CC BY
83
УДК 633.853.52:631.527
Результаты изучения коллекции сои для селекционных целей*
Ф.А. Давлетов1. д-р с.-х. наук; А.М. Дмитриев2, канд. с.-х. наук;
К.П. Гайнуллина1' 3, канд. биол. наук, И.И. Ахмадуллина2, канд. с.-х. наук
1 Башкирский НИИСХ УФИЦ РАН
2 ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ
3 Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН
В последние десятилетия в связи с возрастающим дефицитом белка в продуктах питания и кормах в мире всё больше внимания уделяется проблеме увеличения ресурсов данного пищевого компонента. При этом увеличение производства пищевого белка за счёт растениеводства считается более перспективным, чем за счёт продуктов животноводства. Основным источником растительного белка в мире являются зернобобовые культуры: горох, соя, нут, чечевица, люпин, самой распространённой среди которых является соя. Соя служит важным источником растительного белка для обеспечения программ продовольственной безопасности, а также производства кормов для животных, используется как техническая и агротехническая культура. Она способна давать высокие урожаи зерна даже в зоне рискованного земледелия, к которой относится большая часть территории нашей страны. Однако для успешного возделывания сои в условиях Республики Башкортостан требуются сорта с сокращённым вегетационным периодом. Проведена оценка 29 сортообразцов сои на скороспелость и изучены элементы структуры урожая. Опыты выполнялись в 2017 - 2019 гг. в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан. В результате проведённого исследования позднеспелые сортообразцы были выбракованы. Для дальнейшей селекционной работы отобраны скороспелые и среднеспелые сорта сои СибНИИК 315, СибНИИСХоз 6, Омская 4, Амурская 664, Золотистая, Эльдорадо. Среди них наименьшей продолжительностью вегетационного периода и наиболее высокой урожайностью характеризовались сорта СибНИИК 315, Золотистая, Эльдорадо. Скороспелый сорт СибНИИСХоз 6 оказался восприимчив к фузариозу.
Ключевые слова: соя, сорт, вегетационный период, скороспелый, урожайность.
Соя (Glycine max (L.) Merr.) является наиболее широко возделываемой в мире масличной культурой и важным источником белка как для человека, так и для сельскохозяйственных животных [1]. Проблема дефицита продовольственного и кормового белка в России, в том числе и в Башкортостане, остаётся крайне острой [2, 3]. Одним из направлений решения этой проблемы является расширение посевных площадей сои.
Основные продукты, ради которых возде-лывается соя, - масло и мука. В семенах сои содержится от 32 до 45 % белка, от 16 до 26 % масла, 25 - 27 % углеводов, а также витамины A, D, C, B и E. Соя широко используется в пищевой, текстильной и многих других отраслях промышленности, например при производстве пластмасс. Как зернобобовая культура соя -хороший предшественник для озимых, яровых, зерновых и других растений севооборота [4, 5].
Одомашнивание сои произошло в Восточной Азии приблизительно 3000 - 9000 лет назад. Исследованиями, основанными на археологических данных, было установлено, что сою возделывали в Китае около 6000 - 7000 лет до н. э., в Японии -3000 - 5000 лет до н. э., в Корее - 1000 - 1500 лет до н. э. Распространение данной культуры по соседним регионам - Индии, Непалу и России -датируется примерно 1 веком н. э. В настоящее время мировое производство сои достигает 313 млн т в год. При этом 34,1 % посевов этой куль-
туры находится в США, 30,8 % - в Бразилии, 18,1 % - в Аргентине. На долю сои приходится почти половина всего мирового производства растительных масел и значительная часть шрота, идущего на корм животным.
Мировое производство сои неуклонно росло в течение последних 50 лет, причём наибольший рост отмечался в регионах, далеко выходящих за пределы первоначальной территории её возделывания, - в Южной Америке (Бразилии, Аргентине), Северной Америке (Канаде и на севере США) и Индии. Это свидетельствует о приспособленности данной культуры к условиям изменяющегося климата. Однако на пути к дальнейшему увеличению производства сои в последние несколько десятилетий встал ряд проблем. Одной из наиболее серьёзных проблем возделывания сои является её адаптация к различным фотопериодическим условиям в разных широтах. Соя предпочитает расти в среднеширотных или высокоширотных регионах с тёплым, влажным климатом между 35 и 54° северной широты. Самые высокие урожаи сои получают в Турции и Италии. При этом средняя урожайность сои в этих странах достигает 4,9 т/га, что на 2,3 т/га выше средней мировой урожайности данной культуры [6].
Благодаря экологической пластичности ареал распространения сои в Европейской части России простирается от 42 до 58° северной широты и от
* Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России АААА-А19-119021190011-0.
32 до 60° восточной долготы [7]. До настоящего времени основным сдерживающим фактором продвижения сои в более северные регионы являлась продолжительность её вегетационного периода, поэтому важное значение для расширения зоны возделывания данной культуры имеет отбор скороспелых, продуктивных и экологически приспособленных к конкретным почвенно-климатическим условиям сортов [8 - 12].
Расширение посевных площадей сои в Башкортостане может произойти только за счёт выведения и распространения новых скороспелых, высокопродуктивных, адаптивных к местным условиям сортов, устойчивых к болезням и вредителям. Выведение таких сортов возможно путём создания и изучения исходного материала.
Цель исследования - изучение морфобио-логических и хозяйственно ценных признаков сои и определение перспектив её селекционного использования.
В задачи исследования входило:
- провести оценку сортов сои на скороспелость;
- изучить особенности формирования элементов структуры урожая и продуктивности растений;
- выделить перспективные сортообразцы сои по комплексу хозяйственно ценных признаков и свойств для использования в селекционном процессе.
Материал и методы исследования. Полевые опыты проводились в 2017 - 2019 гг. в учебно-научном центре (УНЦ) Башкирского ГАУ, расположенном в южной лесостепи Республики Башкортостан.
Почва опытного участка - чернозём выщелоченный среднесуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса - от 8,0 до 8,4 %. Реакция почвенной среды опытного участка слабокислая - рН сол = 5,4 - 5,8. Содержание подвижного фосфора - 80 мг/кг, обменного калия - 110 мг/кг. Агротехнические условия проведения опытов - общепринятые для Республики Башкортостан. Метеорологические условия в годы исследования значительно различались по сумме осадков и температурному режиму.
Объектом исследования послужили 29 сорто-образцов сои из мировой коллекции ВИР, ФГБНУ «АНЦ «Донской», ФГБНУ «СибНИИСХ» и других научных учреждений. Посев и анализ сортов сои проводили по общепринятым методикам [13]. Норма высева составляла 700 тыс. шт/га всхожих семян. Глубина посева семян - 4 - 5 см. В качестве стандарта использовали сорт сои СибНИИК 315. Оценку всходов, фенологические наблюдения проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [14], структурный анализ - по методике Н.И. Корсакова, Р.Х. Макашевой, О.П. Адамовой [15].
Результаты исследования. Продолжительность вегетационного и межфазных периодов определяет пригодность (приспособленность) сорта к условиям данной зоны. С вегетационным периодом связаны многие хозяйственно ценные признаки и свойства. В условиях Республики Башкортостан селекция сои должна быть направлена на сокращение вегетационного периода.
В период вегетации мы проводили фенологические наблюдения. Отмечали даты всходов, цветения, созревания. Так, в процессе изучения из-за позднеспелости выбраковали часть сор-тообразцов селекции ФГБНУ «АНЦ «Донской». Для дальнейшей селекционной работы в коллекционном питомнике оставили скороспелые и среднеспелые сортообразцы. Выбраковали также поздно начавшие цветение сорта Соер 4 и Соер 5.
В нашем исследовании в условиях южной лесостепной зоны Республики Башкортостан продолжительность вегетационного периода сорта СибНИИК 315 составляла 95 сут., СибНИИСХоз 6 - 95 сут., Омская 4 - 112 сут., Амурская 664 - 114 сут., Золотистая - 96 сут., Эльдорадо - 97 сут. Продолжительный вегетационный период сортов Омская 4 и Амурская 664 не может гарантировать их созревание в годы с недостаточным количеством активных температур. Скороспелый сорт СибНИИСХоз 6 несколько восприимчив к болезням (фузариозу) и имеет невысокое прикрепление нижних бобов, что способствует потерям при уборке урожая механизированным способом. Таким образом, по данным исследования (2017 - 2019 гг.), нами признаны скороспелыми в условиях Республики Башкортостан сорта сибирской селекции Сиб-НИИК 315, Золотистая, Эльдорадо. В таблице 1 приведены данные структурного анализа растений наиболее скороспелых, продуктивных сортов, выделившихся в испытании.
Оценивая структуру урожая сортов сои, можно отметить, что число бобов на растении в зависимости от сорта варьировало от 17 до 28 шт., число семян в бобе - от 1,6 до 2,4 шт., число семян с растения - от 27,2 до 62,4 шт., масса 1000 семян - от 116 до 140 г. В наших опытах средняя масса семян с одного растения у сортообразцов сои колебалась от 3,0 до 5,8 г. Масса семян сорта Золотистая была наибольшей - 5,8 г - за счёт формирования большего числа боковых побегов на растении.
Семенная продуктивность сои - сложный признак, определяющийся соотношением многих компонентов структуры урожая. На продуктивность оказывают влияние такие элементы структуры урожая, как число семян с растения и масса 1000 семян. Число семян с растения также является интегральной величиной, слагающейся из числа ветвей, продуктивных (плодоносящих) узлов, бобов на продуктивном узле и семян в бобе.
Одним из важных признаков, формирующих продуктивность растения, является число продуктивных узлов на растении. Данный признак зависит от сортовых (генетических) особенностей, условий выращивания, ветвистости и высоты растения. По нашим наблюдениям, с увеличением продолжительности вегетационного периода число продуктивных узлов возрастает, и в связи с этим увеличивается число бобов, семян и их масса с одного растения. Следовательно, при отборе родоначальных элитных растений следует отдавать предпочтение сортам сои с повышенным числом продуктивных узлов на растении.
Число бобов на узле является важнейшим показателем оценки сортов и зависит от генетических особенностей, метеорологических факторов. Так, общее число бобов на растении сои определяется числом продуктивных узлов и бобов на каждом узле. Мы установили, что в неблагоприятные засушливые годы часть завязавшихся бобов не достигает созревания и опадает. Поэтому отбор элитных растений сои на ранних этапах селекции лучше вести по таким признакам, как число бобов на узле, число семян в бобе, крупность семян.
Коэффициенты корреляции между признаками показали, что степень влияния отдельных элементов структуры урожая на продуктивность растений сои не одинакова (табл. 2). Были выявлены связи между массой семян с растения и числом бобов на растении (г = 0,72 - 0,81), массой семян с растения и числом продуктивных узлов (г = 0,49 - 0,53) на внутрисортовом
уровне, достоверные во все годы исследования (2017 - 2019 гг.).
Масса семян с растения имеет положительную корреляцию с числом семян в бобе (г = 0,23 - 0,33), числом ветвей (г = 0,28 - 0,33), массой 1000 семян (г = 0,20 - 0,29) и высотой растения (г = 0,23 - 0,28). В засушливый 2019 г. масса семян с растения слабо коррелировала с числом семян в бобе и более тесно с массой 1000 семян (табл. 2).
Таким образом, учитывая роль основных и дополнительных элементов структуры урожая, а также используя корреляции признаков сои, для более эффективного отбора родоначальных растений из гибридных популяций рекомендуем вести отбор по комплексу признаков: числу продуктивных узлов, числу бобов на продуктивном узле, числу бобов на растении, числу семян в бобе, массе 1000 семян.
Известно, что семенная продуктивность сортов сои в значительной степени возрастает вместе с увеличением продолжительности периода всходы - созревание, числа листьев, общего числа узлов на растении. На величину урожая оказывает влияние опадение цветков. На наш взгляд, эти факторы также следует учитывать в селекционной работе с соей.
Результаты исследования показали, что для условий Республики Башкортостан наибольшую ценность имеют скороспелые сорта СибНИИК 315, Золотистая, Эльдорадо с урожайностью семян до 2,0 т/га, созревающие в среднем за 95 - 97 сут.
1. Показатели элементов структуры урожая сортов сои за 2017 - 2019 гг. исследований
Сорт Вегетационный период, сут. Высота стебля, см Высота прикрепления нижних бобов, см Число, шт. Масса 1000 семян, г Масса семян с растения, г Урожайность, г/м2
бобов на растении семян в бобе семян с растения
СибНИИК 315 -стандарт 95 60 18 20 1,8 36,0 ± 3,1 140 3,9 ± 0,9 250
СибНИИСХоз 6 95 63 12 17 1,6 27,2 ± 2,7 135 3,0 ± 0,8 185
Омская 4 112 59 17 22 1,9 41,8 ± 5,2 116 3,7 ± 0,7 231
Амурская 664 114 78 18 28 1,8 50,4 ± 4,5 125 3,8 ± 1,1 248
Золотистая 96 75 17 25 2,3 57,5 ± 4,8 135 5,8 ± 1,4 263
Эльдорадо 97 77 18 26 2,4 62,4 ± 5,1 138 5,1±1,5 255
2. Коэффициенты корреляции массы семян с растения с элементами структуры
урожая сои сорта Золотистая
Признак Коэфс )ициент корреляции по годам
2017 2018 2019
Высота растения 0,28 ± 0,01 0,23 ± 0,01 0,24 ± 0,02
Число ветвей на растении 0,31 ± 0,04 0,33 ± 0,04 0,28 ± 0,03
Число бобов на растении 0,79 ± 0,04 0,81 ± 0,05 0,72 ± 0,04
Число продуктивных узлов на растении 0,51 ± 0,03 0,49 ± 0,04 0,53 ± 0,03
Число семян в бобе 0,33 ± 0,05 0,31 ± 0,04 0,23 ± 0,04
Масса 1000 семян 0,23 ± 0,05 0,20 ± 0,05 0,29 ± 0,06
Примечание: достоверно на 5%-ном уровне значимости.
Выводы
1. В условиях южной лесостепи Республики Башкортостан изучено 29 сортообразцов сои коллекции ВИРа из мирового генофонда и других научных учреждений и выделены ценные источники основных хозяйственно ценных признаков.
2. На сортовом уровне выявлены достоверные корреляции между признаками, определяющими продуктивность растений сои.
3. Особую ценность представляют скороспелые сорта сои сибирской селекции Золотистая, Эльдорадо, характеризующиеся наиболее высокими показателями основных элементов семенной продуктивности.
Литература
1. Dissecting the genetic basis of local adaptation in soybean / N.B. Bandillo, J.E. Anderson, M.B. Kantar [et and.] // Scientific Reports. 2017. № 7(1). P. 17195.
2. Чекмарёв П.А., Артюхов А.И. Рациональные подходы к решению проблемы белка в России // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 6. С. 5 - 8.
3. Гайнуллина К.П., Давлетов Ф.А. Создание и внедрение в производство высокопродуктивного технологичного сорта гороха Памяти Хангильдина // Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК: сб. матер. междунар. науч.-практич. конф. в рамках XXVIII Междунар. специализированной выставки «Агрокомплекс-2018». Уфа: БГАУ, 2018. С. 29 - 33.
4. Ольховатов Е.А., Пономаренко Л.В., Коваленко М.П. Использование сои в пищевых и медицинских целях // Молодой учёный. 2015. № 15. С. 231 - 235.
5. Изучение генетического разнообразия коллекционного материала гороха посевного (Pisum sativum L.) в условиях Республики Башкортостан / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев [и др.] // Зерновое хозяйство России. 2014. № 4. С. 44 - 45.
6. Photoperiodism dynamics during the domestication and improvement of soybean / S.R. Zhang, H. Wang, Z. Wang [et and.] // Science China. Life Sciences. 2017. № 60 (12). P. 1416 - 1427.
7. Петибская В.С. Соя: химический состав и использование / под ред. В.М. Лукомца. Краснодар: ВНИИМК им. В.С. Пу-стовойта, 2012. 432 с.
8. Посыпанов Г.С. Биологические параметры сорта сои для Центрального района Нечернозёмной зоны европейской части РСФСР // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1984. № 4. С. 17 - 22.
9. Посыпанов Г.С. Соя в Подмосковье: сорта северного экотипа для Центрального Нечерноземья и технология их возделывания. М.: МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007. 200 с.
10. Омельянюк Л.В. Селекция гороха и сои для условий Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2015. 32 с.
11. Борцова Е.Б. Продуктивность сортов сои северного экотипа на дерново-подзолистых почвах Костромской области // Зернобобовые культуры - развивающееся направление в России: сб. матер. первого Междунар. форума. Омск: Полиграфический центр КАН, 2016. С. 32 - 33.
12. Заостровных В.И., Кадуров А.А. Селекционная ценность исходного материала сои в условиях лесостепи Западной Сибири // Зернобобовые культуры - развивающееся направление в России: сб. матер. первого Междунар. форума. Омск: Полиграфический центр КАН, 2016. С. 44 - 49.
13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд., стер. М.: Альянс, 2011. 352 с.
14. Федин М.А. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1985. 269 с.
15. Корсаков Н.И., Макашева Р.Х., Адамова О.П. Методика изучения коллекции зернобобовых культур. Л.: ВИР, 1968. 44 с.
Давлетов Фирзинат Аглямович, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией
Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное структурное
подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Россия, 450059, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Рихарда Зорге, 19
Старший научный сотрудник научно-образовательного центра
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет»
Россия, 450001, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34
E-mail: [email protected]
Дмитриев Алексей Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» E-mail: [email protected]
Гайнуллина Карина Петровна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Институт биохимии и генетики - обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Россия, 450054, Республика Башкортостан, г. Уфа, пр-т Октября, 71, лит. 1Е
Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН Россия, 450059, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Рихарда Зорге, 19 E-mail: [email protected]
Ахмадуллина Ильсияр Ильдусовна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» E-mail: [email protected]
The results of studies on the collection of soybeans for the purposes of selection
Davletov Firzinat Aglyamovich, Doctor of Agriculture
Bashkir Scientific Research Institute of Agriculture, Ufa Federal Research Centre, Russian Academy of Sciences
19 Rihard Zorge St., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450059, Russia
Bashkir State Agrarian University
34 50-letiya Oktyabrya St., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450001, Russia E-mail: [email protected]
Dmitriyev Aleksey Mikhaylovich, Candidate of Agriculture
Bashkir State Agrarian University
E-mail: [email protected]
Gaynullina Karina Petrovna, Candidate of Biology
Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Centre, Russian Academy of Sciences 71/1E prospekt Oktyabrya, Ufa, Republic of Bashkortostan, 450054, Russia
Bashkir Scientific Research Institute of Agriculture, Ufa Federal Research Centre, Russian Academy of Sciences
19 Rihard Zorge St., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450059, Russia
E-mail: [email protected]
Akhmadullina Il'siyar Il'dusovna, Candidate of Agriculture
Bashkir State Agrarian University
E-mail: [email protected]
In recent decades, due to the increasing food and feed protein shortage in the world more attention is paid to the problem of increasing the resources of this food component. At the same time, the increase in food protein production due to crop production is considered more promising than due to livestock products. The main sources of plant protein in the world are legumes: pea, soybean, chickpea, lentil, lupine, soybean is the most widespread among them. Soybean is the most important vegetable protein sources in food security programs as well as animal feed production and it is used as an industrial crop and agrotechnical crop. Soybean is able to give high grain yields even in the risk farming area, which includes most of the territory of our country. However, for successful cultivation of soybean in conditions of the Republic of Bashkortostan cultivars with reduced vegetative period requires. In this work we evaluated 29 soybean cultivar samples for the early ripening and studied their elements of the yield structure. The experiments were carried out in 2017-2019 in conditions of the southern forest steppe of the Republic of Bashkortostan. As a result of the research late ripening cultivar samples were culled. Early and mid ripening soybean cultivars SibNIIK 315, SibNIISKhoz 6, Omskaya 4, Amurskaya 664, Zolotistaya, El'dorado were selected for the further breeding. Among them, cultivars SibNIIK 315, Zolotistaya, El'dorado were characterized by the lowest duration of the vegetative period and the highest yield. Early ripening cultivar SibNIISKhoz 6 was susceptible to Fusarium infection.
Key words: soybean, cultivar, vegetative period, early ripening, yield.
-♦-
УДК 632.51:635.21/.24:635-51
Влияние способа основной обработки почвы и регламента применения гербицидов на снижение засорённости посадок и продуктивность картофеля при капельном орошении
И.В. Сатункин, канд. с.-х. наук, доцент
ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Проведены полевое и лабораторное исследования с целью определения влияния регламентов применения гербицидов Зонтран и Титус + Тренд 90Ж при различных способах основной обработки чернозёма южного на засорённость посадок картофеля в фазе всходов и гибель сорняков при послевсходовом внесении. В задачи исследования входило изучение воздействия гербицидов на продуктивность и качество клубней картофеля в условиях Городищенской оросительной системы. Были применены такие способы основной обработки почвы на глубину 27 - 30 см, как отвальная вспашка плугом ПЛН-8-35, плоскорезная обработка культиватором-плоскорезом-глубокорыхлителем КПГ-2-150, глубокое безотвальное рыхление глубокорыхлителем Gaspardo Аг^1ю в агрегате с трактором К-701. Результаты исследований показали, что использование почвенного гербицида Зонтран ККР в дозе 1,0 л/га (первая обработка) и Зонтран ККР в дозе 0,4 - 0,6 л/га (вторая обработка) и опрыскивание посадок после формирования гребня по первой волне сорняков гербицидами Титус, 30 г/га + Тренд 90 Ж (первая обработка) и повторно по второй волне сорняков (вторая обработка) препаратами Титус, 20 г/га + Тренд 90 Ж при отвальной вспашке на глубину 27 - 30 см плугом ПЛН-8-35 в агрегате с трактором К-701 способствовало значительному снижению засорённости посадок картофеля, повышению продуктивности и накоплению наибольшего количества крахмала в клубнях.
Ключевые слова: картофель, гербицид, регламент применения, способ обработки почвы, сорняки, урожайность, содержание крахмала.
