Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса (обзор литературы) 12
1.1 Тритикале – культура многоцелевого назначения 12
1.2 Основные направления и достижения селекции озимой тритикале 15
1.3 Методы селекции тритикале 23
1.4 Современный подход к созданию модели сорта 25
1.5 Семеноводство – основа повышения производства зерна 29
1.5.1 Влияние экологических факторов на урожайность и качество семян 29
1.5.2 Роль качества семян в формировании урожайности зерновых культур 34
1.6 Адаптивная технология производства высококачественных семян зерновых культур 40
1.6.1 Предпосевная обработка семян 41
1.6.2 Приемы посева 45
1.6.3 Приемы ухода 57
1.6.4 Сроки и способы уборки 70
1.7 Послеуборочное дозревание семян 75
Глава 2. Объект, методика и условия проведения исследований 79
2.1 Объект исследований 79
2.2 Методика исследований 79
2.3 Условия проведения полевых исследований 87
2.3.1 Почвенно-климатические условия Среднего Предуралья 87
2.3.2 Погодные условия в период проведения исследований 89
2.3.3 Характеристика почвы опытных участков 96
2.4 Особенности технологии возделывания озимых зерновых культур в опытах 97
Глава 3. Селекция озимой тритикале 98
3.1 Сорт озимой тритикале Ижевская 2 98
3.2 Оценка исходного материала 102
3.2.1 Коллекционные образцы из генофонда ВНИИР 102
3.2.2 Коллекционный питомник 111
3.3 Сравнительная оценка сортов озимой тритикале в экологическом сортоиспытании 128
3.3.1 Морфо-биологическая оценка изучаемых сортов 128
3.3.2 Урожайность и ее структура 133
3.3.3 Оценка экологической пластичности 142
3.3.4 Анализ корреляционных связей количественных признаков 148
3.3.5 Качество зерна 154
3.4 Оценка селекционных линий в конкурсном сортоиспытании 156
3.5 Модель сорта озимой тритикале для Среднего Предуралья 159
Глава 4. Влияние предпосевной подготовки семян на урожайность и посевные качества озимых зерновых культур 163
4.1 Формирование урожая зерна и его структура 163
4.2 Посевные качества и урожайные свойства семян 172
4.3 Производственное испытание и оценка эффективности результатов исследований 176
Глава 5. Продуктивность и посевные качества семян озимой тритикале при разных приемах посева 179
5.1 Продуктивность и качество семян сортов озимой тритикале в зависимости от нормы высева 179
5.1.1 Формирование урожая зерна и его обоснование 179
5.1.2 Семенная продуктивность и качество семян 186
5.1.3 Морфофизиологическая оценка проростков 191
5.2 Продуктивность сортов озимой тритикале в зависимости от способа посева 196
5.2.1 Формирование урожая зерна и его обоснование 196
5.2.2 Семенная продуктивность и качество семян 202
5.2.3 Морфофизиологическая оценка проростков 206
5.3 Экономическая, энергетическая и производственная оценки результатов исследований 211
5.3.1 Экономическая оценка 211
5.3.2 Энергетическая оценка 213
5.3.3 Производственная проверка 215
Глава 6. Применение обработок биологическими препаратами и некорневых подкормок на ранних этапах развития озимой тритикале 221
6.1 Зимостойкость и формирование урожая 221
6.2 Семенная продуктивность и качество семян 228
6.3 Экономическая и энергетическая оценки результатов исследований 234
Глава 7. Продуктивность, посевные качества и урожайные свойства семян озимой тритикале Ижевская 2 под влиянием некорневой подкормки и регуляторов роста 237
7.1 Формирование урожая зерна и его обоснование 237
7.2 Влияние некорневой подкормки и регуляторов роста на семенную продуктивность и качество семян 243
7.3 Урожайные свойства полученных семян 255
7.3.1 Формирование урожая и его структура 255
7.3.2 Семенная продуктивность и качество семян 262
7.4 Производственное испытание и оценка эффективности результатов исследований 269
7.4.1 Производственное испытание 269
7.4.2 Экономическая оценка 273
7.4.3 Энергетическая оценка 274
Глава 8. Продуктивность и качество семян озимой тритикале Ижевская 2 при разных сроках и способах уборки 276
8.1 Урожай зерна и его структура 276
8.2 Влияние способов и сроков уборки на качество семян 283
8.3 Экономическая и энергетическая оценка результатов исследований 288
Глава 9. Формирование посевных качеств семян сортов озимой тритикале 291
9.1 Динамика изменения влажности семян в период созревания 291
9.2 Динамика изменения всхожести семян в период созревания 294
9.3 Динамика изменения всхожести семян в период их послеуборочного дозревания 296
Глава 10. Агроэкологическое районирование семеноводства зерновых культур в Удмуртской Республике 304
Заключение 319
Рекомендации для селекционной работы 325
Рекомендации производству 327
Список литературы 329
Приложения 386
- Основные направления и достижения селекции озимой тритикале
- Коллекционный питомник
- Формирование урожая зерна и его обоснование
- Агроэкологическое районирование семеноводства зерновых культур в Удмуртской Республике
Введение к работе
Актуальность исследований. Тритикале характеризуется высоким потенциалом урожайности, универсальностью использования, рядом преимуществ перед родительскими формами. Увеличением интереса к культуре вызвано большими ее адаптационными возможностями в связи с нарастанием засушливости и других аномальностей климата [Засорина Э. В., 2013]. Однако, по данным Рос-стата [Посевные площади…, 2018], в структуре посевных площадей Российской Федерации она занимает лишь 0,3 %. Озимая тритикале недостаточно распространена и в Среднем Предуралье. Площади ее посева в Удмуртской Республике за 2016-2017 гг. составили 0,8-1,0 тыс. га, в Пермском крае – 1,0 тыс. га [Посевные площади…, 2018] при средней урожайности соответственно 1,80 и 1,04 т/га [Валовые сборы…, 2018]. Среди множества причин низкой популярности данной культуры можно назвать основные: недостаточное количество имеющихся в распоряжении сельскохозяйственного производства адаптивных к определенным условиям зоны сортов, отсутствие или недостаточная разработка сортовых технологий при их внедрении в сельскохозяйственное производство и четко отлаженной системы семеноводства [Орлова Н. С., 2014].
Роль внешних факторов в реализации потенциала растений давно известна. А. А. Жученко (2000) отмечал, что главным условием получения наибольшей прибыли с единицы земельной площади, является оптимизация системы «растение – среда». При этом он отводил большую роль агроэкологическому районированию территории, позволяющему полнее реализовать потенциал сортов и культур.
В связи с этим, актуальной проблемой в регионе является расширение селекционной работы с перспективной культурой – озимой тритикале, направленной на создание адаптивных сортов и обеспечение сельхозтоваропроизводителей высококачественными сортовыми семенами. Для достижения обеспеченности семенами необходимо разработать актуальные технологии семеноводства, которые обеспечат высокий коэффициент размножения семян и качество получаемого семенного материала, научно обосновать размещение семеноводческих хозяйств и ассортимент возделываемых сортов с учетом почвенно-климатических особенностей территории. При производстве семян технологические приемы имеют свои особенности, которые заключаются в том, что любой прием должен сохранить генотипические свойства сорта, обеспечить высокие посевные качества и урожайные свойства семян.
Степень разработанности. Изучению озимой тритикале в условиях Среднего Предуралья посвящены работы Е. В. Собенникова (1976, 1977, 1997), Г. Я. Петрова (1981, 1985), О. С. Тихоновой (2006, 2012, 2017), Л. А. Толкано-вой (2010), С. И. Коконова (2010), Н. И. Лещенко (2000, 2007, 2010), С. Л. Елисеева (2014), И. В. Батуевой (2014), Г. П. Майсак (2010, 2011) и др. В них авторы рассматривали вопросы биологии культуры, отдельные агротехнические приемы при использовании тритикале на зерно или зеленый корм. Однако вопросам глубокого изучения селекционного материала, разработке адаптивной технологии выращивания при использовании озимой тритикале на семенные
цели уделено недостаточно внимания. Отсутствует информация об экологической пластичности сортов, продолжительности послеуборочного дозревания; недостаточно обоснован выбор сортов озимых зерновых культур для возделывания в агроклиматических зонах Удмуртской Республики. Требуется усовершенствование агроэкологического размещения семеноводства зерновых культур по территории Удмуртии.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – научное обоснование направления селекционно-семеноводческой работы с озимой тритикале и разработка технологических приемов оригинального семеноводства в условиях Среднего Предуралья. Для выполнения данной цели решались следующие задачи:
изучить структуру популяции нового сорта Ижевская 2 и установить метод отбора при производстве оригинальных семян;
дать комплексную оценку исходному материалу озимой тритикале различного эколого-географического происхождения и выявить источники хозяйственно-ценных признаков;
дать оценку сортам озимой тритикале в экологическом сортоиспытании, установить степень влияния сорта, условий вегетации и их сочетания на изменчивость количественных признаков;
установить влияние гидротермических условий на зимостойкость озимой тритикале и формирование качества семян;
разработать модель высокопродуктивного сорта озимой тритикале для Среднего Предуралья;
разработать технологические приемы производства семян;
установить влияние сорта и условий вегетации на продолжительность послеуборочного дозревания и целесообразность использования на посев све-жеубранных семян;
дать агроэкологическую оценку сортам озимых зерновых культур, допущенным к возделыванию в Удмуртской Республике и обосновать агроэколо-гическое районирование семеноводства зерновых культур.
Научная новизна. В условиях Среднего Предуралья проведена комплексная оценка сортов и коллекционных образцов озимой тритикале различного эколого-географического происхождения по хозяйственно-биологическим признакам и свойствам применительно к задачам селекции. В результате многолетней проработки исходного материала были выявлены источники хозяйственно-ценных признаков, которые рекомендованы для дальнейшей селекционной работы. Разработана модель высокопродуктивного сорта. Выделены перспективные селекционные линии, устойчивые к стрессовым абиотическим факторам. Установлены закономерности формирования качества семян различных сортов озимой тритикале в процессе созревания, определена продолжительность периода послеуборочного дозревания семян сортов озимой тритикале. Дано научное обоснование агротехническим приемам, обеспечивающим получение высококачественных семян озимой тритикале. Выявлено наличие сортовой реакции на применяемые агроприемы. Дана агроэкологическая оценка сор-
там озимых зерновых культур и предложены сорта для возделывания в отдельных агроклиматических зонах Удмуртии.
Теоретическая и практическая значимость работы. Создан и включен в Государственный реестр селекционных достижений сорт озимой тритикале Ижевская 2. Выделен исходный материал озимой тритикале, наиболее адаптированный к местным условиям и представляющий ценность для дальнейшей селекционной работы. Разработанная модель сорта позволяет определить пути дальнейшего развития селекции озимой тритикале в условиях Среднего Преду-ралья. Изучение формирования качества семян в процессе их созревания позволило разделить сорта на группы по продолжительности послеуборочного дозревания. На основании этого установлена как возможность, так и недопустимость использования для посева свежеубранных семян. Агроэкологическая оценка сортов озимых зерновых культур способствует лучшему использованию их потенциала при правильном размещении в разных агроклиматических зонах Удмуртской Республики.
Сельскохозяйственному производству Среднего Предуралья предложена технология возделывания и уборки озимой тритикале, обеспечивающая получение урожайности зерна до 4,74 т/га и семян до 4,13 т/га, повышение коэффициента размножения (до 24) и формирование биологически полноценных семян. В производственных испытаниях, проведенных в АО «Учхоз Июльское Ижевской ГСХА» при производстве оригинальных семян озимой тритикале Ижевская 2, предлагаемые агроприемы позволили получить до 3,92 т/га семян с высокими посевными качествами. При этом рентабельность производства составила 53-135 %.
Исследования входили в план научно-исследовательской работы ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (номер государственной регистрации 01201051318).
Методология и методы исследований. Методология проведенных исследований включала общенаучные и теоретические методы: аналогию, сравнение, анализ, синтез, обобщение, использованные при работе с научными публикациями и при анализе экспериментальных данных, а также эмпирические методы – полевые и лабораторные эксперименты, моделирование, наблюдения, измерения, описание.
Основные положения, выносимые на защиту:
структура сорта озимой тритикале Ижевская 2 и методика воспроизводства сортовых семян;
источники селекционно-ценных признаков и свойств для селекции озимой тритикале в Среднем Предуралье;
результаты оценки экологической пластичности сортов озимой тритикале по хозяйственно-ценным признакам;
закономерности формирования качества семян сортов в процессе их созревания и послеуборочного дозревания;
модель сорта озимой тритикале для Среднего Предуралья;
особенности адаптивной технологии возделывания и уборки озимой тритикале, обеспечивающей получение высокого урожая зерна и семян, повы-
шение коэффициента размножения и формирование биологически полноценных семян;
- результаты агроэкологической оценки сортов озимых зерновых культур и особенности их размещения в агроклиматических зонах Удмуртской Республики.
Степень достоверности и апробация результатов. В основу научно-
исследовательской работы положены общепринятые методики, ГОСТы, ис
пользуемые в растениеводстве, а также математическая обработка эксперимен
тальных данных (дисперсионный, вариационный, корреляционно-
регрессионный анализ), что позволяет считать результаты достоверными, а вы
воды и рекомендации, предложенные для практических целей – обоснованны
ми. Проверку соблюдения методики закладки и оформления полевых опытов
ежегодно осуществляла методическая комиссия по приемке опытов при агро
номическом факультете ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА.
Материалы диссертационной работы доложены на Всероссийских и
Международных конференциях, проводимых в ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА
(2006-2018 гг.), ФГБОУ ВО Пермская ГСХА им. академика Д. Н. Прянишнико
ва (2016 г.), ФГБОУ ВО Вяткая ГСХА (2017 г.), ФГБОУ ВО Казанский ГАУ
(2017 г.), на IV Республиканском конкурсе инновационных проектов по про
грамме «УМНИК» (2013 г.). Отчеты по материалам исследований ежегодно за
слушивались на заседаниях кафедры растениеводства ФГБОУ ВО Ижевская
ГСХА (2004-2017 гг.). Результаты исследований были использованы на район
ных, кустовых, республиканских совещаниях и учебах, курсах повышения ква
лификации руководителей и специалистов АПК Удмуртской Республики
(2005-2018 гг.).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 46 работ, в том числе 11 – в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации. Получен патент на селекционное достижение «Сорт озимой тритикале Ижевская 2».
Личное участие автора. Автор принял личное участие во всем комплексе исследований в течение 2004-2018 гг. Планирование научного эксперимента, сбор исходных данных, анализ, обобщение и научное обоснование полученных результатов осуществлено автором лично или при его непосредственном участии, совместно с аспирантом И. В. Перемечевой (под руководством профессора И. Ш. Фатыхова), под руководством автора аспирантами Т. В. Гамберовой (2009-2014 гг.), П. П. Петровой (2011-2015 гг.), И. А. Рябовой (2013-2016 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, десяти глав, выводов и предложений для селекционной работы и производству, библиографического списка (736 источников, в том числе 39 на иностранных языках), приложений. Основной материал диссертации изложен на 385 страницах, содержит 134 таблицы, 49 рисунков.
Основные направления и достижения селекции озимой тритикале
Сорт сегодня является основой сельскохозяйственного производства. Это не только урожайность, но и качество, устойчивость к стрессам (в том числе к болезням и вредителям), приспособленность к механизированному возделыванию; это экономия материальных, энергетических средств, защита окружающей среды [Whalley D. B., 1966; Ремесло В. Н., 1976; Гужов Ю. Л., 2003; Галиченко И. И., 2005; Васильев В. В., 2007; Использование технологичного…, 2008; Алабушев А. В., 2010, 2011; Белкина Р. И., 2012].
По существующим оценкам вклад селекции в повышении урожайности зерновых за последние 40 лет оценивается в 30-70 % [Васильчук Н. С., 1979, 2001; Бороевич С., 1984; Гуляев Г. В., 1991; Жученко А. А., 1990, 2000; Ко-сяненко Л. П., 2002; Шпаар Д., 2010]. Это, считает А. В. Алабушев (2011), связано как с общей тенденцией биологизации и экологизации сельскохозяйственного производства, так и со значительно возросшими возможностями самой селекции в управлении генотипической изменчивостью культивируемых видов. Потенциал урожайности современных сортов зерновых культур очень высок и достигает 10,0-12,0 т/га и более [Васильев В. В., 2007; Санду-хадзе Б. И., 2011; Савченко И., 2011]. Сочетание в одном сорте высокого потенциала продуктивности с устойчивостью к неблагоприятным факторам среды – одна из главных задач селекции. В настоящее время прослеживается односторонняя тенденция к созданию сортов интенсивного типа. Однако большинство интенсивных сортов характеризуются низкой устойчивостью к неблагоприятным факторам среды [Ведров Н. Г., 1984; Новый сорт …, 2008].
Из практики известно, что не все сорта одинаково используют условия, которые создаются при их возделывании [Курылева С. Г., 2000А]. Поэтому, считают многие авторы [Неттевич Э. Д., 1986; Yau S. K., 1991; Хицков И. Ф., 2005; Семеноводство – важный …, 2008], важна адресная адаптация сортов к конкретным агроэкологическим условиям, чтобы они могли максимально реализовать свой генетический потенциал.
Селекционная работа с тритикале в нашей стране интенсивно велась В. Е. Писаревым [Сокол Н. В., 2014], А. И. Державиным [Шевченко В. Е., 1997; Корячкина С. Я., 2012], М. А. Махалиным, Н. В. Цициным, А. Ф. Шулындиным [Лещенко Н. И., 2000]. Однако, несмотря на интенсивные широкомасштабные селекционные работы по цитологии, генетике, биохимии, которым тритикале подвергается последние десятилетия, она находится на первых этапах своей эволюции [Гужов Ю. Л., 1987]. В настоящее время в России развернуто 16 селекционных программ по данной культуре [Гончаров С. В., 2013].
Одной из главных задач селекционной работы с тритикале является увеличение урожайности посредством повышения средней продуктивности растений. Учитывая то, что продуктивность растения носит полигенный характер наследования [Гужов Ю. Л., 1987], необходима разработка физиолого-генетических и экологических принципов селекции растений на всех этапах создания и внедрения в производство новых сортов. По мнению В. А. Бо-боджанова с соавторами [Эколого-генетический…, 2002], такой комплексный подход позволяет выявить генетические пределы, нормы реакции физиологических особенностей и свойств сортов от которых зависит судьба урожая.
Б. В. Ригин (1977) указывает, что направление селекции зависит от тех требований, которые предъявляются к тритикале как к культуре. В селекции тритикале одни авторы [Шулындин А. Ф., 1980; Пыльнев В. М., 2005] различают три основных направления создания новых сортов: зерновые на фурaж (возможны и на пищевые цели), универсальные, или зернокормовые, и кормовые укосные. Другие же [Пополнение..., 1999] называют четыре направления селекции: кормовые – используют на зеленый корм, силос, сенаж, сено, монокорм в чистом виде или в смеси с другими культурами; зернокормовые – на корм используют вегетативную массу и зерно; зернофуражные – с высоким выходом кормового зерна; хлебные – для выпечки хлеба. По мнению А. М. Медведева (2002), Г. В. Щипак (2013), А. И. Грабовец с соавторами [Селекция тритикале…, 2013] одним из основных направлений селекции является выведение сортов для хлебопечения. В. Ф. Кирдин (2004) считает основным направлением создание зернофуражных и зернокормовых сортов, хотя не отрицает и создание сортов для хлебопекарной промышленности, приготовления кексов, печенья, макарон, солода, безалкогольных напитков, пива и других продуктов. В то же время, направление использования тритикале имеет региональные особенности. Так, по мнению Г. Я. Петрова (1981, 1985), Е. В. Собенникова (1997), для условий Удмуртии приоритетным направлением селекции тритикале является создание кормовых сортов.
Независимо от направления селекции тритикале основной целью является дальнейшее увеличение их урожайности при сохранении нынешнего преимущества над другими хлебными злаками в отношении питательной ценности, выведение устойчивых, неполегающих форм, способных усваивать высокие дозы азотных удобрений [Лартер Е. Н., 1978; Фомин С. И., 2012], повышение экологической пластичности [Щипак Г. В., 2001; Касынки-на О. М., 2014]. Ряд авторов [Сечняк Л. К., 1984; Комаров Н. М., 1996; Гу-жов Ю. Л., 2003; Гончаренко А. А., 2005; Реутских Л. В., 2007; Куркова И. В., 2008; Филлипов А. С., 2009; Валекжанин В. С., 2012; Рыбась И. А., 2014А, Б; Кривобочек В. Г., 2015] придерживается мнения, что при одинаковой урожайности преимущество нужно отдавать сортам с наибольшей экологической пластичностью.
Известно, что максимальная реализация потенциальной продуктивности сорта возможна только в тех условиях, где он выведен. Удмуртская Республика является уникальной по своим природно-климатическим условиям: ее северные районы – это зона тайги, южные – лесостепи; здесь встречаются почвы от дерново-сильноподзолистых до серых лесных [Ковриго В. П., 2004]. В этих условиях сложно или даже невозможно подобрать идеальный сорт. Это очень серьезная проблема, поскольку требует разработки своей научно-обоснованной стратегии селекции на адаптивность и урожайность, а также эколого-генетического подхода.
Важнейшими задачами в эколого-генетическом направлении селекции тритикале ряд исследователей ставят поиск доноров устойчивых генотипов с максимальной продуктивностью; разработка зональной стратегии селекции и значительное ускорение селекционного процесса во времени с помощью эко-лого-генетической модели детерминации количественных признаков растений [Эколого-генетический…, 2002]. Согласно исследованиям М. Х. Гафуровой (2007), Г. В. Щипак с соавторами [Результаты селекции…, 2010], рост продуктивности растений тритикале достигается за счет изменения разных элементов структуры урожая. Поэтому селекционеры стремятся к увеличению продуктивности озимой тритикале за счет увеличения озерненности колоска и колоса в целом [Сеч-няк Л. К., 1984], возрастания продуктивной кустистости [Гужов Ю. Л., 1987; Косяненко Л. П., 2002; Пыльнев В. М., 2005], увеличения размеров зерновки [Кунакбаев С. А., 1994; Усанова З. И., 2009; Соснов С. В., 2010А, Б], доли зерна в общей биомассе растения, для чего необходимо создать короткостебель-ные сорта (высотой не более 110 см) [Пыльнев В. М., 2005; Пономарев С. Н., 2007].
Для озимых культур наиболее сложным остается создание сортов с высокой урожайностью и максимальной зимостойкостью [Крылов С. В., 1998; Шевченко Н. С., 2000; Хотылева Л. В., 2005; Зезин Н. Н., 2006; Лихачева Е. А., 2010]. Для создания озимых сортов тритикале, обладающих хорошей зимо- и морозостойкостью, ряд исследователей [Селекция тритикале…, 1980; Пыльнев В. М., 2005; Кшникаткина А. Н., 2009] считают необходимым подбирать для гибридизации родительские формы озимой пшеницы и ржи, а также гексаплоидные тритикале с подобными свойствами и в дальнейшем вести селекционную работу в регионах, где в результате естественного отбора формируются гибридные популяции с этими признаками. Исследованиями А. В. Пинкаль (2012) было установлено, что наибольшим уровнем зимостойкости отличались гибридные комбинации, в качестве материнской формы при создании которых были использованы сорта инорайонной селекции (обратные комбинации).
Для большинства регионов возделывания озимой тритикале важной селекционной задачей является создание скороспелых сортов тритикале [Раим-нулов К., 1985; Оценка устойчивости…, 2011].
Коллекционный питомник
Изучаемые коллекционные образцы характеризовались большим разнообразием морфологических признаков. Большинство образцов имело тип куста полупрямостоячий или от полупрямостоячего до промежуточного (таблица 13). Данный показатель важен с точки зрения устойчивости к полеганию.
Восковой налет является одним из способов приспособления растений к существованию в условиях водного стресса [Гэлстон А., 1983] и в селекции используется как косвенный показатель устойчивости растений к засухе [Гу-жов Ю. Л., 2003]. Сильный восковой налет отмечен у сортов Корнет, Бард и Валентин.
Вертикальное положение флагового листа позволяет растениям меньше затенять друг друга, максимально поглощать солнечную энергию [Гэл-стон А., 1983; Нефедов А. В., 1984], обеспечивать засухоустойчивость [Джа-тканбаева А. Е., 2009; Чайкин В. В., 2010], высокую фотосинтетическую активность растения, формирование многоколосковых колосьев, успешный налив зерна и хорошую отзывчивость на азотное удобрение [Рубин Б. А., 1977]. Эректоидный лист имели сорта: Корнет, Алтайская 5, Бард, Зимогор и Трибун.
Поникание колоса тритикале является положительным фактором, облегчающим стекание с него влаги во время дождя, что в значительной степени предохраняет от прорастания зерна «на корню» [Пополнение…, 1999]. Данный признак особенно важен в условиях Среднего Предуралья, когда созревание растений озимой тритикале нередко совпадает с часто выпадающими дождями. Среди изучаемых сортов поникший колос отмечен у сорта Александр, полупоникающий – у селекционной линии 76/00, от горизонтального до полупоникающего – у сортов Ижевская 2 и Немчиновский 56 (рисунок 1). У остальных сортов колос был полупрямостоячим. Однако поникание колоса в сочетании с опушением подколосовой части соломины может привести к обламыванию из-за аккумулирования влаги, накопления и развития грибной инфекции, разрушающей ткани соломины [Пополнение…, 1999]. Сочетание этих признаков ярко выражено у сорта Александр и встречается у отдельных растений сорта Ижевская 2 и селекционной линии 76/00.
Большинство испытываемых сортов имеет белый остистый колос. Как было сказано выше, в условиях Среднего Предуралья целесообразнее отдавать предпочтение морфотипам с окрашенным колосом и черными остями (рисунок 2).
Аналогичные результаты были получены в исследованиях П. Е. Суднова, В. А. Воробьева, В. И. Никитиной (цит. по А. В. Сидоров, 2014). Они указывают на бльшую приспособленность красноколосых форм пшеницы к условиям произрастания при пониженных температурах и высокой влагообеспеченности. Вероятно, в таком колосе образуется особый микроклимат внутри колоска, способствующий лучшему наливу зерна и прохождении биохимических процессов в развивающемся зерне. С этой точки зрения определенный интерес для селекционной работы представляют сорта Алтайская 4, Ижевская 2 и селекционная линия 423/12(таблица 14).
Большинство исследуемых образцов имело длинные или средние ости. Безостый колос имеет лишь сорт Алтайская 4. Изучаемые образцы относятся к среднеколосым (с длиной колоса до 8 см). По мнению В. М. Пыльнева (2005), плотность колоса отрицательно коррелирует с его озерненностью и качеством зерна. Ученый дает предпочтение среднему по плотности колосу (индекс плотности не более 29). Все изучаемые образцы коллекции соответствуют этим требованиям.
Высота растений определяет как направление хозяйственного использования сортов озимой тритикале, так и обеспечивает устойчивость к полеганию. К сортам универсального направления использования со средней высотой растений 92-108 см можно отнести сорта Житница, Алтайская 4, Алтайская 5, Ижевская 2, селекционные линии 76/00 и 423/12 (таблица 15).
Межсортовое варьирование высоты растений в годы исследований было на уровне 19,8-21,3 %. В то же время отмечено, что в 2014-2016 гг. условия для формирования высоты растений отдельных сортов были близки, о чем свидетельствует относительно невысокий коэффициент вариации (V = 7,2-15,0 %).
Высота растений обусловила устойчивость к полеганию коллекционных образцов, установлена обратная сильная корреляция между данными признаками (r = -0,73 ± 0,16). Во все годы исследований в той или иной степени полегали сорта и селекционные линии с высотой растений более 90 см – Алтайская 4, Алтайская 5, Житница, Ижевская 2, 76/00, 423/12. В среднем за три года устойчивость к полеганию этих сортов оценена на 3,5-4,5 балла. В условиях повышенного увлажнения 2015 г. помимо перечисленных образцов, отмечено полегание у сорта Немчиновский 56 (4,3 балла) и селекционной линии 5400 (3,8 балла).
Многочисленными исследованиями, проведенными в Среднем Преду-ралье [Золотарев А. И., 1981А, Б; Палкин В. П., 2000; Фатыхов И. Ш., 1999, 2005, 2009; Тихонова О. С., 2017; Перемечева И. В., 2006 и др.] доказано, что лимитирующим фактором при возделывании озимых зерновых культур является их зимостойкость. Поэтому повышение зимостойкости озимой тритикале является одной из наиболее актуальных задач селекции, для чего необходим поиск источников этого признака.
В годы исследований относительно благоприятными для перезимовки озимой тритикале оказались условия осенне-зимнего периода 2013-2014 гг., индекс условий (Ij) равен 0,75 (таблица 16), которые обеспечили лучшую за анализируемые годы среднюю зимостойкость коллекционных образцов (4,1 балла).
Осенне-зимний период вегетации озимой тритикале 2014-2015 гг. был менее благоприятным (Ij = 0,11), но условия перезимовки характеризовались немногим выше уровня средних многолетних значений для региона. Обилие осадков в бесснежный период после прекращения осенней вегетации и последовавшая теплая многоснежная зима вызвали частичное выпревание растений, зимостойкость коллекционных образцов оказалась низкой – в среднем 3,4 балла.
Наиболее неблагоприятные условия для перезимовки озимой тритикале (Ij = -0,86) сложились в период 2015-2016 гг. Зимостойкость образцов была низкой (в среднем 2,5 балла). Несмотря на различия условий для перезимовки озимой тритикале за годы исследований, варьирование зимостойкости коллекционных образцов в целом по опыту было на уровне 12,1-25,5 %.
Таким образом, зимостойкость коллекционных образцов озимой тритикале была подвержена значительным колебаниям в зависимости от условий, складывавшихся в осенне-зимний период вегетации. С целью определения наиболее значимых показателей для успешной перезимовки озимой тритикале был проведен корреляционный анализ между зимостойкостью и рядом абиотических факторов указанного периода (таблица 17).
Формирование урожая зерна и его обоснование
Опрыскивание посевов озимой тритикале Ижевская 2 в фазе выхода в трубку регуляторами роста Це Це Це 750 и Моддус вызвало изменение морфологических признаков растений. Было отмечено усиление воскового налета на листьях и стеблях (для данного сорта характерен слабый восковой налет), колос был прямостоячим и полупрямостоячим до достижения полной спелости (в контрольном варианте ориентация была горизонтальной). Наблюдалось медленное и недружное выколашивание из-за замедления удлинения подколосового междоузлия. Так, при опрыскивании Це Це Це 750 эта фаза отмечена на 1-2 дня позднее, чем в контрольном варианте, Модду-сом – на 2-3 дня. Однако на наступление созревания озимой тритикале изучаемые препараты влияния не оказали.
Озимая тритикале Ижевская 2 относится к среднерослым сортам с длиной стебля в отдельные годы до 137 см (см. глава 3). Опрыскивание посевов регуляторами роста Це Це Це 750 и Моддусом в среднем по опыту привело к существенному снижению высоты растений относительно контрольного варианта соответственно на 15 и 17 см при НСР05 = 3 см (таблица 91). Действие регуляторов роста на изменение признака было на одном уровне. Наименьшая высота растений (108 см) была отмечена при совместном применении ретарданта Моддус с комплексным удобрением Террафлекс 17+17+17.
В среднем за годы исследований длина второго междоузлия при опрыскивании регуляторами роста уменьшилась на 3,0-3,1 см (НСР05 = 0,9 см), третьего – на 2,9 и 4,3 см (НСР05 = 1,0 см). Разницы между регуляторами роста в их ингибировании длины второго междоузлия не установлено. Однако уменьшение длины третьего междоузлия было сильнее при опрыскивании посевов препаратом Це Це Це 750. Полученные данные согласуются с данными исследований В. Е. Долгодворова (1993), проведенными на пшенице.
Ретарданты применяют для повышения устойчивости к полеганию. В наших исследованиях 2012 и 2013 гг. не отмечалось полегания посевов. В 2011 г. ливневые дожди с порывистыми ветрами, повторяющиеся неоднократно в июле, вызвали очаговое полегание уже созревающих растений озимой тритикале. Опрыскивание посевов ретардантами оказало защитное действие от полегания (таблица 93). При опрыскивании посевов Це Це Це 750 полегания не было отмечено, а при опрыскивании Моддусом проявилось в виде незначительного наклона растений лишь очагами.
За годы исследований средняя по опыту урожайность озимой тритикале была на уровне 2,78-3,89 т/га. Во все годы исследований наибольшее влияние на изменчивость показателя оказывало взаимодействие изучаемых факторов (рисунок 23).
В 2011 и 2012 гг. наибольшая урожайность зерна в опыте (соответственно 4,16 т/га и 5,10 т/га) была получена в варианте с сочетанием опрыскивания регулятором роста Це Це Це 750 и некорневой подкормки посевов Террафлексом 17+17+17 в фазе полного колошения растений (приложение Н.1). В засушливых условиях вегетации 2013 г. регуляторы роста проявили антистрессовый эффект и способствовали увеличению урожайности в среднем по опыту: Це Це Це 750 – на 0,32 т/га, Моддус – на 0,19 т/га при НСР05 = 0,06 т/га. Наибольшую урожайность (3,25 т/га) обеспечило опрыскивание Це Це Це 750 в фазу выхода в трубку с последующей некорневой подкормкой Карбамидом.
В среднем за 3 года (2011-2013 гг.) максимальная урожайность зерна (4,04 т/га) была получена при опрыскивании посевов регулятором роста Це Це Це 750 с последующей некорневой подкормкой Террафлекс 17+17+17 в фазе полного колошения (таблица 94, приложение Н.2).
Увеличение урожайности при опрыскивании регулятором роста Це Це Це 750 с последующей некорневой подкормкой Террафлекс 17+17+17 обусловлено в среднем за годы исследований увеличением продуктивности колоса (таблица 95). Данное сочетание изучаемых факторов обеспечило повышение озерненности колоса относительно показателя в других вариантах опыта на 2,0-4,5 шт. (НСР05 = 1,8 шт.) и массы зерна колоса на 0,16-0,29 г (НСР05 = 0,08 г). Несмотря на изменение озерненности и продуктивности колоса под влиянием изучаемых агроприемов, масса 1000 зерен оставалась практически на одном уровне по всем вариантам опыта. Влияния изучаемых факторов в среднем за 3 года на изменчивость показателя установлено не было. В то же время, в 2011 и в 2012 гг. при оптимальном увлажнении регуляторы роста способствовали увеличению массы 1000 зерен по сравнению с аналогичным показателем контрольного варианта. В условиях засухи 2013 г. этого не наблюдалось. Некорневые подкормки во все годы не отражались на изменении крупности зерна.
Таким образом, опрыскивание посевов озимой тритикале регуляторами роста привело к усилению воскового налета на листьях и стеблях, удлинению периода выколашивания растений, снижению их высоты на 15-17 см и повышению устойчивости к полеганию. Опрыскивание посевов регулятором роста Це Це Це 750 в фазе выхода в трубку с последующей некорневой подкормкой Террафлекс 17+17+17 в фазе полного колошения обеспечило получение урожайности зерна в среднем 4,04 т/га за счет повышения озерненно-сти (39,7 шт.) и массы зерна колоса (1,43 г).
Агроэкологическое районирование семеноводства зерновых культур в Удмуртской Республике
Зональное семеноводство имеет значительные перспективы в большинстве зон возделывания сельскохозяйственных растений. Выращивание полевых культур в благоприятных для получения семян высокого качества зонах относится к числу энергосберегающих технологий, реализация которых позволяет с наибольшей полнотой использовать природный фактор.
В Удмуртской Республике оптимальной зоной семеноводства зерновых и зернобобовых культур считается южный агроклиматический район. К 01.01.2014 г. большинство элитно-семеноводческих хозяйств (82 % от их общего количества) были расположены в этом районе – 4 хозяйства в подрайоне 3а и 5 хозяйств в подрайоне 3б (рисунок 49).
Нами был проведен анализ качества производимых семян ярового ячменя Раушан и яровой пшеницы Красноуфимская 100 в двух элитхозах, расположенных в подрайоне 3б – СХПК «Родина» Граховского района и ООО «Девятово» Сарапульского района. Семена, выращенные в СХПК «Родина» Граховского района, во все годы соответствовали требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для категорий ЭС и РС. В ООО «Девятово» Сарапульского района выявилась проблема с получением высококачественных семян, отмечалось несоответствие требованиям ГОСТа по лабораторной всхожести.
Оба хозяйства расположены в зоне, где среднесуточные температуры воздуха за период созревания семян часто находятся значительно выше указанного А. Н. Березкиным с соавторами [Факторы и условия…, 2006] оптимального уровня температур для формирования высококачественных семян (более 17…18 С).
Хозяйство Граховского района находится в более жестких климатических условиях, где ГТК в период созревания семян яровых зерновых культур находился в диапазоне 0,51…0,90, что оценивается как недостаточное увлажнение (таблица 126).
По мнению И. Г. Строны (1966А), более чувствительным к изменению температурного фактора является энергия прорастания. Наши исследования показали, что характер корреляционных связей данного показателя со среднесуточной температурой воздуха и суммой осадков в период созревания семян ячменя Раушан не зависел от пункта наблюдения, что может свидетельствовать о высокой пластичности сорта.
Энергия прорастания яровой пшеницы Красноуфимская 100 в условиях СПК «Родина» не зависела от метеорологических факторов. В условиях же ООО «Девятово» данный показатель имел обратную тесную корреляцию со среднесуточной температурой воздуха и среднюю прямую – с суммой осадков. Следовательно, в условиях Сарапульского района для формирования биологически полноценных семян яровой пшеницы условия не достаточно благоприятны.
С целью оценки пригодности для размещения семеноводческих хозяйств в более северной части Удмуртии (южной зоне, подрайон 3а) был проведен анализ качества семян яровых зерновых культур, выращенных на Увинском государственном сортоиспытательном участке и на опытном поле ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА. На Увинском сортоучастке анализировали семена овса Улов, Аргамак, Гунтер. На опытном поле ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА набор культур и сортов был расширен и включал сорта овса Улов, Аргамак, Гунтер, Льговский 82; ячменя Раушан, Неван, Дина; яровой пшеницы Иргина и Красноуфимская 100. Все сорта на момент проведения исследований широко возделывались в хозяйствах Удмуртской Республики.
Подрайон 3а южного агроклиматического района характеризуется как теплый с неустойчивым увлажнением. За вегетационный период сумма среднесуточных температур воздуха в среднем была ниже, чем в подрайоне 3б южной зоны, на 40 %, а количество выпавших осадков – больше на 9 %. ГТК в период формирования, налива и созревания зерна находился в диапазоне 1,26…1,44 (таблица 129), что характеризуется как оптимальное увлажнение.
Однако за годы наблюдений ГТК изменялось в очень больших диапазонах – от жесткой засухи до избыточного увлажнения.
В таких условиях формировались семена преимущественно с высокой лабораторной всхожестью, соответствующей требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для категорий ЭС и РС (не ниже 92 %), но с низкой энергией прорастания – в среднем 66-70 % (таблица 130).
В условиях Увинского госсортоучастка, где преобладают легкие суглинки со слабой водоудерживающей способностью, среднесуточная температура воздуха в период формирования и созревания зерна не имела существенной корреляционной связи с энергией прорастания семян. Но при этом установлена средняя прямая корреляция с суммой осадков. Для формирования крупности семян температурный режим был благоприятен, дальнейшее увеличение среднесуточной температуры воздуха привело бы к снижению массы 1000 семян, но осадков выпало явно недостаточно.
В условиях опытного поля Ижевской ГСХА на среднесуглинистых почвах метеорологические факторы не оказали существенного влияния на изменение энергии прорастания семян яровых зерновых культур. Корреляция между среднесуточной температурой воздуха и массой 1000 семян была также несущественной, но с суммой выпавших осадков установлена прямая тесная корреляция.
Таким образом, южный агроклиматический район республики по метеорологическим условиям пригоден для ведения семеноводства, но характеризуется неустойчивостью увлажнения, особенно подрайон 3б, что может отразиться на качестве семян. По мнению А. Н. Березкина с соавторами [Факторы и условия…, 2006], в районах с суммой активных температур выше 10 С более 2100 при ГТК меньше 0,7 и среднесуточной температуре воздуха в период формирования зерна более 22…23 С семена получаются с невысокой силой роста и пониженными урожайными свойствами, хотя в этом случае они имеют высокую лабораторную всхожесть и повышенное содержание белка. Учитывая сложившиеся традиции, когда бльшая часть семеноводческих хозяйств республики находится в этой зоне, необходимо тщательнее подходить к выбору ассортимента культур и сортов для ведения семеноводства.
В связи с этим, полагаем, что для Удмуртской Республики наиболее оптимальной зоной семеноводства зерновых культур являются центральный агроклиматический район и подрайон 3а южного агроклиматического района. В указанных агроклиматических районах должна быть сосредоточена основная доля производства семян зерновых культур. Производство семян в зонах, отнесенных к неблагоприятным (1 и 3б), возможно, но здесь значительно возрастает доля риска. Заведомо известно, что в северной части республики (район 1) семена могут вызревать не каждый год или будут формироваться семена с низкими посевными качествами и урожайными свойствами. В силу часто повторяющихся засушливых условий и низком ГТК в подрайоне 3б целесообразно сосредоточить лишь семеноводство засухоустойчивых сортов зерновых и зернобобовых культур.
В связи с Государственной программой МСХ РФ довести удельный вес элитных посевов до 15 % от общей посевной площади необходимо увеличить производство оригинальных и элитных семян зерновых и зернобобовых культур. Для реализации данной рекомендации с учетом агроэкологического распределения культур и сортов считаем целесообразным дополнительно определить семеноводческие хозяйства, специализирующиеся на производстве семян элиты зерновых и зернобобовых культур, в Увинском, Игринском, Воткинском, Шарканском, Глазовском районах. Однако при выделении оптимальных зон семеноводства нельзя игнорировать реакцию сортов на условия вегетации. Поэтому зоны семеноводства должны подразделяться и уточняться с учетом сортовых характеристик.
Главным условием, определяющим характер размещения сортов, являются климатические особенности территории. Дифференциальная реакция сортов на действие факторов внешней среды обуславливает величину урожая, его качество и стабильность. Степень приспособленности сорта отражает его адаптивный потенциал, т.е. способность использовать благоприятные факторы среды и противостоять экстремальным.
Агроэкологическая оценка озимых зерновых культур на основе сортоиспытания, осуществляемом на сортоучастках Удмуртии и Удмуртском НИИСХ, позволила Н. Г. Туктаровой (2016) выделить территории для их размещения. Автор считает, что наибольшие площади посевов озимых культур на севере республики должна занимать озимая рожь, в центральной и южной частях – наряду с рожью могут высеваться озимая пшеница и озимая тритикале.
Нами была проведена агроэкологическая оценка сортов озимых зерновых культур, допущенных к возделыванию в Удмуртской Республике, по данным государственного сортоиспытания за 2008-2016 гг. [Результаты государственного…, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2017]. В республике в настоящее время функционирует 5 сортоиспытательных участков, которые расположены в различных агроклиматических условиях Удмуртии и охватывают все разнообразие ее агроландшафтов: северная часть центрального агроклиматического района – Глазовский и Балезинский, южный агроклиматический район, подрайон 3а – Увинский и Можгинский, подрайон 3б – Сарапульский. Перечень изучаемых сортов на всех сортоучастках был одинаковым.
Урожайность озимых зерновых культур увеличивалась с продвижением с севера на юг (таблица 131).