CC BY
30
УДК 633.16:631.82 А.В. Заушинцена, Е.В. Чернова, М.С. Малашкина
ОТЗЫВЧИВОСТЬ ГОЛОЗЕРНЫХ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ НА УСЛОВИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ В ВОЗРАСТЕ ПРОРОСТКОВ
В лаборатории кафедры ботаники Кемеровского государственного университета изучена отзывчивость 22 сортов голозерного ячменя на условия минерального питания в возрасте проростков. В эксперименте изучены семидневные растения, выращенные методом рулонов (ГОСТ 12038-84) в двух вариантах: вода (контроль) и раствор Кнопа. Выявлено, что в условиях повышения уровня минерального питания длина первичной корневой системы у сортов голозерного ячменя в среднем по опыту увеличилась на 29,2%, их сухая масса - на 50,0%, длина первых листьев - на 75,5%, а их сухая масса - на 25,0%.
Высокой отзывчивостью по комплексу показателей (длина и сухая масса первых листьев, сухая масса первичных корней) характеризуются следующие сорта: Kleine де^е (Германия), Namoi (Австралия), Karan 18 (Индия).
Современные технологии в растениеводстве направлены на оптимизацию агрофитоценоза, предусматривающую сохранение почвенного плодородия с одновременным повышением урожая сельскохозяйственных культур высокого качества. Это возможно за счет использования эффективных севооборотов, системы минимальной обработки почвы энерго- и ресурсосберегающей техникой и хорошо адаптированных к экстремальным факторам среды сортов нового поколения [1]. Сорта должны эффективно использовать почвенно-климатические ресурсы, в том числе элементы питания. Поэтому в селекции на продуктивность и качество сырья необходимо всемерно использовать потенциал мирового фонда ресурсов по всем культурам, включая многие виды, подвиды, разновидности и сорта.
В последние годы возрос интерес к голозерному ячменю, как источнику повышенного содержания белковых веществ, незаменимых аминокислот, что определяет его уникальную значимость в кормопроизводстве [2].
В государственном сортоиспытании появились новые сорта: Омский голозерный 1, Омский голозерный 2, Арчекас, Оскар и другие. Первый из них внесен в Госреестр селекционных достижений, допущенных к возделыванию в производстве по 10 региону (Западная Сибирь). К сожалению, по уровню общей и зерновой продуктивности в отдельные годы он существенно (на 16,0-27,3%) уступает пленчатым сортам, реагируя на эдафические стрессы. Это, в определенной мере, является причиной сдерживания к расширению посевных площадей. Теоретическое обобщение научной литературы по сортоизучению и селекции голозерного ячменя за последние 70-75 лет показало, что он имеет ряд существенных недостатков: сильная травмируемость зерна, особенно обрушение зародыша при механизированной уборке, повышенная восприимчивость к семенной и почвенной инфекции, прорастание семян в колосе в годы с повышенным увлажнением в период их созревания и др. [3]. Не обнаружено четких сведений о реакции голозерных сортов на сроки посева, нормы высева и на уровень почвенного плодородия. Это диктует необходимость формирования целеноправлен-ной научной программы по селекции голозерного ячменя, которая отразила бы модель сорта с заданными параметрами биологических свойств и хозяйственных признаков. В их числе эффективность поглощения и утилизации элементов минерального питания. На протяжении многих десятилетий исследователями почвы и растений выявлены межродовые, межвидовые и межсортовые различия в этом направлении [4-8].
Цель исследований - выявить генетические источники высокой отзывчивости на уровень минерального питания в ранний период роста в коллекции сортов голозерного ячменя.
В задачу эксперимента входило:
1.Оценить коллекцию голозерного ячменя по линейно-весовым параметрам растений, выращенных в контрольных условиях.
2. Определить интенсивность работы корневой системы по накоплению надземной биомассы растений.
3. Выделить генетические источники с высокой отзывчивостью на минеральное питание в возрасте проростков.
Условия, материал и методы исследования. В лабораторных условиях изучены 22 сорта голозерного ячменя разного эколого-географического происхождения. В опыте заложено на прорастание по 100 всхожих семян каждого сорта в трех повторениях по двум вариантам: на воде (контроль) и на растворе Кнопа.
Межсортовые различия определяли относительно стандартного сорта Омский голозерный 1.
Растения выращивали методом рулонов [9] в течение 7 суток на свету при средней температуре воздуха 20±1,50С с интенсивностью светового потока 20000 люкс. По истечении срока выращивания линейкой измеряли среднюю длину корневой системы и среднюю длину первых листьев. На аналитических весах определили сухую массу корней, первых листьев и общую биомассу растений. На основании полученных результатов рассчитали интенсивность работы корневой системы по формированию надземной биомассы растения:
к = W,
Мк
где К - коэффициент интенсивности работы корневой системы;
Мр - средняя сухая масса ростка (г);
Мк - средняя сухая масса корневой системы (г).
Статистическую обработку результатов исследований провели с использованием программы «Статистика 5.0» на ПК.
Результаты исследования и их обсуждение. В научной литературе уделено достаточно внимания значению первичных корней в формировании побегов и продуктивности побегов у хлебных злаков. Установлено, что от их количества и строения зависит адаптивность сортов, особенно в условиях неустойчивого увлажнения [10-12]. Очень важно знать межсортовые различия, чтобы использовать это в практической селекции.
Сравнительная оценка линейных параметров корневой системы у растений, выращенных на воде (контроль) и на растворе Кнопа, показывает межсортовой полиморфизм по средней длине корней. В среднем по опыту их длина в контрольном варианте составила 8,6 см, а на растворе Кнопа на 29,2% больше (табл. 1). Размах варьирования признака в первом случае составил 6,1 см, во втором - 8,9 см. Достоверное превышение показателя по отношению к контролю выявлено у 15 сортов голозерного ячменя, в том числе у пяти из них на 50% и более: Белорусский 76 (Белорусь), 1218-524 (Чехия), Karan 3 (Индия), Shonkin (США), Morrell (Австалия).
Максимальной средней длиной первичных корней на воде обладает стандартный сорт Омский голозерный 1 - 12,4 см. В этих же пределах она сформировалась на растворе Кнопа. Два сорта из коллекции (Karan 3, Shonkin) достоверно превысили его в опытном варианте на 28,6-29,4%.
При одинаковой длине корневой системы у растений сорта Омский голозерный 1 в условиях контроля (вода) и раствора Кнопа выявлена разница (71,4%) по накоплению сухой массы (табл. 1). В среднем по опыту это превышение варьировало от 20,0% у сорта Nagiz Podhala (Польша) до 200,0% у сорта Condor (Канада). У четырех сортов (Белорусский 76, Karan 3, Shonkin, CY 11073) не обнаружено каких-либо изменений.
В условиях водной культуры существенно превысили стандарт 45,5% сортов, а при использовании раствора Кнопа - 40,9%. Среди них - К-23007 (Дания), Kleine де^е (Германия), Элар-Эрд-Эне (Монголия), S-257 (Мексика), Namoi (Австралия) и др.
Длина первых листьев, выращенных на воде, в среднем по опыту составила 5,3 см, а у сорта Омский голозерный 1 - 6,0 см. Достоверно длинее (на 20,0 - 36,7%) они сформированы у сортов: Элар-Эрд-Эне (Монголия), Shonkin (США). На 70,0 - 75,5% возрос этот показатель в опыте с дополнительным использованием элементов минерального питания (раствор Кнопа). Все изучаемые сорта имели длину первых листьев на уровне стандартного сорта или достоверно выше его (Kleine де^е, Westen dorf Tirol, 1218-524, Nagiz Podhala, Karan 18, Condor, Namoi, Shonkin) (табл. 2). Подобная закономерность выявлена по накоплению сухой массы первых листьев. У 45,5% сортов она увеличилась в среднем на растворе Кнопа на 25,0%, но осталась без изменений у 12 сортов, в том числе у стандарта (табл. 2). Существенное преимущество (25,0 -162,5%) по сравнению с ним отмечено у 7 сортов: К-23007, Kleine де^, Westen dorf Tirol, 1218-524, Элар-Эрд-Эне , Namoi, Olga.
Одним из важных показателей является интенсивность работы корневой системы по формированию надземной массы растений [13]. В ходе эксперимента выяснилось, что дополнительная подкормка химическими элементами у большинства сортов, включая Омский голозерный 1, оказывает стимулирующее воздействие на развитие корневой системы. Если в варианте с проращиванием семян на воде коэффициент интенсивности в среднем по опыту составил 1,00, то на растворе Кнопа он снизился до 0,79. Остался на прежнем уровне у двух сортов голозерного ячменя - Shonkin (0,67) и CY 11073 (1,17). У четырех сортов, наоборот, повысился на 13,7 - 50,0%: Белорусский 76, Элар-Эрд-Эне , Karan 3, Olga. (табл. 3).
Различия у голозерных сортов ячменя по длине первичных корней и накоплению сухой массы
№ по каталогу ВИР Сорт Длина первичных корней Сухая масса первичных корней
Варианты опыта Отклонение от контроля, % Варианты опыта Отклонение от контроля, %
Вода Раствор Кнопа Вода Раствор Кнопа
З0919 Омский голозерный 12,4 12,6 1,6 0,07 0,12 71,4
З0796 У-99-2837 8,5 8,3 -2,3 0,07 0,13 85,7
27080 Белорусский 76 6,5 12,0 84,6 0,01 0,04 0
2З007 - 8,1 10,4 28,4 0,09 0,19 111,1
277З0 95683/73 7,4 9,9 33,8 0,06 0,10 66,7
29864 Kleine gеrste 9,З 9,3 6,4 0,08 0,14 75,0
26926 Hora 8,З 9,8 18,1 0,08 0,13 62,5
28292 Westen dorf Tirol 6,7 10,0 49,2 0,11 0,16 45,4
27456 1218-524 7,4 12,0 62,2 0,07 0,12 71,4
27471 Korona Zaschego 11,1 10,9 -1,8 0,07 0,12 71,4
29911 Nagiz Podhala 6,6 7,4 12,1 0,05 0,06 20,0
29415 Алар-Эрд-Эне 9,З 12,2 31,2 0,10 0,14 40,0
28957 Karan 3 8,4 16,2 92,8 0,12 0,12 0
28958 Karan 4 9,7 11,1 14,4 0,07 0,11 57,1
28960 Karan 18 8,6 10,4 20,9 0,04 0,10 150
З00З6 Condor 10,1 10,8 6,9 0,07 0,21 200
З00З4 Shonkin 9,1 16,3 79,1 0,12 0,12 0
28017 S-257 9,З 12,2 31,2 0,14 0,17 21,4
З066З CY 11073 9,6 9,6 0 0,06 0,06 0
З0284 Namoi 10,2 12,0 17,6 0,09 0,18 100,0
З0286 Morrell 6,З 9,6 52,4 0,07 0,12 71,4
И-541042 Olga 7,1 7,8 9,8 0,10 0,11 100,0
В среднем по опыту 8,6 10,9 0,08 0,12 50,0
Различия у голозерных сортов ячменя по длине первичных листьев и накоплению сухой массы
№ по каталогу ВИР Сорт Длина первичных корней Сухая масса первичных корней
Варианты опыта Отклонение от контроля, % Варианты опыта Отклонение от контроля, %
Вода Раствор Кнопа Вода Раствор Кнопа
З0919 Омский голозерный 6,0 10,2 70,0 0,08 0,08 0
З0796 У-99-2837 4,9 5,6 11,7 0,08 0,08 0
27080 Белорусский 76 4,6 7,4 46,7 0,0З 0,05 66,7
2З007 - 6,2 8,2 33,3 0,07 0,10 42,7
277З0 95683/73 З,6 7,4 63,6 0,06 0,06 0
29864 Kleine gеrste 5,6 11,1 91,7 0,11 0,16 45,4
26926 Hora З,9 7,5 60,0 0,06 0,06 0
28292 Westen dorf Tirol 5,6 10,1 75,0 0,10 0,10 0
27456 1218-524 6,0 10,З 71,7 0,10 0,14 40,0
27471 Korona Zaschego 6,4 9,2 46,7 0,06 0,06 0
29911 Nagiz Podhala 4,2 8,4 70,0 0,05 0,05 0
29415 Алар-Эрд-Эне 7,2 10,1 48,3 0,10 0,21 110,0
28957 Karan 3 6,6 7,6 16,7 0,06 0,07 16,7
28958 Karan 4 4, З 8,2 60,0 0,08 0,08 37,5
28960 Karan 18 5,2 11,1 98,3 0,06 0,07 16,7
З00З6 Condor З,6 11,1 125,0 0,09 0,09 0
З00З4 Shonkin 8,2 12,0 63,3 0,08 0,08 0
28017 S-257 6,8 9,1 38,3 0,09 0,09 0
З066З CY 11073 З,9 8,З 65,0 0,07 0,07 0
З0284 Namoi 4,9 11,2 105,0 0,09 0,12 33,3
З0286 Morrell З,6 6,8 53,3 0,08 0,08 0
И-541042 Olga 5,0 7,2 36,7 0,08 0,10 25,0
В среднем по опыту 5,З 9,0 75,5 0,08 0,10 25,0
Интенсивность работы корневой системы у голозерного ячменя на формирование биомассы первых листьев
№ по каталогу ВИР Сорт Варианты опыта
Вод а Раствор Кнопа
Масса, г Коэффициент интенсивности, К Масса, г Коэффициент интенсивности
проростка корней проростков корней
30919 Омский голозерный 0,08 0,07 1,14 0,08 0,12 0,67
30796 У-99-2837 0,08 0,07 1,14 0,08 0,13 0,61
27080 Белорусский 76 0,03 0,04 0,75 0,05 0,04 1,25
23007 - 0,07 0,09 0,78 0,10 0,19 0,52
27730 95683/73 0,06 0,06 1,00 0,06 0,10 0,60
29864 Kleine gеrste 0,11 0,08 1,38 0,16 0,14 1,14
26926 Hora 0,06 0,08 0,75 0,06 0,13 0,46
28292 Westen dorf Tirol 0,10 0,11 0,91 0,10 0,16 0,62
27456 1218-524 0,10 0,07 1,43 0,14 0,12 1,16
27471 Korona Zaschego 0,06 0,07 0,86 0,06 0,12 0,50
29911 Nagiz Podhala 0,05 0,05 1,00 0,05 0,06 0,83
29415 Алар-Эрд-Эне 0,10 0,10 1,00 0,21 0,14 1,50
28957 Karan 3 0,06 0,12 0,50 0,07 0,12 0,58
28958 Karan 4 0,08 0,07 1,14 0,08 0,11 0,73
28960 Karan 18 0,06 0,04 1,50 0,07 0,10 0,70
30036 Condor 0,09 0,07 1,28 0,09 0,21 0,43
30034 Shonkin 0,08 0,12 0,68 0,08 0,12 0,67
28017 S-257 1,09 0,14 0,64 0,09 0,17 0,53
30663 CY 11073 0,07 0,06 1,17 0,07 0,06 1,17
30284 Namoi 0,09 0,09 1,00 0,12 0,18 0,67
30286 Morrell 0,08 0,07 1,14 0,08 0,12 0,67
И-541042 Olga 0,08 0,10 0,80 0,10 0,11 0,91
В среднем по опыту 0,12 0,08 1,00 0,09 0,13 0,79
Рассматривая значимость корневой системы для формирования не только общей биомассы растений и зерновой продуктивности, но и такого свойства, как устойчивость к полеганию, надо признать положительным снижение коэффициента интенсивности на начальной стадии развития растений. Стоит обратить внимание на то, что в условиях полевого сортоиспытания сорта со стабильной и высокой интенсивностью работы корневой системы на ранних этапах развития не обеспечили в дальнейшем высокой массы зерна с 1 м2 . Она была на 40,8-75,2% ниже, чем у стандартного сорта Омский голозерный 1 (178,5 г/ м2). Неоднозначность результатов требует постановки специальных опытов, отражающих рост, развитие и интенсивность работы корневой системы на разных этапах органогенеза.
Выводы
1. В условиях повышения уровня минерального питания за счет дополнительного ввода в раствор химических элементов длина первичной корневой системы у сортов голозерного ячменя в среднем по опыту увеличилась на 29,2%, их сухая масса - на 50,0%; длина первых листьев - на 75,5%, а их сухая масса - на 25,0%.
2. В числе отзывчивых сортов на условия минерального питания в возрасте проростков выделены:
- нарастанием длины первичных корней: Karan 3 (Индия), Shonkin (США);
- увеличением сухой массы первичных корней: У-99-283 (Красноярский край), К-23007 (Дания), Karan 18 (Индия), Condor (Канада), Kleine gеrste (Германия), Namoi (Австралия), Olga (Мексика);
- увеличением длины первых листьев: Kleine gеrste (Германия), Namoi (Австралия), Karan 18 (Индия), Condor (Канада), 1284-524 (Чехия), Westen dorf Tirol (Австрия);
- нарастанием сухой массы первых листьев: Kleine gеrste (Германия), Namoi (Австралия), Karan 3, 4, 18 (Индия), 1284-524 (Чехия), К-23007 (Дания), Белорусский 76 (Белорусь), Элар-Эрд-Эне (Монголия), Olga (Мексика).
3. Высокой отзывчивостью по комплексу показателей (длина и сухая масса первых листьев, сухая масса первичных корней) характеризуются сорта: Kleine gеrste (Германия), Namoi (Австралия), Karan 18 (Индия).
Литература
1. Жученко, А.А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика) / А.А. Жученко. - М., 2004. - 689 с.
2. Заушинцена, А.В. Экологическая пластичность сортов ячменя / А.В. Заушинцена // Селекция, семеноводство и технология возделывания с.-х. культур: сб. науч. тр. - Кемерово, 2001. - Вып.2. - С. 25-28.
3. Заушинцена, А.В. Обоснование параметров модели сортов ячменя и способы ее реализации в процессе селекции / А.В. Заушинцена // Селекция, семеноводство и технология возделывания с.-х. культур: сб. науч. тр. - Кемерово, 2001. - Вып. 2. - С. 11-18.
4. Гамзиков, Г.П. Продуктивность сортов ячменя при разных условиях минерального питания / Г.П. Гамзи-ков, В.М. Новиков // Сорт и удобрение. - Иркутск, 1974. - С. 197-204.
5. Климашевский, Э.Л. Генетический аспект минерального питания растений / Э.Л. Климашевский. - М., 1991. - 415 с.
6. Гамзикова, О.И. Генетика агрохимических признаков пшеницы / О.И. Гамзикова. - Новосибирск, 1994. -220 с.
7. Glass, A.D.M. Variental differences in potassium uptake by barley / A.D.M. Glass, J.E. Pe/ley // Plant Physiol. -1980. - Vol. 65. - N 1. - P. 160-164.
8. Jensen, P. Varietal variation in uptake and utilization of potassium in high-salt seed lines of barley / P. Jensen, S. Petterson // Physiol. Plant. - 1980. - Vol. 48. - N 3. - P. 411-415.
9. ГОСТ 12038-84. Проращивание семян в рулонах // Семена с.-х. культур. Методы определения качества.
Ч. 2. - М., 1991. - С. 44-100.
10. Грязнов, А.А. Ячмень Карабалыкский / А.А. Грязнов. - Кустанай, 1996. - 448 с.
11. Яровая пшеница в Восточной Сибири (биология, экология, селекция и семеноводство, технология возделывания) / под ред. Н.Г. Ведрова; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 1998. - 312 с.
12. Заушинцена, А.В. Селекция, семеноводство и технология возделывания сельскохозяйственных культур / А.В. Заушинцена, Л.Н. Ковригина, М.С. Якименко. - Кемерово, 2001. - 28 с.
13. Гамзикова, О.И. Генетический потенциал пшеницы по реакции на условия калийного питания / О.И. Гамзикова, А.Г. Митракова; Рос. акад. с.-х. наук. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. - 154 с.
