Сортовые структуры - системный фактор интенсификации селекции и производства зерна пшеницы

е.

СОРТА И СЕМЕНА

УДК 631.52:633.11

Сортовые структуры - системный фактор интенсификации селекции и производства зерна пшеницы

Л.А. БЕСПАЛОВА, академик РАН И.Н. КУДРЯШОВ, доктор сельскохозяйственных наук А.Н. АУЛОВ, Д.А. ПОНОМАРЕВ, Е.А. КОМАНОВ Краснодарский НИИ сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко E-mail: ipasport@rambler. ru

Приводятся результаты 20-летней работы по созданию агроэкологических паспортов, оптимизации сортовых структур и совершенствованию селекционного процесса.

Ключевые слова: агроэкологический паспорт, взаимодействие генотип-среда, генотип, норма высева, предшественник, сорт, срок сева, урожайность.

Сложность селекции пшеницы связана, в первую очередь, с необходимостью контроля большого количества хозяйственных признаков. Н.И. Вавилов [I] и П.П. Лукьяненко [2] выделяли более 40 признаков, по которым должна вестись селекция озимой пшеницы. Создание сортов усложняется многочисленными отрицательными зависимостями между хозяйственно-ценными признаками (например, отрицательная корреляция между урожайностью и качеством зерна). По мнению A.A. Жученко [3], стремление объединить в одном сорте максимальное количество ценных признаков может замедлить темпы роста урожайности. Вместе с тем, он отмечает, что устойчивый рост урожайности и стабилизация валовых сборов зерна пшеницы невозможны без доминирования генотипа над средой. Поэтому одна из важнейших задач земледелия - расширение генетического разнообразия сортов, адаптивных к многообразным условиям среды. Это касается и озимой пшеницы [4]. При использовании точно сформированных сортовых структур прибавка урожайности может до-

стигать 5,2 ц/га при значительном улучшении качества зерна и оптимизации посевов по продолжительности вегетационного периода [5], что способствует стабилизации урожайности и позволяет расширить агротехнические сроки уборки.

Каждый сорт на основе изучения и анализа его биологических свойств должен получать агроэкологический паспорт. Для углубленного изучения биологических особенностей сортов пшеницы и тритикале и разработки их агроэкологических паспортов осенью 1994 г. в отделе селекции и семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ были заложены широкомасштабные полевые опыты, в которых за двадцать лет изучено 129 сортов этих культур. Количество высеянных, убранных и проанализированных делянок составило 81304 шт. (табл. 1). Трудность организации таких опытов связана с их особенностями, отмеченными Ю.Б. Коноваловым [6], главная из которых - малое количестве семян, что ограничивает величину делянки, объем опыта и может приводить к нарушениям методики.

Применительно к селекционному процессу нами разработаны и апробированы схемы многофакторных (до шести факторов) полевых опытов [7, 8]. При разработке их схем предпочтение отдавалось агротехническим факторам, в наибольшей степени влияющим на формирование хозяйственных признаков (предшественникам, срокам сева, уровню ми-

нерального питания, фунгицидам). Нормы высева, как фактор, в слабой степени влияющий на формирование хозяйственных признаков, но в сильной степени связанный с коэффициентом размножения и экономической эффективностью возделывания пшеницы, изучались в отдельных полевых экспериментах [9].

Опыты по паспортизации основаны на интеграции ранее самостоятельных, обособленных и отчасти конкурирующих селекционной и агротехнической дисциплин. Для селекционного процесса это выразилось в большем использовании агротехнических факторов (предшественники, сроки сева, уровень минерального питания и др.) в качестве фона для отбора, что позволило за счет расширения размаха варьирования хозяйственных признаков сделать более адекватной дифференциацию и ранжирование по ним селекционного материала, и уже в ходе селекционного процесса разрабатыватьэле-менты сортовой агротехники.

Существенным вкладом в совершенствование селекционного процесса мы считаем включение в него на завершающем этапе еще одного звена - заключительного конкурсного сортоиспытания среди линий кандидатов в сорта, проводимого по схеме полного четырехфакторного опыта [10]. К изучаемым факторам относятся: 20-2S линий со стандартными сортами, три предшественника, два срока сева и два уровня минерального питания. Таким образом, каждая линия проходит проверку в 12 контрастных средовых условиях. Об эффективности используемой нами схемы конкурсного сортоиспытания свидетельствует тот факт, что за 8 лет (с 2002 по 2009 гг.) по данной методике было оценено 163 линии, из которых 47 были переданы в Государственное сортоиспытание, и

I. Объем опытов по паспортизации в Краснодаре

Культура Изучено, шт.

сортов сортоопытов делянок

Пшеница мягкая озимая 105 18142 72568

Пшеница твердая озимая 8 1129 4516

Тритикале озимое 16 1055 4220

Итого по трем культурам 129 20326 81304

U ф

ä

ф

д

ф

ä

s

ф

Z

IO

01

2

о

2. Дозы азотных подкормок для достижения максимальной урожайности сортов Гром и Васса

Дозы азота на 1 га, кг д.в. по срокам внесения Урожайность сорта, ц/га, по

возобновление вегетации выход в трубку подсолнечнику кукурузе на зерно

Гром 70 42 77,6 74,6

Васса 37 70 76,4 78,2

2S из них были включены в Госреестр селекционных достижений РФ, а 21 находятся в сортоиспытании [11].

Проводимые нами масштабные многофакторные полевые опыты имеют целый ряд достоинств:

- повышение надежности получаемых оценок, точное ранжирование в короткие сроки селекционного материала по большому количеству хозяйственных признаков, что важно для подбора родительских пар при скрещиваниях, а также качественная группировка сортов по отношению к предшественникам, срокам сева, уровню минерального питания, фунгицидам, нормам высева и другим агротехническим факторам;

- достоверность оценки генотип-средового взаимодействия, основанная на большом генетическом разнообразии сортов, изучаемых в широком градиенте средовых условий [12, 13]. Важность использования эффекта генотип-средового взаимодействия С. Бороевич [14]связывал с тем, что этот эффект обычно в несколько раз превосходит генетически обусловленные различия сортов по потенциальной продуктивности. В качестве возможного использования генотип-средового взаимодействия можно привести различную реакцию на весенние азотные подкормки сортов Гром и Васса, контрастных по продуктивности колоса и толерантности к загущению (табл. 2). У полукарликового сорта Гром, формирующего урожайность в первую очередь за счет повышенной плотности агрофитоценоза, максимальная урожайность в среднем за три года составила 77,6 ц/га при возделывании по подсолнечнику и дозах внесения азота 70 кг/га д.в. в первую подкормку и 42 кг/га - во вторую. По этому предшественнику урожай-

1- ность сорта Васса, характеризующе-8 гося умеренной кустистостью и круп-1Л ным продуктивным колосом, соста-2 вила 76,4 ц/га. Определены опти-ш мальные дозы для этого сорта § (Ы37+М70), при которых его урожай-з ность по кукурузе на зерно составила 78,2 ц/га, превысив сорт Гром на

1 3,6 ц/га; со

42

- возможность изучать взаимосвязь хозяйственно-ценных признаков, вычленяя из общей фенотипи-ческой дисперсии экологическую и генотипическую вариансы, что представляет интерес для практической селекции;

- более тщательное изучение процессов формирования хозяйственных признаков как в целом для культуры, так и для конкретных сортов. Примером может служить установленная нами практически функциональная экологическая (средовая) связь емкости ценоза (количество формируемых зерен на единице площади) с урожайностью [15];

- изучение и оценка сортов в большом градиенте средовых условий (до 40 агровариантов ежегодно) в короткие временные сроки, что позволяет экстраполировать полученные результаты в производственных условиях, рекомендовать наиболее подходящие для конкретных условий сорта и корректировать ареалы их возделывания с учетом районирования.

Таким образом, за двадцатилетний период разработана и внедрена новая сортовая политика, основанная на переходе от монопольного использования сортов к многосортию. Если в 1995 г. в Краснодарском крае около 80 % посевных площадей занимали всего шесть сортов, то в настоящее время - около 40 сортов озимой пшеницы.

Внедрение новой сортовой политики позволило повысить урожайность этой культуры в крае и за его пределами, стабилизировать производство зерна. Это связано, во-первых, с точным размещением сортов в производстве в соответствии с их агроэкологическим адресом и общего повышения адаптивности культуры; во-вторых, с быстрой и своевременной сортосменой (в настоящее время по данным министерства сельского хозяйства Краснодарского края сорта озимой пшеницы, созданные в последние пять лет, занимают около 80 % посевных площадей, обеспечивая прибавку урожая над более старыми сортами в 2-3 ц/га); в-тре-

тьих, со снижением фитопатологи-ческих рисков, за счет расширения спектра генов устойчивости пшеницы к основным болезням; в-четвертых, за счет использования в сортовых структурах в оптимальном сочетании сортов всех групп спелости, что не только обеспечивает стабилизацию урожайности, но и позволяет существенно расширить агрономически допустимые границы проведения работ по уходу и уборке, снизить количество используемой техники.

Агротехнические опыты способствовали интенсификации и эффективности селекционного конвейера, на богатом экспериментальном материале расширили представление об особенностях формирования основных хозяйственно-ценных признаков, повысили системность и надежность селекционной работы.

Литература

1. Вавилов Н.И. Научные основы селекции пшеницы/Избранные сочинения. Генетика и селекция. - М.: Колос, 1966. - С. 320-493.

2. Лукьяненко П.П. Методы и результаты селекции озимой пшеницы. - Краснодар, 1966. - Вып. II. - С. 16-49.

3. Жученко A.A. Ресурсный потенциал производства зерна в России. - М.: Аг-рорус, 2004. - 1110 с.

4. Романенко A.A., Беспалова Л. А., Кудряшов И.Н., Аблова И.Б. Новая сортовая политика и сортовая агротехника озимой пшеницы. - Краснодар: Эдви,

2005. - 224 с.

5. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Кулик В.А., Васильев А.В. Разработка сортовой структуры озимой пшеницы на основе оценки генотип-средовых взаимодействий/Труды КубГАУ. - Краснодар,

2006. - Вып. 1. - С. 221-234.

6. Коновалов Ю.Б. О проблемах полевого опыта в селекции сельскохозяйственных культур//Селекция и семеноводство, 1991. - № 2. - С. 2-6.

7. Конопкин С.О., Кудряшов И.Н. Совершенствование методики сортоиспытания озимой пшеницы/Пшеница и тритикале: Матер. науч.-практ. конф. «Зеленая революция П.П. Лукьяненко» (2830 мая 2001 г.). - Краснодар: Советская Кубань, 2001. - С. 469-480.

8. Лопатина Л.М., Кудряшов И.Н. Роль теории планирования в многофакторных полевых экспериментах/Науч. тр.: Юбил. вып., посвящ. 95-летию со дня рождения акад. П.П. Лукьяненко. - Краснодар, 1996. - С. 156-161.

9. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Кулик В.А., Неженец А.В. Управление хозяйственными признаками озимой пшеницы с помощью норм высева/Тр. КубГАУ. - Краснодар, 2006. - Вып. 1. - С.

УДК 633.111: 631.527

Урожайность и элементы ее структуры у новых сортообразцов озимой мягкой пшеницы

183-192.

10. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Лысак Н.И. Повышение надежности заключительной оценки кандидатов в сорта в системе многофакторного полевого эксперимента/Научные основы совершенствования системы земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края: Тр. КубГАУ. - Краснодар, 2005. -Вып. 425 (453). - С. 255-265.

11. Беспалова Л.А., Кудряшов И.Н., Михалко А.В. Повышение надежности конкурсного сортоиспытания на основе многофакторного полевого опыта/земледелие, 2010. - № 4. - С. 43-44.

12. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Пучков Ю.М., Набоков Г.Д., Колесников Ф.А., Ковтуненко В.Я., Васильев А.В., Фи-лобок В.А. Экологическая пластичность и стабильность новых сортов - потомков Безостой 1 по урожайности/Безостая 1 -50 лет триумфа: Сб. мат. межд. конф., посвященный 50-летию создания сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1. -Краснодар, 2005. - С. 169-177.

13. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Васильев А.В. Экологическая пластичность и стабильность сортов озимой пшеницы селекции Краснодарского НИИСХ им. П.П.Лукьяненко/Достижения, направления развития сельскохозяйственной науки России (селекция, семеноводство, технология, экономика): Сб.на-учн.тр. посвященных 75-летию Всероссийского НИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко. Т. 3. - Ростов-на-Дону, 2005.

- С. 72-77.

14. Бороевич С. Принципы и методы селекции. - М., 1984. - 344 с.

15. Кудряшов И.Н., Михалко А.В., Раков Д.С., Новикова С.В. Использование показателя «Емкость ценоза» при формировании уровня урожайности озимой пшеницы//Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2011.

- № 4. - С. 30-32.

Статья поступила в редакцию 14.03.2014

Varietal structures -system factor of intensification of selection and production of wheat

L.A. Bespalova, I.N. Kudryashov, A.N. Aulov, D.A. Ponomarev, E.A. Komanov

There are presented the results of 20 years work for creation of agro-ecological passports, optimizing varieties structures and improvement of the selection process. Keywords: agro-ecological passport, genotype-environment interaction, genotype, sowing norm, predecessor, variety, sowing period, yield.

В.И. КОВТУН, доктор сельскохозяйственных наук

Ставропольский НИИ сельского хозяйства

E-mail: sniish@mail.ru

Изучена урожайность и элементы ее структуры у новых, лучших сортообразцов озимой мягкой пшеницы в условиях юга России. Показано, что элементы структуры урожая находятся в сложной зависимости как между собой, так и с урожайностью зерна. Элементы структуры, в наибольшей степени влияющие на повышение урожайности культуры, -число зерен в колосе, масса 1000 зерен, и особенно масса зерна колоса.

Ключевые слова: структура урожая, сортообразец, урожайность, масса, зерно, колос, зависимость, условия, селекция.

Урожайность - результат компромисса между продуктивностью и устойчивостью культуры к неблагоприятным факторам среды [I]. Современные сорта должны успешно противостоять неблагоприятным условиям среды, максимально использовать благоприятные факторы и стабильно сохранять высокую урожайность в производственных условиях [2].

Внедрение новых высокопродуктивных сортов пшеницы, в комплексе с улучшением агротехники, позволило за короткий срок увеличить в два раза производство зерна в важнейших регионах бывшего СССР, в Мексике, Пакистане, Индии и других зарубежных странах [3].

Под структурными элементами урожайности понимаются продуктивные органы и признаки растения, которые формируют и определяют величину урожая зерна [2]. А.И. Носатовский [4] к основным элементам структуры урожайности относит густоту продуктивного сто-яния,озерненность колоса и выполненность зерна.

С.И. Леонтьев писал: «Познание закономерностей образования и изменчивости основных компонентов урожая в условиях зоны является необходимой предпосылкой для раз-

работки агротехнических приемов управления процессом формирования высоких урожаев и теоретической основой синтетической селекции на урожайность» [S]. Для научного обоснования агротехнических приемов и при селекции на урожайность селекционер обязан детально изучить и знать структурные элементы, за счет которых складывается урожайность [6].

В 2011-2013 гг. на опытных полях СНИИСХ мы исследовали урожайность и элементы ее структуры у новых сортообразцов озимой мягкой пшеницы. В конкурсных испытаниях изучалось 102 сортообразца этой культуры.

Высевали пшеницу по пару с нормой 400 всхожих зерен на 1 м2. Перед севом вносили сложные минеральные удобрения в дозе N40 Р60К40. Для создания мелко-комковатого состояния почвы проводили предпосевную культивацию на глубину заделки семян (S-6 см).

Все оценки, наблюдения, учет урожайности выполнены в соответствии с «Методикой Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [7].

В результате исследований по урожайности и показателям элементов структуры урожая были выделены девять лучших сортообразцов: Нива Ставрополья, Виктоия 11, Одиссея, Олимп, Ставка, Симпатия, 137/09 (Зерноградка 11 х Донской простор), 1S2/09 (Дон 107 х Донская юбилейная) и 138/09 (Донская юбилейная х Украинка одесская) (табл.). Их урожайность была значительно выше, чем у стандарта Батько, - на 1,S6-2,73 т/га.

В среднем за годы изучения сор-тообразцы по длине колоса, числу ы колосков в колосе достоверно пре- | высили стандартный сорт Батько. Четкой взаимосвязи между длиной ь колоса и числом колосков в нем не | выявлено, так как эти признаки, в « свою очередь, тесно связаны с плот- z ностью колоса. 2

Значительный интерес для селек- g ции представляет число зерен в ко- R