Итоги селекции озимой мягкой пшеницы на качество зерна в условиях усиления флуктуации климата

большинстве случаев снижали норму рентабельности и увеличивали себестоимость зерна. Вследствие значительного диспаритета цен на зерно и минеральные удобрения получение даже самых высоких прибавок урожайности озимой пшеницы не обеспечило необходимого уровня рентабельности расширенного воспроизводства — 32%. По зернобобовому предшественнику положительная, но низкая (17%) норма рентабельности отмечалась лишь на варианте с применением 1,0 ц/га аммофоса — N12P52. При возделывании озимой пшеницы по пропашным предшественникам высокорентабельным оказалось только внесение при посеве аммиачной селитры в дозе N52 — 90—107%.

Выводы. Рядковое внесение удобрений при прямом посеве озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till, является основным способом улучшения минерального питания растений на почвах с низкой обеспеченностью подвижными формами фосфора. Эффективность данного приёма зависит от предшествующей культуры, погодных условий, вида и дозы удобрения. При выращивании озимой пшеницы по зернобобовому предшественнику применение удобрений позволяет увеличить урожайность культуры на 23—32, по подсолнечнику — на 26—62 и по кукурузе — на 34—100%. В среднем за три года исследования наиболее высокий прирост сбора зерна относительно контрольного (без удобрений) варианта был достигнут при внесении по гороху N24PW4 и N52P52K52 (1,60— 1,62 т/га), по подсолнечнику и кукурузе — Ni04P52K52 (2,50 и 2,56 т/га). Вместе с тем при выборе оптимального вида и дозы удобрения необходимо учитывать экономические показатели возделывания озимой пшеницы. При существующем диспаритете цен на продукцию сельскохозяйственного и промышленного производства высокая норма рентабельности удобрений (90—107%) с максимальной окупаемостью 1 кг д.в. зерном (20,4—21,5 кг) получена

только при рядковом внесении N52 по предшественникам подсолнечник и кукуруза. При возделывании озимой пшеницы по гороху высокая урожайность культуры была достигнута и без применения удобрений — 4,3—6,5 т/га. Внесение при посеве Ni2P52 имело самую высокую окупаемость единицы д.в. зерном — 18,0 кг, но невысокую норму рентабельности — 18%. Полученные результаты показывают, что в современном земледелии высокая стоимость минеральных удобрений является ограничивающим фактором в увеличении объёмов производства валовой продукции растениеводства.

Литература

1. Сычёв В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА, 2013. 296 с.

2. Система земледелия Краснодарского края / Методические рекомендации. Краснодар, 2009. 268 с.

3. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография / В.В. Кулинцев, Е.И. Годунова, Л.И. Жел-накова [и др.]. Ставрополь: Изд-во Ставропольского гос. аграрного ун-та АГРУС, 2013. 520 с.

4. Куприченков М.Т., Менькина Е.А. Модель восстановления плодородия эродированных почв // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 7. С. 8.

5. Беляева О.Н. Система No-till и её влияние на доступность азота почв и удобрений: обобщение опыта // Земледелие. 2013. № 7. С. 16-18.

6. Дридигер В.К., Шаповалова Н.Н. Климатические, почвенные и экономические предпосылки внедрения системы земледелия без обработки почвы в Ставропольском крае // Бюллетень СНИИСХ. 2014. № 6. С. 58-68.

7. Использование технологии прямого посева в решении проблемы сохранения плодородия и повышения продуктивности почв / Шаповалова Н.Н., Годунова Е.И., Менькина Е.А., Воропаева А.А. // Бюллетень СНИИСХ. 2017. № 9. С. 247-259.

8. Шаповалова Н.Н., Шустикова Е.П. Влияние длительного внесения фосфорных удобрений на фосфатный режим чернозёма обыкновенного при возделывании озимой пшеницы // Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова: сб. науч. стат. по матер. всерос. науч. конф. (28-29 сентября 2010 г.). М.: Почв.ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2011. С. 262-267.

9. Шустикова Е.П., Шаповалова Н.Н., Петров Н.Л. Эффективность минеральных удобрений в полевом севообороте в зависимости от доз и длительности применения: методич. рекоменд. Михайловск: ГНУ «Ставропольский НИИСХ», 2005. 25 с.

Итоги селекции озимой мягкой пшеницы на качество зерна в условиях усиления флуктуации климата

М.А. Фоменко, д.с.-х.н., А.И. Грабовец, член-корр. РАН, д.с.-х.н., профессор, Т.А. Олейникова, мл. н.с., О.В. Мельникова, мл. н.с, ФГБНУ РАНЦ

В Ростовской области первостепенное значение имеет озимая пшеница, доминирующая по посевным площадям, валовым сборам и значению в экономике региона. Приоритетным направлением стабилизации производства зерна является создание адаптированных к конкретным условиям возделывания сортов озимой мягкой пшеницы, гарантирующих повышение урожайности зерна стабильного качества. Ещё в 1980-е гг. доля силь-

ной пшеницы в урожае зерна составляла 26,5% по РСФСР, а в Северо-Кавказском регионе — 49,2% [1]. В следующие десятилетия по мере развития политико-экономических процессов в стране, наметилась тенденция к снижению количества и качества клейковины в зерне пшеницы. В настоящее время Россия стала одним из успешных мировых экспортеров зерна пшеницы. Однако в отечественном производстве и в зерновом экспорте преобладает пшеница 3-го класса.

Проблема качества зерна пшеницы является интегрирующим показателем взаимодействия генотипа сорта, природно-экологических осо-

бенностей, агротехнических и организационно-экономических условий возделывания. Снижение качества зерна связано с ухудшением естественных условий для формирования зерна высокого качества из-за возрастающих флуктуаций климата [2], с уменьшением площади чистых паров и многолетних трав, насыщением севооборотов злаковыми культурами, с технологическими вопросами выращивания [3]. Изменение архитектоники создаваемых высокоинтенсивных полукарликовых сортов обусловливает возрастание индекса урожая при высоком соотношении зерно: солома, в то же время основная доля азота поступает в зерно путём реутилизации из вегетативных органов [4]. Возрастают проблемы поиска источников и доноров высококачественного зерна, необходимы знания о генетической природе их признаков [5]. Целенаправленный контроль показателей качества на всех этапах селекционного процесса пшеницы позволяет создавать высококачественные генотипы озимой мягкой пшеницы [6, 7].

Цель исследования — выявить изменчивость показателей, определяющих качество зерна новых сортов озимой мягкой пшеницы в условиях флуктуации климата для корректировки селекционных программ.

Материал и методы исследования. Исследование проводили в научном исследовательском центре ФГБНУ ФРАНЦ в степной зоне Ростовской области в 2014—2017 гг. В качестве объектов исследования использовали собственный селекционный материал, коллекционные образцы ВИР. Опытные образцы ежегодно высевали по предшественникам чистый пар и нут. Почвы опытного участка — чернозёмы южные карбонатные слабовыщелочные.

Климат зоны проведения исследования засушливый, континентальный. В период проведения исследования количество осадков варьировало от 328 до 529 мм (72—117% к годовой норме). Отклонение от среднесуточной среднегодовой температуры составило +3,9°С (норма 6,9°С). Проблема изменения климата в настоящее время обусловливает нарастание интенсивности развития комплекса болезней вирусного и грибного происхождения, увеличения численности популяций вредителей (клопа вредная черепашка). Данные факторы ухудшают естественные условия для формирования качества зерна в регионе.

Технологическую оценку качества зерна проводили согласно методике госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [8].

Результаты исследования. Направлением исследования селекции является создание генотипов, сочетающих высокую урожайность и адаптивность к лимитирующим стрессорам среды с высоким качеством зерна в условиях усиления флуктуации среды.

В новом генетическом материале конкурсных сортоиспытаний были проанализированы

взаимосвязи признаков, формирующих показатели качества зерна, под влиянием метеорологических факторов. Условия вегетации для формирования качества зерна были различные по климатическим проявлениям. Засушливые 2014 и 2015 гг. были оптимальными для формирования высокого качества зерна. Средняя урожайность в питомниках составляла 4,8—7,2 т/га, с содержанием белка в зерне 14,9 (13,7-16,4%) и 15,1 (13,5-17,0%). 2016 и 2017 гг. — оптимальные условия по влагообеспе-чению. В 2017 г. ливневые осадки со шквалистым ветром в фазу налива зерна вызвали полегание крупноколосых форм. Был сформирован урожай зерна 8—9 т с га. Среднее содержание белка генотипов в данный период составляло 13,1—14,0%. Отбор генотипов на качество зерна как в годы с оптимальными по климатическим условиям, так и с отклонениями от нормы позволяет выделить формы с наследственно высокими параметрами качества зерна.

Общеизвестны данные об отрицательной корреляционной зависимости между содержанием белка и продуктивностью. В нашем исследовании наблюдали варьирование данной зависимости. От слабой и средней отрицательной корреляции (г= -0,20—0,41) в засушливых условиях до слабой положительной (г=0,30) в оптимальные годы с урожаем свыше 8 т/га. Подобное варьирование сопряжённости признаков было обусловлено погодно-климатическими условиями и генотипами сортов.

В сложившихся условиях были установлены определённые взаимосвязи между параметрами качества. Содержание в зерне белка тесно сопряжено с количеством клейковины (г=0,6—0,97), исключение (-0,1) в 2017 г. Между количеством и упругостью клейковины были выявлены слабые взаимосвязи (г= -0,1—0,2). Уровень накопления в зерне белка положительно взаимосвязан с объёмом хлеба (г=0,11—0,2), со стекловидностью (г=0,2— 0,3), с силой муки (г=0,2—0,5), с седиментацией (г = 0,78—0,82). Значение сопряжённости между массой 1000 зёрен, натурой зерна и содержанием в нём белка колебалось примерно в одинаковых пределах от -0,43 до -0,58. Эти взаимосвязи были отрицательны. Баланс между накоплением содержания белка и клейковины в зерне составил 1,6—2,0.

Генотипы значительно различались по показателям качества зерна (табл. 1). Установлено, что наиболее стабильным показателем качества зерна для всех сортов является натура зерна. Коэффициент вариации (Су) этого признака варьировал от 0,2 до 4,8%. Доля влияния наследственных факторов преобладала.

Признак содержание белка у сортов варьирует от слабой до средней степени (4,2—13,7%). Данная дифференциация позволила выделить генотипы с наследственно высоким уровнем накопления белка. К ним можно отнести новые сорта Донэра, Октава 15, Акапелла и Былина Дона.

1. Коэффициенты фенотипической вариации показателей качества зерна новых сортов озимой мягкой пшеницы селекции ДЗНИИСХ, 2014—2017 гг.

Сорт Натура, г/л Стекло- видность, % Седи-мента-ция, мл Число падения, сек Содержание белка, % Содержание клейковины, % Объём альвео-граммы, е. а. Объём хлеба, мл.

ср. СУ, % ср. Су, % ср. Су, % ср. Су, % ср. Су, % ср. Су, % ср. Су, % ср. Су, %

Дон 107, ст. 801 0,62 81 11,0 48,8 9,7 470 14,8 13,8 6,8 26,3 8,3 229 27 853 4,3

Донстар* 784 1,25 76 8,0 49,2 17,2 409 23,1 13,6 9,2 23,7 14,5 187 33 810 10,5

Донэра* 780 0,5 78 7,3 48,6 15,9 441 11,5 14,3 6,3 26,8 9,6 287 19 870 5,0

Губернатор Дона* 789 1,2 78 9,4 47,4 11,9 431 7,3 14,3 4,2 25,5 7,5 238 17 808 5,6

Прелюдия** 774 0,8 74 11,2 47,4 13,4 467 4,2 14,0 5,7 25,5 7,4 258 29 857 5,7

Славица** 760 0,2 72 7,9 47,9 15,9 446 6,6 14,4 7,4 26,9 12,6 240 12,1 817 8,6

Донмира** 799 1,4 77 8,9 50,9 18,2 391 38,0 14,4 9,5 28,4 7,2 281 16 873 4,5

Октава 15** 773 1,9 81 7,6 52,5 13,6 457 7,5 14,5 6,0 27,1 8,1 273 13,1 845 4,5

Былина Дона** 792 2,6 81 9,2 52,3 19,8 373 15,1 14,7 6,3 27,8 8,3 270 17,1 878 7,8

Акапелла** 779 3,4 80 11,0 47,6 25,4 395 14,1 14,4 13,7 26,3 18,1 254 8,9 825 9,8

Богема** 773 4,8 83 6,4 47,5 15,4 361 5,5 14,3 9,3 27,0 12,6 278 17 825 5,5

1043/14 777 4,8 80 17,2 50,9 16,8 326 5,5 14,2 6,6 27,6 15,2 255 27 860 4,5

Доля влияния фактора, %

генотип 27,6 10,5 6,4 18,5 8 8 21,8 21,7 24,0

среда 18,0 45,9 72,7 39,5 65,0 35,2 35,8 12,7

Примечание: * — сорта, включенные в Госреестр селекционных достижений РФ; ** — сорта, изучающиеся в ГСИ

Рис. - Распределение сортообразцов по объёмам альвеограмм и хлеба в зависимости от повреждения зерна вредителем

Важную роль в хлебопечении играют количество и качество клейковины. Содержание её в зерне широко варьирует (7,2—18,1%). Сорт Донмира имеет минимальную вариантабельность по данному признаку при среднем содержании клейковины 28,4%. Сорта Донэра, Октава 15, Былина Дона стабильно удерживают данный показатель в различных условиях.

От незначительной до средней вариантабельно-сти выявили по признаку объём хлеба (4,5—10,5%). Объёмный выход хлеба за годы исследования в среднем варьировал от 808 мл (Губернатор Дона) до 878 мл (Былина Дона).

Значительный размах варьирования (Су) отмечен по признаку сила муки. Содержание клейковины, её качественные показатели положительно сопряжены с объёмом альвеграммы, сила муки также существенно зависит от степени повреждения зерна клопом вредная черепашка (рис.). Подвижки климата в основных земледельческих

регионах вызвали расширение ареала и степени вредоносности сельскохозяйственных вредителей, в частности клопа вредная черепашка (Еы^аз1ег Шезпсвръ).

Протеолитические ферменты клопа оказывали неоднозначное действие на показатели качества зерна различных генотипов. Существует мнение, согласно которому наличие до 2% зёрен с внешними повреждениями не оказывает значимого влияния на качество зерна. Данные показывают, что у части генотипов при 2% повреждения зерна физические и хлебопекарные свойства снижаются. Так, при повреждении зерна в пределах 2—3% удельная работа деформации теста снижалась до 100—150 е.а.

Наличие исходных форм с достаточно высокими показателями качества не гарантирует выявления новых генотипов, толерантных к фитофагу. Сестринские линии 715/16, 717/16 (Тарасовская 70/ Донна) характеризовались высокой стекловидно-стью (92—98%), с достаточным содержанием белка

"О

0

1

о

s iû

ь

m

0

1

О

m

X

О w iû x< о

—I

ro

О

3. Показатели качества сортов озимой мягкой пшеницы на различных предшественниках при прорастании зерна, 2014 г.

Предшественник - чёрный пар* Предшественник - нут*

Сорт содержание белка, % содержание клейковины, % седиментация число падения, с содержание белка, % содержание клейковины, % седиментация число падения, с

Дон 107, ст. Губернатор Дона Донстар Донэра Вестница Боярыня Прелюдия Славица 984/12 Октава 15 13,9 13,9 14,0 14,5 14,5 14.5 14,0 14.6 15,0 14,8 27.8 26,6 24.2 26,2 28,8 26,2 25,6 28,5 29.3 27.9 48 48.5 48,4 48,9 51,1 49,0 46,4 49.6 50,9 54,0 456 416 300 390 468 453 466 436 280 464 13,5 13,7 13.5 15,1 14,4 15.0 14,4 14.6 13.1 12,6 24.1 20.7 21,0 23.0 22.1 26.8 22.2 21,2 20,2 18,7 48.3 40.4 37,2 47.8 46,0 51.9 41.5 42,8 35.6 31,8 62 78 158 62 72 216 190 108 175 200

Примечание: пар * —сорта убраны в оптимальных условиях, нут — сорта убраны после осадков и понижении среднесуточных г до 22,6°С (при норме 27,9°С), значимые различия по 1-критерию: при Р<0,05

2. Влияние фермента клопа на изменчивость качественных показателей зерна различных линий в сравнении

с родительскими формами, КС И, 2015, 2017 гг.

Родительская форма, линия Повреждение клопом, % Стекло- видность, % Содержание в зерне Седимен-таця, мл Объём Хлеб, оценка, балл

белка, % клейковины, % альве-ограммы, е.а. хлеба, мл

Лэлэка 4,5 75 13,7 32,8 49,6 112 650 4,1

1259/08,1512/12, 1514/12 Донстар / Лэлэка 1,7-3,9 70-75 14,1-14,6 24,4-27,1 45,3-51,1 137-240 860-1010 4,5^1,9

Донстар 2,2 70 14 24,2 48,4 240 890 4,7

Донская лира 1,7 80 14,4 27 45,1 215 890 4,5

876/14, 876/14, 881/14, 883/14 Донская лира / Донстар 1,7-3,0 69-81 14,5-15,4 24,3-28,1 45,9-55,7 179-298 940-960 4,3^1,7

Донна 2 70 15,2 28,2 51,4 321 940 4,7

1335/14,1336/14 Донна / Донстар 1,5-2,8 70-73 14,3-15,0 24,5-27,8 48,4-53,2 160-208 890-940 4,1^1,7

Adler 2Д 85 14,6 25,7 38,9 175 760 3,9

951/16 Adler / Губернатор Дона 2,7 96 13,9 26,0 44,7 233 840 4,5

Губернатор Дона ОД 75 13,9 25,5 48,5 400 750 3,9

Тарасовская 70 1,5 84 14,0 26,5 50,0 220 780 4,0

715/16, 717/16 Тарасовская 70 / Донна 2,3-2,8 92-98 14,3-14,4 25,6-26,6 44,7 175-185 840-900 4,1^1,7

14,3—14,4%. Однако повреждение зерна свыше 2% обусловило снижение количества клейковины, силы муки и объёмного выхода хлеба (табл. 2).

Среди исследуемого материала выделили генотипы, созданные на основе средне- и высокобелковых родительских форм, со сбалансированным содержанием клейковины и высокой стекловидностью, толерантные к повреждениям зерна вредителем. Линии из комбинаций Донстар / Лелека, Донская лира / Донэра, Донна / Донстар, Adler / Губернатор Дона при повреждении зерна в пределах 1,7—3,9% характеризовались высокими показателями седиментации, объёмом альвегораммы и хлеба (табл. 2). Т.е., возможно, выделить линии с высоким уровнем толерантности к ферменту клопа вредная черепашка и генетически его закрепить.

Результаты исследования показали, что наибольший размах варьирования среди совокупности признаков, отвечающих за качество зерна, выявлен по признаку активности а-амилазы, определяемой числом падения (Cv = 5,5—38,0%). Это свидетельствует о зависимости проявления данного показателя от условий, в которых формируется зерно.

Проблема устойчивости к предуборочному прорастанию направлена на развитие представлений о покое семян и их устойчивости к прорастанию на корню, совершенствованию методов отбора устойчивых генотипов.

В 2014 г. в фазу полная спелость зерна обилие осадков вызвало понижение среднесуточных температур до 22,6°C (при норме 27,9°C). Это обусловило преждевременное повышение активности а-амилазы и прорастание зерна на корню. Данные условия способствовали отбору устойчивых генотипов. Число падения, показывающее активность а-амилазы, у сортов Донэра, Дон 107 (ст.), Вестница до выпадения осадков составляло 390—468 сек., предшественник пар, после — 62—72 сек., нут (табл. 3). Высоким показателем числа падения (190—216 сек.) характеризуются сорта Боярыня, Октава 15, Прелюдия. Их устойчивость явилась итогом отборов на генетическое закрепление низкой активности альфа-амилазы.

В коллекционном питомнике были выделены генотипы, устойчивые к предуборочному прорастанию на корню: Patria (Хорватия), GK Cija (Венгрия), Zhong Pin 1586 (Китай), Pyvna, Bunchuk, Чернява (Украина), Stara (Швеция) для использования их в селекционных программах.

Вывод. Для решения проблемы стабилизации качества зерна необходимо дальнейшее совершенствование методов селекции с целью создания генотипов, характеризующихся высокими параметрами качеств зерна при неблагоприятных условиях среды, сбалансированных по содержанию и качеству белков и клейковины, толерантных к активности ферментов вредителей, устойчивых к прорастанию на корню, имеющих высокий уровень продуктивности и адаптивности.

Целенаправленная селекционная работа позволила создать новые высокоурожайные сорта озимой мягкой пшеницы с генетически обусловленным высоким качества зерна. Новые сорта озимой пшеницы Донмира, Октава 15, Былина Дона, Акапелла, Богема имели минимальную ва-риантабельность по стекловидности, содержанию белка в зерне и объёму хлеба.

Литература

1. Мелешкина Е.П. Современные аспекты качества зерна // Аграрный вестник Юго-Востока. 2009. № 3. С. 4—8.

2. Грабовец А.И., Фоменко М.А. Совершенствование методологии селекции пшеницы в условиях недостаточного увлажнения // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2. С. 12-54.

3. Сандухадзе Б.И. Селекция озимой пшеницы — важнейший фактор повышения урожайности и качества // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 11. С. 4—6.

4. Павлов А.Н. О параллелизме модификационной и гено-типической изменчивости признаков качества зерна // Сельскохозяйственная биология. 1990. № 1. С. 13—27.

5. Мережко А.Ф. Роль генетических ресурсов в современной селекции растений // Генетические ресурсы культурных растений (Международная научно-практическая конференция 13—16 ноября 2001 г.). СПб.: ВИР, 2001. С. 351—354.

6. Фоменко М.А. Селекция озимой мягкой пшеницы в условиях усиления аридности климата на Дону: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук (06.01.05). Краснодар, 2015. 50 с.

7. Грабовец А.И., Фоменко М.А. Озимая пшеница: монография. Ростов-на-Дону, ООО «Издательство «Юг», 2007. 543 с.

8. Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур. Технологическая оценка зерновых, крупяных и зернобобовых культур / Под ред. д.с.-х.н. М.А. Федина. М.: Госагропром, 1988. 120 с.

Новый сорт озимой мягкой пшеницы универсального типа Партнёр

В.И. Ковтун, д.с.-х.н., Л.Н. Ковтун, к.с.-х.н., ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ

Озимая пшеница — важнейшая продовольственная и стратегическая культура России, обеспечивающая гарантированное производство зерна. В отличие от яровой пшеницы, она лучше использует биоклиматический потенциал регионов выращивания. Основные площади возделывания

этой культуры — это юг и юго-восток России. Здесь ежегодно озимая пшеница высевается на площади около 10—12 млн га, а в Ставропольском крае посевная площадь озимой пшеницы по разным предшественникам составляет 1,9—2,1 млн га [1].

Для успешного выполнения задач по увели -чению производства зерна важнейшее значение имеет ускорение и модернизация селекционного процесса, создание и внедрение новых высоко-