Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание высокопродуктивного раннеспелого исходного материала для селекции подсолнечника в условиях Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Пузиков, Александр Николаевич, Краснодар

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР имени В. С. ПУСТОВОЙТА

На правах рукописи

ПУЗИКОВ Александр Николаевич

СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНОГО РАННЕСПЕЛОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 06.01.05. - селекция и семеноводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: кандидат

сельскохозяйственных наук

В.Н. Суровикин

кандидат

сельскохозяйственных наук С. Г. Бородин

Краснодар 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

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

1 .Селекция подсолнечника на скороспелость (литературный обзор) ..........10

2. Исходный материал, условия и методика проведения исследования ......27

2.1. Исходный материал .................................................................................27

2.2. Почвенно-климатические условия .........................................................31

2.3. Методика исследований ..........................................................................37<,

г

3. Изучение реакции сортов подсолнечника различного происхождения

на климатические условия Западной Сибири ..............................................41

3.1. Классификация сортов подсолнечника по продолжительности вегетационного периода ...........................!...;.. л: .*..•.............................44

3.2. Определение влияния метеорологический условий на продолжительность фенофаз у подсолнечника ..................................46

3.2.1. Посев - всходы* ......................................................................................48

3.2.2. Всходы - бутонизация ..........................................................................49

3.2.3. Бутонизация - цветение .......................................................................52

3.2.4. Цветение - созревание .........................................................................54

3.2.5.Всходы - созревание .............................................................................57

4. Оценка эффективности применения методов отбора, гибридизации и разных способов опыления растений при создании раннеспелого и очень раннеспелого исходного селекционного материала подсолнечника ...............................................................................................62

4.1 Сравнительная оценка результативности индивидуального и массового отбора .....................................................................................62

4.2 Использование разных способов опыления при селекции подсолнечника на скороспелость ..........................................................65

4.3. Межсортовая гибридизация, как метод создания

высокопродуктивного селекционного материала ..............................67

5. Результаты применения разных агротехнических фонов при отборе раннеспелых биотипов подсолнечника ........................................................71

5.1. Повышенное минеральное питание .......................................................71

5.2. Загущение стеблестоя ..............................................................................74

6. Использование фотопериодического метода при селекции

подсолнечника на скороспелость ..................................................................77,

6.1. Наследование некоторых селекционных признаков потомств

растений, отобранных на фоне короткого дня ....................................84

6.1.1. Продолжительность вегетационного периода ..................................84

6.1.2. Высота растений ...................................................................................86

6.1.3. Лузжистость семянок ...........................................................................89

6.1.4. Масличность семянок ...........................................................................91

7. Результаты селекции-подсолнечника на скороспелость .............................95

7.1. Использование раннеспелого и очень раннеспелого исходного материала в селекционном процессе ....................................................95

7.2. Характеристика нового очень раннеспелого сорта подсолнечника Сибирский97. .........................................................................................101

Выводы ...............................................................................................................102

Предложения для селекционной практики ....................................................104

Список использованной литературы ..............................................................105

Приложения .......................................................................................................118

ВВЕДЕНИЕ

Подсолнечник - основная масличная культура в России. Среди масличных растений на его долю приходится до 70 % посевных площадей и до 85 % валового сбора маслосемян.

Масло из семян подсолнечника по калорийности и вкусовым качествам - лучшее среди других вырабатываемых в России растительных масел. В нем содержится около 60 % физиологически важной линолевой кислоты. Оно бо-

"5$ ..

гато витаминами А, Д, Е, К, хорошо усваивается организмом, имеет приятный запах и вкус.

Промышленное значение подсолнечника также велико. Выделяемые из подсолнечного масла фосфатиды широко применяются в кондитерской и маргариновой промышленности, хлебопечении и приготовлении лецитина для медицинских целей. Рафинированием и гидрогенизацией из подсолнечного масла приготовляют жировой продукт - саломас, высшие сорта которого идут на изготовление маргарина и твердых пищевых жиров, а низшие -для производства мыла. Подсолнечное масло относится к группе полувысыхающих масел и используется в производстве олифы, красок, стеарина.

Подсолнечник - одно из ценных кормовых растений. При переработке подсолнечных семян на масло в качестве побочного продукта на маслопрес-совых заводах получают жмых ( около 31 % от общего количества перерабатываемого сырья), а на масло-экстракционных заводах - шрот (около 37%), представляющие собой высокобелковый концентрированный корм для животных, содержащий 396 и 363 г перевариваемого протеина в каждом килограмме соответственно /36/.

Лузга семян подсолнечника служит сырьем для химической промышленности. Из нее вырабатывают этиловый спирт, заменитель глицерина, кормовые дрожжи, фурфурол, применяющийся для изготовления пластмасс,

небьющегося стекла и другой химической продукции.

Ценным кормовым продуктом являются также, получаемые при обмолоте подсолнечника, корзинки. Целые сухие корзинки по кормовому достоинству не уступают сену среднего качества, а мука из сухих корзинок по кормовой эффективности близка к пшеничным отрубям.

Большое значение имеют посевы подсолнечника, убираемые на силос, особенно в северных районах, где нет условий для возделывания кукурузы. Подсолнечник пригоден для силосования в чистом виде и в смеси с другими растениями /126/.

Подсолнечник - хороший медонос. С гектара посевов подсолнечника собирают до 25-30 кг меда хорошего качества.

Российская Федерация - одна из основных стран - производителей подсолнечника. В России выращивается 11-12% этой культуры от валового сбора в мире.

Посевы подсолнечника в мире занимают более 18 млн. гектаров. В Российской Федерации ежегодно высевается подсолнечник на площади более 3 млн. га. (2,9 млн. га - в 1994 г.; 4,126 млн. га - 1995 г.; 3,86 млн. га -1996 г.; 3,58 млн. га- 1997 г.)

Основные зоны выращивания подсолнечника в России - СевероКавказский регион, где его производится почти две трети (Краснодарский, Ставропольские края, Ростовская область), Центрально-Черноземный и Поволжский регионы - четвертая часть (Воронежская, Белгородская, Саратовская, Самарская и Волгоградская области).

В последние два года (1996-1997 г.г.) производство семян подсолнечника, посевные площади и урожайность снизились. Так, если в 1991-1995 г.г. валовый сбор семян составлял в среднем около 3100 тыс. т/год, то в 19961997 г.г. уменьшился на 10-12 %. Урожайность при этом снизилась на 20% /78/.

Потребление растительного масла на данный момент в расчете на душу населения России составляет порядка 7,0-7,5 кг в год, что существенно ниже не только фактического потребления этого продукта в развитых зарубежных странах (18-25 кг), но и рекомендуемого рационального уровня потребления (13 кг), определяемого Институтом питания АМН РФ.

Для достижения удовлетворения растительным маслом населения на 2000-2010 г.г. в России необходимо производить около 1800-2000 тыс. тонн растительного масла в год /20/.

г

В соответствии с разработанной Государственной программой "Масло" для этого потребуется поднять уровень технологии возделывания семян в сельском хозяйстве и довести валовый сбор маслосемян до 6,5 млн. тонн.

Важное место в решении этой задачи отводится сельскохозяйственной науке, призванной, в частности, обеспечить создание и внедрение в производство новых, высокопродуктивных, устойчивых к болезням и вредителям сортов подсолнечника. А в связи с продвижением посевов подсолнечника в северо-восточные районы страны, основным показателем при создании новых сортов является короткий вегетационный период.

Климат вышеуказанных районов, где возможно возделывание подсолнечника, имеет свои особенности:

д короткий безморозный период; д возврат пониженных температур весной; д раннее наступление неустойчивых температур осенью; д выпадение обильных осадков в период уборки урожая. В связи с этим, на Сибирской опытной станции ВНИИ масличных культур целесообразно расширить селекционную работу по созданию раннеспелых и очень раннеспелых высокопродуктивных сортов. Это определило цель исследований - уточнить и разработать методы, способы и приемы создания высокопродуктивного раннеспелого исходного материала для селек-

ции подсолнечника а Западной Сибири.

Задачи исследований.

1. Изучить в условиях Западной Сибири и дать комплексную оценку по всем хозяйственно ценным признакам районированным и перспективным раннеспелым и очень раннеспелым сортам подсолнечника.

2. На основе конкурсного сортоиспытания классифицировать сорта подсолнечника по продолжительности вегетационного периода (по группам спелости) в условиях Западной Сибири.

3. Изучить влияние длины светового дня, удобренных фонов и площади питания на состав новых сортовых популяций подсолнечника.

4. Изучить изменчивость продолжительности вегетационного периода у биотипов, выделенных под влиянием различных физиологических факторов.

5. Определить эффективность различных селекционных методов и приемов (массовый и Индивидуальный отборы, межсортовая гибридизация, различные способы опыления и др.) для получения высокопродуктивного, раннеспелого, с комплексной устойчивостью к болезням и вредителям исходного материала в условия Западной Сибири.

Научная новизна.

Научная новизна результатов исследований заключается в установлении различий в реакции сортов подсолнечника на возделывание в различных климатических регионах; выявлении высокопродуктивных раннеспелых сортов подсолнечника, которые могут быть использованы в качестве исходных в селекции подсолнечника для условий Западной Сибири; установлении наиболее эффективных приёмов создания раннеспелого исходного материала, которыми являются принудительное самоопыление и индивидуальный отбор с оценкой по потомству; выявлении эффективности использования искусственно укороченного дня при создании раннеспелого и очень раннеспе-

лого исходного материала подсолнечника; создании нового очень раннеспелого сорта подсолнечника Сибирский 97.

Практическая значимость работы.

Выделенные в ходе исследования сорта Родник, Кавказец, Ермак и Белгородский могут быть использованы в селекции при создании раннеспелого и очень раннеспелого селекционного материала подсолнечника для условий Западной Сибири.

По продолжительности вегетационного периода и сумме активных,

t

температур воздуха изучаемые сорта подсолнечника в условиях Западной Сибири делятся на три биологические группы спелости:

- очень раннеспелые- Сибирский 91, вегетационный период 84-90 дн.,

сумма активных температур 1544±74°С;

- раннеспелелые - Скороспелый 87, Енисей, вегетационный

период 91-99 дн., сумма активных температур 1648±81°С;

- среднеранние - Кавказец, Родник, Атаман, Ермак и Белгородский, вегетационный период 100-110 дн., сумма активных температур 1765±87°С.

Использование метода индивидуального отбора с дальнейшей оценкой по потомству и применение в качестве фона искусственно-укороченной продолжительности светового дня может повысить эффективность селекции подсолнечника на раннеспелость.

Использование созданного высокопродуктивного раннеспелого селекционного материала подсолнечника может способствовать в выведении новых сортов этой культуры для выращивания в условиях Западной Сибири. Реализация результатов исследования.

Результаты исследований успешно внедрены в селекционную практику на центральной экспериментальной базе Всероссийского научно-

исследовательского института масличных культур, на Сибирской и Белгородской опытных станциях ВНИИ масличных культур.

На их основе автором совместно с другими селекционерами создан новый высокопродуктивный очень раннеспелый сорт подсолнечника Сибирский 97, который с 1998 года проходит государственное сортоиспытание.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации доложены на ежегодных методических комиссиях ВНИИМК (Краснодар, 1995-1998 гг.), конференциях молодых учёных ВНИИМК(Краснодар,1998,1999 гг.).

По теме диссертации опубликовано три научных работы, получено авторское свидетельство на сорт подсолнечника Сибирский 91.

СЕЛЕКЦИЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА СКОРОСПЕЛОСТЬ

(литературный обзор)

Под скороспелостью понимают быстрое развитие растений на всех или отдельных этапах онтогенеза, относительно раннее формирование генеративных органов, цветение и плодоношение. У яровых однолетних форм скороспелость чаще определяют по времени от прорастания семян до плодоношения, у озимых и двулетних - от времени окончания зимнего покоя до плодоношения /74/.

Определение скороспелости однолетних растений в агрономической литературе связывается со сроком наступления, интересующей нас, фазы развития. Если срок созревания интересен, как время окончания периода вегетации, скороспелость необходимо определять по продолжительности периода от всходов до наступления полной спелости, а само понятие скороспелости сливается с приятием продолжительности вегетационного периода сорта.

Чаще скороспелость определяют по времени колошения или цветения, так как этот срок можно отметить с большей точностью, чем время восковой или полной спелости.

Установившийся ритм развития, проявляющийся в определенной скорости прохождения фаз онтогенеза, вырабатывается в результате непосредственного взаимодействия растений с условиями окружающей среды.

Способность проходить цикл развития за очень короткий промежуток времени, отчетливо наблюдается у эфемеров пустынь и полупустынь, онтогенез которых, часто завершается за три недели, а семена у них образуются до наступления засушливого периода. /56/

Сокращение продолжительности вегетационного периода растений непосредственно связано с местами их происхождения и дальнейшего рассе-

ления. Продвижение многих южных растений в северные районы часто полностью зависит от повышения их скороспелости. Поэтому сокращение продолжительности вегетационного периода - одна из основных задач селекции сельскохозяйственных культур, в том числе и подсолнечника.

Создание высокопродуктивных сортов подсолнечника с укороченным периодом вегетации - одно из наиболее важных направлений в селекции. Создание и внедрение в производство таких сортов позволит получать гарантированные урожаи и высококачественные семена в районах Западной Сибири.

Раннеспелые и очень раннеспелые сорта подсолнечника созданные в южных районах страны по мере продвижения на северо-восток - в значительной степени увеличивают продолжительность вегетационного периода, в следствии чего они часто не вызревают,.или период их созревания совпада- у ет с неблагоприятными погодными условиями, что приводит к потерям урожая и ухудшению его качества/31, 83, 85, 103, 116, 122/.

Современные сорта подсолнечника являются сложными гетерозиготными популяциями, обладающими богатой наследственностью. Они служат ценным исходным материалом для получения новых сортов. Наиболее эффективным для этой селекционной работы является использование сортов, отличающихся высокой комбинационной способностью и ценными в хозяйственном отношении признаками - высокой продуктивностью, высокой мас-личностью, устойчивостью к различным патогенам подсолнечника /84/.

Для изучения состава популяций Е. Н. Синская /107, 108/ предлагала изменить условия произрастания, используя различные приемы: перенос в другие географические и экологические условия; посев в разные сроки, при разной густоте стояния и при различно удобренных фонах; воздействие сменой температур и фотопериодом.

Все существующие сорта подсолнечника представляют собой более или менее сложные популяции. Разнородность сортовых популяций особенно резко обнаруживается при испытании их вне той климатической области, для которой сорт выведен /26, 28, 65, 72/. При переносе сортовой популяции в иную экосистему однородность сорта нарушается. Резкое увеличение стенотипической вариабельности может привести к понижению продуктивности и хозяйственной ценности сорта. Часть биотипов при этом полностью или частично выпадают из переопыления с другими растениями, особенно в тех случаях, когда период цветен�