CC BY
273
УДК 633.14:631.5:58
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ НА ЕВРО-СЕВЕРО-ВОСТОКЕ РФ
Л.И. КЕДРОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Е.И. УТКИНА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии Е.А. ШЛЯХТИНА, зав. лабораторией Фаленская селекционная станция НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии
Т.К. ШЕШЕГОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией
Е.С. ПАРФЕНОВА, младший научный сотрудник М.Г. ШАМОВА, младший научный сотрудник Н.А. ОХАПКИНА, младший научный сотрудник НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии E-mail: utkina.e.i@mail.ru
Резюме. Одно из приоритетных научных направлений развития агропромышленного комплекса Евро-Северо-Востока России -создание сортов озимой ржи, устойчивых кдействию абиотических и биотических стрессоров, отвечающих современным требованиям сельскохозяйственного производства в условиях изменяющегося климата, экологических и экономических факторов для обеспечения устойчивого производства зерна. На сегодняшний день в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве пяти регионов страны, внесены сорта селекции НИИСХСеверо-Востока и Фаленской селекционной станции Вятка 2, Дымка, Кировская 89, Фаленская 4, Снежана и Рушник. Наибольшее распространение получил сорт озимой ржи Фаленская 4, сочетающий высокие хлебопекарные свойства (среднее число падения -161 с) с адаптивностью, стабильной урожайностью (потенциал более 9 т/га), повышенной зимостойкостью (7...9 баллов), устойчивостью к снежной плесени и полеганию, алюмо- и кислотоустойчивостью. В условиях Кировской области, где озимая рожь исторически основная зерновая культура, сорта местной селекции занимают более 60 % посевных площадей ржи. При соблюдении технологии возделывания в лучших хозяйствах области урожайность сорта Фаленская 4 достигает 4.6 т/га. В 2011 г. предложен к районированию по Кировской и Тверской областям, республике Марий Эл новый сорт ржи Флора. Проходит Государственное сортоиспытание сорт озимой ржи Рада. Ключевые слова: озимая рожь, селекция, направления, методы, сорта, зимостойкость, урожайность, устойчивость, качество.
Несмотря на важное значение озимой ржи в пищевой промышленности, кормопроизводстве и техническом использовании, за последние десятилетия в мире произошло значительное сокращение площади ее посевов и валовых сборов зерна [1].
В России посевная площадь озимой ржи уменьшилась с 28,2 (1914 г.) до 1,8 (2006 г.) млн га [2], а валовой сбор зерна достиг 3,5...4,0 млн т, тогда как оптимальная величина этого показателя в 3 раза больше [3].
Основная причина такой ситуации - недостатки используемых сортов (пониженная зимостойкость и кисло-тоустойчивость, устойчивость к полеганию, поражению болезнями, прорастание зерна в колосе и др.), которые приводят к недобору урожая, по сравнению с другими зерновыми культурами. Кроме того, в последние годы зачастую нарушается технология возделывания, что также негативно сказывается на продуктивности растений.
Особую тревогу у ученых вызывает катастрофическое снижение площадей и валовых сборов зерна ржи в северных регионах страны, где это наиболее приспособленная к сложным условиям земледелия культура.
Для получения максимально возможной и стабильной урожайности зерна высокого качества в
неблагоприятных условиях северного земледелия (эдафических, биотических и климатических), на фоне экологического и экономического кризиса региона, важнейшее значение имеет правильный выбор сорта, как биологической основы. Его вклад в последние десятилетия оценивается на уровне 30 % и более [4].
Новые сорта - составная часть инновационных сельскохозяйственных биотехнологий, поэтому среди научных приоритетов в развитии агропромышленного комплекса Евро-Северо-Востока России важная роль отведена селекции озимой ржи, как основной зерновой культуры северного земледелия.
Начало селекции ржи в России было положено более 115 лет назад на Вятской сельскохозяйственной опытной станции [5], и только потом работу с этой культурой развернули на Шатиловской (Лисицын П.И.), Харьковской (Юрьев В.Я.), Тулунской (Писарев В.Е.) станциях и в других регионах страны.
История селекции озимой ржи в нашей стране неразрывно связана с именем академика Н.В. Рудницкого. Под его руководством были созданы непревзойденные по зимостойкости, адаптивности, хлебопекарным свойствам и кислотоустойчивости сорта Вятка и Вятка 2, которые занимали значительные площади в производстве и послужили исходным материалом для выведения многих отечественных сортов ржи.
Однако интенсификация производства потребовала создания более короткостебельных и устойчивых к полеганию сортов с высоким потенциалом урожайности. Решить эту задачу удалось с использованием первого короткостебельного сорта ржи башкирской селекции - Чулпан, а также источников короткостебельности, выявленных В.Д. Кобылянским в 1967 г. [6].
Источники доминантной короткостебельности активно использовали и ученые Северо-Восточного селекцентра. Поэтому в условиях Кировской области, где озимая рожь исторически основная зерновая культура, сорта местной селекции занимают более 60 % ее посевных площадей.
На сегодняшний день в Государственный реестр селекционных достижений внесено 6 сортов селекции НИИСХ Северо-Востока и Фаленской селекционной станции, которые допущены к использованию в 5 регионах страны - это Вятка 2, Дымка, Кировская 89, Фаленская 4, Снежана, Рушник.
Сорт Дымка включен в Госреестр селекционных достижений по Северо-Западному, Волго-Вятскому, Западно-Сибирскому и Восточно-Сибирскому регионам РФ с 1993 г. Он сочетает высокую пластичность с урожайностью и зимостойкостью. Однако этот сорт характеризуется средней устойчивостью к основным заболеваниям (снежная плесень, склеротиниоз, мучнистая роса, бурая и стеблевая ржавчина, корневые гнили, фузариоз колоса) и слабой толерантностью к кислым почвам.
В результате целенаправленной селекции на устойчивость к биотическим факторам среды с использованием естественных и искусственных инфекционных фонов снежной плесени был выведен сорт ржи Кировская 89, внесенный в Госреестр селекционных достижений по Северному, Северо-Западному, Центральному и Волго-Вятскому регионам Российской Федерации. Он создан (совместно с ВНИИР им. Н.И. Вавилова) методом многократных отборов из сложного гибрида доноров устойчи-
*рН - 4,0; А13+ - 11...16 мг/100 г почвы Кроме того, сорт отличается высокой морозостойкостью, что ярко проявилось в условиях низких температур на глубине узла кущения в зимний период 2009-2010 гг., когда озимые зерновые культуры погибли на больших площадях во многих регионах страны. Этот же год отличался аномально засушливым весенне-летним периодом. В таких условиях сорт Фаленская 4 сформировал высокие урожаи, подтверждая значение озимой ржи, как наиболее морозостойкой и адаптивной зерновой культуры. Например, в ОАО «Октябрьский» Куменского района Кировской области на площади 945 га его урожайность в 2010 г. составила 4,14 т/га, в СПК ордена Ленина племза-вод «Красный Октябрь» того же района на площади 1000 га средняя величина этого показателя составила 3,35 т/ га, а на лучших по плодородию почвах - 5,3.. .5,8 т/га.
В относительно благоприятных условиях 2011 г. растения сорта ржи Фаленская 4 в ОАО «Октябрьский» Куменского района на площади 570 га сформировали почти по 6 т/га зерна.
Сорт внесен в Госреестр селекционных достижений с 1999 г. по Северному, Северо-Западному, Центральному и Волго-Вятскому регионам РФ.
В условияхизменяющегося климата, а также из-за нарушения агротехники, дефицита удобрений и средств защиты растений в посевах озимой ржи обострилась фитосани-тарная обстановка. В среднем
по России потери урожая этой культуры от болезней в последние 20 лет варьировали от 10 до 15 %, а в годы эпи-фитотий достигали 30 % в зависимости от расположения региона, набора сортов, погодных условий [9].
Поэтому возникла необходимость в создании качественно новых сортов, обладающих стабильно высокой урожайностью и генетической защитой от биотических стрессов. Для решения этой проблемы совместно с ВНИИ фитопатологии и ВНИИР им. Н.И. Вавилова были проведены комплексные исследования по разработке теоретических основ селекции ржи на устойчивость к основным грибным заболеваниям (снежной плесени, корневой гнили, бурой и стеблевой ржавчине), созданы новые источники и доноры устойчивости.
В результате многократных отборов устойчивых биотипов на инфекционных фонах F. nivale и контролируемых переопылений был создан сорт Снежана, сочетающий высокую продуктивность, зимостойкость и устойчивость к полеганию с комплексной толерантностью к снежной плесени, мучнистой росе и бурой ржавчине. С 2004 г. он включен в Госреестр селекционных достижений по Северному и Северо-Западному регионам РФ.
С 2008 г. допущен к использованию по Волго-Вятскому региону сорт Рушник с высокими хлебопекарными качествами. Он характеризуется повышенной зимостойкостью и регенерационной способностью после поражения снежной плесенью, стабильной урожайностью. В годы конкурсного изучения (2003-2005 гг.) средний сбор зерна с его посевов
составлял 4,32 т/га, выявленный позднее потенциал урожайности равен 7,5 т/га.
В 2011 г. предложен к районированию в Кировской и Тверской областях, республике Марий Эл сорт озимой ржи Флора. Он создан методом многократного рек-курентного индивидуально-семейного и биотипического отборов из сорта Фаленская 4, характеризуется высокой регенерационной способностью после поражения снежной плесенью и активным весенним отрастанием, повышенной устойчивостью к поражению спорыньей. Хорошая упругость и прочность стебля способствуют устойчивости растений к полеганию.
Сорта Северо-Восточного селекцентра Фаленская 4, Рушник и Флора наряду с зимостойкостью, устойчивостью к болезням и эдафическому стрессу, стабильной урожайностью, отличаются высокими хлебопекарными свойствами. По числу падения они относятся к I-II классам качества. Так, у нового сорта Рушник в среднем за три года изучения (2007-2009 гг.) величина этого показателя составила 209 с, что на 64 с выше, чем у сорта Вятка 2 (табл. 2), который по многолетним данным ВНИИР им. Н.И. Вавилова относится к числу лучших отечественных сортов озимой ржи по хлебопекарным свойствам. Кроме того, в зерне сорта Рушник дольше сохраняется низкая амилолитическая активность при запаздывании с уборкой урожая. Так, у сорта Вятка 2 через 10 дн. после оптимального срока уборки
Таблица 2. Хлебопекарные свойства сортов озимой ржи (2007-2009 гг.)
вости к мучнистой росе и бурой ржавчине. Сорт высокозимостойкий, максимальный урожай 8,0 т/га. Стебель прочный, устойчивый к полеганию. Хорошо отрастает после поражения снежной плесенью и относится к числу первых в стране сортов озимой ржи с полевой устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине.
Особое значение в селекции озимой ржи в северных регионах страны занимает формирование устойчивости к эдафическим факторам среды. В Нечерноземной зоне России доля почв с повышенной кислотностью составляет около 60 % площади пашни, в том числе средне- и сильно кислых - более 30 % [7]. В Северо-Восточном регионе на такие почвы приходятся более 70 %, а в Кировской области - более 87 %, причем почти половина из них - почвы сильнокислые с рН меньше 4,5 [8]. В условиях резкого сокращения объемов известкования почв кислотоустойчивые сорта позволяют не только обеспечить экологическую безопасность, но и уменьшить энергозатратность производства зерна.
Сорт ржи Фаленская 4 создан с использованием классических методов селекции и естественныхжестких провокационных фонов, способствовавших отбору алюмоустой-чивых и высокозимостойких биотипов. Он характеризуется высокой зимостойкостью и регенерацией после поражения снежной плесенью, потенциал урожайности более 9,0 т/га, высота растений 98.115 см, устойчивость к полеганию 8.9 баллов. В условиях эдафического стресса Фаленская 4 формирует урожай на уровне или выше алюмоустойчивого сорта Вятка 2 (табл. 1).
Таблица 1. Урожайность сорта озимой ржи Фаленская 4 в разных условиях произрастания, т/га (1999-2002 гг.)
Сорт Обычный фон Провокационный фон*
средняя ± к сорту Вятка 2 средняя I ± к сорту Вятка 2
Вятка 2 (стандарт) Крона Фаленская 4 НСР05 5,21 -4,62 -0,59 5,75 +0,54 0,60 3,40 -2,36 -1,04 3,46 +0,06 0,62
Показатель Сорт
Вятка 2| Фаленская 4| Рушник\ Флора
Число падения, с 145 161 209 176
Температура клейстеризации, °С 65 67 69 69
Высота амилограммы, е.а. 415 487 583 563
Скорость клейстеризации, Vg 6,4 7,3 8,9 8,4
Объем хлеба, мл 371 358 349 376
Общая хлебопекарная оценка, балл 3,57 3,64 3,64 3,59
число падения снизилось на 23 с (14 %), а у сорта Рушник оно практически не изменилось.
В 2010 г. на госсортоиспытание передан сорт Рада. В его родословной лучшие генотипы селекции НИИСХ Северо-Востока, московских и ленинградских НИУ. Этот сорт характеризуется стабильной урожайностью и зимостойкостью, хорошим отрастанием после поражения снежной плесенью и устойчивостью к полеганию. Хлебопекарные свойства соответствуют I и II классу качества (число падения - 147.283 с). Средняя урожайность за годы конкурсного сортоиспытания - 6 т/га, что выше стандарта Фаленская 4 на 0,4 т/га. При возделывании на низкоплодородных кислых почвах с повышенным содержанием ионов Д13+ новый сорт способен формировать урожай на уровне или выше адаптивных сортов. Зерно сорта средней крупности, превосходит стандарт Фаленская 4 на 2,6 г.
Выводы. В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве пяти регионов страны, внесены сорта озимой ржи селекции НИИСХ Северо-Востока и Фаленской селекционной станции: Вятка 2, Дымка, Кировская 89, Фаленская 4, Снежана и Рушник. В 2011 г. предложен к районированию по Кировской и Тверской областям, республике Марий Эл новый сорт ржи Флора, проходит Государственное сортоиспытание сорт озимой ржи Рада.
На сегодняшний день наибольшее распространение получил сорт озимой ржи Фаленская 4, сочетающий высокие хлебопекарные свойства (среднее число падения 161 с) с адаптивностью, стабильной урожайностью (потенциал более 9 т/га), повышенной зимостойкостью (7. 9 баллов), устойчивостью к снежной плесени и полеганию, алюмо- и кислотоустойчивостью.
Литература.
1. G. Sowinski, I. Kolasinska. Worldwide grain rye production // International Symposium on Rye Breeding and genetics. - Minsk, 2010. - P. - 36.
2. Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы) теория и практика. В трех томах. - М.: Изд-во Агрорус, 2009. - III том. - 958 с.
3. Goncharenco A.A. Production and selection of winter rye in Russia// International Symposium on Rye Breeding and genetics. - Minsk, 2010. - P. 12.
4. Жученко А.А. Ресурсный потенциал производства зерна в России (теория и практика). - М.: ООО «Издательство Агрорус», 2004. - 1109 с.
5. Сысуев В.А., Кедрова Л.И. и др. Озимая рожь. Возделывание, использо вание на пищевые, кормовые и технические цели. Проблемы и решения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. - 172 с.
6. Методические указания по селекции и семеноводству озимой ржи. - М., 1980. - С.-96.
7. Жученко А.А. Рожь - стратегическая культура в обеспечении продовольственной безопасности России в условиях глобального и локального изменения погодно-климатических условий. - Киров, 2009. - 51 с.
8. Кедрова Л.И. Озимая рожь в Северо-Восточном регионе России. - Киров, 2000. - 157 с.
9. Система защиты озимой ржи от комплекса болезней в Нечерноземной зоне России. - М.: «Информагротех», 1996. - 31 с.
BIOLOGICAL BASES OF MANUFACTURE OF GRAIN OF WINTER РЖИ IN EUROPEAN NORTH-EAST OF RUSSIAN FEDERATION L.I. Kedrova, E.I. Utkina, E.A. Shlyakhtina, T.K. Sheshegova, E.S. Parfenova, M.G. Shamova, N.A. Okhapkina Summary. One of priority scientific directions in development of agriculture of European north-east of Russia is the creation of winter rye varieties, resistant against action of abiotic and biotic stressors, adequate to the modern requirements of agricultural manufacture under conditions of a varied climate, ecological and economic factors for maintenance of stable manufacture of grain. The basic directions and methods of selection of winter rye, allowing to create varieties, claimed in manufacture, with high winter hardiness, adaptivity to environment conditions, and ensuring stable efficiency are submitted. Now the varieties of selection of North-East Agricultural Research Institute and Falenky selection station: Vyatka 2, Dymka, Kirovskaya 89, Falenskaya 4, Snezhana, and Rushnik are included in the State register of selection achievement allowed to use in manufacture of five regions of the country. The greatest distribution was received by a variety Falenskaya 4, combining high baking property (average fall number - 161 seconds, 2007-2009) with adaptivity, stable productivity (potential of a crop - more than 9 t/ha), increased winter hardiness (7...9 points), stability to snow mouldew and falling, aluminum- and acid-resistance. Under conditions of the Kirov area, where winter rye is the basic grain culture historically, the varieties of local selection engage more than 60% of the rye sowing areas. At observance of required technologies of cultivation the best economies of area receive a crop of a variety Falenskaya 4 about 4.6 t/ha. A new rye variety Flora is offered to zoning on the Kirov and Tver areas, and Republic of Mary El In 2011. Variety Rada passes State Variety Tests. Thus, in a basis of formation of the stable grain market of winter rye in European north-east of Russia the high role belongs to adaptive varieties of selection of North-east selection center. Key words: winter rye, selection, directions, methods, variety, winter hardiness, productivity, stability, quality.
УДК: 633.14:632.4
ИММУНОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ОЗИМОЙ РЖИ СЕЛЕКЦИИ НИИСХ СЕВЕРО-ВОСТОКА*
Л.М. ЩЕКЛЕИНА, кандидат сельскохозяйственныхнаук, старший научный сотрудник
Т. К. ШЕШЕГОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией
НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии E-mail: utkina.e.i@mail.ru
Резюме. Представлена иммунологическая характеристика новых популяций озимой ржи селекции НИИСХ Северо-Востока, изучение которых проводили с использованием искусственных инфекционных фонов местных популяций основных возбудителей болезней на Северо-Востоке НЗ РФ. По многолетним данным (2009-2011 гг.) установлено, что перспективный генофонд озимой ржи обладает следующими иммунологическими характеристи-
