 % с урожайностью 250 г/м2.

Между содержанием масла и элементами продуктивности образцов голозерного овса, а также содержанием белка в зерне отмечена слабая корреляционная зависимость, что позволяет вести селекцию на сочетание данных признаков.

3.3.3 Углеводы

Еще одним качественным показателем зерна голозерного овса является содержание в нем углеводов. Концентрация Сахаров в зерне зависит от степени его зрелости, сортовых особенностей и значительно колеблется в зависимости от метеорологических условий вегетации. В 2008 г. содержание сахара в зерне составило 2,75-8,65 %, в 2009 г. - 3,78-7,25 %, в 2010 г. - 3,36-8,61 %, в 2011 г. -4,57-7,30 %. Более высокое содержание сахара в зерне наблюдается при низкой влагообеспеченности в период налива зерна (г = -0,57).

Один из основных компонентов углеводного комплекса зерна голозерного овса — крахмал, который является важной характеристикой переваримости зерна. Содержание его составило 57,94 % (в среднем по питомнику) в 2008 г., 58,55 % в 2009 г., 58,71 % в 2010 г., 58,03 в 2011 г.

Содержание крахмала в зерне голозерного овса, как и других качественных показателей, значительно зависит от метеорологических условий вегетации. В отличие от белка, масла и сахара, достаточная влагообеспеченность в период формирования и налива зерна способствует большему накоплению крахмала в зерне (г = 0,33).

Таким образом, высокое содержание основных биохимических компонентов в зерне голозерного овса делает эту культуру ценной для использования в пищевых и кормовых целях.

3.4 Устойчивость голозерного овса к болезням

Ежегодный скрининг коллекционного материала голозерного овса на устойчивость к головневым грибам показал, что размах варьирования по воспри-

имчивости сортов к патогену значителен (от 0 до 100 %). По результатам оценки определено, что 54 образца обладают исключительной устойчивостью к патогену (0,0 %), 24 образца имеют поражение до 5,0 %, 39 образцов - 5,1-25,0 %, 69 образцов - 25,1-50,0 % и 44 сорта имеют степень поражения более 50,0 %.

Результатами фитопатологического анализа выявлено, что большему пог ражению головневыми грибами подвержены образцы с высокими показателями продуктивности метелки и сорта в целом, с большей высотой соломины и низкой устойчивостью к полеганию (г = -0,32...-0,38), с периодом вегетации менее 90 дней. Для дальнейшей селекционной работы наибольший интерес представляют высокопродуктивные иммунные сорта (табл. 4).

Таблица 4 - Источники устойчивости к головневым грибам с высокой продуктивностью зерна голозерного овса (2008-2011 гг.)

№ каталога ВИР Сорт Происхождение Поражение головневыми грибами, % Вегетационный период, дней Урожайность, г/м2

15014 Левша (ст-т) Кемеровская обл. 8,5 95 250

14344 Pennline 2005 США 0,0 95 283

14610 AC Belmont Канада 0,0 101 309

14919 AC Gwen Канада 0,0 106 251

15088 MF 9224-101 США 0,0 99 314

15162 MF 9521-214 США 0,0 97 257

15117 Помор Кемеровская обл. 0,0 99 253

15183 Тайдон Кемеровская обл. 0,0 103 257

Гаврош Кемеровская обл. 0,0 101 260

НСРО51п=230) 5,3 54,1

Выделенные образцы также обладают многими другими положительными признаками: высокие показатели структуры метелки, крупность зерна, устойчивость к полеганию.

В последние годы фитосанитарная обстановка на полях Сибири осложнилась. Так, в 2009 г. в коллекционном питомнике впервые обнаружена спорынья (Claviceps purpurea Tul.). Засушливые погодные условия 2011 г. снизили проявление этого заболевания, однако наблюдалось сильное поражение голозерного овса вирусом закукливания (Avena virus C.Suchov. et VovL), которое более интенсивно проявилось на образцах поздней группы спелости.

Учитывая всю вредоносность болезней овса, одним из приоритетных направлений селекции должна являться селекция на иммунитет, то есть создание сортов, сочетающих хозяйственно-ценные признаки с устойчивостью к наиболее опасным болезням.

4. Результаты селекции голозерного овса

Основные задачи в селекции голозерного овса состоят в увеличении продуктивности, выравненности и крупности зерна, устойчивости к полеганию, прорастанию зерна на корню и основным патогенам, в первую очередь к возбудителям головневых заболеваний. Исследования ведутся по полной схеме селекционного процесса. За период 2003-2011 гг. в питомнике гибридизации выполнено 409 комбинаций скрещиваний, опылено 18 173 цветка, получено 1 191 зерно,

14

результативность в среднем составила 6,6 %; в гибридном питомнике размножено и проанализировано около 12 500 гибридных популяций F]-F6; в селекционных питомниках изучено более 660 линий; в контрольном питомнике проанализировано 90 линий голозерного овса.

В питомнике конкурсного сортоиспытания на протяжении ряда лет проводится испытание перспективных линий, выделившихся в ранних питомниках, с целью передачи лучших из них в государственное сортоиспытание. За 2003—2011 гт. в питомнике конкурсного сортоиспытания изучено около 30 линий голозерного овса. За 2003-2005 гг. из изученных линий лучшие результаты показала линия ЛГ-5, которая была передана на государственное сортоиспытание как сорт Алдан и с 2008 г. находится в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений по Западно-Сибирскому (10) региону. Средняя урожайность 2,30 т/га. Вегетационный период 72-95 дней. Масса 1000 зерен 22-26 г. Содержание белка в зерне 15-16 %, масла 5-7 %, сахара 4-6 %. Зерновка сильно опушена.

В 2004—2006 гг. более высокие показатели элементов продуктивности и биохимических показателей качества зерна отмечены у линии ЛГ-8, переданной на государственное сортоиспытание как сорт Муром. Средняя урожайность линии ЛГ-8 - 2,29 т/га, озерненность метелки 34,0 шт., массы зерна с метелки 1,0 г. Выщепление пленчатых зерен у линии ЛГ-8 значительно ниже стандартного сорта Левша — на 9,9 %.

По результатам изучения в 2005—2007 гг. лучшие результаты выявлены у линий ЛГ-14 (сорт Помор) и ЛГ-15 (сорт Тайдон). Обе линии устойчивы к поражению головневыми грибами при искусственном заражении и на естественном фоне. Линии ЛГ-14 и ЛГ-15 отнесены к среднепоздней группе спелости, достоверно превосходят стандартный сорт Левша по урожайности на 0,92 и 0,56 т/га соответственно (при НСР05 = 0,41 т/га) с вариабельностью 7,3 и 4,3 %, что свидетельствует о высокой адаптивности данных линий. Выщепление пленчатых зерен на уровне 2,1 % и 0,5 % соответственно, что ниже стандарта на 8,0-9,6 %. Сорта Помор и Тайдон внесены в Государственный реестр селекционных достижений допущенных к использованию по Западно-Сибирскому (10) региону: в 2011 сорт Помор, в 2012 году сорт Тайдон.

По результатам изучения в питомнике конкурсного сортоиспытания в 2009-2011 гг. в государственное сортоиспытание передана линия ЛГ-28, как сорт Гаврош. Линия устойчива к головневым грибам, полеганию, осыпанию, прорастанию зерна на корню. Средняя урожайность 3,20 т/га. Вегетационный период 94-96 дней. Масса 1000 зёрен 24—29 г. Плёнчатых зёрен до 1 %. Зерновка малоопушенная. Содержание белка в зерне 15-20 %, масла 7-8 %, сахара 4-5 %.

Из изученных в 2009-2011 гг. линий большой интерес представляет перспективная линия ЛГ-25 имеющая показатели урожайности 3,06-4,40 т/га (V = 18,9 %). Отличается хорошим продуктивным кущением, высокой массой зерна с метелки (1,75 г), массой 1000 зерен (32,5 г). У линии ЛГ-25 выявлены оптимальные параметры межфазных периодов (всходы-выметывание - 45 дней, выметывание-созревание — 55 дней), что в значительной степени обусловило ее

15

высокий урожай. Данная линия готовится к передаче на государственное сортоиспытание.

Различия по метеорологическим условиям вегетации в годы конкурсного сортоиспытания отразились на изменчивости признаков голозерного овса. Двух-факторный дисперсионный анализ показал существенность вклада генотипа, среды и их взаимодействия в общую дисперсию изучаемых признаков (рис. 2).

■ генотип □ среда □ взаимодействие □ случайные факторы

Рисунок 2 - Доля влияния изучаемых факторов в изменчивости признаков голозерного овса по данным КСИ (2003-2011 гг.), %: 1) урожайность зерна; 2) вегетационный период;

3) число продуктивных стеблей; 4) продуктивная кустистость; 5) высота растений; 6) длина метелки; 7) число зерен в метелке; 8) выщепление пленчатых зерен; 9) масса зерна с метелки;

10) масса 1000 зерен; 11) содержание белка в зерне; 12) содержание масла в зерне;

13) содержание сахара в зерне

Высокой агроэкологической зависимостью при минимальных эффектах генотипа характеризовались: урожайность, вегетационный период растений, продуктивная кустистость, высота растений и длина метелки, озерненность и масса зерна с метелки. Такие признаки могут регулироваться агротехническими приемами (сроки посева, нормы высева, применение минеральных удобрений, гербицидов и др.).

Для селекции большее значение имеют признаки со слабой средовой зависимостью или те, у которых вклад генотипа превышает либо равен вкладу условий среды. По данным наших исследований к таким признакам относятся: число продуктивных стеблей; выщепление пленчатых зерен; масса 1000 зерен; содержание белка в зерне, а так же устойчивость к полеганию и поражению головневыми грибами. Именно по таким признакам наиболее эффективен отбор на заключительных этапах создания сорта.

выводы

1. В результате комплексного изучения коллекционных образцов голозерного овса мировой коллекции ВИР, а также сортов и гибридов собственной селекции, выделены источники голозерного овса с комплексом хозяйственно-ценных признаков:

— сочетающие вегетационный период 90-101 день с высокой урожайностью: к-1765 (США), Terra (Канада), Бег-3 (Белоруссия), Бег-5 (Белоруссия), Adam (Чехия), Hja 72095 N (Финляндия), Hua Bel 2 (Китай), Акт (Польша), Hja 79188 N (Финляндия);

— сочетающие устойчивость к полеганию (7 баллов), устойчивость к головневым грибам (7-9 баллов), урожайность (более 250 г/м2), вегетационный период 90-101 день: Алдан (Кемеровская обл.), Гаврош (Кемеровская обл.), Pennline 2005 (США), 79 AB 3811 (США), 87 AB 5259 (США), AC Belmont (Канада), MF 9224-101 (США), MF 9424-62 (США), MF 9809-19 (США), MF 942464 (США), MF 9521-196 (США); ' .

— сочетающие оптимальные морфобиологические показатели метелки (плотность, число колосков, число цветков, озерненность, низкое выщепление пленчатых зерен, продуктивность)-. Муром (Кемеровская обл.), к-2351 (Московская обл.), к-7776 (США), Крестьянский местный (Красноярский кр.), к-11655 (Греция), к-12563 (Норвегия), Купоп (Великобритания), Pendragon (Великобритания), Bullion (Великобритания), Feng ning da tarn (Китай), Novosadski Golozrini (Югославия), Л 1004-6 (479) (Красноярский кр.), A3 ВМ 0585 (Болгария);

— крупнозерные (масса 1000 зерен более 32,0 г): Nave (Италия), OA 504-5 (Канада); AC Lotta (Канада); AC Gwen (Канада), Short rachillas (Канада), MF 9224-164 (США), MF 9521-362 (США), MF 9809-19 (США), MF 9424-15 (США), MF 9521-79 (США), MF 9521-214 (США), MF 9621-280 (США), MF 9714-35 (США);

— сочетающие высокую продуктивность (более 300 г/м ) и массу 1000 зерен: Terra (Канада), Бег-1 (Белоруссия), Бег-5 (Белоруссия), Белорусский голозерный (Белоруссия), AC Belmont (Канада), MF 9224-101 (США);

— с относительно стабильной урожайностью зерна с 1 м (более 300 г/м'): к-4987 (США), Линия 119/28 (Татарстан), Terra (Канада), Бег-3 (Белоруссия), Adam (Чехия), AC Belmont (Канада);

— сочетающие высокие показатели урожайности, крупности зерна и содержания белка в зерне: Adam (Чехия), Белорусский голозерный (Белоруссия), Hja 72095 N (Финляндия), Hja 79188 N (Финляндия), MF 9224-101 (США);

— сочетающие устойчивость к поражению головневыми грибами и высокие показатели структуры метелки, крупность зерна, устойчивость к полеганию: Pennline 2005 (США), AC Belmont (Канада), AC Gwen (Канада), MF 9224-101 (США), MF 9521-214 (США), Помор (Кемеровская обл.), Тайдон (Кемеровская обл.), Гаврош (Кемеровская обл.).

2. Установлено, что продолжительность вегетационного периода в значительной степени определяется межфазным периодом выметывание-созревание (г = 0,62... 0,91), особенно в годы с температурами воздуха ниже среднемного-

17

летних показателей и количеством осадков выше нормы в этот период. Выявлено, что в условиях Западно-Сибирского региона наиболее предпочтительны сорта среднепоздней группы спелости (90-101 день), имеющие период всходы-выметывание 36-40 дней и период выметывание-созревание 54-62 дня формирующие высокую урожайность.

3. Выявлено, что процент выщепления пленчатых зерен определяется условиями влагообеспеченности периода всходы-выметывание (г = 0,99). Меньшее выщепление пленчатых зерен характерно для мелкозерных сортов средне-поздней группы спелости.

4. Для условий Западной Сибири наиболее перспективны сорта голозерного овса с массой 1000 зерен 28-33 г, с хорошей озерненностью метелки и высокой урожайностью зерна. Вследствие слабой вариабельности признака (V = 4,4 %), масса 1000 зерен может служить качественным критерием отбора.

5. В Западно-Сибирском регионе продуктивность сортов голозерного овса определяется в большей степени метеорологическими условиями вегетации, влияющими на формирование отдельных элементов структуры урожая. В годы с достаточным увлажнением в период всходы-выметывание большую урожайность способны формировать сорта среднепоздней группы спелости за счет большего продуктивного стеблестоя (г = 0,66) и крупности зерна (г = 0,36). При засушливых метеорологических условиях в период вегетации более перспективны позднеспелые сорта с высоким коэффициентом кущения (г = 0,70) и большой озерненностью метелки (г = 0,99).

6. На содержание биохимических показателей зерна голозерного овса большое влияние оказывают погодные условия в период налива зерна: высокие температуры воздуха и низкая влагообеспеченность способствуют повышению содержания белка (г = -0,97), масла (г = -0,32), сахара (г = -0,57) в зерне; наличие большого количества осадков приводит к повышению содержания крахмала в зерне (г = 0,33).

7. Образцы голозерного овса с продолжительным вегетационным периодом (более 100 дней) имеют низкую восприимчивость к головневым заболеваниям. Большему поражению головневыми грибами подвержены высокоурожайные сорта с высокой соломиной и низкой устойчивостью к полеганию.

8. Созданы сорта голозерного овса Алдан, Муром, Помор, Тайдон, Гаврош и новый перспективный материал, превышающий стандарт по большинству хозяйственно-ценных признаков.

9. Выявлена высокая эффективность отбора генотипов по числу продуктивных стеблей, выщеплению пленчатых зерен, крупности зерна, содержанию белка в зерне, устойчивости к полеганию и поражению головневыми грибами.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Основными критериями отбора исходного и селекционного материала голозерного овса на продуктивность могут служить следующие показатели: продолжительность вегетационного периода 90-101 день, продуктивная кустистость 1,5-2,5 шт., число колосков в метелке 20-29 шт., число цветков в колоске 3-5 шт., масса 1000 зерен 28-33 г, выщепление пленчатых зерен не более 5 %, низкое опущение зерновки.

2. Для повышения эффективности селекционной работы по созданию высокопродуктивных сортов голозерного овса рекомендуется использовать в качестве исходного материала выделенные коллекционные образцы, как по отдельным показателям, так и по комплексу хозяйственно-ценных признаков.

3. Для возделывания в условиях северной лесостепи Западной Сибири рекомендуются сорта голозерного овса Тайдон, Гаврош, Помор со средней урожайностью 3,02-3,38 т/га, выщеплением пленчатых зерен на уровне 1-2 %, содержанием белка 16-18 %, устойчивые к головневым грибам, полеганию, осыпанию, прорастанию зерна на корню.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ Статьи, опубликованные в изданиях рекомендованных ВАК РФ

1. Исачкова О. А. Вегетационный период сортообразцов голозерного овса в условиях северной лесостепи Кемеровской области / О. А. Исачкова, Б. Л. Га-ничев // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 10. - С. 26-29.

2. Исачкова О. А. Биохимические показатели качества зерна голозерного овса / О. А. Исачкова, Б. Л. Ганичев // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. - 2012. - № 4(25). - С. 12-17.

3. Исачкова О. А. Крупность зерна сортообразцов голозерного овса в условиях северной лесостепи Кемеровской области / О. А. Исачкова, Б. Л. Ганичев // Вестник Алтайского аграрного университета. - 2012. - № 12 (98). — С. 11-14.

4. Исачкова О. А. Формирование продуктивности голозерного овса в условиях Западносибирского региона / О. А. Исачкова, Б. Л. Ганичев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.-2013.-№ 1.-С. 29-35.

Статьи, опубликованные в других изданиях

5. Ганичев Б. Л. Вопросы устойчивости голозерного овса к головневым грибам / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова // Актуальные задачи селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений на современном этапе: докл. и сообщ. IX генетико-селекц. шк. (5-9 апреля 2004 г.). / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сиб-НИИРС. НГАУ. - Новосибирск, 2005. - С. 303-304.

6. Ганичев Б. Л. Новая разновидность овса посевного голозерного (A. sativa subsp. nudisativa) / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова // Генетические ресурсы ржи, ячменя и овса: труды по прикл. бот., ген. и сел. / СПб.: ВИР, 2006. -Т. 162.-С. 114-115.

7. Исачкова О. А. Перспективные линии голозерного овса селекции Кемеровского НИИСХ / О. А. Исачкова // Адаптивные системы селекции и семеноводства: Сб. науч. тр. / Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. СибНИИРС. — Новосибирск, 2008. - С. 27-29.

8. Ганичев Б. Л. Селекция голозерного овса на скороспелость / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова // Селекция сельскохозяйственных культур на скороспелость, холодостойкость и зимостойкость: материалы науч.-метод. конф., по-свящ. 100-летию Тулун. ГСС (Тулун, 7-8 авг. 2007 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2008. - С. 160-161.

9. Ганичев Б. Л. Голозерный овес. Сорта второго поколения Помор и Тайдон / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова // Сб. материалов междунар. VII научно-

19

практич. конференции «Влияние приоритетного национального проекта -Государственной программы «Развитие АПК» на сельское хозяйство Сибири» / под общ. ред. В. И. Мяленко //Междунар. выставка-ярмарка «АГРО-Сибирь», 28-31 октября, 2008 г., Кемерово / Информационно-издательский отдел КемГСХИ. - Кемерово, 2008. - С. 91-92.

10. Ганичев Б. Л. Сорта голозерного овса Кемеровского НИИСХ / Б. Л. Гани-чев, О. А. Исачкова // IV международный конгресс «Зерно и хлеб России» (11-13 ноября 2008 г.). - СПб., 2008. - С. 51.

11. Ганичев Б. Л. Стратегия и тактика в селекции голозерного овса / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова // Развитие научного наследия Н. И. Вавилова на современном этапе: материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 120-летию со дня рождения Н. И. Вавилова (Новосибирск, 19 дек. 2007 г.) / Россельхоз-академия. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2009. - С. 56-58.

12. Исачкова О. А. Устойчивость сортов голозерного овса к головневым грибам, как предпосылка к получению экологически чистой продукции / О. А. Исачкова // Агроэкологические проблемы техногенного региона: Всерос. конф. с элементами научной школы для молодежи в области рационального природопользования (Кемерово, 17-21 нояб. 2009 г.) / Кемеровский ГСХИ. - Кемерово, 2009. - С. 34-37.

13. Исачкова О. А. Селекционная оценка сортообразцов голозерного овса / О. А. Исачкова // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых, посвящ. 40-летию СО Россельхозакадемии (22-23 апр. 2010 г., пос. Краснообск): в 2 ч. / под ред. В. К. Каличкина; Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. регион, отд-ние.-Новосибирск, 2010.-Ч. 1. - С. 278-282.

14. Ганичев Б. Л. Голозерный овес в Кемеровском НИИСХ / Б. Л. Ганичев, О. А. Исачкова, Е. Э. Максимова // Стратегия развития кормопроизводства в условиях глобального изменения климатических условий и использования достижений отечественной селекции: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию Уральского НИИСХ. - Т. I. Растениеводство. - Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2011. - С. 75-77.

15. Исачкова О. А. Биохимические показатели зерна коллекционных сортообразцов голозерного овса / О. А. Исачкова, Б. Л. Ганичев // Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. (пос. Краснообск, 18-20 июля, 2011 г.). -Новосибирск, 2012. - С. 58-61.

16. Исачкова О. А. Продуктивность сортообразцов голозерного овса в зависимости от группы спелости / О. А. Исачкова // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: тр. V Междунар. науч.-практ. конф. мол. ученых, посвящ. 10-летию ее проведения (20 апр. 2012 г., пос. Краснообск). - Новосибирск, 2012. - С. 290-294.

Авторские свидетельства

17. Авторское свидетельство № 43995 от 14.05.2008 на овес яровой Алдан.

18. Авторское свидетельство № 46634 от 16.12.2009 на овес яровой Муром.

19. Авторское свидетельство № 48647 от 12.05.2011 на овес яровой Помор.

20. Авторское свидетельство № 51775 от 06.04.2011 на овес яровой Тайдон.

20

Подписано в печать 21.05.2013. Формат 60х84'Лб. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 163

Адрес издательства и типографии: ООО «Издательство «Кузбассвузиздат». 650043, г. Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 8 (3842) 58-29-34, т/факс 36-83-77. E-mail: 58293469@mail.rn

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Исачкова, Ольга Александровна, Кемерово

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КЕМЕРОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

0420136011? На правах рукописи

ИСАЧКОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ОБРАЗЦОВ ГОЛОЗЕРНОГО ОВСА {AVENA SATIVA SUBSP. NUDISATIVA L.) В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

И.Е. Лихенко

Кемерово 2013

Содержание

Введение......................................................................................................................................................................4

1 Происхождение голозерного овса. Закономерности роста и развития (обзор литературы)......................................................................................................9

1.1 Происхождение голозерного овса. История культуры..........................9

1.2 Биологические особенности культуры......................................................................12

1.3 Особенности вегетационного периода....................................................................17

1.4 Урожайность голозерного овса и составляющие ее элементы.... 20

1.5 Биохимические показатели качества зерна голозерного овса..........24

1.6 Основные болезни голозерного овса........................................................................32

2 Условия, объекты и методика исследований......................................................39

2.1 Агроклиматическая характеристика зоны исследований......................39

2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований.... 43

2.3 Объекты и методика исследований..............................................................................49

3 Селекционная оценка коллекционных образцов голозерного овса 53

3.1 Продолжительность вегетационного периода................................................53

3.2 Элементы продуктивности образцов голозерного овса..........................61

3.2.1 Густота стояния растений....................................................................................................61

3.2.2 Высота растений и устойчивость к полеганию..................................................62

3.2.3 Продуктивная кустистость....................................................................................................67

3.2.4 Морфобиологические особенности метелки........................................................70

3.2.5 Масса зерна с растения............................................................................................................86

3.2.6 Масса 1000 зерен............................................................................................................................88

3.2.7 Урожайность....................................................................................................................................92

3.3 Биохимические показатели качества зерна голозерного овса..............98

3.3.1 Белки......................................................................................................................98

3.3.2 Липиды................................................................................................................................................101

3.3.3 Углеводы..........................................................................................................................................103

3.4 Устойчивость голозерного овса к болезням........................................................107

4 Результаты селекции голозерного овса....................................................................114

Выводы..........................................................................................................................................................................129

Практические рекомендации......................................................................................................................132

Библиографический список........................................................................................................................133

Приложения................................................................................................................................................................153

Введение

Актуальность темы. Овес - одна из наиболее распространенных и важных зерновых культур возделываемых в Российской Федерации. Основные посевы сосредоточены в Центральном районе Нечерноземной зоны, Волго-Вятском регионе, Сибири, на Урале, Дальнем Востоке. Широкий ареал культуры связан с богатством экотипов овса и его хорошей приспособляемостью к условиям возделывания [1].

С развитием современных ресурсо- и энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур и переработки сырья повышается интерес к голозерным сортам овса. Самые интересные и популярные голозерные формы посевного овса имеют свое происхождение из горной северо-западной части Китая. Эти формы известны давно, в XVIII веке они были описаны как A. chinen-sis Metzg., то есть китайский овес. До последнего времени, это была довольно малораспространенная зерновая культура, хотя ею начали заниматься в начале XX века в США и Канаде. В настоящее время внимание к голозерным сортам овса усилилось и сейчас практически каждая Европейская страна имеет по одному и более голозерному селекционному сорту [2].

Голозерные сорта овса имеют существенные преимущества перед пленчатыми по содержанию и наилучшему соотношению в белке ряда незаменимых аминокислот, характеризуются богатым составом витаминов (Вь В2) и минеральных веществ, а также хорошими энергетическими свойствами, благодаря высокому содержанию масла [3]. В отличие от других зерновых культур, зерно овса имеет высокую биологическую ценность, которая не снижается по мере накопления белка [4].

Отечественными и зарубежными исследованиями установлены следующие преимущества использования зерна голозерного овса: при переработке на пищевые продукты выход готовой продукции увеличивается на 20-25 %; при кормлении голозерным овсом денежный доход на каждом килограмме прироста живой массы поросят выше на 3,0-3,5 % по сравнению с шелушенным овсом; включение

в рационы кур-несушек до 40 % голозерного овса обеспечивает дополнительную прибыль и позволяет заменить в рационах часть дефицитного зерна кукурузы и пшеницы [5, 6].

Голозерный овес - это биологически и энергетически ценное продовольственное и фуражное сырье. Вместе с тем, существует ряд причин, ограничивающих успешную селекцию данной культуры и широкое внедрение сортов в производство. Это в первую очередь более низкая урожайность по сравнению с пленчатыми сортами [1, 7, 8, 9]. Так же одной из причин является сильное опушение зерновки, что затрудняет равномерный и качественный посев сортов в связи с тем, что семена зависают в семепроводах. При обмолоте растений и переработке семян обрушивается выпуклый зародыш, что снижает их посевные и технологические качества и ограничивает широкое использование таких сортов [10]. Голозерные сорта овса подвержены сильному поражению головневыми заболеваниями.

В России селекционные работы по голозерному овсу велись и ведутся не систематически. Так в Государственном реестре селекционных достижений находятся всего лишь семь сортов голозерного овса: Тюменский голозерный (НИИСХ Северного Зауралья, внесен в Госреестр РФ в 2002 г.), Левша (Кемеровский НИИСХ, внесен в Госреестр РФ в 2005 г.), Вятский голозерный (НИИСХ Северо-Востока, Фаленская СС, внесен в Госреестр РФ в 2007 г.), Голец (Красноярский НИИСХ, внесен в Госреестр РФ в 2008 г.), Сибирский голозерный (СибНИИСХ, внесен в Госреестр РФ в 2008 г.), Помор (Кемеровский НИИСХ, внесен в Госреестр РФ в 2011 г.), Тайдон (Кемеровский НИИСХ, внесен в Госреестр РФ в 2012 г.). Однако данного набора явно недостаточно, кроме того некоторые из них не полностью удовлетворяют запросам производства, так как не обладают комплексом хозяйственно-ценных качеств и экологической пластичностью.

Главным направлением селекции голозерного овса было и остается увеличение продуктивности, улучшение качественных показателей зерна. Для этого необходимо создание сортов не только с высоким потенциалом продуктивности и качества, но и устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды. В

этой связи создание сортов голозерного овса с высоким уровнем урожайности, выровненным и крупным зерном, устойчивых к полеганию и распространенным патогенам, в первую очередь к возбудителям головневых заболеваний, является весьма актуальным. Успешное решение этих и вновь возникающих проблем возможно лишь при наличии соответствующего исходного материала.

Цель исследований: провести комплексную селекционную оценку коллекционных образцов голозерного овса с выделением источников хозяйственно-ценных признаков, создать селекционный материал для условий северной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- определить оптимальную величину параметров вегетационного периода, структурных элементов продуктивности и качества зерна образцов голозерного овса мировой коллекции ВИР в условиях северной лесостепи Западной Сибири;

- выделить источники хозяйственно-ценных признаков для практической селекции;

- установить зависимость показателей урожайности и качества зерна от гидротермических условий вегетационного периода;

- провести анализ изменчивости признаков и определить их корреляционные связи для улучшения качества отбора;

- создать новый селекционный материал голозерного овса адаптированный к условиям северной лесостепи.

Научная новизна исследований. Проведена комплексная оценка образцов голозерного овса мировой коллекции ВИР, а также сортов и гибридов собственной селекции, выделены источники хозяйственно-ценных признаков, выявлены корреляционные связи показателей структурных элементов урожайности и признаков качества зерна. Создан новый перспективный селекционный материал и сорта, адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям.

Практическая значимость работы. Дана характеристика генофонда голозерного овса применительно к задачам селекции на высокую урожайность и каче-

ство зерна в Западной Сибири. Выделенные коллекционные образцы, как по отдельным показателям, так и по комплексу хозяйственно-ценных признаков предложено использовать в качестве исходного материала при создании новых сортов голозерного овса.

Проведенный анализ изменчивости признаков и определение их корреляционных связей позволили выделить ряд параметров (оптимальная продолжительность вегетационного периода 91-101 день с периодами всходы-выметывание 3640 дней и выметывание-созревание 54-62 дня, озерненность метелки более 60 шт. и продуктивность метелки 1,0-1,5 г, показатели массы 1000 зерен 28-33 г и урожайности сорта в целом более 300 г/м ), способствующих повышению эффективности отбора в процессе создания нового сорта голозерного овса.

Выделен перспективный гибридный материал для создания сортов адаптированных к местным условиям. При творческом участии соискателя созданы пять сортов голозерного овса: Алдан (авторское свидетельство № 43995, патент на селекционное достижение № 3932 от 14.05.2008 г, доля авторства 40 %); Муром (авторское свидетельство № 46634, патент на селекционное достижение № 5008 от 16.12.2009 г, доля авторства 40 %); Помор (авторское свидетельство № 48647, патент на селекционное достижение № 5937 от 12.05.2011 г, доля авторства 40 %); Тайдон (авторское свидетельство № 51775, патент на селекционное достижение № 5894 от 06.04.2011 г, доля авторства 40 %); Гаврош (проходит Государственное испытание, заявка № 57902/8854334 с датой приоритета 01.12.2011 г, доля авторства 35 %).

Положения, выносимые на защиту:

- выделенные источники голозерного овса с комплексом хозяйственно-ценных признаков;

- перспективность сортов голозерного овса среднепоздней и позднеспелой групп спелости формирующих высокую урожайность в различных погодных условиях вегетационного периода;

- новый селекционный материал и сорта голозерного овса для условий северной лесостепи Западной Сибири.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на заседаниях научно-методической комиссии и Ученого совета ГНУ Кемеровский НИИСХ (20032011 гг.), а так же представлены на научно-практической конференции «Адаптивные системы селекции и семеноводства» г. Колпашево, 2008 г., выездном заседании селекцентра Сибирского НИИРС проводимого на базе ГНУ Кемеровский НИИСХ, 2008 г, научно-практической конференции «Селекция сельскохозяйственных культур на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам» г. Барнаул, 2008 г., международной научно-практической конференции «Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» пос. Крас-нообск, 2011 г., XI международной генетико-селекционной школе-семинаре «Современное состояние, приоритетные направления развития генетики, эпигенети-ки, селекции и семеноводства» пос. Краснообск, 2012 г., V международной научно-практической конференции «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» пос. Краснообск, 2012 г.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка и приложений. Содержит 49 таблиц, 25 рисунков, 31 приложение. Библиографический список включает 193 наименования, в том числе 21 на иностранных языках.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 статей, в том числе 4 в рецензируемых научных изданиях рекомендованных ВАК РФ общим объемом 3,3 печатных листа. Получено 4 авторских свидетельства на сорта.

Автор выражает глубокую признательность зав. отделом ГР овса, ржи, ячменя ГНЦ ВНИИ Растениеводства им. Н.И.Вавилова, д.б.н. И.Г. Лоскутову за предоставленный материал для исследований, за помощь в работе и ценные консультации научному руководителю д.с.-х.н. И.Е. Лихенко, зам. директора по научной работе ГНУ Кемеровский НИИСХ, д.с.-х.н. В.Н. Пакуль, заведующему лабораторией голозерных форм овса Б.Л. Ганичеву, коллективам лаборатории голозерных форм овса, лаборатории аналитических исследований, отдела почвозащитного земледелия ГНУ Кемеровский НИИСХ.

1 Происхождение голозерного овса. Закономерности роста и развития

(обзор литературы)

1.1 Происхождение голозерного овса. История культуры

Род овса - Avena L. принадлежит к семейству мятликовых - Роасеае, классу однодольных - Liliopsida, отделу покрытосеменных - Magnoliophyta, царству растений - Vegetabilia. Род включает более 70 видов. Овес более молодая культура, чем пшеница и ячмень. По сравнению с другими зерновыми это наиболее выносливая культура, которая хорошо произрастает на различных почвах в самых разнообразных зонах - от Крайнего Севера до субтропиков и лучше других переносит неблагоприятные условия возделывания [1].

Северная граница возделывания овса на зерно проходит в европейской части России в зоне тайги, примерно 66-67° с.ш., в Сибири несколько ниже - 61° с.ш., достигнув на обском севере 63° с.ш., а на енисейском и в Якутии - 65° с.ш., что часто совпадает с границей возможного земледелия и местами определяет ее. В Европе самые северные пункты возделывания овса, заходящие за Полярный круг, отмечены для Норвегии, где он вызревает в отдельные годы при 69-70° с.ш. В Швеции и Финляндии скороспелые сорта могут вызревать чуть севернее 64-67° с.ш. В Канаде посевы овса доходят до Полярного круга, почти совпадая с границей земледелия. Наиболее высокий вертикальный уровень возделывания овса -3900 м - находится в Южной Америке, на границе Перу и Боливии [11].

Исторические сведения об овсе очень скудны. Одним из первых на овес указал греческий философ Теофраст, живший в 370-285 гг. до н.э., который упоминает «овес, как что-то дикое и не культивированное» [12]. Отдельные высказывания о первоначальном сорном характере овса, постепенно превращающегося в возделываемое растение, можно встретить в ряде сочинений, появившихся на заре нашей эры. Так, Плиний (I в.н.э.) писал: «Самый главный порок хлеба - овес, и ячмень перерождается в него, так что сам становится хлебом, германцы даже сеют его и питаются этим родом кашицы» [12]. Таким образом, Плиний прямо отве-

чает, что овес вошел в культуру из сорного растения не в Греции и Риме, а в более северных странах [13].

Распространение овса в Европе шло с юга на север и с запада на восток. В Древней Руси, по летописи (997 г.) овес возделывали наряду с пшеницей и употребляли на корм лошадям и в пищу [14]. На территории Молдовы овес был зафиксирован в I в.н.э. также совместно с отпечатками пшеницы-двузернянки на Черняховском поселении Собарь [15]. Обугленные зерна овса среди зерен различных полевых культур, обнаруженные в 1950 г. Ставропольской экспедицией, показывают, что овес возделывали в нынешней Ленинградской области уже в VII в.н.э. По утверждению В.И. Равдоникас (1945) это самая ранняя дата возделывания овса в нашей стране.

Голозерные формы овса являются подвидами этой культуры [16]. Впервые они были описаны Dodoneus (1566). Он указывал на особый голозерный овес, у которого зерно не плотно удерживается чешуями, в остальном же он, в общем, похож на обычный овес [12]. Первое подробное описание видов, среди которых был мелкозерный голозерный вид A. nuda L., и всего рода в целом дал К. Линней (1737), хотя этот род был известен и ранее [17]. Вид A. nuda характеризовался только 3-цветковыми колосками с двумя остями на нижних цветковых чешуях.

В 1817 г. Fischer впервые описал крупнозерный вид голозерного овса из Австрии, как форму A. nuda ß A. chinensis Fisch., которая имела 5- цветковые колоски, вдвое больше по сравнению с первоначальной формой голозерного овса, описанной К. Линнеем. Позднее было отмечено, что эти крупнозерные формы шире распространены в Англии, Шотландии и