Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция высокоадаптивных сортов озимой мягкой пшеницы и совершенствование элементов технологии их возделывания для засушливых условий юга России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Ковтун, Виктор Иванович

Введение.

1. Роль сортов и технологии их возделывания в увеличении производства и улучшения качества зерна озимой мягкой пшеницы.

1.1. История возделывания озимой мягкой пшеницы на Дону.

1.2. Современное состояние и перспективы увеличения производства высококачественного зерна пшеницы.

1.3. Состояние изученности важнейших признаков и свойств озимой мягкой пшеницы (морозозимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням, продуктивность, качество зерна).

1.4. Традиционные технологии возделывания озимой пшеницы в засушливых условиях.

2. Условия, исходный материал и методика исследований.

2.1. Почвенно-климатические и погодные условия.

2.2. Исходный материал, методика исследований, наблюдения, учеты, анализы.

3. Результаты исследований.

3.1. Принципы и методы селекции озимой мягкой пшеницы.

3.1.1. Агротехнические фоны выращивания.

3.1.2. Схемы, объемы работ и ускорение селекционного процесса.

3.1.3. Методы селекционной работы.

3.2. Селекция озимой мягкой пшеницы с комплексом хозяйственно-биологических признаков и свойств.

3.2.1. Селекция на морозозимостойкость.

3.2.2. Селекция на засухоустойчивость.

3.2.3. Селекция на устойчивость к болезням.

3.2.4. Селекция на высокий потенциал урожайности.

3.2.4.1. Вегетационный период, высота растений, устойчивость к полеганию.

3.2.4.2. Урожай и элементы структуры.

3.2.5. Селекция на высокое качество зерна.

3.2.5.1. Физико-химические и хлебопекарные свойства зерна.

3.2.5.2. Влияние компонентного состава глиадина на качество и другие признаки и свойства.

3.2.6. Оптимальные параметры идеального сортотипа пшеницы.

3.2.7. Результаты селекции.

3.3. Усовершенствованная, энергосберегающая технология возделывания озимой пшеницы в засушливые годы.

3.3.1. Основные агроприемы технологии возделывания по непаровым предшественникам.

3.3.2. Некоторые агроприемы возделывания по парам.

3.4. Биоэнергетическая оценка элементов технологии возделывания, предшественников и новых сортов озимой мягкой пшеницы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Селекция высокоадаптивных сортов озимой мягкой пшеницы и совершенствование элементов технологии их возделывания для засушливых условий юга России"

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Озимая пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая значительный удельный вес в структуре зернового клина страны. Она лучше яровой использует биоклиматический потенциал регионов выращивания и обеспечивает гарантированное производство зерна.

Дон - крупнейший озимопшеничный регион России, но надежность этой культуры здесь пока что окончательно не достигнута. Как это не покажется странным, XX век в истории земледелия Дона мы рассматриваем, как век введения в производство новой для этих мест культуры - озимой пшеницы, век ее изучения, мучительного освоения, больших надежд, удач и разочарований.

В отдельные благоприятные годы валовые сборы зерна озимой пшеницы в Ростовской области радовали земледельцев (1978 год - 5 млн. 678,8 тыс. тонн). В 1990 году была получена рекордная урожайность этой культуры за всю историю земледелия Дона - 3,88 т/га в среднем по области. Это вселяло большие надежды на перспективность озимой пшеницы. Но в иные годы приходило разочарование в ее урожайности (1963 - 1,0 т/га, 1965 - 0,91 т/га). Получение низких валовых сборов зерна (1969 - 449,5 и 1972 - 824,3 тыс. тонн) не обеспечивало даже потребности области в продовольственном и семенном зерне.

Большую тревогу вызывает резкое снижение урожаев озимой пшеницы в последующие годы, то есть в годы перестройки народного хозяйства России.

По данным Ростовского областного управления статистики среднегодовая уборочная площадь озимой пшеницы составляла здесь в 1961.1993 гг. -1 млн. 723 тыс. га, то есть 8. 10% всей площади озимой пшеницы в СССР и 15.20% - России. Удельный вес этой культуры в каждом хозяйстве данного региона составляет 40.50% посевов всех зерновых культур, удельный вес валовых сборов зерна - около 70%.

Примерно половина всех посевов озимой пшеницы размещается по черным парам (1984. 1995 гг. - 750.800 тыс. га), другая половина (700.750 тыс. га) — по непаровым предшественникам.

Для успешного выполнения задач по увеличению производства зерна и повышению его качества, важнейшее значение имеет ускорение и модернизация селекционного процесса, создание и внедрение новых сортов в производство и совершенствование технологии их возделывания.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основная цель проведенных исследований - определить наиболее эффективные принципы и методы селекции и на их основе создать высокоурожайные, высокоадаптивные на сроки сева сорта озимой мягкой пшеницы и усовершенствовать технологию их возделывания для засушливых условий Юга России.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить объемы, оптимальную схему селекционного процесса, основные методы селекции озимой мягкой пшеницы.

2. Выявить наиболее эффективные критерии отбора по основным признакам и свойствам.

3. Установить особенности селекции озимой мягкой пшеницы на:

3.1. морозозимостойкость;

3.2. засухоустойчивость;

3.3. устойчивость к болезням;

3.4. продуктивность;

3.5. высокое качество зерна.

4. Изучить и создать исходный материал для селекции озимой мягкой пшеницы.

5. Разработать параметры сортов озимой мягкой пшеницы идеального типа для местных условий.

6. Создать новые высокоурожайные сорта озимой мягкой пшеницы, обладающие высокой адаптивностью к срокам сева, высокой способностью к образованию новых побегов (к кущению) в зимне-ранневесенний период.

7. Усовершенствовать элементы технологии возделывания озимой пшеницы:

7.1. Установить сроки сева и нормы высева семян при нормальном увлажнении почвы и сильной иссушенности ее верхнего слоя.

7.2. Определить способы обработки почвы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Усовершенствована схема и методика селекционного процесса, продолжительность создания сорта сокращена более чем в два раза.

Создан исходный материал, обладающий почти всем комплексом желаемых признаков и свойств, которые ранее считалось невозможным совместить в одном генотипе.

Показана роль сложной ступенчатой гибридизации сортов, отдаленных в эколого-географическом отношении и целенаправленного отбора, как основного метода при создании новых сортов.

Подтверждено, что при подборе пар всех типов скрещиваний в качестве материнского растения желательно использовать хорошо приспособленный к местным условиям (местный) сортообразец, а в качестве отцовского - местный или отдаленный в эколого-географическом происхождении сорт, имеющий недостающие ценные признаки и свойства.

Установлено, что засухоустойчивость сорта в условиях юга России зависит главным образом от его способности в условиях засухи сохранять максимальное число хорошо выполненного зерна. Показано, что высокая урожайность в условиях засухи может успешно сочетаться в одном генотипе с раннеспелостью и скороспелостью, что ранее считалось невозможным.

Получены сорта озимой мягкой пшеницы, которые на протяжении более 10 лет сохраняют устойчивость к бурой ржавчине.

Установлено, что при селекции сильных сортов пшеницы метод седиментации не дает объективной оценки их качества, ориентируясь на него выбраковывается высококачественный материал на ранних этапах селекции.

Разработана шкала оценки генотипов пшеницы по глиадиновым аллелям.

Установлены параметры основных признаков и свойств при селекции новых сортов озимой мягкой пшеницы. Определены модели сортотипов для местных условий.

Установлены эффективные критерии отбора и браковки селекционного материала на морозозимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням, продуктивность и высокое качество зерна.

Созданы сорта озимой мягкой пшеницы с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств, значительно превышающие стандарты по урожаю зерна как при посеве в оптимальные, так и в поздние сроки, за счет высокой способности к кущению в зимне-ранневесенний период.

Уточнены способы обработки почвы, сроки и нормы высева семян. Усовершенствованная технология позволяет получать в условиях производства высокие урожаи зерна, существенно повышает точность полевых опытов, сохраняет ценнейший селекционный материал в любые годы, независимо от складывающихся погодно-климатических условий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

В результате многолетних исследований автором создано 18 сортов озимой мягкой пшеницы, семь из которых занесены в Государственный реестр по Северо-Кавказскому и Нижневолжскому и другим регионам и одиннадцать проходят государственное испытание. Новые сорта: Северная заря, Дон 93, Дон 95, Дар Зернограда, Донской маяк, Ермак, Зерноградка 10 рекомендованы для возделывания по всем зонам и всем предшественникам в Ростовской, Волгоградской, Воронежской и Саратовской областях, Ставропольском крае и Калмыкии. Это высокопродуктивные сорта, которые широко и быстро внедряются на поля сельскохозяйственных предприятий всех форм собственности. В настоящее время они высеваются в зонах районирования на площади более 400 тысяч гектаров.

При селекции озимой мягкой пшеницы предложено использовать два аг-рофона - пар и непаровой предшественник (кукуруза на силос).

Предложены пути повышения эффективности селекции (доноры, источники) на морозозимостойкость, засухоустойчивость, скороспелость, устойчивость к болезням, продуктивность, высокое качество зерна.

Предложено использовать при практической селекции шкалу оценки генотипов пшеницы по глиадиновым аллелям. Показана целесообразность использования глиадиновых маркеров в периодическом контроле за чистотой семей, сортов и коллекционных сортообразцов, в поддержании их однородности и стабильности.

Для более целенаправленной селекционной работы разработаны параметры полуинтенсивных, интенсивных и универсальных сортов.

В каждой почвенно-климатической зоне, в каждом хозяйстве рекомендуется возделывать четыре сорта озимой мягкой пшеницы; один сорт интенсивного типа, один полуинтенсивного и два - универсального типа раннего созревания.

Рекомендуется усовершенствованная технология возделывания озимой пшеницы в производственных условиях, которая позволяет полностью избежать весенних подсевов и пересевов озимых и связанных с этим больших вторичных материально-технических затрат. Использование этой технологии в научных учреждениях, особенно в селекционных, позволяет в годы с экстремальными погодными условиями существенно повысить точность полевых опытов, избежать гибели ценнейшего селекционного материала.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНЕСЕННЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Оптимальные объемы, схемы, усовершенствованная методика ускорения селекционного процесса.

2. Новый исходный селекционный материал, обладающий комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств.

3. Параметры сортов озимой мягкой пшеницы и основные критерии отбора и контроля в процессе создания сортов с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств, адаптированных к местным почвенно-климатическим условиям.

4. Сложная ступенчатая гибридизация и целенаправленный отбор - основной метод создания высокоадаптивных сортов к местным экстремальным условиям.

5. Эффективность и результаты селекции на морозозимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням, продуктивность, высокое качество зерна. Обоснование возможностей сочетания высокой морозозимостойкости и устойчивости к болезням с высоким качеством зерна и другие, эффективности отбора на эти признаки.

6. Новые, с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств, пригодные к разным срокам сева сорта озимой мягкой пшеницы, обладающие высокой регенерационной способностью к образованию новых побегов (к кущению) в зимне-ранневесенний период.

7. Усовершенствованные элементы технологии возделывания озимой пшеницы в комплексе с новыми сортами позволяют получать высокие урожаи зерна в любые годы, независимо от складывающихся погодно-климатических условий.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ

Исследования проведены в соответствии с планом научно-исследовательских работ Донского селекцентра по проблеме Poi «Создать и передать на государственное сортоиспытание для посева по непаровым предшественникам засухоустойчивый сорт сильной озимой пшеницы с потенциальной урожайностью 7,0.7,5 т/га, с устойчивостью к полеганию, осыпанию и основным болезням»; «Создать и передать на государственное сортоиспытание для посева по парам зимостойкий сорт сильной озимой пшеницы с потенциальной урожайностью 7,5.8,0 т/га, устойчивостью к засухе, полеганию, осыпанию и основным болезням».

Основные результаты научных исследований неоднократно докладывались на республиканских, областных, краевых и районных научно-производственных совещаниях специалистов сельского хозяйства Ростовской, Волгоградской, Саратовской областей, Ставропольского края и Калмыкии (1986. .2000 гг.), на научных конференциях АЧГАА (Зерноград, 1998. .2000 гг.). Отчеты по результатам исследований ежегодно заслушивались на заседаниях научного совета Донского селекцентра и Ученого Совета НПО «Дон».

Основные положения диссертационной работы доложены на Всесоюзных и Российских научно-методических совещаниях по селекции, семеноводству и освоению технологий возделывания (Мироновка, 1987, 1988 гг.; Москва, 1989, 1994, 1998); на ВДНХ СССР (Москва, 1991); на 5-ом съезде ВОГИС СССР

Москва, 1987); на 1-ом съезде ВОГИС России (Саратов, 1994); на совещании по генетическим коллекциям (Новосибирск, 1993); на генетико-селекционной школе (Новосибирск, 1994); на конференциях по проблемам селекции зерновых культур (Саратов, 1990, 1995, 1999 гг.); на заседаниях Проблемного Совета по качеству зерна пшеницы, отделения растениеводства РАСХН (Краснодар, 1998, 2000 гг.); на международной конференции «Научные основы стабилизации производства продукции растениеводства» (Харьков, 1999 г.).

Результаты исследований, изложенные в диссертации, изданы в рекомендациях, в частности «Агротехнические мероприятия полевых работ в Ростовской области. Озимые культуры» (Ростов-на-Дону, 1999, 2000 гг.) и являются составной частью рекомендаций «Система ведения агропромышленного производства Ростовской области на период 1996.2000 гг.» (Ростов-на-Дону, 1996).

Основные положения диссертации изложены в 73 научных работах и подтверждены созданием 18 сортов озимой пшеницы, 7 из которых внесены в Государственный реестр селекционных достижений и рекомендованы для возделывания по всем зонам и по всем предшественникам в Ростовской, Волгоградской, Воронежской, Саратовской областях, в Ставропольском крае, в Калмыкии, 11 сортов изучаются на государственном испытании и показывают высокие результаты.

Исследования по основным вопросам диссертации автором проводились самостоятельно, однако в целях более углубленного и всестороннего изучения отдельных вопросов, исследования выполнялись совместно с заведующими лабораторий и сотрудниками Донского селекцентра: д.б.н. Копусем Михаилом Мефодьевичем, д.с.-х.н. Бельтюковым Леонидом Петровичем, д.с.-х.н. Косты-левым Павлом Ивановичем, к.с.-х.н. Шатиловым Леонидом Григорьевичем, к.с.-х.н. Прищеповым Семеном Никифоровичем, к.б.н. Деровым Анатолием Ивановичем, старшими научными сотрудниками Деровой Татьяной Григорьевной, Анипенко Людмилой Николаевной.

Автор выражает искреннюю признательность старшим научным сотрудникам: Гричаниковой Татьяне Александровне, Звягиной Ольге Ивановне, Ков-тун Людмиле Николаевне, Скрипка Ольге Викторовне, всем участвующим в исследованиях сотрудникам отдела селекции и семеноводства озимой пшеницы, научному консультанту академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук Калиненко Ивану Григорьевичу.