Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция ярового ячменя для засушливых условий Ставропольского края

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Морозов, Николай Александрович

Глава I. Обзор литературы.

1.1 Классификация и генетика основных признаков ярового ячменя,

1.2 Продуктивность ярового ячменя и ее слагающие компоненты.

1.2.1 Фотосинтез и его значение.

1.2.2 Фотопериодическая чувствительность.

1.2.3 Влияние абиотических факторов: а/ Физиолого-генетические аспекты продуктивности. б/ Влияние влагообеспеченности. в/ Температурный фактор.

1.2.4 Место ярового ячменя в севообороте.

1.3 Качество зерна ячменя и селекционный путь улучшения.

1.4 Основные болезни и вредители ярового ячменя. Значение иммунологической селекции.

1.5 Краткая история селекции ярового ячменя на Прикумской опытно-селекционной станции.

Глава II. Почвенно-ютш.'.атическне условия зоны исследований, исходный материал и методика,

Результаты исследований.

Глава III, Влияние погодных факторов зоны исследований на продолжительность вегетации и продуктивность ярового ячменя. 3,1 Влияние влагообеспеченности на продолжительность вегетации и продуктивность,

3.2 Влияние среднесуточной температуры воздуха н сильных суховеев на продолжительность вегетации и урожайность.

3.3 Влияние погодных факторов на проявление фэнотнпических признаков ярового ячменя.

3.4 Задачи по совершенствованию культуры ярового ячменя.

Глава IV. Результаты изучения и создания нового исходного материала. Характеристика нового селекционного материала и сортов ярового ячменя.

4.1 Результаты изучения коллекции ВИР ярового ячменя.

4.2 Результаты экологического испытания сортов ярового ячменя,

4.3 Создание исходного материала для селекции ярового ячменя. ill

4.4 Характеристика нового селекционного материала и сортов ярового ячменя.

4.5 Использование ярового ячменя в качестве страховой ]?ультуры в засушливых условиях Ставропольского края.

Выводу и предложения для селекционной практики и и сельскохозяйственного производства. Выводы.

Рекомендации для селекционной практики и производства.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Селекция ярового ячменя для засушливых условий Ставропольского края"

В большинстве экономически развитых странах мира зерно было и остается основой продовольственного обеспечения населения. Зерно - один из главных видов корма, причем наиболее аффективный., без его широкого применения невозможна интенсификация животноводства (IS).

Мировое производство зерна постоянно растет. При ускоренном росте общего объема его производства в мире проявляется устойчивая тенденция увеличения валовых сборов фуражного зерна., в основном за счет возделывания кукурузы и ячменя. Посевы ячменя по предварительным данным ФАО, в мировом земледелии составляет 79,1 млн.га, "что определяет место его после пшеницы, риса и кукурузы. Урожайность его в мировом сообществе составляет 2,3 т/га, а валовой сбор 181860 тыс. тонн (67).

За последние 40 лет площади под ячменем удвоились и в два раза возросла их урожайность. Однако возрастание не было равномерным в пределах как стран, так и континентов. Значительные успехи по уровню урожая зерна имеют европейские страны (12).

При рассмотрении статистических данных ФАО в разрезе континентов можно проследить различные методы ведения сельского хозяйства - экстенсивного, когда увеличение производства происходит, в основном, за счет роста посевных площадей, до интенсивного, когда валовый сбор растет за счет увеличения урожайности (67).

Производство ячменя в основных зерновых странах мира в 1997 году составило 156617 тыс. тонн, при средней урожайности в 23,6 ц/га. За последние годы наибольшая урожайности ячменя получена во Франции, Германии, Англии. Так, например во Франдни в 1997 году урожайность ячменя составила 60,2 ц/га (67).

Бывшие республики СССР являются крупнейшими производителями зерна ячменя. Его посевы занимают второе место после пшеницы. Посевная площадь ячменя в 1985 году составляла 25 млн.га. Он высевается во всех агроклиматических зонах. Наиболее интенсивный рост посевных площадей наметился в 50-е годы с освоением целинных земель, а также изменением структуры поля с учетом культуры земледелия и других факторов (37).

Основные площади занимает яровой ячмень. Его возделывают повсеместно, от северных районов до субтропиков. Посевы ярового ячменя во всех почвенно-климатических зонах постоянно расширяются. В Российской Федерации посевы ярового ячменя удвоились, но распределены они по территории республики неравномерно. Большая часть посевов ячменя приходится на Европейскую часть России. В Центрально-Нечерноземном районе ячмень занимает более 40% от общих площадей зерновых культур (65).

В 1997 году в стране было произведено 20.,8 млн. тонн озимого и ярового ячменя., или почти 24% всей массы зерновых. По сравнению с 1991-1995 годами валовое производство зерна ячменя в 1996 году сократилось на 7,9 млн. тонн, а в 1997 году на 3,0 млн. тонн (67).

Ячмень - один из основных зернофуражных культур. Зерно ячменя, особенно репродуцируемое в южных и юго-восточных засушливых районах, является непревзойденным по своим кормовым достоинствам.

Сухое зерно степных районов и средней полосы содержит соответственно: воды - 13%, протеина - 15-11,8%, белка -14,4-10,5%, жира - 4-2,3%, золы - 2,6-2.8%, безазотистых экс

- б трактивных веществ - 62/1-65,7%. Зерно ячменя - отличный концентрированный корм, солома и мякина используются в качестве грубого корма или силоса. Корм из зерна ячменя незаменим при откорме свиней для получения высококачественного бэкона, а также для откорма птиц и телят.

Большое значение ячмень имеет в пивобезалкогольной промышленности. Большая часть посевных площадей пивоваренного ячменя сосредоточена в европейских странах. В Российской Федерации пивоваренные сорта ячменя возделываются в 14 областях (Белгородская, Брянская, Воронежская, Курская, Тамбовская и др.) (37).

В Северо-Кавказком районе яровой ячмень занимает 8-10% от площади зерновых, причем около 70% посевов приходится на Ростовскую область. В Ставропольском крае в последние годы озимая пшеница возделывается на площади 1200-1300 тыс.га, озимый ячмень - 80-120 тыс.га. Большие колебания по посевным площадям в крае отмечаются по яровому ячменю. Это объясняется тем, что в засушливой части края яровой ячмень является основной страховой культуры на случай гибели озимых зерновых культур в результате неблагоприятных условий перезимовки. Один - два раза в десятилетие наличие влаги по непаровым предшественникам в осенний период не обеспечивает удовлетворительное развитие растений до окончания осенней вегетации. Часть семян в полусухой почве подвергается гибели от грибных болезней. Такие посевы также подсевают или пересевают ячменем. Сорта ярового ячменя по срокам созревания очень близки к озимым культурам и это позволяет сохранить для их использования на фуражные цели смешанные посевы зерновых культур. Площади возделывания ячменя в такие годы резко возрастают. Так, в 1983 году площадь занимаемая яровым ячменем в крае составила 126,7 тыс.га, а в отдельные годы увеличивалась до 400-450 тыс.га.

Посевы ярового ячменя на верно в Ставропольском крае также значительно колеблются по годам. После неблагоприятной зимы и "ремонта" озимых культур, площади возрастают. Это связано с необходимостью восполнения страховых объемов семян. В течении ряда благоприятных лет для озимых культур прослеживаются тенденции к уменьшению площади посева ярового ячменя на зерно.

В Ставропольском крае яровой ячмень на зерно в среднем высевается на площади 70-80 тыс.га. В 1999 году он высевался на площади 82,0 тыс.га.

В последнее десятилетие в крае отмечается тенденция к уменьшению посевных площадей озимого и ярового ячменя. Это в первую очередь объясняется значительным сокращением поголовья скота в коллективных сельхозпредприятиях и благоприятными условиями для озимых культур. В последние два года как положительную тенденцию необходимо выделить увеличение численности свиней и определенную тенденцию к стабилизации поголовья крупнорогатого скота. С одной стороны это создает предпосылки и необходимость расширения посевных площадей ячменя, в том числе и как страховой культуры, которая будет иметь определенное значение в экономике сельхозпредприятий Ставропольского края. С другой - обуславливает необходимость и потребность продолжения селекционной работы ярового ячменя на Прикумской опытно-селекционной станции СНййСХ, повышения ее результативности.

Дель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в изучении исходного материала ярового ячменя, оценке влияния метеофакторов на продолжительность вегетации и продуктивность, создании нового селекционного материала с высокой адаптацией к засушливым условиям Ставропольского края. На этой основе планировалось вывести новые сорта ярового ячменя, отличающиеся комплексом хозяйственно - ценных признаков.

В задачи исследований входило:

1. Оценить погодные факторы и их влияние на продолжительность вегетации, продуктивность ярового ячменя.

2. Определить влияние погодных факторов на проявление фе-нотипических признаков. Конкретизировать дальнейшие задачи селекционного совершенствования культуры.

3. Провести изучение коллекционных сортообразцов и экологическое испытание перспективных сортов ярового ячменя.Выделить наиболее перспективный материал для дальнейшей селекционной работы.

4. Дать сравнительную оценку эффективности различных комбинаций, полученных по эколого - географическому принципу, биологической и морфологической контрастности, химическим мутагенезом.

5. Провести оценку нового селекционного материала и сортов ярового ячменя.

6. Определить эффективность использования ярового ячменя в качестве страховой культуры, для возможного ремонта посевов озимых культур.

Научная новизна работы. Впервые в засушливых условиях Ставропольского края дана комплексная оценка влияния метеофакторов на продолжительность межфазных периодов вегетации, проявление фенотипических признаков и продуктивность ярового ячменя. Изучены коллекция ВИР и перспективные сорта ярового ячменя. Создан разнообразный селекционный материал и новые, хорошо адаптированные к особенностям зоны сорта ярового ячменя.

Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований выявлены наиболее критические периоды в течении вегетации ярового ячменя и метеофакторы, отрицательно влияющие на продуктивность. Выделены сортообразцы из коллекции ВИР и сорта инорайонной селекции, обладающие как отдельными, так и комплексом хозяйственно - ценных признаков. Этот материал использован в собственной селекционной работе и рекомендован для привлечения в селекционный процесс другим учреждениям.

При подборе родительских форм для гибридизации по принципу биологической и морфологической контрастности созданы новые сорта, успешно конкурирующие по отношению к традиционно используемым двурядным ячменям.

Созданы и внесены в Государственный реестр селекционных достижений новые сорта ярового ячменя: Прикумский юбилейный -Северо-Кавказский и Нижневолжский регионы, Прикумский 47 - Северо-Кавказский регион. Определено, что использование ярового ячменя в качестве страховой культуры экономически более целесообразно по сравнению с яровой пшеницей и весенним посевом двуручек ячменя.

Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены на методических комиссиях Ставропольского НИИСХ и Краснодарского НИИСХ им. П.П.Лукьян :енко, на научно-теоретической конференции "Проблемы селекции и генетики пшеницы и ячменей" (Краснодар, 1984), на заседании секции "Селекция зернофуражных культур на иммунитет к болезням и вредителям" (Моеква, 1985.) , на Координационном совете по селекции зернофуражных культур (Молдавия., г.Бельцы, 1986), на юбилейной научно -практической конференции, посвященной 50 - летию селекционной работы с зерновым культурами на Прикумье (Ставропольский кр., г.Буденновск, 1997), на 64-й научно - практической конференции Ставропольской ГСХА (Ставрополь - 2000).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе авторские свидетельства на два сорта ярового ячменя, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений.

Заключение Диссертация по теме "Селекция и семеноводство", Морозов, Николай Александрович

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Глава iii. Шззяпхз погоекш: факторов ка прояол-?штольнастъ вегетации и продуктивность ярового ячменя.

Для изучения влияния основных лимитирующих климатических факторов зоны исследований на продолжительность вегетации и продуктивность ярового ячменя., важно подобрать конкретный объект, т.е. сорт, который в большей степени соответствовал был основным параметрам культуры для данной зоны.

Эти параметры и критерии подбора объекта для исследований в определенной степени относительны и отражают уровень совершенства агротехники, селекционной работы с культурой на данном этапе.

На основе анализа и обобщения результатов многолетних и краткосрочных опытов, позволило выбрать в качестве объекта исследований сорт ярового ячменя Прикумский 22, который на наш взгляд, отвечает основным параметрам для icyльтуры. Сорт в достаточной мере соответствует зональным особенностям. Вегетационный период этого сорта в среднем составляет 75 дней, он относится к группе скороспелых и засухоустойчивых сортов. Пора-жаемость основными и наиболее распространенными болезнями в зоне, составляет средний и ниже среднего уровень. рассмотрим же в отдельности влияние влагообеспеченности и температуры воздуха на продолжительность периодов вегетации и продуктивность ярового ячменя.

Приведенные данные показывают, что если запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на момент сева ярового ячменя характеризовались меньшими колебаниями по годам, то в течении периодов вегетации ярового ячменя количество выпадающих осадков значительно отклонялось от среднего уровня. Так, в первый период (всходы - кущение) эти колебания составили от 7 до 159%, во второй (кущение - колошение) - от 43 до 239% и в третий (колошение - восковая спелость) - от 56 до 181%, а общая влагообеспеченность колебалась от 68 до 130%.

Если продолжительность активной вегетации в первый период за годы исследований колебалась от 11 до 21 дня, то в последующие периоды прослеживается четкая тенденция к уменьшению этих колебаний и в результате общая продолжительность вегетации ярового ячменя сорта Прикумский 22 колебалась от 65 до 83 дней.

Влзгообеслечетшосгл, продолхипо.ль1юспь легепщии и урояашосяь ярового яшеия ijmiW-4WM :ю

Годы Влагообеспеченность (мм) Продолжительность вегетации (дн) Урожайность

Запасы влаги в метровом слое на момент сева Осадки (всходы- кущение) Осадки Iкущение -колошение) Осадки (колошение-восковая спелость Общая влаго-ооеспе-ченностъ всходы -кущение кущение-колошение колошение восковая спелость общая

1983 60 2,8 119,8 99,9 282,5 14 32 37 83 26,0

1984 50 59,1 34,7 136,9 280,7 16 28 32 76 ПП О О

1985 40 22,2 31,9 78,7 172,8 11 24 31 66 11,6

1986 67 12,7 55,0 49,8 184,5 13 34 31 78 29,0

1987 79 17,1 44,3 62,9 203,3 16 iC.O П'-f ! 65 пп о iC, / , О

1988 111 49,9 35/1 130,0 326,0 14 31 29 74 16,7

1989 128 30,6 62,8 71,5 292,9 16 30 30 76 18,8

1990 122 18,0 46,6 51,6 238, л 14 TJ о/ 29 80 23,4

1991 118 55,2 92,3 45,9 311,4 14 28 26 68 20,1

1992 89 59,1 29,0 84,6 261,7 15 32 29 76 21,7

1993 пп OiC, 37,6 95,5 106,8 331,9 20 27 30 77 26,8

1994 102 18,0 26,0 42,4 188,4 14 24 33 71 26,9

1995 124 95,9 30,0 69,6 332,9 14 30 30 74 "19,0

1996 86 О1? о, 31,7 54,2 204,2 -13 24 35 72 "19 Л

1997 103 47,9 21,7 52,6 225,2 21 25 33 79 16,4

С-редн. 91 37,2 50,2 75,8 255,7 15 29 31 75 21,7

В среднем за 15 лет урожайность ярового ячменя сорта Прикумский 22 составила 21,7 ц/га (мин,- 11,6, макс,- 29„О ц/га).

Приведенные в таблице статистические данные по влагообес-печенности за периоды вегетации не позволяют, на первый взгляд, выявить наиболее ответственный отрезок вегетации, влияющий на продуктивность ярового ячменя, Поэтому проведем группировку данных и выразим их графически (рис. 3.1.1). урожайяосшь (ц/га)

2 о о осздт

2D М 60 £0 ЮО /2 О /У<г>

I - всходи. - кущение, II - кущение - колошение, III - колошение - восковая спелость.

Рис. 3.1.1 Влияние втюсфзрных осадков па урожайность ярового ячменя по периодам вегетации (1983 - 1997 гг.).

Графическое изображение влияния влагообеспеченности на урожайность позволяет сделать вывод, что с увеличением выпадения атмосферных осадков от кущения до колошения, прослеживается закономерность к увеличению урожайности. Причем, в этом периоде возрастание урожайности отмечалось при увеличении осадков до 60 мм. Таким образом, превышение количества выпадающих осадков в этот период вегетации, превышающий средней уровень до 2Ш способствовало увеличению урожайности ярового ячменя. В другие периоды вегетации такой положительной тенденции не выявлено.

Та.бл1ца ЗЛ.2

Коррзштоппая взаимосвязь урогшиоаш ярового птшя с влзгаобсспсчсппосгяя (1083-1937 гг.}.

J ! \ .J j Коэффициент j

Существенная к положительная средняя связь выявлена между количеством выпавших осадков от кущения до колошения с урожайностью. Коэффициент корреляции равен 0,53 + 0,23. От колошения до восковой спелости атмосферные осадки на уровень урожайности не оказывали влияния но, несомненно, они играют положительную роль в снижении средней температуры воздуха.

3.2 Влияние среднесуточная кежерзяуря воздуха и шлытх суховеев па продошл?ТиельЕосяз> вегетации и уроштосхь.

В 1995 и 1996 годах среднесуточная температура воздуха была выше среднемноголетней на всем протяжении активной вегетации ярового ячменя. Зги два года прошли и при высокой насыщенности сильными суховеями. В эти годы урожайность сорта Прикумский 22 была ниже средней за 15 лет на 2,7 и 2,6 ц/га, соответственно (табл. 3.2.1).

TS.f}J21il3,

Срэдпе,с}/г.очт:о гшпсрзц/ря воздухя. продол^иг^лъпсспь пегсглции и УрОлс;;псстпь провоза ячкешг соргл Ирт&'сгшн 22 за 1983-linJ7 годи. о -о -f

1983 15,5 15,0 20,5 1 2 9 24 14 32 37 83 26,0

1984 10,2 17,4 20,1 8 29 2 6 16 28 32 76 22,2

1985 14,3 19,2 20,7 10 42 0 0 11 24 31 66 11,6

1986 12,4 14,7 22,2 4 12 8 26 13 34 31 78 29,0

1987 13,7 17,9 22,0 1 4 0 0 16 22 27 65 27,8

1988 -1 О г! iOj 1 14,6 9 О ICIG , 1 3 1 о 14 31 (О 9 74 16.,7

1989 11,6 15,5 19,3 2 6 2 6 16 30 31 77 18,8

1990 10,7 13,7 20,9 0 0 0 0 14 37 29 80 23,4

1991 14,5 15,7 23,0 0 0 0 0 14 28 26 68 20/1

1992 9,3 15,0 20,4 1 3 0 0 15 32 29 76 21,7

1993 9,9 16,2 19,0 0 0 0 0 20 27 30 77 26,8

1994 14,4 17 Л 19,7 1 4 1 о 14 24 с* о ■>!> 71 26,9

1995 14,1 17,5 22,2 6 19 9 32 14 30 30 74 19,0

1996 14,6 20,2 21,2 7 29 9 26 13 24 35 72 19,1

1997 11,0 18,9 ОП >1 си , i 1 4 о о 9 21 ОСТ twO on ОО 79 "16,4

Сред. 12,7 16,6 21,0 3 10 3 9 14 29 31 75 21,7

Графическое изображение влияния среднесуточных температур воздуха на урожайность, наглядно показано на рис. 3.2.1. уlJL>.r.izinnuL-mi:' ( ш

If 20 (S ю is го

J - всходы - кущение, II - кущение - колошение, III - колошение - восковая спелость Рис. 3.2.1 Влияние среднесуточной температуры воздуха на урохшноспъ ярового ячменя (1983-1997 гг.).

Такое положение подтверждается и влиянием сильных суховеев. За годы исследований. насыщенность сильными суховеями возрастала от фазы полного колошения до восковой спелости. урожайность (ц/га) зо

20 ю суховеи ю го зо чо

II - кущение - колошение, III - колошение - восковая спелость

Рис. 3.2.2 Влияние сильных суховеев на урожайность ярового ячменя (1983--199? 22.).

Если в период от кущения до колошения с увеличением насыщенности сильными суховеями урожайность имеет тенденцию к снижению, то в период колошение - восковая спелость сильные суховеи, приходящиеся ближе к завершению вегетации, оказывали меньшее влияние, или не влияли на снижение урожайности. Но в этом утверждении заложено определенное противоречие. Ведь высокие температуры воздуха и насыщенность сильными суховеями в период налива зерна должны приводить к меньшей озерненности колоса и формированию более мелкого зерна, что в конечном итоге должно привести к снижению урожайности. Однако, необходимо учитывать и специфику объекта исследований. В данном случае сорт ярового ячменя Прикумский 22 относится it сортам с высокой засухоустойчивостью, По классификации ВИР им. Н.И.Вавилова он отнесен к I группе засухоустойчивости. Но из приведенных рис. 3.2.1 и 3.2.2 мошю предположить, что в первой половине периода колошение - восковая спелость его жаростойкость и засухоустойчивость менее значительны, чем во второй половине этого периода. В такие годы (1983, 1986, 1987.), когда во второй половине этого периода среднесуточные температуры воздуха или сильные суховеи превышали среднее значение, урожайность При-кумского 22 была выше среднемноголетнего уровня. В подтверждение этого положения было бы уместно добавить, что масса 1000 зерен сорта Прикумский 22 в 1983 и 1986 году снизилась менее чем на 1%.

В 1995 и 1996 году сумма выпавших осадков в период кущение - колошение и колошение - восковая спелость была меньше среднего значения. В эти годы среднесуточные температуры воздуха и насыщенность сильными суховеями в периоды кущение - колошение и колошение - восковая спелость превышали средний уровень, что снизило урожайность сорта Прикумский 22 на 8,8%, а масса 1000 зерен все же была выше средней и равнялась 46,1 и 46,9 граммов соответственно, что убедительно доказывает высокую адаптацию сорта к высошш температурам, низкой относительной влажности воздуха (суховейным явлениям).

Проведенный корреляционный анализ данных показал о наличии несущественной связи среднесуточных температур воздуха в периоде всходы - кущение и колошение - восковая спелость с урожайностью.

В период же кущение - колошение связь была существенной. имела среднее отрицательное влияние (-0,39 + о, 26), На уровень урожайности сорта Прикумский 22 оказывала отрицательное среднее влияние насыщенность суховеями в этот период вегетации (г = -0,49 + 0,24),