Продуктивность ячменя культурного (Hordeum vulgare L. ) в связи со скороспелостью

УДК 631.52:633.16

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯЧМЕНЯ КУЛЬТУРНОГО (HORDEUM VULGARE L.) В СВЯЗИ СО СКОРОСПЕЛОСТЬЮ

© 2010 Баташева Б.А., ГНУ «Дагестанская опытная станция» ВНИИР им. Н.И.Вавилова

Работа выполнена на Дагестанской опытной станции ВНИИР им. Н.И. Вавилова в 1994-2004 гг. Изучено 775 образцов ячменя культурного из мирового генофонда. Выделены скороспелые сорта с продуктивностью на уровне среднеспелых форм.

The work was done on the Dagestan experimental station VIR by N.I.Vavilov in 1994-2004.775 sorts of cultural barley from world gene pool were studied. Precocious sorts with productivity on the level of middle ripe forms were separated.

Ключевые слова: селекция, сорт, скороспелость, продуктивность.

Keywords: selection, sort, precocity, productivity.

Batasheva B.A., Alderov A.A. Productivity of cultural barley in relation with precocity

Повышение адаптивного потенциала вновь создаваемых сортов растений постоянно находится в центре внимания селекции. Существенное влияние на приспособленность сортов зерновых культур к условиям среды оказывает продолжительность вегетации и отдельных периодов онтогенеза.

Основными факторами, влияющими на фенотипическое проявление генетически детерминированной скорости развития многих растений, являются длина светового дня - фотопериод, температура воздуха и влагообеспеченность. Известно, что адаптивные свойства растений по отношению к варьирующим условиям среды имеют эволюционное происхождение [10, 11,

14].

Ячмень - культура широкого ареала возделывания и больших экономических возможностей. Полиморфизм биологических свойств и селекционно-ценных признаков обеспечивает его возделывание на территории страны почти повсеместно от границ возможного земледелия на крайнем севере до субтропиков.

Скороспелость ячменя - важный сортовой признак, одно из условий получения гарантированного урожая в северных районах страны, где в неблагоприятные годы (обилие осадков; поздняя холодная весна; раннее наступление осенних холодов) качественное зерно могут сформировать только достаточно скороспелые сорта.

Создание скороспелых сортов зерновых культур актуально для всех зон нашей страны и является одной из главных проблем отечественного растениеводства. Сочетание в одном сорте короткого вегетационного периода с высокой продуктивностью поможет решить ряд задач, стоящих перед сельским хозяйством [3].

Проблема скороспелости ячменя не теряет своей значимости и в условиях вертикальной зональности Южного Дагестана с резко контрастными почвенно-климатическими факторами.

Цель настоящего исследования - поиск в мировом генофонде сортов ячменя, сочетающих скороспелость и высокую продуктивность.

Работа проведена на Дагестанской опытной станции ВНИИР им. Н.И. Вавилова в 19942004 гг. в условиях орошаемого земледелия. Выборка включала 775 образцов ячменя культурного (Hordeum vulgare L.) из мирового генофонда разного эколого-географического происхождения и типа развития. Температурный режим в зимний период, характерный для Южного Дагестана, позволяет производить осенний посев яровых зерновых одновременно с озимыми. Закладка опытов и лабораторно-полевая оценка проведены в соответствии с методическими указаниями ВНИИР по изучению мировой коллекции ячменя и овса [8]. Каждый образец изучался в течение трех лет, в работе приведены средние за три года данные.

Альдеров А.А.

Существуют разные методы оценки скорости развития растений.

В исследованиях физиологов установлен целый ряд физиологических особенностей зерновых культур, которые проявляются на ранних этапах развития и коррелируют со скороспелостью, т.е. с ускоренным колошением и созреванием. Эти особенности могут быть использованы для ранней оценки степени скороспелости. К их числу относятся скорость набухания и прорастания зерновок, скорость начального роста зародыша, колеоптиля, побегов, листьев и первичных корней, реакция на физиологически активные вещества, содержание ингибиторов роста в зерне и проростках, активность гидролитических ферментов и ряд других показателей [13].

Показано также, что растения скороспелых сортов ячменя и пшеницы (в отличие от позднеспелых) характеризуются более коротким периодом всходы-колошение [1, 2].

В данной работе критерий скорости развития - дата колошения, по которой определялась продолжительность периода всходы-колошение.

При сравнительной оценке коллекционных образцов стандартами служили районированные в республике сорта: Виктория (к-26894, озимый) и Темп (к-22055, яровой).

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена по Б.А. Доспехову [4].

Размах варьирования даты колошения изученного набора образцов, за исключением шести, составил 20 дней. По данному критерию сорта распределены в три класса: скороспелые (опережающие стандарт по дате колошения на 6-10 дней); среднеспелые (на уровне стандарта и ± 5 дней); позднеспелые (выколашивающиеся на 6-10 дней позже стандарта). Выделенные классы оценены по признакам: продолжительность периода всходы-колошение; масса зерна с 1 кв. м. и крупнозерность.

Изучено 178 образцов ячменя ярового образа жизни. В первый класс вошли 14 образцов селекции Японии, Сирии, Финляндии. Отмечены также два сорта из Японии, опережающие стандарт по дате колошения более чем на 10 дней (и-541826, и-532222).

Период всходы-колошение скороспелых сортов 185,4±2,00 дней, при коэффициенте вариации (Су) 4,03 %; средняя масса зерна с 1 м2 составляет 227,9±24,9; масса 1000 зерен 48,3±2,33 (табл. 1).

Класс среднеспелых составили 127 образцов различного эколого-географического происхождения, преимущественно из Европейско-Сибирского генцентра. Период всходы-колошение последних 191,0±0,66 при Су= 3,92 %; средняя продуктивность 395,1±13,4; масса 1000 зерен 46,8±0,49.

Продолжительность развития позднеспелых образцов до колошения 195,6±0,89 при Су=2,69. Масса зерна с единицы площади 482,4±22,0, а масса 1000 зерен 46,9±0,89. Большинство позднеспелых образцов, как и среднеспелых из Европейско-Сибирского региона.

Средняя урожайность скороспелых образцов - минимальна, а у позднеспелых - максимальна.

Таблица 1

Распределение образцов ярового ячменя в классы по скороспелости

Масса зерна

Показатель Всходы-колошение, дни

г./кв. м. 1000 шт., г.

Скороспелые

n 14 14 14

min 178,0 110,0 37,7

max 197,0 371,7 67,2

x+Sx 185,4+2,00 227,9+24,9 48,3+2,33

Cv 4,03 37,9 16,7

Среднеспелые

n 127 127 127

min 177,0 50,0 31,2

max 208,0 698,3 67,6

x+Sx 191,0+0,66 395,1+13,4 46,8+0,49

Cv 3,92 37,4 11,7

Позднеспелые

n 35 35 35

min 188,0 255,0 37,4

max 210,0 760,0 57,0

x+Sx 195,6+0,89 482,4+22,0 46,9+0,89

Cv 2,69 27,0 11,2

Районированные и возделываемые в хозяйствах Республики сорта озимого (Виктория) и ярового (Темп) ячменя относятся к среднеспелым, которые по урожайности с единицы площади занимают промежуточное положение между этими крайними классами.

Сравнительный анализ полученных данных свидетельствует о наличии во всех классах образцов с урожайностью на уровне и выше таковой среднеспелых. У скороспелого образца Сонет (30448, Свердловская обл.) масса зерна с единицы площади составляет 371,7 г. при массе 1000 зерен 43,7. Урожайность 22,9 % позднеспелых сортов ниже, чем у среднеспелых. У остальных (77,1 %) она варьирует в пределах 390,0-760,0 г., среднее значение 537,8±16,8 при

а=16,3%.

Оценены 357 образцов озимого ячменя, представляющие разные эколого-географические группы. По скорости развития сорта также дифференцируются в соответствующие классы: скоро-, средне- и позднеспелые. Группа скороспелых представлена образцами из Сирии, Кореи, Монголии. Средне- и позднеспелостью отличаются ячмени Европейско-Сибирского региона, хотя среди первых были также образцы из Сирии, Монголии, Кореи, Ирана.

Пределы варьирования периода всходы-колошение скороспелых озимых ячменей составляет 172,3-193,0 дня, среднее значение 186,6±0,96 при ^=2,51 %. У средне- и позднеспелых сортов величина данного показателя: 191,8 и 194,9, соответственно (табл. 2).

Таблица 2

Распределение образцов озимого ячменя в классы по скороспелости

Масса зерна

Показатель Всходы-колошение, дни

г./кв. м. 1000 шт., г.

Скороспелые

n 24 24 24

min 172,3 52,5 26,8

max 193,0 420,0 55,7

x+Sx 186,6+0,96 164,4+21,2 42,7+1,59

Cv 2,51 63,3 18,3

Среднеспелые

n 284 284 284

min 176,0 40,0 25,8

max 200,0 845,0 65,5

x+Sx 191,8+0,23 309,4+8,54 49,1+0,39

Cv 2,04 46,5 13,2

Позднеспелые

n 49 49 49

min 187,0 140,0 26,0

max 202,5 637,0 64,5

x+Sx 194,9+0,54 442,3+16,0 50,8+1,09

Cv 1,96 25,1 14,7

Масса зерна с единицы площади по классам составляет: I - 164,4±21,2; II - 309,4±8,54; III - 442,3±16,0. При этом в I - классе отмечены 3 (12,5 %) образца из Монголии (и-590902, и-590904, и-590905) с продуктивностью на уровне и выше среднеспелых: 306,7-420,0 г/м2. Частота встречаемости таких образцов в III - классе 87,5 % (346,7-637,0 г/м2). Крупнозерность сред-

не- и позднеспелых выше таковой скороспелых, но между собой по данному признаку они не различаются.

В целом группы средне- и позднеспелых форм превышают скороспелые по урожайности. Однако в группе скороспелых форм с достаточно высокой вероятностью встречаются сорта с высокой продуктивностью.

Результаты сравнительного анализа ячменей разного типа развития, но одного и того же осеннего срока посева свидетельствуют об отсутствии между ними различий по длине периода всходы-колошение (табл. 3).

Таблица 3

Сравнительный анализ яровых и озимых ячменей.

Всходы-колошение, дни Масса зерна, г/м2 Масса 1000 зерен, г.

яровые озимые яровые озимые яровые озимые

скороспелые

185,4±2,00 186,6±0,96 227,9±24,9 164,4±21,2 48,3±2,33 42,7±1,59

среднеспелые

191,0±0,66 191,8±0,23 395,1 ±13,4 309,4±8,54 46,8±0,49 49,1 ±0,39

позднеспелые

195,6±0,89 194,9±0,54 482,4±22,0 442,3±16,0 46,9±0,89 50,8±1,09

По продуктивности зерна яровые превышают озимые. Более высокая урожайность яровых ячменей при озимом посеве связана с искусственным удлинением периода их онтогенеза и предоставлением растениям возможности, оптимально использовать для своего роста и развития благоприятные почвенно-климатические факторы.

У яровых форм не обнаружено различий между классами по крупнозерности: 47,6; 46,8; 46,9 г. Зерно озимых средне- и позднеспелых ячменей крупнее (49,1; 50,8 г.), чем скороспелых (42,7 %).

Среди изученных яровых ячменей 7,9 %, озимых - 6,7 % были скороспелыми, из которых 0,6 % и 0,8 %, соответственно характеризовались высокой продуктивностью.

В изучение были включены также ячмени дагестанского сортимента разного образа жизни. Лишь два образца из 240 отмечены как скороспелые (к-11438 и к-11439 - яровые), выколашиваются на 7-10 дней раньше стандарта. Период всходы-колошение у них 179,5 ±1,50, что ниже такового у выше рассмотренных скороспелых коллекционных образцов. Озимые дагестанские ячмени распределились во II - III классы (табл. 4).

Таблица 4

Распределение дагестанских ячменей в классы по скороспелости

Всходы-колошение, дни

Показатель

яровые озимые

Скороспелые

n 2

min 178

max 181

x±Sx 179,5±1,50

Cv 1,18

Среднеспелые

n 154 52

min 184 183

max 193 193

x±Sx 189,4±0,22 191,7±0,23

Cv 1,41 0,87

Позднеспелые

n 14 14

min 194 194

max 197 198

x±Sx 195,1 ±0,33 195,0±0,41

23

Cv

0,63

0,78

Средне- и позднеспелые местные ячмени разного типа развития существенно не различаются между собой по длине изучаемого периода онтогенеза. Большинство оцененных дагестанских ячменей, т.е. 86,6 % - среднеспелые, а 11,8 % - позднеспелые. Отмечены также два образца озимого (к-25071, к-30091), два ярового (к-28211, и-099029) ячменя, выколосившиеся позже стандарта более чем на 10 дней

Вероятно, температурно-световой режим и его динамика в период вегетации растений ячменя, характерные для Дагестана, при которых шло длительное формирование местного сортимента, наиболее благоприятны росту и развитию средне- и позднеспелых форм. Не случайно по результатам многолетних исследований, проводимых на Дагестанской опытной станции ВНИИР, в условиях орошаемого земледелия как продуктивные выделяются образцы ячменя с аналогичным темпом развития.

Итогом взаимодействий между генотипом и средой является урожайность зерна с единицы площади, служащий показателем агроэкологической адаптивности сорта.

Нами выделены скороспелые ячмени: один сорт ярового (Свердловская обл.), три озимого (Монголия) образа жизни с продуктивностью на уровне и выше среднеспелых форм (табл. 5). Они принадлежат к подвиду ячмень шестирядный (subsp. vulgare), восприимчивы к возбудителям грибных болезней и слабо устойчивы к полеганию. Зерно среднее, масса 1000 шт 38,543,8 г. Масса зерна с единицы площади у ярового ячменя 371,7 г при среднем значении показателя для среднеспелых яровых форм - 395,1 г.; у озимых 306,7-420,0 г при среднем значении показателя для среднеспелых озимых форм - 309,4 г. Данные по урожайности образцов, приведенные в таблице 5 - средние за три года. В один из них (2003 год) наблюдался массовый лет широко распространенного в данной зоне вредителя ячменя - шведской мухи, вызывающей че-реззерницу колоса, следовательно, и снижение урожая зерна. Этим объясняются соответствующие значения ошибки средней и коэффициента вариации по годам.

Таблица 5

Образцы ячменя, сочетающие скороспелость с продуктивностью

№ по каталогу ВНИИР Пр Происхождение Образец Всходы-ко лош., дни Х±Бх Cv Устойчивость, балл Высота раст., см Х+Бх Cv Кол-во продукт. ст, шт/м2 Масса зерна

муч. роса карл. рж. полосат. пятнист. полеган. г/м2 Х+Бх Cv 1000 шт., г Х+Бх Cv

я р о в ы е

30448 Свердловск.об. Сонет 183,0+6,81 6,44 1 1 9 5 105,0+8,66 14,3 471 371,7+156,6 72,9 43,7+1,73 6,84

(ст.)22055 Краснодар. кр. Темп 190,3+5,33 4,85 3 5 7 7 110,0+5,20 8,19 626 356,7+90,9 44,2 51,0+2,89 9,83

о з и м ы е

590902 Монголия Djebali 220869 186,0+7,55 7,03 3 1 5 3 108,3+3,33 5,33 567 420,0+173,5 71,5 43,8+2,11 8,33

590904 Монголия Djebali 2242142 186,0+7,55 7,03 1 5 3 3 96,7+4,41 7,90 437 350,0+160,7 79,5 38,5+5,89 26,5

590905 Монголия Djebali 4240156 186,0+7,02 6,54 1 1 3 3 98,3+3,33 5,87 396 306,7+122,5 69,2 42,8+2,52 10,2

(ст.)26894 Румыния Виктория 191,7+5,24 4,73 5 7 9 7 103,6+3,34 5,59 713 468,1+13,5 5,01 49,1+2,91 10,3

Выделенные образцы наряду с вышеуказанными скороспелыми представляют интерес для включения в селекционные программы, направленные на создание скороспелых урожайных сортов ячменя.

Скороспелые сорта в большинстве своем специфичны для каждой зоны. Следует обратить внимание на образцы, сроки, колошения которых почти одинаковы на любой географической широте их выращивания [9, 14].

По результатам исследования ячменю культурному характерен широкий внутривидовой полиморфизм по длине вегетационного периода. Изменчивость этого признака свидетельствует о неодинаковой реакции сортов различных экологических групп на изменяющиеся условия среды, что связано с их различной приспособленностью к природным факторам.

Средне-, позднеспелость характерна образцам из Европейско-Сибирского генцентра. Скороспелостью отличаются ячмени Восточноазиатского, частично Средиземноморского и Пе-реднеазиатского генцентров.

В последние годы в связи с задачей повышения продуктивности сортов селекция зерновых культур строилась на сочетании продуктивности с довольно продолжительным вегетационным периодом. Однако отрицательную корреляцию[5, 6, 7, 12] между урожайностью и скороспелостью можно преодолеть направленной интенсивной селекцией. Создание скороспелых сортов актуально для всех регионов страны и важная роль при этом принадлежит исходному материалу, мировой коллекции.

Библиографический список

1. Беленкевич О.А. Продолжительность периодов онтогенеза и вегетации растений ячменя в зависимости от сорта и метеорологических условий сезона // С/Х биология. - М., 2003. - №5. - С.37-43. 2. Горелик К.С., Никитина Н.Д., ТитоваМ.В., Чмелева З.В. Агробиологические и биохимические свойства скороспелых сортов ячменя // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1989. - Т. 129. - С.42-46. 3. Дорофеев

B.Ф.Скороспелость зерновых колосовых культур и ее значение для сельского хозяйства страны // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1984. - Т. 84. - С. 3-6. 4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1979.- С. 415. 5. Кошкин В.А.,Кошкина А.А., Матвиенко И.И., Прядехина А.К. Использование исходных форм яровой пшеницы со слабой фотопериодической чувствительностью для создания скороспелых продуктивных линий // Докл. РАСХН. - М., 1994. - №2. - С.8-10. 6. Кошкин В.А., Ригин Б.В., Матвиенко И.И. Исследование ультраскороспелости и создание скороспелых продуктивных линий мягкой пшеницы со слабой фотопериодической чувствительностью // Докл. РАСХН. - М., 2003. - №2. - С.3-5. 7. Лукьянова М.В. Сортовой потенциал скороспелых форм ячменя // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1969. - Т. 39. Вып.. 3. - С.209-220. 8. Лукьянова М.В., Родионова Н.А.,Трофимовская А.Ф. Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса. - Л., 1981.- С. 31. 9. Лукьяно-ваМ.В.,ГореликК.С.,ТерентьеваИ.А. Современное состояние и перспективы селекции ячменя на скороспелость // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1984. - Т.84. - С.48-54. 10. Макарова Г.А. Физиолого-генетическая регуляция скороспелости и продуктивности пшеницы // Докл. РАСХН. - М., 2001. - №5. -

C.7-9. 11. Полуэктов Р.А., Кумаков В.А., Евдокимова О.А. и др. Динамическая модель продукционного процесса яровой пшеницы с учетом влияния на рост и развитие растений водного стресса // С/Х биология. - М., 2002. - №1. - С.44-53. 12. Преображенская Л.В. Фонд скороспелых сортов ячменя для Северозападных районов нечерноземной зоны РСФСР // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1982. - Т.73. С.82-87. 13. Романова Л.В. Физиологические методы ранней диагностики скороспелости колосовых зерновых культур // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - Л., 1984. - Т.84. С.66-72. 14. Титова М.В. Изучение скороспелых образцов ячменя в условиях Заполярья // Тр. по прикл., бот., ген. и сел. - Л., 1983. - Т.82. С.52-58.