CC BY
4
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
12. Ershadi A., Karimi R., Naderi K. M. Freezing tolerance and its relationship with soluble carbohydrates, proline and water content in 12 grapevine cultivars // Acta Physiol. Plant. 2016. No 38 (2). P. 1-10.
13. Juice quality and polyphenol concentration of fresh fruits and pomace of selected Nova Scotia-grown grape cultivars / C. Ratnasooriya Charmila, [et al.] // J. Plant Sci. 2010. V. 90. № 2. P. 193-195.
14. Kaya O. Bud Death and Its Relationship with Lateral Shoot, Water Content and Soluble Carbohydrates in Four Grapevine Cultivars Following Winter Cold // Erwerbs-Obstbau. 2020. No 62 (1). P. 43-50.
15. Kose C., Kaya O. Determination of resistance to low temperatures of winter buds according to position in Karaerik (V. vinifera L.) grape cultivar // International Journal of Scientific and Research Publications. 2017. No 7 (4). P. 64-68.
16. Yardanov I., Velikova V., Tsonev T. Plant responses to drought and stress tolerance: European Workshop on Environmental Stress and Sustainable agriculture, Varna. 7-12 Sept., 2002 // Bull. J. Plant Physiol. (Special Issue). 2003. P. 187-206.
Информация об авторах Петров Валерий Семенович, ведущий научный сотрудник лаборатории управления воспроизводством в ампелоценозах и экосистемах Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия» (РФ, 350901, Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39), доктор сельскохозяйственных наук, тел. 8(961)500-47-36, e-mail: [email protected]
Гусев Сергей Эдуардович, индивидуальный предприниматель (РФ, 404002, Волгоградская область, г. Дубовка, ул. Волкова, дом 2), тел. 8(927)251-71-61, e-mail: [email protected] Цику Дамир Муратович, младший научный сотрудник лаборатории управления воспроизводством в ампелоценозах и экосистемах Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия» (РФ, 350901, Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39), тел. 8(988)189-87-77, e-mail: [email protected] Марморштейн Анна Александровна, младший научный сотрудник лаборатории управления воспроизводством в ампелоценозах и экосистемах Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия» (РФ, 350901, Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39), e-mail: [email protected]
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-11 RESULTS OF A MULTI - YEAR (1983-2022) SOYBEAN BREEDING UNDER IRRIGATION CONDITIONS
V. V. Tolokonnikov1, G. P. Kanzer1, K. V. Naboychenko2
1All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd 2Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 15.03.2023 Submitted 12.05.2023
Abstract
Introduction. The increase in food production is directly related to the increase in the gross harvest of protein-oilseed soybean. The strengthening of climate aridization actualizes the selection of varieties suitable for irrigation conditions. An object. The research was carried out at the VNIIOZ Federal State Budgetary Institution under irrigation conditions in the period 1983-2022. Materials and methods. The necessary genetic diversity of the soybean source material was achieved by intersort hybridization and multiple individual selection in 2-4 generations with evaluation by offspring by the Pedigree method. Parental pairs were selected with alternative and genetically determined traits: the duration of the growing season, the mass of 1000 grains, linear plant growth, the average number of beans in a node, seeds in a bean, the average length of internodes. The area of plots of competitive variety testing. it ranged from 38 to 42 m2 with a 4-fold repetition. Results and conclusions. Adapted varieties have been bred at various stages of the breeding process. The creation of the Volgogradka 1 variety was based on the selection
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
of medium-sized plants with a more perfect productivity structure than that of the Merit standard (19831991). The yield was 2.5 t/ha, exceeding the standard by 0.26 t/ha. The breeding of the VNIIOZ 76 variety is associated with the selection of photosynthetically active genotypes and their inclusion in the breeding process. The yield of the new variety was 2.8 t/ha, exceeding the standard by 0.37 t/ ha (19922003). Obtaining a precocious variety VNIIOZ 86 is associated with the inclusion of both precocious and medium-ripened parent forms. As a result, precocious morphobiotypes were isolated in the 3rd and 4th generations. The best sample of VNIIOZ exceeded the standard by 0.23 t/ha of grain and ripened in 91 days. The strengthening of climate aridization actualized the direction of breeding to reduce the linear growth of plants and increase the efficiency of the photosynthesis process. Screening of determinant genotypes obtained as a result of complex hybridization of varieties Volgogradka 1, Volzhana, Snow White, Evans, Nakhodka, line 233, led to the creation of the variety VNIIOZ 31. The yield of soybeans reached 3.1 t/ha, which is higher than the standard by 0.28 t/ha, due to an increase in the mass of 1000 grains by 9.7 g and the share of grain in biomass by 9.1% (2006-2010). The costs associated with the development of irrigated agriculture actualize the selection of fundamentally new varieties that combine early ripening with high productivity. In the period 2019-2021, based on the VNIIOZ 31 and K-10001 VIR varieties (VNIIOZ 152), a precocious (109 days) and highly productive (3.5 t/ha) variety was created, exceeding the standard by 0.28 t/ha and maturing 5 days earlier than it.
Key words: soybeans, varieties, irrigation, breeding, traits, yield, growing season, hybridization, selection.
Citation. Tolokonnikov V. V., Chancellor G. P., Naboychenko K. V. Results of long-term (19832022) soybean breeding under irrigation conditions. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2023. 2(70). 100-110 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-11.
Author's contribution. All authors of this study were directly involved in the planning, implementation, or analysis of this study. All authors of this article have read and approved the final version.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 633.853.52:631
РЕЗУЛЬТАТЫ МНОГОЛЕТНЕЙ (1983-2022 ГГ.) СЕЛЕКЦИИ СОИ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ
В. В. Толоконников1, доктор сельскохозяйственных наук
Г. П. Канцер1, старший лаборант К. В. Набойченко2, кандидат сельскохозяйственных наук
1Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия 2Волгоградский государственный аграрный университет
Дата поступления в редакцию 15.03.2023 Дата принятия к печати 12.05.2023
Актуальность. Увеличение производства продуктов питания напрямую связано с ростом валового сбора белково-масличной культуры сои. Усиление аридизации климата актуализирует селекцию сортов, пригодных для условий орошения. Объект. Исследования проводили в ФГБНУ ВНИИОЗ в условиях орошения в период 1983-2022 года. Материалы и методы. Необходимое генетическое разнообразие исходного материала сои достигалось межсортовой гибридизацией и проведением многократного индивидуального отбора во 2-4 поколениях с оценкой по потомству методом Педигри. Родительские пары подбирали с альтернативными и генетически обусловленными признаками: продолжительность вегетационного периода, масса 1000 зерен, линейный рост растений, среднее количество бобов в узле, семян в бобе, средняя длина междоузлий. Площадь делянок конкурсного сортоиспытания составляла от 38 до 42 м2 с 4-х кратной повторностью. Результаты и выводы. На различных этапах селекционного процесса выведены адаптированные сорта. Создание сорта Волгоградка 1 основывалось на отборе сред-нерослых растений с более совершенной структурой продуктивности, чем у стандарта Мерит (1983-1991 гг.). Урожайность составила 2,5 т/га, превысив стандарт на 0,26 т/га. Выведение
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сорта ВНИИОЗ 76 связано с отбором фотосинтетически активных генотипов и включением их в селекционный процесс. Урожайность нового сорта составила 2,8 т/га, превысив стандарт на 0,37 т/га (1992-2003 гг.). Получение скороспелого сорта ВНИИОЗ 86 связано с включением как скороспелых, так и среднеспелых родительских форм. В результате в 3-м и 4-м поколении были выделены скороспелые морфобиотипы. Лучший образец ВНИИОЗ превысил стандарт на 0,23 т/га зерна и созрел за 91 день. Усиление аридизации климата актуализировало направление селекции на уменьшение линейного роста растений и повышение эффективности процесса фотосинтеза. Скрининг детерминантных генотипов, полученных в результате проведения сложной гибридизации сортов Волгоградка 1, Волжана, Белоснежка, Эванс, Находка, линия 233, привёл к созданию сорта ВНИИОЗ 31. Урожайность сои достигла 3,1 т/га, что выше, чем у стандарта на 0,28 т/га, за счёт повышения массы 1000 зерен на 9,7 г и доли зерна в биомассе на 9,1 % (2006-2010 гг.). Затраты, связанные с развитием орошаемого земледелия, актуализируют селекцию принципиально новых сортов, совмещающих ранние сроки созревания с высокой продуктивностью. В период 2019-2021 годов на основе сорта ВНИИОЗ 31 и К-10001 ВИР (ВНИИОЗ 152) создан скороспелый для условий орошения (109 дней) и высокопродуктивный (3,5 т/га) сорт, превышающий стандарт на 0,28 т/га и созревающий раньше его на 5 дней.
Ключевые слова: соя, сорта сои, орошение сои, селекция сои, урожайность сои, вегетационный период сои, гибридизация сои.
Цитирование. Толоконников В. В., Канцер Г. П., Набойченко К. В. Результаты многолетней (1983-2022 гг.) селекции сои в условиях орошения. Известия НВ АУК. 2023. 2(70). 100-110. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-11.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Население Земли превышает 7,7 млрд человек, причём к середине 21 века этот показатель может возрасти до 11 млрд. В то же время около 10 % людей нашей планеты находятся за чертой бедности и страдают от голода. Поэтому очень важно в ближайшие 30 лет добиться увеличения производства продуктов питания. Однако аграрные ресурсы земли ограничены, а производство продовольствия за последние 10 лет на 80 % было достигнуто за счёт улучшения почвенного плодородия и всего лишь на 20 % за счёт освоения новых сельскохозяйственных земель [13, 15, 16].
С учетом этого необходимо ориентироваться на повышение эффективности существующих земель аграрного назначения. Существенно поднять уровень производства продовольствия в мире на 60 % вполне возможно за счёт улучшения сортов главенствующих сельскохозяйственных культур, определяющих структуру питания людей и корма для животных, к которым относится и соя. В мировом земледелии эта важнейшая белково-масличная культура занимает более 122 млн га и при урожайности 2,8 т/га обеспечивает получение почти 342 млн т зерна [14, 17, 18].
В Российской Федерации, несмотря на некоторое увеличение производства сои, особенно в предшествующие 5 лет, её доля в мировом масштабе составляет 1,4 % при урожайности 1,55 т/га и площади посева около 3,5 млн га. Существенного роста этих показателей можно достичь за счёт расширения орошаемых земель в южных регионах нашей страны, в том числе и в Нижнем Поволжье. Значительный вклад в повышение урожайности сои - около 50 % - вносят улучшенные сорта и семеноводство. Это особенно важно учитывать при выборе сорта сои - культуры, значительно реагирующей на длину светового периода, природную влагообеспеченность почвы и сумму активных температур [2, 4, 6, 9].
Для Нижнего Поволжья характерна высокая концентрация тепловых (средне-многолетняя сумма температур = 3050 °С) и световых (ФАР = 7* 109 кДЖ/га) ресурсов. Здесь в условиях орошения вызревают сорта всех групп спелости, из которых наиболее
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
продуктивными являются среднеспелые генотипы, которые не могут реализовать свои высокий потенциал в более северных регионах, таких как Центрально-черноземный и Дальневосточный, где производится 80 % всей отечественной сои. Целью настоящих исследований является выведение конкурентоспособных сортов сои, отзывчивых на оросительную воду, разнообразных по продолжительности вегетационного периода и типу использования, а также адаптированных к воздушной засухе для получения зерна высокого качества.
Материалы и методы. Генетическое разнообразие селекционного материала достигалось методом гибридизации и отбором по методу Педигри. Площадь делянок конкурсного сортоиспытания составляла от 38 до 42 м с 4-х кратной повторностью. На разных этапах селекционного процесса в период с 1983 по 2021 год решались задачи и применялись наиболее актуальные методы в соответствующее время соепроизводства. На первом этапе (1983-1991 гг.) стратегия селекции была направлена на отбор необходимого исходного материала, адаптированного к местным условиям, из различных эко-лого-географических зон с привлечением генофонда из ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР). Стандартом являлся сорт Мерит канадской селекции. В результате исследований был выведен и районирован продуктивный и среднеспелый сорт Волгоградка 1 [7, 8, 10].
Направление селекционных работ второго этапа (1992-2003 гг.) было ориентировано на создание сортов с менее продолжительными сроками созревания, пригодными как для условий орошения, так и для рентабельного производства в посевах без орошения степной зоны черноземных почв Волгоградской области. Применялись методы межсортовой гибридизации и отбора. За стандарт были взяты сорта Соер 3 (скороспелый) и Волгоградка 1 (среднеспелый). Итогом этих работ стали выведение и регистрация в Госсортреестре по Нижневолжскому и Уральскому регионам Российской Федерации сортов ВНИИОЗ 86 (скороспелый) и ВНИИОЗ 76 (среднескороспелый).
При проведении экспериментальных работ на третьем этапе исследований (2004-2011 гг.) учитывали усиление аридизации климата, проявляющейся в увеличении количества дней с относительной влажностью воздуха менее 30 % на 20-40 % по сравнению со среднемноголетним показателем за вегетационный период сои - 47 дней. Применялась сложная ступенчатая гибридизация и отбор короткостебельных форм. Стандартом являлся сорт ВНИИОЗ 76. В результате был получен и зарегистрирован в Госсортреестре сорт сои ВНИИОЗ 31, адаптированный к суховейным явлениям, лимитирующим урожайность сои в посевах с орошением.
Решающим направлением четвертого этапа исследований (2012-2021 гг.) являлось создание устойчивого к значительному усилению атмосферной засухи с участившимися суховеями до 116 дней с мая по сентябрь. Необходимо было сконструировать оригинальный тип растения сои. На основе сорта ВНИИОЗ 31, проведения многолетней межсортовой гибридизации и отбора с оценкой по потомству был создан среднесте-бельный с ограниченным детерминантным ростом стебля и сочетающий ранние сроки созревания с высокой зерновой продуктивностью орошаемого агроценоза принципиально новый сорт Волгоградка 2.
Результаты и обсуждение. Проблема повышения урожайности всех полевых культур решается двумя путями: ростом биомассы посевов на единицу уборочной площади и повышением доли зерна в общей биомассе [5, 13]. Возможности селекции только за счёт увеличения индекса урожая более ограничены, чем ориентация на создание генотипов с повышенными уровнями формирования биомассы за счёт величины фотосинтетической интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Селекционное улучшение сои в Российской Федерации преимущественно направлено на повышение устойчивости агрофитоценоза к засухе за счёт отбора высокорослых форм с сильно развитой корневой системой [1]. В условиях орошения важно отбирать среднерослые и даже короткостебельные для уменьшения их затенения и повышения продуктивности фотосинтеза [11, 15]. Особые трудности в селекции на продуктивность связаны с выбором надежного критерия отбора хозяйственно ценных генотипов на ранних стадиях селекционного процесса [1, 6, 12].
Результаты наших многолетних исследований показали, что при выборе лучших генотипов важно ориентироваться на показатели высоко наследуемых признаков. У культуры сои это масса 1000 зерен, число семян в бобе, высота растений, продолжительность вегетационного периода, количество узлов и бобов в узле главного стебля, которые имеют высокую долю генетического компонента в изменчивости - 71.. .81 %.
При создании сорта сои Волгоградка 1 повышение продуктивности орошаемого агрофитоценоза у этого сорта было достигнуто многократным отбором из гибридной популяции среднерослых растений с более совершенной структурой продуктивности, чем у стандартного сорта Мерит (таблица 1).
Таблица 1 - Показатели характеристики высокопродуктивного растения сои в конкурсном сортоиспытании (1983-1991 гг.)
Table 1 - Indicators of the characteristics of a highly productive soybean plant in compétitive variety testing (1983-1991)
№ Признак Название сорта Отклонение от
Волгоградка 1 Мерит, st. стандарта, ±
1 Урожайность т/га (НСР05 0,14 -0,34) 2,51 2,25 0,26
2 Зерновая продуктивность растений, г/р. 8,0 7,9 0,1
3 Густота посевов перед уборкой, шт./м2 31,4 28,5 2,9
Высота растений, м :
4 общая 0,75 0,90 -0,15
до нижнего боба 0,15 0,14 0,01
5 Ветвистость растения, шт./р. 3,0 2,5 0,5
6 Линейный рост ветвей, м 0,10 0,17 -0,07
Среднее число, шт. :
7 бобов в узле 1,8 1,7 0,1
семян в бобе 2,0 1,8 0,2
8 Масса 1000 зерен, г 121,0 140,8 -19,8
9 Доля зерна в биомассе, % 32 29 3
10 Продолжительность периодов, дней:
Всходы - цветение 50 51 -1
Цветение - созревание 58 69 -11
Всходы - созревание 108 120 -12
Существенное уменьшение линейного роста растений у сорта Волгоградка 1 на 0,15 м привело к лучшему освещению всех ярусов растений и более позднему (на 12 дней) смыканию междурядий широкорядных (0,7 м) посевов относительно стандартного агрофитоценоза. За счёт перераспределения оттока пластических веществ из листьев повысилась ветвистость, среднее число бобов в узле и семян в бобе. Существенно выросла доля зерна в общей биомассе до 32 %. Среднерослые растения созданного сорта показали более высокую густоту посева перед уборкой в результате положительных достоинств структуры продуктивности заявленный сорт обеспечил прирост урожайности на 0,26 т/га или на 11,7 % в сравнении со стандартом.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Дальнейший прогресс селекции орошаемой сои ориентировали на существенное увеличение массы зерна в среднем на одно растение, поскольку возможности роста достигнутого уборочного индекса (32 %) ограничены. Многолетние исследования в период 1992-2003 гг. показали, что повышение урожайности у некоторых генотипов орошаемой сои достигается за счёт одновременного увеличения важных структурных элементов продуктивности, таких как количество ветвей, бобов в узле, семян в бобе, массы 1000 зерен, по сравнению с существующими базовыми сортами.
Селекция на увеличение зерновой продуктивности растений сопровождалась многолетней оценкой исходного материала по таким показателям фотосинтеза, как фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза, тесно связанные с урожайностью сухой биомассы (r = 0,58.. .0,76). Включение в гибридизацию форм с высокой активностью процесса фотосинтеза и многолетний отбор морфобиотипов с высокой продуктивностью фотосинтеза привёл к созданию сорта ВНИИОЗ 76. У этого сорта отмечено значительное возрастание показателей структуры продуктивности в сравнении с сортом стандартом Волгоградка 1 (таблица 2).
Таблица 2 - Структура продуктивности сортов ВНИИОЗ 76 и Волгоградка 1 конкурсного сортоиспытания в период 1992-2003 года в условиях орошения
Table 2 - Structure of productivity of VNIIOZ 76 and Volgogradka 1 varieties of compétitive variety testing in the period 1992-2003 under irrigation conditions
№ Признаки Название сорта Отклонение от
ВНИИОЗ 76 Волгоградка 1 стандарта, ±
1 Урожайность т/га (НСР05 0,14 -0,34) 2,81 2,44 0,37
2 Зерновая продуктивность растений, г/р. 10,4 8,8 1,6
3 Густота посевов перед уборкой, шт./м2 27 27,7 -0,7
Высота растений, м :
4 общая 0,88 0,87 0,01
до нижнего боба 0,16 0,18 -0,02
5 Ветвистость растения, шт./р. 2,7 2,5 0,2
6 Линейный рост ветвей, м 0,16 0,13 0,03
Среднее число, шт. :
7 бобов в узле 3,0 2,5 0,5
семян в бобе 2 2 0
8 Масса 1000 зерен, г 133,8 124,2 9,6
9 Доля зерна в биомассе, % 37,9 37,5 0,4
10 Вегетационный период, дней: 111 111 0
В результате проведенных селекционных работ у растений созданного сорта ВНИИОЗ 76 повысилась интенсивность ветвления по сравнению с аналогичными показателями стандарта. Рост ветвей также был более значительным - до 0,16 мм. Существенно возросло среднее количество бобов в узле - до 3х, а также масса 1000 зерен -до 133,08 г. Эти преимущества выведенного сорта оказали положительное влияние на рост массы зерна в среднем на одно растение (на 1,6 г.) и в конечном счёте - на урожайность. Зарегистрированный сорт превысил стандарт на 0,37 т/га или на 15,2 % по урожайности зерна.
Выведение ранних сортов у теплолюбивой культуры сои и необходимость расширения её посевов в новых более северных регионах, где низкая вероятность засух (не более 5 %), по сравнению с южными районами Российской Федерации (30-60 %), и отпадает необходимость в использовании орошения, является одной из главенствующих задач современной селекции [10, 13].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Сорта с коротким вегетационным периодом незначительно реагируют на колебания фотопериода, поэтому они обеспечивают более высокую товарность убранного зерна и сбор его в более ранние сроки. В связи с этим сорта такого типа являются надежными предшественниками в севообороте, гарантируют получение качественного зерна в поукосных и пожнивных посевах.
Изучая возможность совмещения в одном сорте важнейших хозяйственно-полезных признаков: высокой зерновой продуктивности и ранних сроков созревания, мы сделали вывод, что в условиях орошения отдельные сортообразцы способны формировать пониженное количество ветвей без заметного уменьшения массы семян на растении и за счёт этого сокращать вегетационный период.
При селекции скороспелых сортов желательно создавать гибридные комбинации с включением родительских форм не только с ранними сроками созревания, но и более позднеспелых сортолиний. Одним из таких среднеспелых сортов в условиях орошения является сорт Эванс селекции США. Использование его в межсортовых скрещиваниях дало возможность получить гибриды, у которых в 3-м и 4-м поколениях выщеплялись скороспелые формы. Многократный отбор слабоветвящихся морфобиотипов при тестировании их на скороспелость и высокую продуктивность способствовал созданию урожайного сорта с короткими сроками вегетации ВНИИОЗ 86 (таблица 3).
Таблица 3 - Показатели характеристики раннего и продуктивного сорта растения орошаемой сои конкурсного сортоиспытания в период 1992-2003 года
Table 3 - Indicators of characteristics of early and productive varieties of irrigated soybean plants of competitive variety testing in the period 1992-2003
№ Признак Название сорта Отклонение от стандарта, ±
ВНИИОЗ 86 Соер 3
1 Урожайность т/га (НСР05 0,06-0,20) 2,21 1,98 0,23
2 Зерновая продуктивность растений, г/р. 8,9 7,8 1,1
3 Густота посевов перед уборкой, шт./м2 24 24,5 -0,5
4 Высота растений, м :
общая 0,81 0,66 0,15
до нижнего боба 0,11 0,09 0,02
5 Ветвистость растения, шт./р. 0,5 1,8 -1,3
6 Среднее число, шт. :
бобов в узле 2,0 1,9 0,1
семян в бобе 2,0 1,9 0,1
7 Масса 1000 зерен, г 136,7 138,0 -1,3
8 Доля зерна в биомассе, % 35,9 34,1 1,8
9 Вегетационный период, дней: 91 91 0
Ранний сорт сои ВНИИОЗ 86 превысил скороспелый стандарт по урожайности зерна на 0,23 т/га или на 11,6 %. Существенное превышение зерновой продуктивности орошаемого агроценоза достигнуто за счёт более озернённых (на 14,1 %) растений с повышенным количеством бобов в узле и семян в бобе. Кроме того, растения заявленного сорта характеризовались низкой степенью ветвистости, что дополнительно стимулировало перераспределение пластических веществ в междоузлиях, увеличивало долю зерна в общей биомассе до 35,9 %. Следует отметить, что уменьшение ветвистости у созданного сорта способствует существенному увеличению уровня прикрепления нижних бобов на растении - на 22,2 %, что снижает потери зерна при уборке, поскольку потери за жаткой комбайна включают не только оставшиеся на стерне бобы, но и упавшие на землю низко прикрепленные на растении ветви с бобами.
106
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Соя характеризуется избыточным формированием листостебельной массы, особенно в посевах с орошением. Взаимозатеняемость растений до фазы роста бобов и налива семян приводит к опадению репродуктивных органов (цветков, завязей, бобов), достигая 36,1-52 % в благоприятные по гидротермическим условиям годы и 55-71,6 % в очень засушливые и суховейные. На фоне усиливающейся аридизации климата в предшествующие годы (2011-2022 гг.) для условий орошения важно выводить короткосте-бельные сорта сои, агрофитоценоз которых на 20-25 дней позже высокостебельных генотипов, например, таких как Волгоградка 1, затеняет полностью междурядья (0,7 м). Это способствует большему поступлению света растениям в период генеративного развития и приводит к повышению биологической продуктивности стеблестоя.
Скрининг сортообразцов сои (2006-2010 гг.) с законченным (детерминантным) типом роста в сравнении с генотипами, характеризующимися незаконченным (неде-терминантным) ростом главного стебля способствовал выделению и отбору детерми-нантной линии 233. Включение её в сложную гибридизацию с сортами Волгоградка 1, Волжана, Белоснежка, Эванс, Находка привело к созданию принципиально нового ко-роткостебельного сорта сои ВНИИОЗ 31 (таблица 4).
Таблица 4 - Сравнительные показатели характеристики нового сорта сои ВНИИОЗ 31 и стандарта ВНИИОЗ 76 в условиях орошения
Table 4 - Comparative characteristics of the new soybean variety VNIIOZ 31 and the standard VNIIOZ 76 in irrigation conditions
№ Признак Название сорта Отклонение от стандарта, ±
ВНИИОЗ 31 ВНИИОЗ 76
1 Урожайность т/га (НСР05 0,18) 3,11 2,84 0,27
2 Масса зерна на растении, г 14 12,5 1,5
3 Густота посевов перед уборкой, шт./м2 22,2 22,7 -0,5
4 Высота растений, м :
общая 0,64 0,73 -0,09
до нижнего боба 0,14 0,14 0
5 Ветвистость растения, шт./р. 3 2,7 0,3
6 Среднее число, шт. :
бобов в узле 4 3,2 0,8
семян в бобе 1,9 2 -0,1
7 Масса 1000 зерен, г 148,7 139 9,7
8 Доля зерна в биомассе, % 40,2 31,1 9,1
9 Вегетационный период, дней: 110 113 -3
Сорт ВНИИОЗ 31 характеризуется формированием высокого уровня урожайности - 3,11 т/га, по сравнению со стандартом. За счёт повышенного стеблестоя и ветвистости растений новый сорт формирует зерно с высокой массой 1000 зерен и увеличенным его сбором с растения. Доля зерна в общей биомассе достигает более значительных величин (40,2 %), чем у стандарта (31,1 %), что способствует существенному росту урожайности.
Значительное расширение посевов сои в Российской Федерации - почти до 3,5 млн га - связано как с развитием орошения, так и с увеличением площадей под этой культурой в Центральной России. Однако невысокие суммы температур выше +10 °С в этом регионе - в пределах 2000 °С в период посев - полная (предуборочная) спелость зерна не способствует получению средней урожайности до 2 т/га и выше. Создание адаптированных сортов, совмещающих скороспелость с высокой зерновой продуктивностью, способствует увеличению урожайности, но это является достаточно трудной задачей. Успех её решения тесно связан с использованием в селекции генетически различного исходного материала. Многолетний опыт селекционного улучшения сои в условиях орошения показывает, что при выведении ранних и одновременно продук-
107
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
тивных сортов важно скрещивать сравнительно скороспелые и среднеспелые сорта. Используя ВНИИОЗ 31 и позднеспелую линию К 10001 (ВНИИОЗ 152) ВИР, создали новый сорт Волгоградка 2 (таблица 5).
Таблица 5 - Скороспелый и высокопродуктивный сорт сои Волгоградка 2 в условиях орошения конкурсного сортоиспытания (2019-2021 гг.)
Table 5 - Precocious and highly productive soybean variety Volgogradka 2 under irrigation conditions of competitive variety testing (2019-2021)
№ Признак Название сорта Отклонение от
Волгоградка 2 ВНИИОЗ 76, st. стандарта, ±
1 Урожайность т/га (НСР05 0,18) 3,51 3,23 0,28
2 Масса зерна на растении, г 9,2 8,3 0,9
3 Густота посевов перед уборкой, шт./м2 38 39 -1
Высота растений, м :
4 общая 0,72 0,80 -0,08
до нижнего боба 0,16 0,14 0,02
5 Ветвистость растения, шт./р. 3,6 3 0,6
Среднее число, шт.:
6 бобов в узле 4,5 3,7 0,8
семян в бобе 2 1,9 0,1
7 Масса 1000 зерен, г 173 160 13
8 Доля зерна в биомассе, % 35,9 30,5 5,4
9 Вегетационный период, дней: 109 114 -5
Этот сорт выделяется высокой зерновой продуктивностью (3,5 т/га), ранними сроками созревания (109 дней), хорошей пригодностью к механизированной уборке.
Созданные за 40-летний период селекции сорта сои внесены в Госсортреестр сортов, допущенных к использованию по Нижневолжскому региону: в 1991 году -Волгоградка 1, в 2002 - ВНИИОЗ 86, в 2003 - ВНИИОЗ 76, в 2011 - ВНИИОЗ 31, в 2020 - Волгоградка 2 [3].
Выводы. На основе использования в селекции сои межсортовой гибридизации альтернативно подобранных родительских форм, дивергентных по происхождению, и проведением многократного индивидуального отбора в нескольких гибридных поколениях (2-4) созданы новые сорта, внесенные в Госсортреестр сортов, допущенных к использованию в Нижневолжском регионе в разные годы: в 1991 году - Волгоградка 1, в 2002 - ВНИИОЗ 86, в 2003 - ВНИИОЗ 76, в 2011 - ВНИИОЗ 31, в 2020 - Волгоградка 2.
Актуализация селекции данной культуры первого этапа работ (1983-1991 гг.) связана с созданием сравнительно скороспелого и продуктивного в условиях орошения сорта. При отборе учитывали показатели высоконаследуемых признаков, связанных с формированием продуктивности: масса 1000 зерен, число семян в бобе, высота растений, продолжительность вегетационного периода, количество узлов и бобов в узле стебля.
В период 1983-1991 года достижения продуктивности орошаемого агроценоза сои на уровне 2,5-3 т/га зерна при непродолжительных сроках вегетации - 105-110 дней -была решена на основе выведения сорта Волгоградка 1, превысившего стандарт Мерит (2,25 т/га) на 0,26 т/га и созревающего на 12 дней раньше его (120 дней).
Повышенный спрос на растительный белок в период 1992-2003 года нацеливал селекционеров на создание более урожайного, чем возделываемый в производстве, сорта сои с продуктивностью, приближающейся к 3 т/га зерна. Поиск и отбор фотосинте-тически продуктивных генотипов с более высокой чистой продуктивностью фотосинтеза, чем у стандарта Волгоградка 1, привёл к созданию сорта ВНИИОЗ 76 с уровнем урожайности 2,81 т/га и продолжительностью вегетационного периода 11 дней.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Одной из главенствующих задач в селекции сортов сои, пригодных для возделывания в более северных широтах Российской Федерации (50°-55° северной широты), является создание ранних сортов. Для условий орошения внедрение скороспелых сортов особенно актуально, поскольку сокращается расход поливной воды, удобрений и снижается себестоимость продукции. Ориентируясь на это, создали скороспелый сорт сои ВНИИОЗ 86. За 91 день вегетационного периода он обеспечивал сбор 2,2 т/га зерна, превысив стандарт Соер 3 на 0,23 т/га.
Усиление аридизации климата в предшествующие (2006-2010) годы потребовало внесения корректив в технологию возделывания сои в условиях орошения и, в первую очередь, - увеличения расхода поливной воды - на 20-30 %. Однако избыточное формирование листостебельной массы, характерное для сои, особенно в посевах с орошением, сконцентрировало внимание селекционеров на отборе коротко-средне-стебельных морфобиотипов. За счёт более позднего (на 20-25 дней) затенения междурядий, чем у сортов с повышенным линейным ростом (Мерит, Волгоградка 1, ВНИИОЗ 76), у невысокого стеблестоя больше света поступает на посевы, особенно в нижнюю прикорневую часть, где формируются первые бобы и семена высокого качества.
Многолетний скрининг сортообразцов с законченным (с началом цветения) ростом, в сравнении с генотипами, характеризующимися незаконченным (недетерми-нантным ростом), способствовал получению детерминантной линии № 233. Включение сортов и форм в сложную гибридизацию (Волгоградка 1 , Волжана, Белоснежка, Эванс, Находка) и проведение многолетнего отбора продуктивных короткостебельных сорто-типов привело к получению принципиально нового сорта ВНИИОЗ 31 с уровнем урожайности 3,11 т/га, что выше, чем у стандарта ВНИИОЗ 76, на 0,27 т/га.
Стремительный рост посевных площадей сои в мире и в Российской Федерации на рубеже 2011-2022 года ориентировал сельхозтоваропроизводителей на получение более высокой урожайности орошаемой сои 3,5-4 т/га. Многолетняя проработка материала с участием сортов ВНИИОЗ 31, сортообразца К-10001 (ВНИИОЗ 152) ВИР разных сроков созревания дала возможность создать комплексно-ценный сорт сои Волго-градка 2 с уровнем урожая 3,5 т/га (у стандарта ВНИИОЗ 76 - 3,23 т/га), продолжительностью вегетации 109 дней и высотой стебля 0,72 м.
Библиографический список
1. Бурляева М. О., Ростова Н. С. Изменчивость структуры корреляций морфологических и хозяйственных признаков у сои с разным типом роста и ветвления // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23. № 6. С. 78-86.
2. Вронская Л. В., Толоконников В. В., Кошкарова Т. С. Скороспелый, высокоурожайный сорт сои и особенности технологии его возделывания // Орошаемое земледелие. 2021. № 3. С. 31-34.
3. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1 «Сорта растений» (официальное издание). М: ФГБНУ «Росинформтех», 2020. 680 с.
4. Дидоренко С. В., Спрягайлова Ю. Н., Абдугалиева А. И. Селекция скороспелых сортов сои на востоке Казахстана // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018. Т. 179. № СПб. С. 63-77.
5. Кошкарова Т. С., Толоконников В. В., Вронская Л. В. Селекционное улучшение сортов сои на короткостебельность // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 2 (66) С. 118-126.
6. Некрасов А. Ю. Соя: источник из коллекции генетических ресурсов ВИР // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181. № 1. С. 48-52.
7. Результаты изучения образцов сои на Адлерской опытной станции ВИР в 2013-2015 гг. / И. В. Сеферова, А. П. Бойко, И. Н. Перчук, Т. В. Шелега, Т. А. Шолухова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018. Т. 179. № 3. С. 143-151.
8. Селекционные и агротехнические факторы увеличения урожайности среднескоро-спелых сортов сои в условиях орошения / Т. С. Кошкарова, В. В. Толоконников, Г. П. Канцер, Н. М. Плющева // Орошаемое земледелие. 2019. № 3. С. 26-29.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
9. Селекция сои на скороспелость и высокий биологический потенциал продуктивности в условиях орошения / В. В. Толоконников, С. С. Мухаметханова, Г. П. Канцер, Н. М. Плющеева // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 1 (65). С. 78-86.
10. Сеферова И. В., Бойко А. П., Перчук И. Н. Каталог мировой селекции ВИР // Соя: исходный материал для селекции в южных регионах Российской Федерации. СПб., 2018. Вып. 855. 40 с.
11. Сортовые особенности водопотребления сои / С. С. Мухаметханова, В. В. Толокон-ников, Г. П. Канцер, Н. М. Плющева // Орошаемое земледелие. 2021. № 3. С. 19-22.
12. Толоконников В. В., Кошкарова Т. С., Вронская Л. В. Сравнительная экономическая эффективность использования сортов сои // Орошаемое земледелие. 2021. № 1. С. 21-24.
13. Чамурлиев Г. О., Толоконников В. В., Чамурлиев О. Г. Соя при орошении в Нижнем Поволжье. Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2018. 156 с.
14. Agromeliorative methods of cultivation of a new variety of soybeans Volgogradka 2 under irrigation conditions / V. V. Tolokonnikov, A. A. Novikov, E. S. Vorontsova, S. D. Fomin, T. S. Koshkarova // International Conference on Engineering Studies and Cooperation in Global Agricultural Production: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 843. I. 1. article number 012013.
15. Kujane K., Sedibe M. M., Mofokeng A. Genetic diversity analysis of soybean (Glycine max. (L.) Merr.) genotypes making use of SSR markers // Australian Journal of Crope Science. 2019. V. 13 (07). P. 1113-1119.
16. Robison J. D. The ethylene signaling pathway negatively impacts of dreb-regulated cold response in soybean (glycine max) // Frontiers in Plant Science. 2019. V. 10. P. 121.
17. The models of Soybean varieties adapted to dry conditions / V. V. Tolokonnikov, L. V. Vronskaya, M. V. Trunova, T. S. Koshkarova, G. M. Saenko // Advances in Science for Agriculture: Achievements of Science for the Agro-Industrial Complex. 2021. Vol. 659. I. 1. 012072.
18. Vital R. G. Ketric oxide increases the physiological and biochemical stability of soybean plants under high temperature // Agronomy. 2019. V. 28. P. 412.
Информация об авторах: Толоконников Владимир Васильевич, заведующий лабораторией селекции с.-х. культур ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, Волгоград, ул. Тимирязева, 9), доктор сельскохозяйственных наук, e-mail: [email protected], тел.: +79177238403.
Канцер Галина Павловна, старший лаборант лаборатории селекции с.-х. культур ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, Волгоград, ул. Тимирязева, 9), кандидат сельскохозяйственных наук, e-mail: [email protected], тел.: +79275043115.
Набойченко Константин Викторович, руководитель центра селекции и семеноводства ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Волгоград, проспект Университетский, 26), кандидат сельскохозяйственных наук, e-mail: [email protected], тел.: +79047563179.
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-12 COMBINED IRRIGATION SYSTEMS FOR GARDEN AND ROW CROPS
M. Y. Khrabrov, A. V. Mayer
Federal State Budget Science Center «All-Russian Scientific Research Institute of Hydrotechnics and Land Reclamation named after A. N. Kostyakova»
Received 01.04.2023 Submitted 10.05.2023
Summary
The article reveals the main approaches to the design and principles of operation of combined irrigation systems. The most important technical estimates of strip and fine sprinkling in combination with drip irrigation are given.
