Разработка модели сорта картофеля для агроэкологических условий Самарской области

УДК 635.21:631.52

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СОРТА КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2018 А.Л. Бакунов, А.В. Милехин, Н.Н. Дмитриева, С.Л. Рубцов

Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение «Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства имени Н. М. Тулайкова»

пгт. Безенчук, Самарская обл.

Статья поступила в редакцию 15.11.2018

Предложена оптимальная модель среднераннего сорта картофеля для агроэкологических условий Самарской области. Выявлены приоритетные параметры, совершенствование которых необходимо при создании новых сортов.

Ключевые слова: сорт, картофель, агроэкологические условия.

ВВЕДЕНИЕ

Агроклиматические условия Самарской области характеризуются повышенной стрессовой нагрузкой на растения картофеля в период вегетации. Основными факторами, лимитирующими урожайность культуры при этом являются повышенный температурный режим, воздушная, почвенная засуха, повышенный инфекционный фон. Это приводит к широкому распространению вирусных, грибковых и фитоплазменных заболеваний: закручивания листьев, морщинистой и полосчатой мозаики, альтернариоза, столбура, а, следовательно, к снижению урожайности картофеля.

Большинство современных сортов картофеля, включённых в реестр по Средневолжскому региону, недостаточно приспособлены к указанным условиям. Поэтому приобретают актуальность вопросы создания новых сортов, которые высоко адаптированы к местным агроэколо-гическим условиям и сочетают высокую продуктивность, высокую полевую устойчивость к различным фитопатогенам, высокую интенсивность нарастания массы клубней и их высокие потребительские качества.

Сорт можно рассматривать как систему взаимосвязанных признаков, которые контролируются генотипом и взаимодействуют с условиями окружающей среды [1]. При этом успешное

Бакунов Алексей Львович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнологии сельскохозяйственных растений. E-mail: bac24@yandex.ru

Милехин Алексей Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией биотехнологии сельскохозяйственных растений. E-mail: samniish@mail.ru Дмитриева Надежда Николаевна, старший научный сотрудник лаборатории биотехнологии сельскохозяйственных растений.

Рубцов Сергей Леонидович, научный сотрудник лаборатории биотехнологии сельскохозяйственных растений.

использование сорта возможно только при его высокой устойчивости к местному комплексу неблагоприятных факторов [2]. По мнению И. М. Яшиной [3] модель сорта картофеля должна включать около 50 различных признаков. Направления селекционной работы по их оптимальному сочетанию определяются запросами производителей, потребителей и особенностями почвенно-климатических условий регионов возделывания [4]. Сортов с высокими показателями по всем требуемым параметрам не существует. Следовательно, модель сорта должна основываться на принципе его постепенного улучшения, а сорт должен иметь зональное значение и для каждой зоны должна быть своя зональная модель [5].

Для каждого региона возможно определить приоритетные параметры сорта, по которым может быть достигнут максимальный прогресс. Эти параметры определяются исходя из основных лимитирующих факторов урожайности, характерных для региона, и из допустимых уровней остальных морфологических и хозяйственных признаков. В настоящее время в селекции сельскохозяйственных растений широко используется принцип моделирования сортов, исследуются комплексы признаков и предлагаются пути реализации моделей. Так, рядом авторов сформулированы модели сорта картофеля для различных регионов России, в частности, для Среднего Урала [6], Западной Сибири [1], Республики Беларусь [7].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

В качестве объекта исследований использовались сорта картофеля различных групп спелости, а также перспективный гибридный материал конкурсного испытания. Посадка, фенологические наблюдения, оценка поражённо-сти фитопатогенами, уборка и учет урожайности проводились в соответствии с методикой ВНИИ

картофельного хозяйства [8]. Математическая обработка данных проводилась по Доспехову [9] и методом главных компонент [10].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Одним из важнейших хозяйственно-ценных признаков сорта картофеля в условиях Самарской области является группа спелости.

Согласно исследованиям К. З. Будина [11], установлены 4 фазы развития картофельного растения в онтогенезе. В агроклиматических условиях Самарской области гибридный материал картофеля классифицировали по интенсивности накопления урожая на основании длительности третьей (от появления завязи клубней до прекращения роста ботвы) и четвёртой (от прекращения роста ботвы до её отмирания) фаз развития растений [12]. За начало роста клубней принят момент начала цветения, за окончание роста клубней - момент начала отмирания ботвы. Общая длительность этих двух фаз была принята за период роста клубней. По длительности периода роста клубней гибриды конкурсного испытания разделены на три группы: с коротким периодом (до 30 суток), со средним периодом (30-40 суток), с продолжительным периодом (более 40 суток). Установлено, что большинство гибридов относились к группе 2 со средним по длительности и интенсивности периодом накопления массы клубней - 35,7 суток. Именно в этой группе отмечена максимальная средняя урожайность - 257,4 ц/га. Сорта и гибриды первой группы отличались коротким, но интенсивным накоплением массы клубней (в среднем 24,9 суток), но их окончательная урожайность в среднем по группе составила 237,2 ц/ га, на 20,2 ц/га меньше, чем в группе 2.

При сравнении результатов фенологиче-

ских наблюдений с результатами пробных копок установлено, что в группу 2 с максимальной урожайностью входили преимущественно среднеранние формы, а также несколько среднеспелых с периодом роста клубней 36-40 суток, а в группу 3 преимущественно среднеспелые и среднепоздние гибриды.

Проведенная оценка 43 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции также выявила, что максимальную среднюю урожайность имела группа среднеранних сортов (1012 г/куст). Средняя урожайность ранних сортов составила 960 г/куст, среднеспелых - 865,4 г/куст, средне-поздних и поздних - 476 г/куст. Среднеранние сорта характеризовались оптимальным соотношением количества клубней на одно растение и средней массы клубня, а также минимальной вариабельностью содержания крахмала (табл. 1). [13]

Таким образом, показано преимущество среднеранних сортов над сортами других групп спелости по урожайности и её компонентам, а также по крахмалистости клубней. В почвен-но-климатических условиях Самарской области среднеранние сорта картофеля имеют преимущество по урожайности и ее компонентам над сортами других групп спелости. Среднеранние сорта картофеля максимально используют по-чвенно-климатические условия региона для формирования урожая. Раннеспелые сорта, как правило, менее устойчивы к вирусным и грибковым заболеваниям, короткий период вегетации не позволяет им накопить достаточный урожай до начала увядания ботвы, особенно в засушливые годы. Сорта среднеспелой группы завязывают клубни во второй половине лета (конец июля - начало августа). Этот период характеризуется максимально высокой температурой воздуха и низким количеством осадков и наиболее неблагоприятной фитосанитарной об-

Таблица 1. Средние показатели продуктивности, её компонентов и крахмалистости картофеля различных групп спелости

Группа спелости Урожайность Кол-во клубней, Ср. масса клубня Крахмалис- ТОСТЬ

г/куст шт-тах V ШТ./ куст тт-тах V г тт-тах V % тт-max V

Раннеспелые 960,0 6801260 24,8 9,4 7,613,7 23,9 107,3 61,3163,6 29,2 9,9 8,1312,23 13,1

Среднеранние 1012,5 5801500 26,3 11,3 7,719,5 32,8 92,2 61,7120,0 20,3 11,9 9,9314,38 12,3

Среднеспелые 865,4 4801520 36,3 9,6 6,118,7 36,8 90,8 61,0128,2 24,9 11,6 9,1114,07 14,2

Среднепоздние 476,0 270640 37,0 7,5 5,19,8 23,4 67,0 32,5115,7 49,3 11,5 8,4414,17 18,2

становкой. В то же время отдельные сорта этой группы спелости выделяются по комплексу хозяйственно-ценных признаков и могут формировать приемлемый уровень продуктивности.

Устойчивость к заболеваниям

Анализ сортов картофеля по комплексу хозяйственно-ценных признаков с использованием метода главных компонент в условиях Самарской области позволил выделить признаки, которые непосредственно связаны с формированием урожайности. Показано, что сорта максимально различались по первой главной компоненте - 21,11%, в которую с высокими нагрузками входят следующие признаки: урожайность, устойчивость к вирусным заболеваниям, устойчивость к фитофторозу по листьям и к аль-тернариозу (табл. 2) [14].

Таким образом, в местных агроэкологиче-ских условиях именно устойчивость к вирусным заболеваниям, альтернариозу и фитофторозу по листьям является основным лимитирующими фактором урожайности картофеля.

С целью выявить вирусные инфекции, наиболее сильно влияющие на показатели урожайности картофеля и её компоненты, был проведен корреляционный анализ зависимости урожайности от развития вирусных заболеваний на основе оценки 30 сортов картофеля [15]. Выявлена достоверная отрицательная зависимость между развитием морщинистой и полосчатой мозаики, вызываемой У-вирусом картофеля, и количеством клубней на один куст, при этом общая урожайность картофеля была в достоверной зависимости именно от количества клубней.

Зависимость урожайности от развития других вирусных инфекций была недостоверной. Следовательно, именно пораженность растений картофеля морщинистой и полосчатой мозаиками в агроэкологических условиях Самарской области ведет к наиболее существенному снижению урожайности культуры.

Модель сорта картофеля для условий Самарской области

Проведенные исследования показывают, что реализация модели сорта для агроклиматических условий Самарской области в первую очередь должна предусматривать совершенствование следующих признаков: устойчивость к У-вирусу картофеля, устойчивость к альтер-нариозу и фитофторозу по листьям. При этом предпочтительными являются сорта средне-ранней группы спелости. Кроме того, несмотря на использование современных эффективных инсектицидов, желательным требованием к сорту является его устойчивость к повреждению растений колорадским жуком, а именно высокая скорость регенерации ботвы, повышенное содержание гликоалкалоидов в листьях, либо строение листа, препятствующее питанию жука.

Для других признаков возможно сохранение показателей на уже имеющемся уровне, либо их незначительное увеличение. Также следует отметить, что золотистая картофельная нематода является в Самарской области карантинным объектом, поэтому устойчивость к данному патогену не является обязательным требованием к сорту.

В таблице 3 показаны допустимые уровни хозяйственно-ценных признаков среднеран-

Таблица 2. Показатели веса главных компонентов признаков у различных сортов картофеля

Признак Коэфс эициенты нагрузки компонентов

1 2 3

Урожайность -0,83 -0,21 -0,09

Содержание крахмала 0,08 0,71 -0,29

Устойчивость к вирусам -0,80 -0,12 -0,02

Фитофтороз по клубням -0,40 -0,14 0,01

Фитофтороз по листьям -0,65 -0,12 -0,24

Альтернариоз -0,76 0,04 0,04

Парша -0,33 -0,54 -0,32

Сухая гниль -0,48 0,11 0,13

Ризоктониоз 0,22 -0,36 -0,58

Группа спелости -0,07 -0,78 0,22

Размер клубня -0,43 -0,09 -0,69

Развитие ботвы -0,25 0,01 -0,73

Дисперсия 3,13 1,63 1,66

Доля влияния компоненты, % 21,11 13,60 13,90

Накопление дисперсии 26,11 39,71 53,56

Таблица 3. Модель сорта картофеля для агроэкологических условий Самарской области

Признак Показатель признака

Период от посадки до формирования товарного урожая 70-80 дней

Вегетационный период 100-115 дней

Урожайность на 70 день от всходов 20-25 т/га

Общая урожайность 35-40 т/га

Количество товарных клубней на куст 9-12 шт.

Средняя масса клубня 90-100 г

Форма клубня Округлая, округло-овальная

Глубина глазков Мелкие

Окраска кожуры Не регламентируется

Окраска мякоти Белая, светло-желтая

Содержание крахмала 12-18%

Вкус Отличный - хороший

Кулинарный тип В, С*

Потемнение мякоти в сыром и вареном виде Отсутствует или очень слабое

Устойчивость к заболеваниям, балл**

У-вирус картофеля 9

Другие вирусные заболевания 7-9

Альтернариоз 9

Фитофтороз по листьям 7-9

Фитофтороз по клубням 5-7

Парша обыкновенная 7

Ризоктониоз 7

Столбур 9

Рак картофеля 9

Колорадский жук 5-9

Реакция на абиотические факторы среды

Устойчивость к засухе и перепадам влагооспечения высокая

устойчивость к повышенным температурам воздуха высокая

Отзывчивость на применение факторов интенсификации (орошение, внесение удобрений) высокая

*Кулинарный тип В - для варки, первых блюд и жареных блюд, рассыпчатость мякоти средняя Кулинарный тип С - для варки, пюре, запекания, рассыпчатость мякоти высокая

**9 - очень высокая устойчивость, 7 - высокая устойчивость, 5 - средняя устойчивость

него столового сорта картофеля для условий Самарской области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанная модель оптимального средне-раннего сорта картофеля для агроэкологических условий Самарской области предполагает улучшение показателей по ряду хозяйственно-ценных признаков, в максимальной степени влияющих на продуктивность культуры. По результатам исследований такими признаками являются: устойчивость к У-вирусу картофеля, альтернари-озу, фитофторозу по листьям, столбуру.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Денисюк С. Г., Дорожкин Б. Н., Дергачёва Н. В., Аношкина Л. С., Красников С. Н. Создание и использование базы данных нематодоустойчивых сортов картофеля на основе селекционных исследований в Западной Сибири, Новосибирск, 2007. - 168 с.

2. Альтергот В. Ф., Коваль С. Ф., Мордкович С. С. Экология и физиологическая модель интенсивного сорта пшениц // Сорт и удобрение, Иркутск: СИ-ФИБР, 1974. - С. 72-82.

3. Яшина И.М. Модель оптимального сорта // Сельское хозяйство Нечерноземья. - 1984. - №6. -С. 14-15.

4. Симаков Е. А.,. Митюшкин А. В,. Журавлёв А. А,. Жарова В. А., Митюшкин Ал-р. В., Салюков С. С., Овечкин С. В., Гайзатуллин А. С. Селекция новых перспективных сортов для отечественного рынка картофеля // Картофелеводство. Материалы научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля» М.: ФГБНУ ВНИИКХ, 2018. - С. 38-52.

5. Коваль С. Ф. и др. Что такое модель сорта? Монография. Омск: издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. - 277 с.

6. Кокшаров В.П. Селекция раннеспелых сортов и технология выращивания семенного картофе-

ля. Автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Новосибирск, 1985. - 40 с.

7. Колядко И.И., Маханько В.Л., Вологдина Л.Н. Селекция картофеля на скороспелость // Материалы международной юбилейной научн.-практ. конф., посвященной 75-летию Института картофелеводства НАН Беларуси, Минск: Мерлит, 2003. - Ч 1. -С. 34-40.

8. Симаков Е.А., Склярова Н.П., Яшина И.М. Методические указания по технологии селекционного процесса картофеля. - М.: ООО Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК», 2006

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта, М.: Колос, 1985.

10. Харман Г. Современный факторный анализ, М.: Статистика. - 1972.

11. Будин К.З. Генетические основы селекции картофеля. - Л.: Агропромиздат, 1986.

12. Бакунов А.Л. Длительность фенологических фаз растений картофеля как один из признаков для определения группы спелости.// Материалы ко-орд. совещания и научн-практ. конф., посвящён-ной 120-летию со дня рождения А. Г. Лорха. Сб. научн. тр. М. : ВНИИКХ, 2009. - С. 76-79.

13. Бакунов А.Л., Дмитриева Н.Н. Характеристика сортов картофеля российской и белорусской селекции в условиях Самарской области //Современное состояние картофелеводства: проблемы и пути развития. Материалы международной научн.-практ. конференции ХХ Инновационного совета НИУ Урала, Западной Сибири, Поволжья и Северного Казахстана по картофелеводству. - Екатеринбург, Уральское издательство. - 2014. - С. 28-33.

14. Бакунов А. Л, Дмитриева Н. Н. Выявление биоморфологических показателей, связанных с урожайностью и качеством клубней картофеля в Самарской области // Известия Самарского центра РАН . 2014. - № 5(3). - Т.16. - С.1104-1108.

15. Бакунов А.Л., Милехин А.В., Дмитриева Н.Н. Факторы, лимитирующие урожайность картофеля в условиях Самарской области //Картофелеводство. Материалы Международной научно-практической конференции «Развитие новых технологий селекции и создание отечественного конкурентоспособного семенного фонда картофеля». М.: ФГБНУ ВНИИКХ, 2016. - С.324-328

DEVELOPMENT OF A POTATO VARIETY MODEL FOR THE AGROECOLOGICAL CONDITIONS OF THE SAMARA REGION

© 2018 A.L. Bakunov, A.V. Milekhin, N.N. Dmitrieva, S.L. Rubtsov

Samara Scientific Research Institute of Agriculture Bezenchuk, Samara region

The optimal model of semi-early potato variety for agroecological conditions of the Samara region is proposed. Priority parameters, the improvement of which is necessary for the creation of new varieties are identified.

Keywords: variety, potato, agroecological conditions.

Alexey Bakunov, PhD, Leading Scientist of Laboratory of Agricultural Plants Biotechnology. E-mail: bac24@yandex.ru Alexey Milekhin, PhD, Head of Laboratory of Agricultural Plants Biotechnology. E-Mail: samniish@mail.ru Nadezhda Dmitrieva, Senior Scientist of Laboratory of Agricultural Plants Biotechnology.

Sergey Rubtsov, Scientist of Laboratory of Agricultural Plants Biotechnology.