Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 6
2 Условия, материал и методика исследований 39
3 Морфобиологические особенности стерильных и фертильных линий сорго зернового 46
3.1 Морфологические признаки 47
3.2 Биологические особенности 56
3.3 Устойчивость к неблагоприятным условиям, болезням и вредителям 60
3.4 Урожайность и качество зерна 62
4 Принципы подбора пар при создании гетерозисных гибридов сорго зернового 67
4.1 Комбинационная способность стерильных и фертильных линий 67
4.2 Эффект гетерозиса хозяйственно-полезных признаков и свойств 80
5 Влияние сроков уборки на посевные качества семян сорго зернового ... 85
6 Характеристика созданных и переданных на Государственное сортоиспытание гибридов, сортов и линий 92
7 Биоэнергетическая оценка новых линий, сортов и гибрида 103
Выводы 105
Рекомендации селекционной практике 107
Список литературы 108
Приложения 125
- Условия, материал и методика исследований
- Морфологические признаки
- Комбинационная способность стерильных и фертильных линий
- Влияние сроков уборки на посевные качества семян сорго зернового
Введение к работе
Ф Актуальность темы. Засушливость климата требует постоянного по-
иска путей увеличения производства кормового зерна. Культура сорго является одной из наиболее засухоустойчивых зернофуражных культур юга России.
В настоящее время создано немало высокопродуктивных и гибридов
зернового сорго, разработаны некоторые элементы технологии их возделы-
вания. Вместе с тем, многие проблемы, связанные с их адаптивностью к раз
личным зонам Ставропольского края остаются нерешёнными. Необходимы
новые скороспелые, высокопродуктивные сорта и гибриды, обеспечивающие
технологичность их возделывания и реализацию потенциальных возможно
стей.
^ В связи с этим, всестороннее изучение нового исходного материала и
вовлечения его в селекционный процесс для создания сортов и гибридов нового поколения является актуальной проблемой, и имеет большое теоретическое и практическое значение.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение ис-
,. ходного материала зернового сорго, создания новых сортов, линий и гибри-
дов с комплексом хозяйственно-ценных признаков и высокой адаптивностью к засушливым условиям Ставропольского края. В задачу исследований входило:
- изучение коллекционных образцов по важнейшим хозяйственно-
биологическим признакам и выделение наиболее перспективного материала
для дальнейшей селекционной работы;
оценка реакции стерильных и фертильных линий на цитоплазматиче-скую мужскую стерильность (ЦМС);
определение общей (ОКС) и специфической (СКС) комбинационной способности родительских форм гибридов;
- установление закономерностей наследования и эффекта гетерозиса
основных хозяйственно-полезных признаков и свойств созданных линий;
'* - создать высокопродуктивные линии сорта и гибриды с повышенной
устойчивостью к неблагоприятным факторам засушливого климата.
Научная новизна. Впервые проведена комплексная оценка нового исходного материала, выделены источники хозяйственно-полезных признаков и свойств. Установлены особенности варьирования наиболее важных морфо-биологических признаков зернового сорго и их взаимосвязь при выращивании в условиях недостаточного увлажнения Ставропольского края. Выделены линии, характеризующиеся комплексом хозяйственно ценных признаков и свойств. Созданы новые стерильные линии Зерста 38А, Зерста 90С, Княжна; сорта Круста, Состав; гибрид Эква 1.
(4
Практическая ценность. Изучены 204 фертильных образца, 24 стерильные линии и 103 гибридные комбинации. Выделены сортообразцы сорго, имеющие повышенную устойчивость к злаковой тле, бактериальным и головневым заболеваниям. Результаты проведённых исследований явились теоретической основой широкого использования в селекционном процессе
1ф новых сортов и гибридов. Создан один гибрид, два сорта и три ЦМС-линии
зернового сорго.
Апробация работы. Основные положения диссертации ежегодно док
ладывались на аспирантских сессиях и конференциях молодых учёных в
Ставропольском НИИ сельского хозяйства (г. Михайловск, 2000 - 2004 гг.),
а 2-ой Всероссийской научно-технической конференции «Современные дос-
тижения биотехнологии» - Ставрополь, 2002; Международной научно-практической конференции «Современные методы адаптивной селекции зерновых и кормовых культур» - Самара, 2003.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе три авторских свидетельства, общим объемом 0,94 п.л.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений селекционной практики, списка литературы из 190 наименований, в том числе 26 иностранных. Работа содержит 13 таблиц, 29 рисунков и 5 приложений.
6 Обзор литературы
^ Происхождение и районы распространения сорго Сорго - одна из
древнейших культур в мировом земледелии. Распространение её в странах Африки, а также большое разнообразие встречающихся дикорастущих форм на этом континенте свидетельствует о том, что родиной зернового сорго является Центральная, Западная и Восточная Африка. Материалы археологических исследований дают основание полагать, что сорго введено в культуру в Африке ещё со времён неолита и было известно в Египте за 2500-3000 лет до н.э.
На европейском континенте о культуре сорго узнали гораздо позже.
Первое упоминание о ней содержится в « Естественной истории» Плиния
Старшего (23 — 79 гг.), где сообщается, что сорго было завезено в Рим из
СИ Индии, где, как и в Китае, оно было известно за 2000 лет до н. э. (Лупашко-
Стальский, 1979; Малиновский , 1992).
Хозяйственное значение сорго Целесообразность возделывания
сорго в засушливых и полузасушливых районах страны обуславливается его
высокой продуктивностью и универсальностью использования. Зелёная
масса и зерно охотно поедаются всеми видами животных и птицей. Сорго не
только высокоурожайная культура. Оно богато углеводами, белками,
аминокислотами, каротином, минеральными и дубильными веществами,
витаминами, которые играют важную роль в повышении продуктивности
животных. Зерно сорго содержит в среднем 70 % крахмала, более 12% —
белка, 3,5 % - жира и является ценным концентрированным кормом. По
^ питательным свойствам зерно и зелёная масса сорго почти не уступают
кукурузе. Так, в 100 кг зелёной массы сорго содержится 23,5 кг кормовых единиц и 0,8 кг переваримого белка, в сене - соответственно 49,2 и 2,2, в соломе - 50,2 и 1,8, в мякине - 44,2 и 2,4, в силосе - 22,0 и 0,6, в зерне — 118,8 и 7,9 кг ( Шепель, 1985). Зерно сорго может быть использовано как
сырье для технической переработки на крахмал, патоку, спирт, крупу, муку и получения красящих веществ для кондитерской отрасли. Для пивоварения представляет интерес крахмал зернового сорго (Исаков ,1982; Шепель,1989). Выведены сорта сорго с зерном пищевого назначения (Троценко, 1984; Морару, 1987,1988).
Экспериментально доказана возможность замены зерна ячменя, кукурузы или пшеницы зерном сорго в разных соотношениях в комбикормах или замена части дорогостоящего комбикорма зерном сорго(Алабушев,Анипенко, 2002)
В совхозе « Северный» Чертковского района Ростовской области при скармливании животным рациона, включающего 65% гранулированного сорго и 35% концкормов, за 1974 — 1976 гг. среднесуточный привес крупного рогатого скота составил 911 г, что эффективнее, чем при скармливании гранулированной кукурузы по среднесуточным приростам на 4,7% (Сытников, 1979).
Кроме использования на фуражные цели зерно сорго может использоваться как сырьё для спиртовой и крахмалопаточной промышленности. В среднем выход спирта из тонны зерна сорго сорта Кубанское красное 1677 выше, чем из тонны зерна кукурузы, на 3,5 дкл, а его стоимость на 25 - 30 % дешевле (Шепель, 1985).
Морфологические признаки Важной задачей селекционной работы является повышение устойчивости сортов сорго к неблагоприятным условиям возделывания. Показатели, позволяющие селекционеру судить о засухоустойчивости и продуктивности растения - это морфобиологические признаки: наличие воскового налёта, ксерофитное строение листа, структура метёлки и количество зёрен в одной метёлке, масса 1000 зёрен и многие другие показатели. Один из эффективных методов повышения засухоустойчивости — отбор растений с мощной корневой системой в начальной стадии роста (Шепель, 1985).
П.М.Шорин, Б.Н. Малиновский, В.Ф.Мирошниченко(1973), отмечают,
что для зерновых сортов сорго желательны одностебельные или мало
кустящиеся растения. Однако, другими авторами установлено
положительное влияние кустистости на продуктивность в годы с достаточным увлажнением и отрицательное - в засушливые. Это объясняется тем, что при обеспеченности влагой растения эффективно осуществляют фотосинтез дополнительной листовой поверхностью пасынков, при засухе эта листовая поверхность, увеличивая площадь испарения, отрицательно влияет на урожай (Ивахненко, Романова ,1977). Преимущество имеют сорта и гибриды с повышенной интенсивностью начального роста, что позволяет им лучше использовать солнечную энергию, весенние запасы влаги. (Коломиец, Ляшов, 2003).
Сорго медленно растет в начале вегетации и плохо конкурирует с сорной растительностью (Малиновский, 1992). В течении первого месяца вегетации высота стебля увеличивается медленно. Так, в начале вегетации растения отрастают всего на 0,2 - 0,3 см в сутки. Затем наступает период, когда за 24 часа растения вырастают на 0,87 — 2,16 см (Гурский,1984).
По данным Б. Г. Демиденко (1957), у многих сортов сорго средняя часть пластинки листа растёт более медленно, чем края, в связи, с чем лист имеет волнистую поверхность, большую упругость и сопротивляемость ветрам.
В работе Н. И. Андрющенко (1999), выявлена тесная корреляционная зависимость ОКС стерильных линий и опылителей по признаку урожая зерна и по таким хозяйственно-пенным признакам как масса зерна с одной метёлки (стерильные линии - = 0,68, опылители - = 0,81), высота главного стебля (соответственно = 0,77 и = 0,79 ), длина третьего листа ( 0,78 и 0,60 ), ширина третьего листа ( 0,82 и 0,76 ) и т. д. Таким образом, для правильного подбора пар в селекции гибридов зернового сорго необходимо учитывать наряду с урожайностью зерна и морфобиологические особенности. Исследования Г.М.Ермолиной (2001), М.П.Жуковой (2003) показали, что
проблему урожайности можно решить только путем сочетания высокой потенциальной продуктивности, с набором адаптивных признаков, главными из которых являются засухоустойчивость, резистентность к болезням, вредителям и быстрый первоначальный рост.
Исследованиями О.Д.Шаровой(1984) было установлено, что однородность по морфологическим признакам наступает на четвертый — пятый год самоопыления. При этом наиболее интенсивное расщепление на линии, различающиеся между собой по морфологическим признакам, происходит во втором поколении.
При самоопылении гибридного материала, полученного на основе ЦМС, отмечено снижение продуктивности во втором, третьем и иногда четвертом поколении. Дальнейшее самоопыление не сопровождалось резким уменьшением продуктивности.
Биологические особенности сорго Сорго пластично, оно легко приспосабливается к почвенно-климатическим условиям выращивания. Именно поэтому оно имеет большой ареал распространения. По своей природе и происхождению сорго растение теплолюбивое. Семена его начинают прорастать при 8 — 1 ОС0, но оптимальной температурой считается 20-30 С. Повышенные температуры, суховей и засуху сорго переносит значительно лучше, чем другие культуры. Семена сорго для прорастания требуют 40% воды от собственного веса, тогда как рожь потребляет 85%, горох — 95%(Тараненко,1969). Наибольшее количество воды при набухании поглощают семена зернового и травянистого сорго(52-55% от первоначального веса). Всего 37-38% воды требуется для набухания хлебному сорго: сорта этой группы можно высевать в более поздние сроки, когда запасы почвенной влаги незначительны (Исаков, 1975). Количество воды для набухания семян сорго составляет лишь 35% от общего веса семян, в то время как для кукурузы - 40%, чумизы - 42, могара - 58, пшеницы -60%. Установлено также, что на образование единицы сухого вещества сорго
расходует 300 частей воды, суданская трава -340, кукуруза — 338, пшеница -515, ячмень - 534, овес - 600, горох - 730, люцерна - 830, подсолнечник — 895, клещевина- 1200 (Шорин, 1976).
По мнению В.И.Тараненко (1969) в первые дни роста сорго нуждается в достаточном увлажнении — для прорастания и укоренения. В последующем недостаток влаги отражается на росте и развитии этой культуры гораздо меньше, чем на других растениях. Низкий транспирационный коэффициент, мелкоклеточное анатомическое строение листа, восковой налет, который появляется на растении в жаркие и сухие периоды вегетации — все это указывает на высокую ксерофитность сорго. Однако оно, как и другие культуры имеет критические периоды по влагообеспеченности. И от того, как они складываются, зависит урожайность. И.А.Драненко (1951), Г.М.Щекун (1960) считают, что критическим периодом для сорго является период выбрасывания соцветий. Отсутствие достаточного количества влаги в это время задерживает рост, снижает урожай.
Работа по селекции сорго невозможна без знания особенностей биологии цветения. Сорго является растением преимущественно с перекрёстным опылением. Цветение у сорго проходит открыто. При этом цветковые чешуи раскрываются, тычинки, и перистые рыльца пестика выходят из них одновременно. Раскрываются цветки главным образом в ранние утренние часы. Растения сорго выделяют очень большое количество пыльцы, на отдельных метёлках может развиваться до 100 млн. пыльцевых зёрен. Возможно опыление и в пределах одного растения, то есть самоопыление цветков, но в большинстве случаев это происходит
t *
вынужденно, особенно при компактной метёлке, искусственной изоляции, при очень влажной, жаркой погоде. Это имеет большое практическое значение в сильно засушливых районах, где в жаркую и сухую погоду пыльца погибает в воздухе, и перекрёстного опыления цветков не происходит (Шепель, 1985).
11
Исследования интенсивности цветения сортов сорго в течение суток
показали, что наибольшей интенсивности этот процесс достигает при
Ь температуре 16 — 18 С, в основном в утренние часы, что обусловлено
необходимостью подготовительного периода, который проходит ночью при пониженной температуре и повышенной относительной влажности воздуха (Демиденко, 1957).
И.И.Хазова (1968) сообщает, что в условиях Ташкента у большинства видов сорго цветение происходит в 6 - 7 ч утра при 17 — 20 С и относительной влажности воздуха 64 - 74 % . Цветение у всех видов происходило по типу взрыва — за 5 - 10 мин почти одновременно открывалось большое число цветков. Следующий взрыв наступал ровно через сутки. Наибольшее число распустившихся цветков приходилось на 3 — 4 день. Продолжительность цветения метёлки 6-10 дней.
, Л.К.Иванюкович (1969), изучавшая особенности цветения разных
видов сорго в течение 1966 - 1968 гг. в условиях Кубани, отмечает, что цветение метёлок всех видов сорго происходит в ночные и ранние утренние часы суток - (22 - 9 ч), но под влиянием условий окружающей среды оно может смещаться в сторону дневных часов. Основным фактором, влияющим на длительность цветения, является температура. У образцов всех видов
* сорго, цветущих в июле-августе, при температурах 19 — 29С
продолжительность цветения одной метёлки равна 5-9 дням, а у образцов, цветущих в сентябре при 15 - 23С, период цветения увеличивается на 7 - 16 дней. При одинаковых температурных условиях дольше цветут образцы с более крупными соцветиями. Наблюдения показали, что при хранении пыльцы на солнце в течение 2 ч завязывание семян на метёлках стерильных
ф линий было единичным, а через 4 ч равнялось нуля. При хранении же
пыльцы в тени в течение 2 ч завязывание семян колебалось от 70 до 90 %,
через 4 ч хранения от 20 до 50 %, через 6 ч завязывание семян упало до нуля.
Американские ученые A. Sancher и D. Smeltzer (1965) сообщили, что
лучшие результаты были получены при хранении пыльцы при +4С и
относительной влажности воздуха 75%. Жизнеспособность в этом случае сохранялась в течение 94 ч (при опылении такой пыльцой образование семян составляло 73%).
W. Ross ( 1957 ), изучая в условиях штата Канзас восприимчивость рылец сорго при ЦМС , установил, что хорошее завязывание семян отмечалось в метёлках, опылённых через 7 дней после раскрытия большинства цветков, но спустя 3 — 5 дней после этого срока завязывание семян резко снижалось.
Много работ, отечественных, американских и индийских учёных посвящены продолжительности и интенсивности цветения сортов и сортообразцов сорго. Так, например, Е.СЯкушевский (1969), Л.К.Иванюкович (1969) сообщают, что цветение метёлок у мужских стерильных форм не отличалось от цветения фертильных метёлок того же вида сорго, и что продолжительность цветения метёлок сорго зависит от условий окружающей среды. Аналогичные данные получениные Б.Г.Демиденко (1957), Б.Н.Малиновским (1961), У. М. Росс (1962), У. М. Росс, О. Уебстер (1962), Г.М.Щекун (1964), Л. Карамхудоевым (1965), показали, что биология цветения стерильных линий во многом сходна с биологией цветения обычных фертильных сортов. Так, цветение метёлки начинается с верхней её части и постепенно идёт вниз. За неделю, при оптимальных условиях зацветает вся метёлка.
О том, что степень стерильности различных культур изменяется под воздействием различных условий выращивания, сообщают многие исследователи, Н.А. Шепель (1965, 1966), В.М.Орлов (1966), Б.Н.Малиновский (1966). Перечисленные исследователи отмечают, что наиболее важными факторами, влияющими на изменение степени стерильности растений сорго, является температура, влажность почвы и воздуха в период формирования пыльцы и цветения растений. При пониженной температуре и относительной влажности воздуха у некоторых
образцов и гибридов стерильность повышается, а с повышением температуры уменьшается.
Температурные условия года оказывают существенное влияние на длину периода всходы — цветение. Большинство линий в холодные годы увеличивают период вегетации на 5 — 10 дней (Калашник, 1984). По данным И.Н.Елагина, Б.Г.Демиденко (1963), в зависимости от количества осадков и температуры во время роста растений, удлинение или сокращение вегетационного периода у сорго возможно до 20 - 35 дней.
Сорго является важной страховой культурой на случай засухи в первую половину лета, а также хорошей пожнивной и поукосной культурой. Сорго едва ли не самое ценное растение с точки зрения освоения засоленных почв. Зачастую оно служит важной мелиорирующей культурой при посеве на солонцах и надёжным средством для борьбы с вторичным засолением. Так как в соргосеющих зонах около 40 млн. га солонцовых и засоленных почв, освоение их культурой сорго является важной задачей (Шепель, 1985). Исследованиями К.К.Мамедбекова (1980), доказано, что в условиях Дагестана сорго выносит из почвы от 31 до 75 т/га солей в зависимости от сортов, в том числе вредных, таких, как хлориды и сульфаты. Д.М.Руденко (1980) отмечает, что сорговые культуры настолько солевыносливы, что при поливе их соленой водой из Каспия (содержание солей 4,05 - 8,18 г/л, тип засоления - сульфатно-хлоридно-магниево-натриевый), урожай зеленой массы при поддержании порога влажности почвы на уровне 90% НВ составил 527 ц/га, тогда как без орошения - только 40 ц/га.
Систематика Ботаниками описано 63 вида сорговых растений: 33 культурных и 30 диких однолетних и многолетних видов, возделываемых в тропических, субтропических и умеренных широтах. Древняя и широко распространенная на земном шаре культура, сорго обладает большим эколого-географическим и сортовым разнообразием, однако в мировом земледелии до последнего времени не было единой научно обоснованной
классификации этого весьма полиморфного рода. Объясняется это обилием
промежуточных форм, обширным эколого-географическим и сортовым
Ф разнообразием. Видному сорговеду нашей страны Е.СЯкушевскому
(1959,1967), изучавшему в течение многих лет (с 1931 г.) мировую коллекцию сорговых культур Всесоюзного НИИ растениеводчества имени Вавилова Н.И., удалось определить их большое географическое разнообразие и выявить новые свойства. Это позволило ему критически пересмотреть ранее предложенные классификации и предложить более естественный принцип деления рода Sorghum на обособленные виды. Сорта и образцы каждого вида обладают своими специфическими, только им присущими морфологическими особенностями и биологическими свойствами.
Жуковский П.М.(1971) отмечал, что за рубежом род Sorghum
., монографически изучен Стапфом и особенно Т. Сноуденом, но их данные
пересматриваются, в связи с цитотаксонометрическими и цитогенетическими исследованиями Клейтона, Н. Доггета, Де Ветта, Хюкбая и Куфодонтиса.
Т. Showden (1935, 1955) разделил род Sorghum на две секции, каждая из которых разделена на две подсекции: которые, в свою очередь, разделены
* на две серии: Sativa и Spontanea. В серию Sativa он включил 31 вид и
Условия, материал и методика исследований
Полевые исследования проводились на центральной экспериментальной базе Ставропольского НИИ сельского хозяйства, в зоне неустойчивого увлажнения центральной части Северного Кавказа. Почва экспериментального поля - это чернозем обыкновенный мицеллярно-карбонатный. Своеобразие климатической обстановки территории Ставропольского края обусловлено его положением к северу от Главного Кавказского хребта, который является границей между умеренным и субтропическим поясами. Кавказские горы задерживают продвижение холодных масс с севера и теплых с юга (Купричен-ков, 2002).
Климат зоны умеренно — континентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет 8,6 С. С колебаниями от +36 С, в летние месяцы, до -28 С в зимние. Средняя многолетняя годовая сумма осадков составляет 623 мм. В годы исследований метеорологические условия во время вегетации растений сорго складывались неодинаково.
Метеоусловия 2001 года отличались повышенным температурным режимом. Условия для формирования урожая пропашных культур были малоблагоприятны, 2002 год характеризуется очень ранней затяжной весной, дождливым, прохладным летом и тёплой осенью, 2003 год отличался холодной весной. Агрометеорологические условия для формирования урожая большинства культур складывались неблагоприятно, 2004 год характеризовался холодной весной. Условия для формирования сорго складывались неблагоприятно.
Весна 2001 года началась раньше обычного на 8 - 14 дней. Температурный режим весеннего периода был повышенным. Выпавшие осадки за весенний период составили 80 — 130 % нормы. Закончилась весна первого мая с переходом средних температур воздуха через 15С в сторону повышения, это раньше обычных сроков. Продолжительность весны составила 66 — 70 дней.
Весна 2002 года была ранняя, но затяжная. Максимальные температуры воздуха весной повышались до 13 - 30С. Наиболее жарким были начало и конец весны: так в первой декаде марта максимум повышался до 23 - 27С, во второй декаде мая - до 25 - 30С. 21 — 22 апреля наблюдалось понижение температур: на поверхности почвы повсеместно были заморозки до 1 — 5С мороза, в воздухе было от - 2С до + 2С. В весенний период отмечался дефицит осадков. Наиболее засушливой была вторая декада мая. Продолжительность весеннего периода составила 10-12 декад и была длиннее обычного на 45 - 55 дней.
Весна 2003 года была короткой и холодной. Переход среднесуточных температур воздуха через + 10С в сторону повышения отмечался — 30.04 — 01.05, что позже обычного на 5 - 13 дней. В связи с резким повышением температурного режима весна закончилась в первых числах мая. Её продолжительность составила 50-60 дней. Весна 2004 года была холодной. Лето 2001 года наступило в первой декаде мая — раньше обычного на 2 - 6 дней. Летний период отличался повышенным температурным режимом и значительными осадками впервой половине лета. Во второй половине лета атмосферная и почвенная засуха: ГТК 0,009 - 0,46 (меньше средних многолетних значений) и оценивалась как очень сильная засуха. Число дней без дождевого периода достигало 37-40 дней. Сумма активных температур воздуха от даты перехода через 10С весной, до конца лета составила 3230 -3740С, что больше обычного на 160 - 320С.
Особенно дождливыми были май и июнь, когда в среднем за месяц выпало 109 - 165% нормы осадков. Летние осадки носили ливневый характер. Лето 2002 года было дождливым с обильнышГоСадками. Переход среднесуточных температур воздуха через + 15С произошёл позже обычного.
Самым жарким периодом была первая половина июля со среднедекад-ными температурами воздуха 22,4 — 28,2С. Отмечалась атмосферная и почвенная засуха. От даты перехода среднесуточных температур воздуха через 10С весной до 30 сентября активных температур накопилось 2950 — 3440С, что меньше суммы 2001 года на 280 - 300С, но выше средних многолетних значений на 150 — 180С.
Летом 2003 года отмечались повышенные температуры. Переход среднесуточных температур воздуха через +15С отмечался 1 — 2 мая, что на 4 — 22 дня раньше обычного.
Май был наиболее тёплым по отношению к климатическим нормам, среднедекадной температуры воздуха были на 0,9 - 4,3С выше нормы, с наибольшими отклонениями во второй декаде. В мае максимальные температуры воздуха повышались до +29 - +33С.
В течение июня — первой половине августа отмечалось чередование прохладной и тёплой погоды. Максимальные температуры воздуха в середине лета повышались до 23 - 41 С.
В третьей декаде августа и первой декаде октября вновь отмечался повышенный температурный режим. В конце августа в течение 3 — 11 дней максимум превышал 30С отметку.
Летом на Ставрополе насчитывалось от 5 дней суховеями, когда относительная влажность воздуха была ниже 30%. С 22 мая по 22 июня отмечалась атмосферная и почвенная засуха.
Осадки в течение лета выпадали неравномерно: самыми сухими были первые декады мая и июня. Самой дождливой оказалась середина лета. В летний период осадки носили ливневый характер, сопровождались грозами и шквалистым усилением ветра. Лето закончилось первой декадой октября. В 2001 году переход среднесуточных температур воздуха через + 15С в сторону понижения произошел 27 сентября. Осень этого года характеризовалась в основном повышенным температурным режимом. Количество осадков, выпавших за осенний период, превышало климатические значения.
Осень 2002 года характеризовалась тёплой солнечной погодой. Переход среднесуточных температур воздуха через + 15С в сторону понижения осуществился 30 сентября - 3 октября. Температурный режим осени был повышенным. Наиболее тёплой была первая декада октября, со среднедекад-ной температурой воздуха 13,4 - 5,2С.
Сумма выпавших осадков была несколько меньше нормы. Продолжительность осени составила 47 - 60 дней, что меньше обычного на 20 — 22 дня.
Период активной вегетации сорго ограничен датами устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха за 12 - 15С. Это обусловлено тем, что при температуре ниже 12С рост и развитие растений сорго почти приостанавливается. В условиях экспериментальной базы института этот период длится с первой декады мая по третью декаду сентября и составляет обычно 150 дней.
Морфологические признаки
Изучение морфологических признаков 24 стерильных и 204 фертильных линий проводилось по следующим признакам: окраска всходов, высота растений, продуктивная кустистость, высота пасынков, наличие на растениях воскового налета, характер сердцевины стебля, окраска срединной жилки листа, длина и ширина листа, форма соцветия, плотность соцветия, выдвинутость ножки, наличие остей у колосков, окраска пыльников, пыльцеобразовательная способность, форма зерновки, степень обнаженности зерновки от колосковых чешуи, окраска зерновки, масса 1000 зерен.
Окраска всходов. Окраска всходов является устойчивым морфологическим признаком при определении сортовых особенностей в пе риод всходов. Исследования показали, что окраска всходов изучаемых линий была от светло зеленой до антоциановой, но основное количество линий (65%) имело ярко выраженную зеленую окраску (рис.2). стерильные линии фертильные линии
Высота растений. Важным морфологическим признаком для сорго зернового является высота растений, которая должна быть в пределах 100 -150 см, что значительно облегчает уборку прямым комбайнированием.
По нашим данным изучаемые линии как стерильные, так и фертильные имели высоту растений в оптимальных пределах (рис.3).
Восковой налет на растениях сорго, это защитное свойство организма, предохраняющее его от стрессовых факторов в основном от перегрева. Интенсивность его зависит от складывающихся погодных условий в период роста и развития.
Сухостебельность сорго зернового -важный показатель, поскольку при комбайновой уборке сочностебельные растения увлажняют зерно, что требует дополнительных затрат на его сушку.
Полученные данные подтверждают наличие 81% в изученном материале линий с сухим стеблем. Лист у сорго состоит из двух частей - влагалища и листовой пластинки. Установлено, что листовая пластинка имеет широко-ланцетную форму, ее длина от 40 до 80 см и шириной от 5 до 14 см.
Определение длины и ширины листа показали, что все изученные стерильные линии имеют среднюю длину(61 - 69см), и узкую ширину(6.1 -7.4см), за исключением линии А3529, у которой показатели длины листа были 54.7см. У фертильных линий большинство образцов были со средним размером листа, кроме 9 линий, которые имели короткий лист (50.4 -59.4см), но по ширине они были средними (рис.7, рис.8).
Соцветие у сорго - метелка, которая имеет большое разнообразие форм (пирамидальная, эллипсовидная, ланцетовидная, цилиндрическая, овальная, яйцевидная, чашевидная, конусовидная, зонтиковидная или метловидная). У изученных линий метелки по форме были 17%-эллипсовидными, 11%-ланцетовидными, 16%-цилиндрическими, 36%-овальными и 20%-яйцевидными. При этом 185 линий имели прямостоячие метелки, а остальные - поникающие.
Плотность соцветий у изученных линий была различной от развесистых до сильносжатых (рис.9).
Морфологический признак - плотность соцветий очень важен при созревании. Рыхлые и развесистые метёлки продуваются ветром, не плесневеют и быстрее созревают.
Для сорго зернового выдвинутость метёлки из листового влагалища или выдвинутость ножки является определяющим признаком для качественной уборки зерна. В наших исследованиях разброс по этому признаку у изучаемых линий был от нуля до 19 см (рис.10).
Комбинационная способность стерильных и фертильных линий
Для определения комбинационной способности и показателей наследуемости мы изучали урожайность, длину периода «всходы-цветение» и высоту растений у гибридов, полученных от скрещивания восьми стерильных линий с пятью тестерами и двадцати одной фертильной линии с тремя тестерами. Указанные формы различались по целому ряду качественных и количественных признаков. Они широко используются в лаборатории сорго в практической селекции на продуктивность, скороспелость и другие признаки.
Наиболее урожайными оказались гибриды, полученные от скрещивания стерильных линий: Зерста 38А, А 3622, Зерста 90с, фертильных линий: Результаты дисперсионного анализа показали наличие существенных различий между генотипами (гибридами) по всем изученным признакам, что позволяет оценивать эффекты общей и специфической комбинационной способности.
Как правило, вариансы эффектов ОКС выше у стерильных линий, чем у фертильных. В какой-то мере это можно объяснить проявлением эффекта материнской цитоплазмы. Однако такое объяснение ставится под сомнение тем, что 2004 году дисперсия OKCj выше дисперсии OKQ по признаку урожайность а по признаку — вегетационный период в этом же году они равны. Во всяком случае, этот факт свидетельствует о влиянии на эффекты ОКС паратипических факторов.
Известно, что варьирование степени проявления гетерозиса того или иного признака у гибридов зависит не только от комплекса внешних условий, взаимодействующих с конкретными генотипами, но и от генотипических особенностей родительских форм, участвующих в создании этих гибридов.
На основании опытов рядом ученых была найдена явная связь высоты показателей наследуемости с эффективностью подбора пар. Необходимо планировать всю селекционную работу с учетом показателей наследуемости по селектируемым признакам в системе «родители-потомки», так как при высокой степени наследуемости от лучших родителей гарантировано получение лучших гибридов.
При слабой наследуемости подбор пар по внешним признакам не дает соответствующего эффекта, и качество потомков редко соответствует качеству родителей.
Анализируя компоненты фенотипической вариансы (таблица5), можно констатировать, что генотипическая варианса значительно превосходит средовую, поскольку наследственные различия у гибридов оказывают большее влияние на изменчивость изученных признаков, по сравнению со средовыми факторами.
Отношения Уад/Унеад показывают, что большую роль играют аддитивные эффекты генов. Это подтверждается и при анализе коэффициентов наследуемости (табл.6). В наибольшей степени (Н) изменчивость изученной популяции генотипов (гибридов) детерминируется наследственностью: урожайность зерна стерильных линий - 87,80%, фер-тильных - 81,61%, период «всходы-цветение» - 86,03% и 85,78% и высота
растений - 58,95% и 93,17% соответственно. Коэффициенты наследуемости, как в узком, так и в широком смысле могут иметь различные значения. Высокие коэффициенты наследуемости могут указывать на большое генотипи-ческое разнообразие исходных родительских форм, а также свидетельствовать о том, что данный признак мало подвержен паратипической изменчивости. И, наоборот, низкие коэффициенты наследуемости чаще всего указывают на слабое генотипическое разнообразие родителей или сильную зависимость выраженности признака от внешних условий.
В целом показатели наследуемости как в широком, так и в узком смысле различались для одних и тех же признаков по годам исследования, наблюдалось изменение соотношения вклада аддитивных и неаддитивных эффектов генов. Современная, эколого-генетическая теория контроля количественного признака, объясняет это явление переопределением генетической формулы признака при смене лимитирующего фактора (Драгавцев В.А., 1997,2003; Драгавцев В.А., Литун П.П. и др., 1984).
Влияние сроков уборки на посевные качества семян сорго зернового
Создана методом насыщающих скрещиваний стерильной линии зернового сорго А803 с закрепителем стерильности Зерста 90. Среднеспелая линия. Вегетационный период составляет 115-130 дней. Сравнительно мало повреждается тлями и относится к слабовосприимчивой группе по головневым заболеваниям. Имеет относительно высокий темп первоначального роста растений.
Высота растений 150-200 см. Стебли средней толщины. Кустистость равна 1-3. листья длиной 75-80 см, полупоникающие. Жилка листа белая. Метелка слабоантоциановая при выметывании и буроватая при цветении. Пыльники и рыльца при цветении желтые. Колоски эллиптические, полуостистые. Колосковые чешуи при созревании красновато-коричневого цвета. Зерно буроватое, полупленчатое. Масса 1000 зерен 22-25г.
Создан методом отборов и самоопылением сложной гибридной комбинации, полученной многочисленными скрещиваниями (А917 х В803 х Мартин В х Саратовское Зф) х (А922 х В803 х Л72 х Нива75).
Раннеспелый сорт. Период вегетации всходы - полная спелость составляет 105 дней. Растения среднерослые 130 - 140 см. Окраска всходов среднеантоциановая. Форма куста прямостоячая. Метёлка симметричная, плотная, прямостоячая, бурая, длиной до 20 см. Выдвинута из раструба верхнего листа на 6 - 14 см. Опушение метёлки слабое. Колоски округлые. Колосковые чешуйки короткие, светло — коричневые, слабоантоциановые. Цветение дружное.
Зерно вымолачивается легко. Зерновки бурые, округлые со спины и эллиптические в профиль, без планок. Масса 1000 зёрен 18 - 26г,масса метелки с зерном 43 г.
Растения сорта Состав слабо поражаются головнёй и бактериозами. Повреждаемость тлёй средняя. Устойчивость к полеганию и к осыпанию зерна высокая. Засухоустойчивость и пригодность к механизированной уборке хорошая.
Создан методом отбора и самоопыления из гибридной популяции полученной последовательным скрещиванием А803 х В922 х В803 х Скороспелое 30
Раннеспелый сорт. Вегетационный период всходы - полная спелость 108 дней. Растения среднерослые 140 - 150см. Окраска всходов среднеанто-циановая. Форма куста прямостоячая. Метёлка симметричная, плотная, прямостоячая, белая, длиной 25 - 30 см. Опушение метёлки слабое. Колоски округлые. Колосковые чешуйки короткие, цвета слоновой кости, Цветение дружное. Рыльца белые.
Раннеспелый сорт. Вегетационный период всходы - полная спелость составляет 103 дня. Высота растений 170 - 190 см. Окраска всходов средне-антоциановая. Форма куста прямостоячая. Кустистость, в зависимости от условий, - от 1 до 5.
Метёлка симметричная, , прямостоячая, розовато - белая, длиной 25 -30 см. Выдвинута из раструба верхнего листа на 6 - 15 см. Опушение метёлки слабое. Колоски округлые. Колосковые чешуйки короткие, светло - коричневые, слабоантоциановые. Цветение дружное. Рыльца белые.
Зерно вымолачивается легко. Зерновки белые, округлые со спины и эллиптические в профиль, без планок. Масса 1000 зёрен 21г. Масса метелки с зерном 84- 100г.
Растения гибрида Эква1 слабо поражаются головнёй и бактериозами. Повреждаемость тлёй средняя. Устойчивость к полеганию и к осыпанию зерна высокая. Засухоустойчивость и пригодность к механизированной уборке хорошая. Урожайность зерна в среднем за три года 7,6 - 7,9 т/га.
Целью биоэнергетического анализа в растениеводстве является оптимизация энергетических затрат на производство продукции сельскохозяйственных культур. На основании данных технологических карт возделывания сорго зернового на семена и дополнительных нормативных материалов проведен расчет энергетических затрат, понесенных при выращивании новых ЦМС-линий (Княжна, Зерста 38А, Зерста 90С), сортов (Круста и Состав) и гибрида Эква1.
Количество накопленной обменной энергии с урожаем зерна составило от 60149МДж/га у стерильной линии Зерста 38А, до 75236 МДж/га — у гибрида Эква 1. Величина обменной энергии показывает, что концентрация и соотношение основных питательных веществ в зерне сортов и гибридов сорго, их переваримость и усвояемость высокие. Затраты энергии на производство одной тонны зерна были наименьшими при производстве гибрида Эк-ва1(1416 МДж/т), а наибольшими для стерильной линии Зерста 38А и сорта Круста (1756 МДж/т).
Для того чтобы судить о целесообразности внедрения сортов и гибридов с энергетических позиций необходимо количественно оценить их биоэнергетическую эффективность. Показателем эффективности выращивания культур служит энергетический коэффициент, который указывает на соотношение между синтезированной в процессе фотосинтеза энергии с энергией, расходованной в процессе производства. В таблице 13 представлена биоэнергетическая характеристика созданных сортов, линий и гибрида зернового сорго.
