Стратегия селекции полевых культур в Восточной Сибири

УДК 631.52(571.5) А.Н. Халипский

СТРАТЕГИЯ СЕЛЕКЦИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

В статье рассматриваются вопросы стратегии селекции основных полевых культур в Восточной Сибири. Установлено, что за период 1971-2006 гг. в Красноярском крае наивысший прирост урожайности был у ячменя - 0,325 ц/га и овса - 0,250 ц/га. Наиболее стабильными по урожайности отмечены пшеница и горох. Большинство сортов основных полевых культур принадлежит селекционным учреждениям Сибири, которые наряду с их высокой пластичностью являются и стабильными по урожайности. Выделен ряд адаптивных признаков, по которым должна вестись селекция сортов полевых культур в условиях Восточной Сибири.

Современная селекция на урожайность ведется в двух основных направлениях: создание сортов интенсивного типа и сортов хорошо адаптированных к определенным условиям или климатически выносливых.

Односторонняя селекция на повышение только продуктивности сопровождается снижением ее стабильности, что объясняется законом минимума. Чем выше продуктивность, тем большее количество факторов среды приобретает вероятность стать лимитирующими. Поэтому в последние годы все чаще исследователи обращают внимание на создание сортов с широкой агроэкологической адаптацией и стабильной урожайностью во времени и пространстве.

По мнению Н.Г. Ведрова (2000), перестройка мышления на создание и воспроизведение экологически пластичных сортов со стабильной по годам урожайностью и качеством продукции, а также на сохранение биосферы, связана с отказом от одностороннего отбора форм с максимальной степенью выраженности селекционно значимого признака в пользу оптимального фенотипа, от использования абсолютной устойчивости к стрессовым факторам среды в пользу неспецифической комплексно-полевой толерантности, от орга-низменного в пользу системного подхода.

Н.А. Сурин, Ю.Ф. Едимеичев (2003) центральным звеном в общей цепи отраслей растениеводства и земледелия называют сорт. По их мнению, особенностью сортов красноярской селекции является способность формировать высококачественное зерно в жестких экстремальных условиях Восточной Сибири. Именно повышенная адаптивность преобладающей части сортов местной селекции обеспечивает им высокую конкурентоспособность с сортами отечественной и зарубежной селекции.

Анализ урожайности зерновых культур за 36-летний период (1971-2006 гг.) в Красноярском крае (табл. 1) показывает, что первое место занимает по средней урожайности ячмень - 17,2 ц/га, второе - пшеница с урожайностью 16,9 ц/га, третье - овес с урожайностью 16,8 ц/га.

Наиболее стабильными по урожайности были горох и пшеница, у которых показатель стабильности (дисперсия) ниже 10, а коэффициенты вариации, характеризующие изменчивость, снижаются по сравнению с другими культурами значительно меньше, чем у других культур. Это можно объяснить тем, что эти культуры в севообороте как занимали свои ниши, так и занимают до сих пор, а вот ячмень и овес в последние годы получили в нем лучшее место: их чаще стали размещать по парам или второй культурой после пара.

Анализ уравнений регрессии тренда урожайности основных полевых культур (табл. 2) в Красноярском крае за период 1971-2006 гг. показывает, что наивысший прирост урожайности отмечен у ячменя -

0,325 ц/га, затем идет овес - 0,250 ц/га и яровая пшеница, прирост урожайности которой составляет

0,161 ц/га. У картофеля отмечается обратная тенденция, которая показывает снижение урожайности. Причина этого явления связана с резким сокращением производственных посадок этой культуры и старением посадочного семенного материала у частных производителей. Нет сортообновления основных районированных сортов картофеля.

Таблица 1

Сравнительный анализ урожайности основных полевых культур в Красноярском крае

за период 1971-2006 гг.

Культура Среднее, М ± т Изменчивость ст ± D V

Озимая рожь 16,2±0,53 9,2-21,9 3,2 10,4 19,9

Яровая пшеница 16,9±0,49 11,1-23,7 2,9 8,7 17,5

Ячмень 17,2±0,78 9,4-26,9 4,7 22,2 27,3

Овес 16,8±0,71 6,8-26,7 4,2 18,4 25,4

Горох 10,8±0,40 6,5-16,4 2,4 5,9 22,6

Картофель 131,2±2,86 83-158 17,1 295 13,1

Таблица 2

Анализ изменения урожайности основных полевых культур в Красноярском крае за 1971-2006 гг.

Культура Вид уравнений регрессии

Озимая рожь у = 0,127х + 13,92

Яровая пшеница у = 0,161х + 13,92

Ячмень у = 0,325х + 11,20

Овес у = 0,250 = 12,25

Горох у = 0,082 = 9,21

Картофель Y = -0,033х + 13,73

Созданные сорта по основным зерновым культурам и гороху учеными Красноярского НИИСХ и введенные сорта других селекционных учреждений Сибири способствовали стабилизации сельскохозяйственного производства в крае. В поступательном развитии регионального земледелия сорта местной сибирской селекции играют решающую роль.

Анализ структуры сортовых посевных площадей основных полевых культур в 2006 году показывает, что большинство сортов, возделываемых в Красноярском крае в 2006 году, принадлежат селекции сибирских учреждений. Так, по пшенице (рис. 1) 100% сортов принадлежат сортам сибирской селекции, в том числе 64% сортовых посевов пшеницы относится к сортам восточносибирского экотипа.

Более половины всех сортовых посевов озимой ржи занято сортом Енисейка селекции Красноярского НИИСХ. Основные площади серых хлебов также представлены в основном сортами сибирской селекции (под ячменем 100%, овсом - 68%); горох представлен на 100% сибирскими сортами.

Важная роль в стабилизации урожайности отводится экологически пластичным сортам. Многие сорта, прошедшие сортосмену и находящиеся в районировании, имеют высокий потенциал урожайности, однако его реализация в экстремальные годы очень низкая.

В последние годы селекция яровой пшеницы многими селекционными центрами была направлена в сторону повышения экологической пластичности, т.е. в сторону повышения их интенсивности. Это позволило в последние годы повысить урожайность яровой пшеницы в Красноярском крае до 20-24 ц/га. Хотя в отдельных хозяйствах уровень урожайности у тех же современных сортов остается на уровне 8-12 ц/га. На наш взгляд, причина в том, что эти сорта, обладая высокой отзывчивостью на интенсивный агрофон, имеют низкую стабильность по урожайности и резко снижают ее в экстремальных условиях.

По мнению И.М. Шиндина (2002), идеально было бы создать сорта яровой пшеницы, которые при любых условиях давали максимально возможный урожай зерна высокого качества. Нужно согласиться с автором этих строк, что в истории селекции были такие единичные сорта, которые получили в свое время широкое распространение и возделывались продолжительное время. В Сибири, в том числе и в Красноярском крае, это Мильтурум 321, Мильтурум 553, Саратовская 29, Скала.

2%

Тулунская 12

Скала

Т улун 15

Ветлужанка

Кантигирская 89

Омская 9

Омская 20

Омская 32

Омская 33

Новосибирская 15

Новосибирская 29

Черемшанка

Рис. 1. Структура сортовых посевов яровой пшеницы в Красноярском крае в 2006 году

Думается интересно оценить сорта яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности по проведенной сортосмене. В исследованиях, используя методику С.А. Эберхта и В.А. Рассела (1966) в переложении В.А. Зыкина, В.В. Мешкова, В.А. Сапеги (1984), мы оценили коллекцию, состоящую из 36 сортов яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности. По предложенной методике были рассчитаны коэффициенты регрессии (экологическая пластичность) и дисперсия (стабильность). Эта оценка показала, что со сменой сортов происходит увеличение коэффициента регрессии, т.е. повышается экологическая пластичность (рис. 2).

Анализ урожайности и пластичности сортов яровой пшеницы, прошедших сортосмену в Красноярском крае, показывает, что урожайность постепенно растет (у = 0,0214х + 1,8499) при постепенном росте пластичности (у =0,0181 х+0,5561). В то же время дисперсия (стабильность) у = 0,0512х+14,2, возрастая уменьшает показатели стабильности. Это происходит потому, что во второй половине ХХ века в связи с внедрением интенсивных технологий шло районирование в основном высокоинтенсивных пластичных с низкой стабильностью урожая сортов.

Из всего набора наиболее отзывчивыми на условия выращивания были сорта Грекум 114, Саратовская 29, Лютесценс 758, Иртышанка 10, Саянская 55, Бурятская Сибаковская 3. С повышением уровня урожайности на 1 ц они увеличивали урожайность от 1,06 до 1,36 ц/га. Сортообразцы КрасГАУ Богарная, Двулинейная обладают свойствами высокой пластичности и стабильности. У сортов Скала, Новосибирская 67, Омская 9 коэффициент регрессии был близким к единице и изменялся от 0,98 у сорта Снаббе, до 1,01 - у сорта Скала. Наименее отзывчивыми на изменение условий выращивания были сорта местной стародавней селекции: Гдс 11, Сибирская местная, Ударница, Красноярская 1103, Тулун 14. Наиболее высокие коэффициенты дисперсии характеризуют сорта как нестабильные по урожайности.

Оценка сортов по стабильности показала, что самыми стабильными по урожайности были сорта, районированные в 40-е, 60-е, 80-е годы ХХ столетия. К наиболее стабильным по урожайности следует отнести Омскую 12, Красноярскую, Мильтурум 321, Альбидум 3700, Бирюсинку, Новосибирскую 67, Снаббе, Скалу, Ветлужанку, Кантегирскую 89. Из сортообразцов КрасГАУ - Богарную, Веснянку, Равнину.

Данные, отраженные на рис. 3, показывают, что урожайность сортов и номеров восточносибирского экотипа имела более высокие показатели по урожайности - у = 00448х+1,7972, пластичности -у = 0,0796х+0,7014.

40

35

30

25

20

15

10

5

0

У =

О 27

3

у = 0,0214х + 1,8499

О 12

О 18

19

*% 6 7 8 ------------  ^*11 ф 14 15 16 17 »20^

05

•3 аа а

у = 0,0512х + 14,2 Ф|1213

25

28 29 - 2,5

2

1,5

18 20 — ""25 - 1

21 24 2829

'-5 1,9 "

15

0,5

0

012345678 9 10111213141516171819202122232425262728293031

А Дисперсия (стабильность) О Урожайность ♦ Пластичность

Рис. 2. Изменение урожайности, пластичности и стабильности по проведенной сортосмене

яровой пшеницы

нР

Н

О

о

к

нР

ч

к

ю

03

н

о

сч

к

о

Л

к

о

к

30

25

20

15

10

0

-г 3

!К4.5.6.7.«

*1^7

5

.0 11 ф 13 14 15 ♦ 16 17

> 12

18- 2,5

-- 2

1,5

18

нР

н

о

о

к

5Н

оЗ

О

0,5 >>

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

А Дисперсия (стабильность) ♦ Урожайность  Пластичность

у = -1,0143х + 20,914 у = 0,0448х + 1,7972 у = 0,033х + 0,4835

Рис. 3. Изменение урожайности, пластичности и стабильности селекционных сортов и номеров

яровой пшеницы восточносибирского экотипа

1

5

Дисперсия была в два раза ниже, чем у сортов, районированных за 60-летний период, у = -0,2893х + 7,8857 (рис. 3), т.е. были созданы сорта, сочетающие высокую продуктивность и пластичность с более высокой стабильностью, чем у сорта инорайонной селекции (Помпе, Снаббе, Грекум 114, Ирты-шанка 10). Самыми стабильными по урожайности были сорта, созданные в начальной период селекции на кафедре растениеводства КрасГАУ (Веснянка Богарная и Равнина, номер 410/74).

В условиях Красноярского края высокая экологическая пластичность и стабильность сортов должна обеспечиваться их адаптивностью, которая определяется, прежде всего, высокой засухоустойчивостью, устойчивостью к полеганию, прорастанию зерна в колосе и устойчивостью сортов к вредным организмам.

В связи с этим мы выделяем ряд адаптивных признаков, по которым должна вестись селекция сортов полевых культур в условиях Восточной Сибири.

Для зерновых культур:

1. По первичной корневой системе (увеличение числа зародышевых и колеоптильных корней, корневая система должна быть быстроразвивающаяся и глубокопроникающая).

2. По колеоптильному кущению.

3. Окраска колоса должна быть наряду со светлой и темная.

4. Сорта должны обладать устойчивостью к прорастанию зерна в колосе при влажной погоде.

5. Листовой аппарат должен обладать устойчивостью к листовым заболеваниям и к замедленному отмиранию во второй половине вегетации.

Важно при создании сортов учитывать формирующую роль агроэкологической и биоценотической среды (Ларионов, 2003), т.е. для ряда сортов, рекомендуемых для зон, например, с кислой почвой, необходимо, чтобы селекция и оценка сортов велась в таких же почвенных условиях. Поэтому при подборе сортов для районирования должна, прежде всего, учитываться среда, в которой этот сорт создавался, акклиматизировался и размножался.

В связи с этим необходимо экологическое единство в системе «селекция - государственное испытание - производство».

Подобное экологическое единство возможно путем создания сортов с широкой экологической пластичностью и стабильностью по таким признакам, как устойчивость к разным биотическим и абиотическим стрессам, прежде всего, к засухе, недостатку элементов питания, воздействию вредных организмов (сорные растения, вредители и болезни). Такие сорта, не отличаясь высоким потенциалом урожайности, способны обеспечивать оптимальный ее уровень в зонах с недостатком влаги, тепла, относительно низкого агротехнического фона.

Поэтому при сортоиспытании необходимо, чтобы агротехнический фон соответствовал производственным условиям, так как, по мнению Н.Г. Ведрова (2005), нарушение экологического единства в системе «селекция - государственное сортоиспытание - производство» приводит к подбору сортов, не реализующих потенциал урожайности на производственном фоне.

В связи с вышеизложенными факторами мы предлагаем некоторые изменения в системе «селекция -государственное сортоиспытание - районирование сортов в производстве».

В отличие от принятой методики, возможно все звенья системы (селекционный процесс, государственное сортоиспытание) вести на различных средовых фонах, которые бы отражали различные уровни производства. Это позволит вести отбор сортов для хозяйств с разным уровнем агротехники и обеспеченности энергетическими ресурсами.

Для каждого звена этой системы необходимо иметь идиотип сорта (модель), который бы отвечал разным уровням агротехники и биоклиматическому потенциалу той или иной зоны сельскохозяйственного производства. Такие модели должны корректироваться с учетом изменяющихся условий в экологических нишах, а также с учетом запросов производителей и потребителей.

Литература

1. Ведров, Н.Г. Селекция яровой пшеницы на адаптивность в условиях Восточной Сибири / Н.Г. Ведров // Задачи селекции и пути их решения в Сибири: докл. и сообщения генетико-селекционной школы. - Новосибирск, 2000. - С. 28-32.

2. Ведров, Н.Г. Роль агротехнического фона в эффективности сортосмены / Н.Г. Ведров // Севообороты, ресурсосберегающие технологии и воспроизводство плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии Приангарья: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Иркутск, 2005. - С. 232-235.

3. Зыкин, В.А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: метод. рекомендации / В.А. Зыкин, В.В. Мешков, В.А. Сапега. - Новосибирск, 1984. - 24 с.

4. Жученко, А.А Адаптивный потенциал культурных растений / А.А. Жученко. - Кишинев, 1988. - 767 с.

5. Ларионов, Ю.С. Теоретические основы современного семеноводства и семеноведения: учеб. пособие / Ю.С. Ларионов. - Челябинск: Изд-во ЧГУ, 2003. - 270 с.

6. Роль сельскохозяйственных культур в использовании агроресурсов Красноярского края / Н.А. Сурин [и др.] // Проблемы опустынивания и защита биологического разнообразия природно-хозяйственных комплексов аридных регионов России. - М.: Современные тетради, 2003. - С. 299 - 305.

7. Шиндин, И.М. Теоретические и прикладные аспекты селекции сельскохозяйственных культур / И.М. Шин-дин. - Хабаровск, 2002. - 219 с.

---------♦'----------

УДК 633.11:631.52 И.М. Шиндин

НАСЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ГИБРИДАМИ МЯГКОЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

В статье обобщены многолетние исследования автора по селекционногенетическому анализу основных признаков продуктивности растений яровой пшеницы, формирующих урожайность, их отношениям в единой генетической системе, закономерностям формообразовательного процесса, протекающего в гибридных популяциях Fъ На основе проведенных исследований создано три сорта яровой пшеницы и разработана модель сорта на период до 2010 года для условий Дальнего Востока.

Основным требованием любой селекционной программы является создание сортов с высоким генетическим потенциалом продуктивности. У яровой пшеницы продуктивность сорта определяется продуктивной кустистостью, величиной колоса, числом колосков, зерен в колосе и колоске, массой 1000 зерен, продуктивностью колоса и растения. Поэтому в селекции на продуктивность важное значение имеют знания закономерностей наследования продуктивности растения как интегрального показателя, так и составляющих ее компонентов. Подобные исследования в России и других странах проводятся в большом количестве и нет необходимости их анализировать. Полученные различными авторами данные говорят о том, что характер наследования признаков определяется генетическими особенностями материала, вовлекаемого в скрещивания, и спецификой природно-климатических условий района проведения исследований. Поэтому результаты, полученные в одних условиях и популяциях, нельзя экстраполировать на другие условия и популяции.

Дальний Восток России на соответствующих широтах земного шара не имеет климатических аналогов. Специфика региона - часто повторяющаяся засуха в весенний и раннелетний периоды, избыток осадков летом, насыщенность воздуха водяными парами (95-100%), резкие перепады от избытка влаги к ее дефициту и, наоборот, высокая солнечная инсоляция. В настоящей статье обобщены многолетние исследования автором по наследованию высоты растения и основных признаков продуктивности гибридами яровой мягкой пшеницы. Знания в этой области важны, поскольку на них базируется научная селекция.

Генетические ресурсы были представлены 2500 сортообразцами мировой коллекции ВИР из 50 стран мира. Прежде чем включать их в гибридизацию, каждый образец изучался в течение 3-5 лет на полях Дальневосточного селекцентра (г. Хабаровск). Материалом для анализа служили 720 гибридных комбинаций F1 -F2, полученных от скрещивания выделившихся лучших образцов. Обработку экспериментальных данных проводили общепринятыми методами.

Общая картина свидетельствует о сложном характере наследования признаков (табл. 1).

Основным признаком, связанным с устойчивостью к полеганию, является высота растения. У 33,4% гибридов она наследовалась по типу высокорослой родительской формы, у 22% - по типу гетерозиса. Величина гетерозиса составляла 1,5-19,4%, коэффициент доминантности (11р) - 1,09-4,28. Наибольшее число низкорослых неполегающих форм отобрано из комбинаций с промежуточным наследованием и уклоняющихся в сторону низкорослого родителя (суммарно у 38,9% гибридов) - это Монакинка х Nainari 60, Монакин-