Оценка урожайных свойств партий семян сортов яровой пшеницы по параметрам органов проростков в условиях Красноярской лесостепи

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10709 УДК 631.95:633.1

Оценка урожайных свойств партий семян сортов яровой пшеницы по параметрам органов проростков в условиях Красноярской лесостепи

Л. К. БУТКОВСКАЯ, Д. Н. КУЗЬМИН, Г. М. АГЕЕВА

Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН», просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили в 2015-2017 гг. с целью изучения влияния сроков посева и удобрений на урожайность, посевные качества и развитость проростков семян яровой мягкой пшеницы в условиях лесостепи Красноярского края. Предшественник - чистый пар, обработка почвы стандартная для зоны. Почва - чернозем выщелоченный, маломощный слабогумусированный тяжелосуглинистый. Схема эксперимента предусматривала изучение следующих вариантов: срок посева (фактор А) - ранний (18 мая), поздний (28 мая); удобрение (фактор В) - без удобрений, N30P30K60 (доза, рассчитанная на урожайность 3,0 т/га); сорт (фактор С) - раннеспелый Новосибирская 29, среднеспелый Свирель. Повторность опыта - 3-кратная, размещение делянок - рендомизированное, учетная площадь - 10 м2. Урожайность пшеницы при посеве в ранний срок составляла 2,32 т/га, в поздний - 2,00 т/га при более высокой средней продуктивности среднеспелого сорта Свирель (2,28 т/га), в сравнении с раннеспелым сортом Новосибирская 29 (2,05 т/га). Реакция на применение минеральных удобрений у сорта Свирель была более выраженной (прибавка урожая зерна по срокам посева 0,15...0,28 т/га, или 6,2...14,5 % к неудобренному фону). Сорт Новосибирская 29 меньше реагировал на улучшение условий минерального питания (0,12.0,16 т/га, или 6,4.7,7 %). Внесение удобрений в оба срока посева снижало массу 1000 семян на 0,1.3,3 г, всхожесть - на 1.5 %, увеличивало высоту проростков на 0,4.2,5 см, длину колеоптиле - на 0,4.0,7 см, длину главного корешка - на 1.3 см, количество зародышевых корешков - на 1 шт., по отношению к неудобренному фону. Ключевые слова: яровая мягкая пшеница (Triticumaestivum L.), сроки посева, группа спелости, удобрения, урожайность, масса 1000 семян, всхожесть, развитость органов проростков.

Сведения об авторах: Л. К. Бутковская, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник; Д. Н. Кузьмин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: kdn1980@mail.ru); Г. М. Агеева, научный сотрудник.

Для цитирования: Бутковская Л. К., Кузьмин Д. Н., Агеева Г. М. Оценка урожайных свойств партий семян сортов яровой пшеницы по параметрам органов проростков в условиях Красноярской лесостепи // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 7. С. 37-40. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10709.

Evaluation of the Yield Properties of Spring Wheat by the Parameters of Sprouts' Organs under the Conditions of the Krasnoyarsk Forest-Steppe

L. K. Butkovskaya, D. N. Kuzmin, G. M. Ageeva

Krasnoyarsk Agricultural Research Institute, Federal Research Center «Krasnojarsk Scentific Center of the SB of the RAS», prosp. Svobodnyi, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

Abstract. The research was carried out in 2015-2017 with the purpose of studying the effect of sowing terms and fertilizers on the yield, sowing qualities and development of sprouts of common wheat under the conditions of the forest-steppe of the Krasnoyarsk Krai. The forecrop was bare fallow. The tillage was standard for the zone. The soil was leached, low-thick, slightly humic, heavy loamy chernozem. The design of the experiment included the study of the following options: sowing term (factor A) - early (May 18), late (May 28); fertilizer (factor B) - without fertilizers, N30P30K60 (the dose, calculated for the yield of 3.0 t/ha); variety (factor C) - early-ripening Novosibirskaya 29, mid-ripening Svirel'. The experiment was repeated 3 times; the plots were allocated randomly; accounting area amounted to 10 m2. The yield of wheat when it was sown in the early period was 2.32 t/ha; when it was sown in the late period the yield was 2.00 t/ha with a higher average productivity of the mid-ripening variety Svirel' (2.28 t/ha) as compared to the mid-ripening variety Novosibirskaya 29 (2.05 t/ha). The variety Svirel' reacted more pronouncedly to the mineral fertilizers application (the grain yield increase was 0.15-0.28 t/ha, or 6.2-14.5% relative to the unfertilized background). Novosibirskaya 29 variety reacted less pronouncedly to the improvement of mineral nutrition conditions (the increase was 0.12-0.16 t/ha, or 6.4-7.7%). Fertilization in both sowing terms reduced the weight of 1000 seeds by 0.1-3.3 g, germination - by 1-5%, increased the sprouts height by 0.4-2.5 cm, the length of coleoptiles - by 0.4-0.7 cm, the length of the main root - by 1-3 cm, the number of embryonic roots - by 1 root in relation to the unfertilized background.

Keywords: spring common wheat (Triticum aestivum L.); sowing terms; ripeness group; fertilizers; yield; mass of 1000 seeds; germination; development of sprouts organs.

Author Details: L. K. Butkovskaya, Cand. Sc. (Agr.), leading researcher fellow; D. N. Kuzmin, Cand. Sc. (Agr.), leading researcher fellow (e-mail: kdn1980@mail.ru); G. M. Ageeva, researcher fellow.

For citation: Butkovskaya L. K., Kuzmin D. N., Ageeva G. M. Evaluation of the Yield Properties of Spring Wheat by the Parameters of Sprouts' Organs under the Conditions of the Krasnoyarsk Forest-Steppe. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 7. Pp. 37-40 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10709.

Каждый организм имеет свойственную его генотипу норму реакции, заключающуюся в способности проявлять те или иные признаки и свойства в определенных условиях внешней среды. Однако норма реакции, обусловленная генотипом, сильно зависит от жизненных факторов. Лабораторные показатели биологической полноценности сортовых семян, их урожайных свойств и потенциала отражают эту норму через ее модификации в фенотипе проростков [1, 2].

Результаты лабораторной оценки семян (всхожесть, энергия прорастания, масса 1000 семян и др.) не всегда характеризуют биологическую полноценность и урожайный потенциал высеваемых партий семян зерновых культур. Это подтверждают результаты исследований, в которых отмечали уменьшение полевой всхожести семян яровых колосовых культур, по сравнению с лабораторной, на 20...30 %, а в неблагоприятные годы - до 50 % [3]. Разница между

лабораторной и полевой всхожестью была тем значительнее, чем жестче были условия выращивания семян. То есть высокая лабораторная всхожесть не гарантирует дружных всходов и высокого урожая зерновых культур.

Между крупностью семян и продуктивностью вырастающих из них растений также нет прямой зависимости [4]. А. А. Грязнов наблюдал преимущества крупных семян только при посеве в неблагоприятных условиях [5]. Отмечены случаи, когда крупные семена не всегда были лучшими, по сравнению с семенами средних размеров, а иногда и мелкими, даже по показателям всхожести и посевной годности [6].

Эти примеры свидетельствуют, что масса 1000 семян сама по себе не тот признак, от которого зависит способность растений формировать высокий урожай зерна.

С большой долей вероятности можно считать, что такие показатели оценки посевных свойств семян, как всхожесть, энергия прорастания и др. не могут в полной мере объективно отражать их способность формировать полноценные посевы и высокий урожай. Они не дают полную информацию, отражающую морфологическую сформированность и физиологическую подготовленность зародыша к активному росту [7].

Для полной характеристики урожайных свойств семенных партий необходимо использовать параметры развитости органов проростков, установленные при их проращивании в лабораторных условиях, приближенных к полевым, размер варьирования которых в значительной степени отражает те внутрисортовые модификации, которые сложились при формировании этих семян на материнском растении в конкретных агроэкологических условиях [2] и которые будут влиять на мощность, выровненность полевых всходов и урожайность будущих сортовых посевов.

Цель исследований - изучение влияния агротехнических условий выращивания (сроки посева и удобрения) на урожайные и посевные качества семян сортов яровой пшеницы, а также степень развитости их проростков.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили на опытном поле Красноярского НИИСХ в 2015-2017 гг. Предшественник - чистый пар после зерновых. Почва - чернозем выщелоченный, маломощный слабогумусированный среднедеградирован-ный тяжелосуглинистый, характеризующийся следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 3,8 %, реакция среды нейтральная (рНсол = 6,4), гидролитическая кислотность - 1,3 мг-экв./100 г, содержание нитратного азота очень низкое - 3,3 мг/ кг, подвижного фосфора (по Чирикову) очень высокое (200...250 мг/кг), калия -высокое (145 мг/кг).

Обработка почвы рекомендованная для зоны: осенью - вспашка с оборотом пласта на 20.22 см; весной - ранневесеннее боронование с культивацией по мере готовности почвы, предпосевная культивация, посев, прикаты-вание.

Метеоусловия 2015 и 2016 гг. были благоприят-

ными для пшеницы (ГТК=1,20 и 1,24 соответственно). Сумма осадков и температура воздуха в период вегетации находились в пределах нормы. В августе и сентябре стояла сухая и теплая погода, что способствовало своевременной уборке. Условия 2017 г. оказались неблагоприятными для роста и развития пшеницы - среднесуточная температура была выше среднемноголетней на 0,8.3,6 °С, но в августе выпало большое количество осадков и вегетационный период несколько затянулся (ГТК=2,21).

Схема эксперимента предусматривала изучение следующих вариантов:

срок посева (фактор А) - ранний (18 мая), поздний (28 мая);

удобрение (фактор В) - без удобрений, N30P30K60 (доза, рассчитанная на урожайность 3,0 т/га);

сорт (фактор С) - раннеспелый Новосибирская 29, среднеспелый Свирель.

Повторность опыта - 3-кратная, размещение делянок - рендомизированное, учетная площадь -10 м2.

Посев проводили сеялкой ССФК-7, уборку - комбайном Hege, зерно просушивали, очищали, взвешивали, определяли всхожесть и массу 1000 семян, фенологические наблюдения выполняли согласно методике полевого опыта [8].

Определение длины ростка, колеоптиле, зародышевых корешков (центрального), а также количества их у проростков осуществляли через 8...9 суток, чтобы максимально уловить разнокачественность семян по степени развития и темпам роста органов проростка [9].

Статистическую обработку данных осуществляли с использованием пакета прикладных программ SNEDECOR.

Результаты и обсуждение. При посеве в ранний срок яровая пшеница формировала значительно более высокую урожайность, чем при позднем - соответственно 2,32 и 2,00 т/га (табл. 1). Среднеспелый сорт Свирель по урожайности в среднем достоверно превосходил (на 0,23 т/га, или на 11,2 %) раннеспелый сорт Новосибирская 29. Наибольшее преимущество среднеспелого сорта над раннеспелым отмечено при раннем сроке посева без применения удобрений - соответственно 2,41 и 2,09 т/га. При позднем посеве на экстенсивном (без применения удобрений) фоне урожайность сортов была одинаковой - 1,93 и 1,88 т/га. Применение минеральных удобрений в среднем обеспечивало увеличение сбора зерна пшеницы на 0,17 т/га (8,2 %) при заметно более высокой их эффективности на сорте Свирель, в сравнении с сортом Новосибирская 29, особенно при позднем сроке посева. Так, если при раннем сроке

Таблица 1. Урожайность сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), т/га

Сорт

без удобрений I N30P3A0 1 среднее

Новосибирская ранний 2,09 32,25 60 2,17

29 поздний 1,88 2,00 1,94

среднее 1,98 2,12 2,05

Свирель ранний 2,41 2,56 2,48

поздний 1,93 2,21 2,07

среднее 2,17 2,38 2,28

Среднее ранний 2,25 2,40 2,32

поздний 1,90 2,10 2,00

среднее 2,08 2,25 2,16

НСР05А - 0,09; НСР05 В - 0,09; НСР05 С - 0,11; НСР05 для частных различий -

0,20.

посева прибавка от внесения ^0Р30К60 под сорт пшеницы Новосибирская 29 составляла 0,16 т/га (7,7 %), а при позднем - 0,12 т/га (6,4 %), то от применения удобрений под сорт Свирель - соответственно 0,15 и 0,28 т/га (6,2 и 14,5 %).

Сорта по-разному реагировали на уход от раннего срока посева к позднему, что обусловлено их биологическими особенностями. Так, у Новосибирской 29 задержка с посевом приводила к снижению урожайности зерна на неудобренном фоне на 0,21 т/ га (10,0 %), на удобренном - на 0,25 т/га (11,1 %), у сорта Свирель - соответственно на 0,48 и 0,35 т/га (19,9 и 13,7 %).

Применение удобрений в оба срока посева вызывало снижение массы 1000 семян на 0,9...7,4 г, при этом урожайность под их действием повышалась при обоих сроках на двух сортах, по сравнению с неудобренным фоном, на 0,15.0,16 т/га (табл. 2).

Таблица 2. Масса 1000 семян сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), г

Сорт

без удобрений "зоРзоКео среднее

Новосибир- ранний 38,2 34,9 36,6

ская 29 поздний 37,8 37,3 37,6

среднее 38,0 36,1 37,1

Свирель ранний 33,4 32,5 33,0

поздний 30,9 30,8 30,9

среднее 32,1 31,7 31,9

Среднее ранний 35,8 33,7 34,7

поздний 34,3 34,0 34,1

среднее 35,0 33,8 34,4

различий - 0,6.

Без применения удобрений при раннем сроке посева формировалась более высокая масса 1000 семян, чем при позднем. В этом случае тенденция изменения урожайности совпадала с реакцией растений по массе 1000 семян. Максимальная в опыте масса 1000 семян (38,2 г) отмечена у сорта Новосибирская 29 в варианте без применения удобрений при раннем сроке посева.

Семена сорта Новосибирская 29 нового урожая отличались заметно более высокой всхожестью, чем сорта Свирель (соответственно 91.96 и 89.94 %), при выраженной тенденции уменьшения величины этого показателя у обоих сортов от неудобренного к удобренному фону, а у сорта Свирель, кроме того, от раннего к позднему сроку посева (табл. 3).

Таблица 3. Всхожесть сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), %

Сорт

без удобрений "зоРзоКео среднее

Новосибир- ранний 96 91 94

ская 29 поздний 96 91 94

среднее 96 91 94

Свирель ранний 94 89 92

поздний 90 89 90

среднее 92 89 91

Среднее ранний 95 90 93

поздний 93 90 92

среднее 94 90 92

Как ранее было отмечено, урожайность сорта Свирель на этих фонах, напротив, была выше, чем у сорта Новосибирская 29 на 0,05.0,32 т/га. То есть величина показателей всхожести и массы 1000 семян не всегда совпадают с реакцией сортов по урожайности на тот или иной прием агротехники.

Для полной характеристики урожайных свойств семенных партий были дополнительно исследованы параметры развитости надземных и подземных органов проростков семян изучаемых сортов пшеницы.

На неудобренном фоне при раннем сроке посева высота проростков у сорта Новосибирская 29 была ниже, чем у сорта Свирель (20,2 и 23,3 см). При внесении удобрений величина этого показателя у обоих сортов увеличивалась соответственно на 0,4.0,6 и 0,7.2,5 см, а при переходе к позднему сроку посева -снижалась на 0,6.0,8 и 3,8.5,6 см (табл. 4).

Таблица 4. Высота проростков сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), см

Сорт

без удобрений "зоРзоКео среднее

Новоси- ранний 20,2 20,8 20,5

бирская 29 поздний 19,6 20,0 19,8

среднее 19,9 20,4 20,2

Свирель ранний 23,3 24,0 23,7

поздний 17,7 20,2 19,0

среднее 20,5 22,1 21,3

Среднее ранний 21,8 22,4 22,1

поздний 18,7 20,1 19,4

среднее 20,3 21,3 20,8

различий - 0,4.

Применение удобрений в оба срока посева положительно сказывалось как на урожайности, так и на высоте проростков. И в том, и в другом случае прирост величины этого показателя на сорте Свирель был выше, чем на сорте Новосибирская 29.

Длина колеоптиле на неудобренном фоне при раннем сроке посева у сорта Новосибирская 29 была меньше, чем у сорта Свирель (5,2 и 5,6 см соответственно). При внесении удобрений величина этого показателя у обоих сортов возрастала на 0,4.0,7 см, а при переходе к позднему сроку посева - снижалась на 0,2.0,4 см (табл. 5).

Таблица 5. Длина колеоптиле сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), см

Сорт

без удобрений "зоРзоКео среднее

Новоси- ранний 5,2 5,9 5,6

бирская 29 поздний 5,0 5,5 5,3

среднее 5,1 5,7 5,4

Свирель ранний 5,6 6,0 5,8

поздний 5,2 5,8 5,5

среднее 5,4 5,9 5,7

Среднее ранний 5,4 6,0 5,7

поздний 5,1 5,7 5,4

среднее 5,3 5,9 5,6

НСР05А - 1; НСР05В - 1; НСР05 С - 1; НСР5 частных раз-

05 ' 05 ' 05 ' 05 '

личий - 2.

НСР05А - 0,1; НСР05В - 0,2; НСР05С - 0,2; НСР05 частных

05 05 05 05

различий - 0,3.

Длина главного корешка на неудобренном фоне при раннем сроке посева у сорта Новосибирская 29 была меньше, чем у сорта Свирель (14 и 15 см соответственно). При внесении удобрений величина этого

НСР05 А - 0,2; НСР05 В - 0,2; НСР05 С - 0,1; НСР05

05 05 05 05

частных

НСР05 А - 0,4; НСР05 В - 0,1; НСР05 С - 0,3; НСР05 частных

05 05 05 05

Таблица 6. Длина главного корешка сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), см

Сорт

без удобрений "зоРзоКбо среднее

Новосибир- ранний 14 15 15

ская 29 поздний 11 12 13

среднее 13 14 14

Свирель ранний 15 16 16

поздний 11 14 13

среднее 13 15 14

Среднее ранний 15 16 16

поздний 11 13 12

среднее 13 15 14

Сорт Срок по- Удобрения

(фактор сева (фак- без удо- "РоКео сред-

В) тор А) брений нее

Новоси- ранний 5 6 6

бирская поздний 4 5 5

29 среднее 5 6 6

Свирель ранний 5 6 6

поздний 4 5 5

среднее 5 6 6

Среднее ранний 5 6 6

поздний 4 5 5

среднее 5 6 6

НСР05А - 1; НСР05В - 1; НСР05 С - 1; НСРт частных раз-

05

личий - 2.

Таким образом, изменения как урожайности, так и параметров проростков обоих сортов имели одинаковую направленность - увеличение от неудо-

бренного фона к удобренному, а также от позднего срока к раннему.

Коэффициенты корреляционной зависимости урожайности с параметрами развития органов проростков значительно выше, чем урожайности с параметрами посевных качеств семян (табл. 8). Так, если в первом случае обнаруживалась положительная сильная (г=0,64...0,92), то во втором - положительная средняя (г=0,35...0,41) связь.

Таблица 8. Корреляционная зависимость посевных качества семян и показателей степени развития органов проростков с урожайностью сортов яровой пшеницы

НСР05А - 1; НСР05В - 2; НСР05 С - 1; НСР05 частных раз-

05 05 05 05

личий - 2.

показателя у обоих сортов увеличивалась на 1.3 см, а при переходе к позднему сроку посева - снижалась на 2.4 см (табл. 6).

Максимальная в опыте длина главного корешка, как и урожайность, отмечена у сорта Свирель в ранний срок посева с удобрением и составила 16 см.

Количество зародышевых корешков у обоих сортов было одинаковым, составляя на неудобренном фоне при раннем сроке посева по 5 шт. При внесении удобрений величина этого показателя у обоих сортов увеличивалась на 1 шт., а при переходе к позднему сроку посева - снижалась на 1 шт. (табл. 7).

Таблица 7. Количество зародышевых корешков сортов пшеницы в зависимости от сроков посева и удобрений (среднее за 2015-2017 гг.), шт.

Показатель Корреляция с урожайностью Среднее

Новосибирская 29 Свирель

Высота проростка 0,64 0,66 0,65

Длина главного корешка 0,72 0,76 0,74

Длина колеоптиля 0,92 0,90 0,91

Количество зародыше-

вых корешков 0,86 0,84 0,85

Масса 1000 семян 0,41 0,39 0,40

Всхожесть 0,35 0,39 0,37

Выводы. Урожайные свойства семенных партий яровой пшеницы характеризуют как общепринятые показатели посевных качеств (масса 1000 семян, всхожесть), так и развитость при проращивании семян в лабораторных условиях органов проростков (высота, длина колеоптиле и главного корешка, количество зародышевых корешков), которые будут влиять на мощность и выровненность полевых всходов, а также урожайность будущих сортовых посевов.

При посеве в ранний срок сорта яровой пшеницы формируют более высокую урожайность, чем в поздний - соответственно 2,32 и 2,00 т/га. Среднеспелый сорт Свирель достоверно (на 0,23 т/га, или на 11,2 %) урожайнее раннеспелого Новосибирская 29.

Наиболее выраженной реакцией на применение минеральных удобрений отличался сорт Свирель, прибавка урожая зерна которого, по отношению к неудобренному фону, по срокам посева составляла 0,15.0,28 т/га, или 6,2.14,5 %, тогда как у сорта Новосибирская 29 - 0,12.0,16 т/га, или 6,4.7,7 %.

Действие удобрений в оба срока посева сортов яровой пшеницы снижало массу 1000 семян на 0,1.3,3 г, всхожесть - на 1.5 %, увеличивало высоту проростков на 0,4.2,5 см, длину колеоптиле - на 0,4.0,7 см, длину главного корешка - на 1.3 см, количество зародышевых корешков - на 1 шт.

Литература.

1. Сыздыкова Г. Т., Середа С. Г., Малицкаян Н. В. Подбор сортов яровой мягкой пшеницы (ТгШоит авэйуит Ь.) по адаптивности к условиям степной зоны Акмолинской области Казахстана // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 1. С. 103-110.

2. Ларионов Ю. С. Современное семеноводство, семеноведение и их теоретические аспекты // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: Сб. науч. тр. ЧГАУ. Челябинск. 2000. С. 19-31.

3. Чазов С. А. Экологическая разнокачественность семян и особенности специализации семеноводства на Урале // Селекция и семеноводство. 1980. № 1. С. 30-33.

4. Пономарева М. Л., Пономарев С. Н. Оптимизация параметров качества зерна для селекции озимой ржи // Вави-ловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23. № 3. С. 320-327.

5. Грязнов А. А. Ячмень Карабалыкский (корм, крупа, пиво). Кустанай: Кустанайский печатный двор, 1996. 446 с.

6. Пискарев В. В., Зуев Е. В., Брыкова А. Н. Исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Новосибирской области// Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22. № 7. С. 784-794.

7. Макрушин Н. М. Экологические основы промышленного семеноводства зерновых культур. М.: Агропромиздат, 1985. 280 с.

8. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: «Книга по требованию», 2012. 352 с.

9. Ларионов Ю. С., Ларионова Л. М. Методика оценки урожайных свойств семян зерновых культур и ее краткое обоснование //Пути повышения эффективности с.-х. производства. Сб. науч.тр. ЧГАУ, Челябинск, 1998. С. 69-76.