CC BY
36
РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК 633.13:631.527.5
Новые адаптивные сорта пленчатого овса
Галина Аркадьевна Баталова, член-корреспондент РАН, профессор, зав. отделом,
Марина Валентиновна Тулякова*, зав. лабораторией, Светлана Владимировна Пермякова*, мл. научный сотрудник, Ирина Ивановна Русакова, зав. лабораторией, кандидат с.-х. наук ГНУ НИИСХ Северо-Востока, г. Киров, Россия
*ГНУ Фаленская селекционная станция НИИСХ Северо-Востока
E-mail: [email protected]
Для достижения высоких стабильных урожаев в условиях производства селекционная работа должна быть направлена на формирование продуктивного стеблестоя как за счет повышения эффективности фотосинтеза, так и за счет создания адаптивных к регионспецифичным экологическим факторам генотипов. Для производства зерна и кормов высокого качества созданы сорта овса пленчатого: среднеранние Кречет, Аватар, Сапсан, среднеспелые Гунтер, Эклипс, Буцефал, Медведь. Сорта Эклипс, Сапсан, Медведь и Кречет толерантны к кислотности дерново-подзолистых почв, последний -и к почвенной засухе, что обеспечивает стабильную урожайность на уровне 4,5-5,5 т/га в условиях аграрного производства. Наибольшую урожайность (до 11,2 т/га) и крупное зерно (39 г) обеспечивает овес Гунтер. Сорта Медведь и Сапсан имеют крупное (масса 1000 зерен 38,5-41,9 г) высоконатурное (575 и 593 г/л) зерно. Показано, что продуктивность овса определяется количеством зерен и массой зерна с метелки как в благоприятных (r = 0,84), так и в стрессовых условиях (r = 0,92), в меньшей степени массой 1000 зерен, высотой растения, длиной метелки, площадью листьев с растения, флагового и подфлагового листьев.
Ключевые слова: овес пленчатый, сорт, селекция, качество зерна, урожайность, продуктивность, сбор сухого вещества
Овес относится к группе зернофуражных культур, однако в значительной части овес культура продовольственная. Он сочетает питательные и целебные свойства с высокой степенью адаптивности к условиям возделывания, способен произрастать не только на окультуренных почвах, но и в условиях низкого плодородия. Возделывание овса позволяет обеспечить животноводство достаточным количеством концентрированных, сочных и грубых кормов, а население высококачественными продуктами питания [1].
В настоящее время востребованы сорта овса с высоким потенциалом продуктивности. Для достижения высоких стабильных урожаев в условиях производства селекционная работа должна быть направлена на формирование продуктивного стеблестоя как за счет повышения эффективности фотосинтеза отдельных растений и в целом агро-ценоза овса, так и за счет создания адаптивных к регионспецифичным экологическим факторам биотической и абиотической природы генотипов.
В посевах России распространен овес пленчатый, урожайность которого в среднем по стране составляет 1,4-1,7 т/га и значительно варьирует по годам. Это во многом определяется изменениями агроклиматических ресурсов, в ряде случаев деградацией почвенного покрова (снижение плодородия, повышение кислотности пашни), существующим сортиментом. В Госреестр РФ включены 99 сортов пленчатого овса, 50 из них включены в реестр более 15 лет и только 30 - за последние 10 лет. Это указывает на необходимость расширения исследований по селекции конкурентоспособных сортов овса, развития регионально ориентированной селекции. Важно создание широкого спектра сортов взаимострахователей по устойчивости к экологическим стрессам, сортов различных сроков созревания.
Цель исследований - создать сорта овса пленчатого, адаптивные к почвенно-кли-матическим условиям Нечерноземной зоны РФ, с высоким урожаем качественного зер-
на, устойчивые к регионспецифичным экологическим факторам.
Материал и методы. Исследования проведены в 1999-2013 гг. в НИИСХ Северо-Востока в соответствии с методикой государственного сортоиспытания [2]. Местоположение института - Кировская область. Климат области умеренно-континентальный с продолжительной, многоснежной и холодной зимой, умеренно тёплым летом [3]. Условия вегетации овса за период исследований варьировали от засушливых (2002, 2010, 2013 гг.) до избыточно увлажненных (1999, 2006 гг.), наиболее благоприятными для формирования высокой урожайности были 2001, 2009, 2011 гг. Почва опытных участков дерново-подзолистая с низким содержанием гумуса, небольшой мощностью перегнойного горизонта в значительной части с низкой рН [4], типичная для республик Марий Эл - 79,6%, Удмуртской - 82,0%, Пермского края - 75,0%, Кировской - 83,0%, Нижегородской областей - 50,0% и ряда других территорий.
Результаты и их обсуждение. В Центральном и Волго-Вятском регионах страны 75-80% посевных площадей овса занимают сорта местной селекции. Среди них сорта пленчатого овса Кречет, Гунтер, Эклипс селекции НИИСХ Северо-Востока и Фален-ской селекционной станции, которые допущены в производство с 2005 г.
Процесс создания нового сорта состоит из нескольких этапов: изучение исходного материала, подбор компонентов для скрещиваний, гибридизация, скрининг и комплексное изучение перспективного сорта в конкурсном и экологическом испытаниях. В 2001 г. были завершены исследова-
ния по селекции адаптивного среднеранне-го сорта овса Кречет. В 2005 г. новый сорт был включен в Госреестр РФ по Северному, Северо-Западному и Волго-Вятскому регионам, в почвенном покрове которых присутствуют низкоплодородные, преимущественно с низким значением рН почвы подзолистого типа. Для создания сорта в скрещивания привлекали генисточники из Германии: высокопродуктивный пластичный образец АС 805, устойчивый и/или толерантный к эдафическим и биотическим стрессам Sigfrid. Выбор источников и направление селекции были обусловлены тем, что потери зерна в России достигают 20 млн тонн с площади более 50 млн га естественно кислых почв.
Овес Кречет сочетает высокую урожайность (до 9,0 т/га) с устойчивостью к полеганию и алюмотоксичности кислых почв с высоким качеством зерна: пленчатость 25,5%, содержание белка 13,2%, натура до 570 г/л. Сорт отличается толерантностью к другому не менее важному стрессу, лимитирующему урожайность овса - засухе. Овес в ряду других зерновых культур более всего подвержен негативному влиянию засухи [5].
В условиях производства сорт Кречет обеспечивает формирование стабильно высокой урожайности в разрезе лет вне зависимости от агроклиматических ресурсов (табл. 1). Это соответствует мнению, что устойчивость к почвенной кислотности (ионам алюминия) нередко сочетается с толерантностью к влагодефициту в почве (г = 0,731) [6]. По данным ФГБУ Россельхозцентр, сорт входит в первую десятку по распространению в посевах РФ среди 119 высеваемых в стране сортов пленчатого овса.
Таблица 1
Результаты возделывания овса пленчатого сорта Кречет в СПК племзавод «Красный Октябрь» Кировской области
Показатели 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.
Урожайность, т/га 4,85 4,51 5,47 4,73
Валовой сбор, т 728 1593 3234 1207
Для укрепления кормовой базы животноводства необходимо создание и использование в производстве сортов овса фуражного и кормового направления. Сред-
неспелые сорта Гунтер, Эклипс и Буцефал сочетают высокие зерновую (9-11,2 т/га) и кормовую продуктивность (табл. 2). Овес Гунтер устойчив к полеганию и засухе,
имеет крупное выполненное зерно (масса 1000 зерен 36-39 г) высокого качества (натура 490-550 г/л, белка 10,5-12,9%, жира 5,22%, крахмала 52,5%, перевариваемость in vitro 40,4%) при урожайности до 11,2 т/га. Включенный в Госреестр в 2007 г. сорт Гунтер интенсивно внедряется и занимал в 2013 г., по данным ФГБУ Россельхозцентр, 14 позицию в рейтинге сортов пленчатого овса.
Толерантный к почвенной кислотности, обусловленной наличием ионов водорода и алюминия, овес Эклипс характеризуется высокой урожайностью, устойчивостью к повреждению шведской мухой, толерантностью к корневым гнилям. Новый сорт пленчатого овса Буцефал формирует зерно высокого качества, устойчив к полеганию и осыпанию.
Таблица 2
Кормовая продуктивность сортов овса пленчатого по данным Яранского сортоучастка Кировской области (2009-2011 гг.)
Сорт Сбор сухого вещества, т/га Высота растения, см Облиственность, %
сорт отклонение от стандарта
Гунтер 8,02 + 0,88 87 50,7
Эклипс 7,97 + 0,83 82 48,7
Буцефал 7,63 + 0,49 85 48,5
Ст. Аргамак 7,14 - 87 47,7
До сих пор в селекции овса остается нерешенным вопрос эффективного сочетания высоких устойчивости к болезням и продуктивности растений. Ранее нами созданы устойчивые сорта: Кировский - к пыльной головне, Факир - к корончатой ржавчине. На государственное испытание передан в 2012 г высокоурожайный по зерну (до 8,34 т/га) и сухому веществу (до 8,61 т/га) сорт Аватар, устойчивый на искусственном инфекционном фоне к пыльной головне и гельминтос-порозным пятнистостям листьев (табл. 3). Сорт создан методом межвидовой гибриди-
зации с использованием двух культурных видов овса и последующего индивидуального отбора в F4, когда был достигнут высокий уровень гомозиготности выделяемых генотипов. Материнской формой служил крупнозерный устойчивый к патогенам образец Dolphin из Австралии (Avena byzantina), возделываемый в странах Средиземноморья. Второй компонент IL 85-2069 из США (Avena sativa) сочетает урожайность с нейтральной фотопериодической реакцией, может возделываться в условиях как длинного, так и короткого дня.
Таблица 3
Поражение овса Аватар пыльной головней и красно-бурой пятнистостью на искусственном инфекционном фоне, %
Сорт Пыльная головня Красно-бурая пятнистость
2007 г. 2008 г. 2009 г. 2008 г. 2009 г.
Аватар 3,5 0,0 5,1 8,0 3,0
Ст. Аргамак 23,5 55,5 64,0 8,0 23,0
Аватар - сорт универсального направления использования, формирует сухое вещество высокого качества: 16,38 г/кг жира, 83,02 г/кг белка или на 2,80 и 5,22 г/кг больше, чем у стандарта Аргамак. Высокую кормовую продуктивность обеспечивает более высокий стеблестой, средняя высота
растения овса Аватар 94,9 см, максимальная - 102,3 см.
Для сортов овса, высеваемых в Северном, Северо-Западном, Волго-Вятском регионах, важным является скороспелость. При этом сорта должны обеспечивать получение высокого урожая качественного зерна
вне зависимости от условий возделывания, обладать комплексом хозяйственно ценных признаков. Современное аграрное производство и перерабатывающая промышленность предъявляют повышенные требования к качеству продукции, в т.ч. зерна для производства продуктов детского, диетического и функционального питания [5].
Высокую урожайность зерна (до 9,1 т/га) и сбор сухого вещества (до 9,7 т/га) сочетает с толерантностью к почвенной кислотности новый сорт Сапсан. Государственное испытание сорта начато в 2014 г. В селекции нового сорта использовали адаптивные к условиям Нечерноземья страны сорта: скороспелый овес Улов отечественной селекции, для насыщающих скрещиваний в качестве отцовской формы, среднеспелый Фрейя из Швеции - материнская форма в первом цикле скрещиваний. В результате последовательной селекционной работы был получен крупнозерный (38,5 г) низкопленчатый (24,2%) сорт среднеранней группы спелости с высокими показателями качества зерна: натура -593 г/л, белка - 13,62% , жира - 4,02%, крахмала - 40,73%, выход крупы - 68,2%.
Сапсан в конкурсном испытании 20102012 гг. превысил по урожайности исходный сорт Улов на 1,14 т/га, стандарт Аргамак на 1,41 т/га при средней урожайности 6,47 т/га. На дерново-подзолистых почвах в условиях стресса (рН 3,93; 12,6 мг-экв./100 г почвы) новый сорт сформировал продуктивный стеблестой (масса зерна с растения) на 30,2% выше показателя сорта Аргамак, превышение по числу зерен составило 13,3%, по массе 1000 зерен - 33,4% при показателе 39,1 г.
Установлено, что элементами, определяющими продуктивность овса, являются озерненность и масса зерна с метелки как в благоприятных условиях (г = 0,84), так и на фоне стресса (г = 0,92). Положительные зависимости средней и слабой степени получены при оценке вклада массы 1000 зерен, высоты растения, длины метелки, площади листьев с растения, флагового и подфлагово-го листьев.
Наряду с селекцией скороспелых необходимо создание среднеспелых генотипов, которые в силу более продолжительного периода вегетации обеспечивают более длительный период функционирования фото-
синтезирующего аппарата растений и за счет этого более высокую их продуктивность. В 2013 г завершены исследования по селекции среднеспелого сорта овса пленчатого Медведь. Первое скрещивание № 29-99 было направлено на улучшение биохимических (белок, жир, крахмал) и технологических (натура, пленчатость) показателей качества зерна, получение генотипов, устойчивых к поражению пыльной головней. Использовали источники генофонда ВИР из Чехии: голозерный Adam - высокорослый, среднеспелый с высоким качеством зерна и пленчатый Rodney E - среднеспелый, урожайный, крупнозерный, устойчивый к пыльной головне.
Для получения адаптивного к регион-специфичным биотическим и абиотическим экологическим факторам генотипа, характеризующегося высокой продуктивностью и качеством зерна, провели второе скрещивание. Для получения тройного гибрида скрещивали в F3 абсолютно пленчатые потомства элитных растений гибрида № 29-99 (материнская форма) с распространенным в посевах РФ скороспелым, урожайным сортом Улов отечественной селекции. После размножения и изучения в сочетании с негативным отбором (браковкой по устойчивости к полеганию, патогенам, продуктивности) в F4 тройного гибрида № 17-02 отобрали 102 элитных растения, среди которых в F6 выделили среднеспелую устойчивую к пыльной головне на естественном инфекционном фоне линию 194h06 с урожайностью к родительской форме Улов 119,6%, к стандарту Аргамак 124,1%.
В питомниках предварительного и конкурсного испытания 2009-2013 гг. проводили улучшающий селекционный отбор линии 194h06 для создания выравненного высокопродуктивного стеблестоя нового сорта и параллельное изучение на провокационных инфекционных фонах. В результате реализации селекционной программы создан пластичный сорт Медведь (194h06) урожайный по зерну (до 8,1 т/га) и сухому веществу (до 10,7 т/га). Средняя за годы конкурсного испытания урожайность сорта составила на окультуренных почвах 6,5 т/га, что выше сорта Улов на 0,6 т/га, стандарта Аргамак на 1,0 т/га. Прибавка на алюмокислых почвах
(рН 3,8; А13+ 13,49 мг-экв/100 г почвы) составила 0,3 т/га. Новый сорт слабо восприимчив к пыльной головне на искусственном инфекционном фоне (до 10%), на естественном - устойчив (0%), поражение корневыми гнилями не более 0,8%, на провокационном фоне толерантен к шведской мухе. Сорт имеет крупное зерно (41,9 г) высокого качества: натура зерна 575 г/л, содержание белка в зерне 13,74%, жира 2,85%, крахмала 38,54%, выход крупы составляет 68,0%. Овес Медведь устойчив к полеганию и осыпанию, пригоден для производства зерна и кормов, возделывания в смесях в СевероЗападном, Центральном, Волго-Вятском, Центрально-Черноземном, Средневолжском и Уральском регионах РФ.
Заключение. Использование внутри- и межвидовой парной, тройной и насыщающей гибридизации генисточников различного эколого-географического происхождения, адаптивных к регионспецифичным экологическим биотическим и абиотическим факторам в сочетании с повторяющимися позитивными и негативными отборами разнообразного исходного материала, провокационных, инфекционных и селективных фонов, позволяет вести селекцию конкурентоспособных для условий Нечерноземной зоны РФ сортов
овса пленчатого различных групп спелости. Востребованы в производстве сорта Кречет, Гунтер, Эклипс, созданы и проходят государственной испытание - среднеранние сорта Аватар, Сапсан, среднеспелый Медведь, сочетающие зерновую и кормовую продуктивность с высоким качеством продукции.
Список литературы
1. Баталова Г.А. Овес, технология возделывания и селекция [монография]. Киров, 2000. 206 с.
2. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1985. 230 с.
3. О состоянии окружающей природной среды Кировской области в 2011 г. (Региональный доклад) / Под общей редакцией А.В. Албеговой. Киров: ООО «Типография «Старая Вятка», 2012. 185 с.
4. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. М.: ФБГНУ "Росинфоагротех", 2011. 148 с.
5. Баталова Г.А. Овес в Волго-Вятском регионе [монография]. Киров, 2013. 288 с.
6. Foy CD., Lafever H.N., Schwartz J.W., Fleming A.L. Aluminum tolerance of wheat culti-vars related to region of origin // Agron. J. 1974. V.66. P. 751-758.
New adaptive varieties of covered oats
Batalova G., Tuljakova M., Permjakova S., Rusakova I.
For obtaining of high stable productivity under industrial conditions a breeding activity must be directed on forming of productive plant stands owing to increasing of photosynthesis efficiency as well as creating of genotypes adaptive to local specific ecological factors. New covered mid-early oats varieties Krechet, Avatar, and Sapsan, middle maturing varieties Gunter, Eclipse, Bucephal, and Medved' were bred for grain and high-quality fodder. Varieties Eclipse, Sapsan, Medved', and Krechet are tolerant to acidity of sod-podzolic soils, and the last one - to soil drought that provides stable yield of 4.5-5.5 t/ha under condition of agrarian industry. The highest productivity (up to 11.2 t/ha) and large-size grain (39 g) has oat Gunter. Varieties Medved' and Sapsan have large-size grain (100 grain mass 38.5-41.9 g) with high volume weight (575-593 g/l). Oat productivity is determined with number of grain and grain mass per panicle both in favorable (r = 0.84) and stressful conditions (r = 0.92); in less degree - with 1000 grain mass, plant height, length of panicle, leaf area per plant, leaf area of flag and second leaves.
Key words: covered oats, variety, breeding, grain quality, productivity, dry matter yield
