CC BY
52
УДК 633.16:631.527
СОРТ ИОСИФ - новый ЭТАП в СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО
ЯЧМЕНЯ
Н.В. СЕРКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Т.Е. КУЗНЕЦОВА, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
С.А. ЛЕВШТАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
В.В. НЕСТЕРЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник В.М. ЧУМАК, научный сотрудник Краснодарский научно-исследовательский институт им. П.П. Лукьяненко, центральная усадьба КНИИСХ, Краснодар, 350012, Российская Федерация
Резюме. Одно из наиболее эффективных и дешевых средств повышения производства сельскохозяйственной продукции -сорт. Новый сорт озимого ячменя Иосиф, предложенный к использованию в производстве по 6 региону РФ с 2015 г., относится в разновидности паллидум, имеет крупный шести-рядный колос и зерно с массой 1о0о шт. 39-47 г. Улучшенное анатомическое строение стебля позволило сформировать прочную соломину, поэтому, несмотря на высокорослость, растения обладают хорошей устойчивостью к полеганию. Хороший иммунитет позволяет возделывать новый сорт на среднем агрофоне без применения фунгицидов, а на высоком ограничиться одной обработкой. Интенсивный начальный рост и высокая кустистость позволяют снизить норму высева до 3,5-4,0 млн всхожих семян на 1 га. Глубоко проникающая корневая система обеспечивает растения влагой во время засухи, поэтому, несмотря на то что по продолжительности вегетационного периода сорт относится к среднепоздней группе, в засушливые годы он снижает урожайность в меньшей степени. Потенциальная урожайность нового сорта 110 ц/га. При такой продуктивности он может полегать, поэтому на высоком агрофоне рекомендуется применять ретарданты. Выращивание сорта Иосиф, наряду с повышением урожайности, позволяет уменьшить себестоимость продукции и повысить рентабельность производства зерна озимого ячменя. Ключевые слова: озимый ячмень, сорт Иосиф, урожайность, устойчивость к полеганию и болезням, адаптивность. Для цитирования: Сорт Иосиф - новый этап в селекции озимого ячменя/Н.В. Серкин, Т.Е. Кузнецова, С.А. Левштанов, В.В. Нестеренко, В.М. Чумак, Н.А. Веретельникова//Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №12. С. 55-57.
Озимый ячмень - ценная и высокопродуктивная зерновая культура. Благодаря более продолжительному периоду вегетации и лучшему использованию осенне-зимних запасов влаги он превосходит яровой ячмень по урожайности в 1,5-2,0 раза [1, 2]. Так, в 2015 г. средний сбор зерна озимого ячменя с единицы площади в Краснодарском крае составил рекордные 62,3 ц/га, а ярового - только 38,2 ц/га, или на 24 ц/га меньше. В связи с этим площадь посевов озимого ячменя в Краснодарском крае более чем в 3 раза превосходит площадь посева ярового ячменя. К сожалению, зимо- и морозостойкость этой культуры значительно ниже, чем у других озимых зерновых [1]. Поэтому ареал ее распространения ограничен югом России, а доля посевов озимого ячменя составляет всего 5% от общей площади, занятой ячменем в стране [3].
Селекция озимого ячменя в Краснодарском крае начата в 20-х годах ХХ века. Первые сорта были высокорослыми, вследствие чего сильно полегали, мелко-зерными и недостаточно устойчивыми к зимнеповреж-дающим факторам среды [3]. Значительное снижение высоты растений в результате перевода основного направления селекции на плотноколосый морфотип,
позволило увеличить устойчивость к полеганию и, как результат, привело к повышению урожайности [4]. Начиная с 80-х годов прошлого века, большинство сортов озимого ячменя селекции Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко были представлены разновидностью параллелум ^аг. рага11е1ит). Это позволило увеличить урожайность озимого ячменя в крае до 60 ц/га, в отдельных хозяйствах - до 80 ц/га, а на отдельных полях до 100 ц/га.
В 2007 г. в Краснодарском крае для использования в производстве был предложен рыхлоколосый сорт озимого ячменя Самсон, который отличался высокой устойчивостью к воздействию зимнеповреждающих факторов среды, но не нашел широкого распространения в производстве из-за недостаточной устойчивости к полеганию. Максимальная площадь посевов этого сорта в Краснодарском крае не превышала 10 тыс. га.
Изучение отдельных признаков анатомо-морфологического строения стебля, проведенное на 40 сортах озимого ячменя различного происхождения, показало, что в годы с сильным полеганием коэффициент корреляции между устойчивостью к полеганию и урожайностью достигал г=0,60, в то время как между высотой растений и урожайностью он составлял лишь г=-0,27. На основании этого был сделан вывод о том, что высота растений - не единственный критерий устойчивости к полеганию. Причем среди изученных параметров не выявлено ни одного, тесно коррелирующего с указанным признаком. Наиболее тесная связь с устойчивостью к полеганию отмечена у таких анатомо-морфологических признаков строения стебля, как диаметр соломины над узлом кущения (г=0,55), толщина соломины под колосом (г=0,55), количество внутренних проводящих пучков в первом междоузлии (г=0,47), количество наружных проводящих пучков во втором междоузлии (г=0,44), количество проводящих пучков в листовом влагалище над первым узлом (г=0,40). Выявлено также довольно широкое варьирование по признакам количество слоев клеток склеренхимного кольца и количество крупных сосудов в проводящих пучках, которые, на наш взгляд, также оказывают влияние на устойчивость к полеганию [5]. Это свидетельствует о сложности селекции по признаку устойчивость к полеганию и о важности количества слоев склеренхимы и внутренних проводящих пучков для ее повышения.
Цель исследования - вывести новый сорт озимого ячменя, сочетающий высокую продуктивность с устойчивостью к полеганию и болезням, отвечающий требованиям производства и позволяющий снизить затраты на возделывание.
Условия, материалы и методы. Полевые и лабораторные исследования проводили с 1981 по 2015 гг. в отделе селекции и семеноводства ячменя Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко (КНИИСХ) и на Северо-Кубанской сельскохозяйственной опытной станции (СК СХОС).
В большинстве лет условия были благоприятными для развития, как растений озимого ячменя, так и возбудителей болезней, а также для оценки воздействия абиотических факторов среды и устойчивости к поле-
Таблица 1. характеристика сорта озимого ячменя иосиф, краснодар, книиСх, 2009-2015 гг.
Показатель Сорт
Михайло (стандартЯ Самсон Иосиф
Темп начального роста, балл 6 5 6
Темп весеннего отрастания, балл 7 5 6
Разновидность par. pal. pal.
Масса 1000 семян, г 42,3 43,4 42,5
Дата колошения, май 11 12 13
Морозостойкость, % 46 74 48
Высота растений, см 105,7 115,4 120,0
Устойчивость к полеганию, балл 6,5 3,5 8,7
Содержание белка, % 12,7 11,7 12,4
Экстрактивность, % 73,8 75,3 75,6
Устойчивость к болезням, балл:
мучнистой росе 4,8 5,3 8,3
карликовой ржавчине 4,0 4,5 5,3
сетчатой пятнистости 6,7 5,3 7,5
ганию. Кроме того, в период исследований отмечены годы со сложными условиями перезимовки (1985, 1994, 2003, 2008, 2012 гг.), а также засушливые годы (2000, 2003, 2007, 2010 гг.), что позволило оценить селекционный материал на устойчивость к воздействию стрессовых факторов среды.
Материалом для исследований служили ценные источники из мировой коллекции, индуцированные мутанты и сорта ячменя селекции КНИИСХ и других селекционных учреждений, а также гибридные популяции и отобранные из них семьи и линии.
Полевые опыты закладывали согласно методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [6], оценку устойчивости к полеганию и основным болезным проводили по девятибалльной шкале Международного классификатора СЭВ [7] и в соответствии с методическими указаниями [8, 9, 10, 11].
При биометрической обработке полученных данных использовали методы дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа [12].
результаты и обсуждение. Большое разнообразие исходного материала в селекционном питомнике озимого ячменя, которое объясняется как общими его объемами (от 24000 до 36000 семей ежегодно), так и разнообразными гибридными популяциями, позволяет выделить ценные образцы для дальнейшего изучения в контрольном питомнике и сортоиспытании. Такой селекционный конвейер дает возможность практически ежегодно передавать сорта на Государственное сортоиспытание. Так, в 2011 г. по итогам трехлетнего конкурсного испытания выделена линия 354-1-2-3/365-2. В связи со 100-летием со дня рождения выдающегося ученого Иосифа Абрамовича Рапопорта, с именем которого мы связываем успехи в селекции озимого ячменя на Кубани [13], новый сорт получил название Иосиф.
Исходные линии различались по количеству проводящих пучков, количеству слоев клеток в склерен-химном кольце и строению паренхимы. Корневая
система линии 354-1-2-3 расположена в основном горизонтально в поверхностном слое, что способствует устойчивости растений к прикорневому полеганию, а у линии 365-2 преимущественно идет в глубину, обеспечивая растения влагой в критические периоды водопотребления. В результате отбора была выделена линия, трансгрессивная по количеству слоев клеток склеренхимы и количеству внутренних проводящих пучков. Несмотря на более высокую соломину, по устойчивости к полеганию сорт Иосиф превосходит стандарт Ми-хайло (табл. 1).
Новый сорт относится к группе среднепоздних, однако благодаря глубоко проникающей корневой системе он легче переносит почвенную и воздушную засуху в период налива зерна и меньше снижает урожайность в острозасушливые годы (2010 г.). Сорт обладает довольно высоким темпом начального роста, поэтому при запаздывании с посевом, а также при недостаточной для оптимального развития растений ячменя сумме эффективных температур осенью, меньше снижает урожайность, в сравнении со стандартами. Особенно заметно такое свойство проявилось в 2012 г. на фоне холодной осени 2011 г. В связи со слабым развитием растений озимого ячменя в осенний период вегетации и довольно поздним временем ее возобновления весной,урожайность сортов озимого ячменя в этом году была очень сильно связана с накоплением общей биомассы. Коэффициент корреляции между высотой растений и сбором зерна с единицы площади в зависимости от предшественника в конкурсном сортоиспытании колебался от 0,47 по эспарцету до 0,65 по кукурузе на зерно. В целом урожайность была низкой, но сорт Иосиф при средней величине этого показателя по 5 предшественникам 32,8 ц/га, превысил стандартный сорт Михайло на 4,2 ц/га, или более чем на 14% (табл. 2).
Сорт Иосиф при благоприятных условиях налива, как, например, в 2015 г., формирует довольно крупное зерно с массой 1000 шт. 47-50 г. При этом содержание белка в его основной продукции находится на уровне стандартного сорта Михайло, а по экстрактивности он превосходит стандарт на 1,8%.
Новый сорт отличается хорошей полевой устойчивостью к мучнистой росе и сетчатой пятнистости, в средней степени поражается карликовой ржавчиной (см. табл. 1), поэтому при возделывании на среднем фоне минерального питания может обходиться без обработки фунгицидами.
Таблица 2. Урожайность сорта иосиф в сравнении с наиболее распространенными сортами озимого ячменя, книиСх, г. краснодар, ц/га.
Сорт 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. Средняя
Михайло-ст. 63,9 28,6 70,1 67,4 90,0 64,0
Кондрат 67,8 26,1 61,9 71,5 96,9 64,8
Спринтер 60,2 28,0 57,0 74,5 95,0 62,9
Лазарь 64,9 26,9 65,4 65,1 96,3 63,7
Стратег 71,8 28,5 66,0 79,2 93,9 67,9
Иосиф 71,1 32,8 68,7 65,4 103,4 68,3
НСР0,05 3,2 2,3 3,3 3,6 4,2
Сорт Иосиф характеризуется очень высокой потенциальной урожайностью. На Северо-Кубанской СХОС в 2013 и 2015 гг. она достигала 110 ц/га, а в среднем за 5 последних лет составила 91,1 ц/га, что на 3,6 ц/га выше, чем у стандарта. В условиях г. Краснодар урожайность всех сортов озимого ячменя была несколько ниже, тем не менее, при средней величине этого показателя 68,3 ц/га сорт Иосиф превзошел стандарт на 4,3 ц/га, что составляет около 7%. Наибольшие прибавки отмечены в 2011, 2012 и 2015 гг. - соответственно, 11,3, 14,7 и 14,9% (см. табл. 2).
Выращивание нового сорта по различным предшественникам показало, что наибольшие прибавки, по сравнению со стандартом, он дает по плохим предшественникам. Так, в 2015 г. после кукурузы на зерно его урожайность составила 95,2 ц/га, или на 27,6 ц/га больше, чем у стандарта, а после ярового ячменя величины этих показателей были равны соответственно 111,6 и 22,9 ц/га.
Еще одна особенность сорта Иосиф - хорошее кущение, поэтому норма высева не должна превышать 3,5-4,0 млн всхожих семян на 1 га, что примерно на 1 млн всх. семян меньше, чем у других сортов озимого ячменя. В большинстве лет изучения наибольшую урожайность его посевы формировали при норме высева 3 млн всх. семян на 1 га, а в 2012 и 2015 гг., отличавшихся холодной осенью, - 4 млн всх. семян на 1 га. Поскольку новый сорт крупноколосый, для формирования высокого урожая ему достаточно 500-600 продуктивных колосьев на 1 м2. Увеличение нормы высева приводит
к вытягиванию соломины, снижению массы колоса и способствует полеганию.
При выращивании на высоком агрофоне часто наблюдается сильное развитие вегетативной массы и полегание растений сорта Иосиф, в таких случаях рекомендуется обрабатывать посевы ретардантами. В наших опытах обработка препаратом 2-ХЭФК на 49-51 фазе развития в дозе 1 л/га способствовала снижению высоты соломины на 25-30 см, что предотвращало полегание и позволяло дополнительно получать до 5 ц/ га зерна [14].
Сорт выровнен по фенотипу и биотипному составу гордеина, имеет формулу Н^ 2 19 01, отличающуюся от ранее предложенных для использования в производстве сортов озимого ячменя, что дает возможность контролировать сортовую чистоту и принадлежность партии семян к этому сорту в год посева до получения результатов грунтконтроля.
выводы. Сорт Иосиф - новое слово в селекции озимого ячменя. Обладая такими уникальными качествами, трудно сочетаемыми в селекционной практике, как высокорослость (120,0 см) и устойчивость к полеганию (8,7 балла), высокая продуктивность (до 103,4 ц/га в 2015 г.) и устойчивость к болезням (мучнистая роса 8,3 балла и сетчатая пятнистость 7,5 балла), высокая кустистость и засухоустойчивость, он не только повысит урожайность культуры, но и позволит снизить производственные затраты благодаря уменьшению нормы высева и количества обработок или отказу от применения фунгицидов.
Литература.
1. Кузнецова Т.Е., Серкин Н.В., Левштанов С.А. Итоги селекционной работы с ячменем//Земледелие. 2014. №3. С.6-8.
2. Серкин Н.В., Левштанов С.А. Особенности селекции ячменя на зимостойкость в условиях Краснодарского края// Field Crops Studies. 2007. Vol. IV. No. 1. С. 19-24.
3. Кузнецова Т. Е., Серкин Н. В. Селекция ячменя на устойчивость к болезням: монография. Краснодар: ООО «Просвещение Юг», 2006. 288 с.
4. Шевцов, В. М. Селекция ячменя на Северном Кавказе: автореф. дисс. доктора с.-х. наук. Немчиновка, 1982. 32 с.
5. Влияние анатомического и морфологического строения стебля озимого ячменя на устойчивость к полеганию / Р.Н. Исамитдинов, Н.Ю. Кекало, Т.Е. Кузнецова, Н.В. Серкин//Тр. кгАУ. 2009. 5(20). С.175-178.
6. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: «Колос», 1985. Вып. 1. 270 с.
7. Международный классификатор СЭВ. Л.: ВИР, 1983. 69 с.
8. Методические указания по устойчивости злаковых культур к мучнистой росе / сост. В.И. Кривченко. Л.: ВИР, 1980. 78 с.
9. Методические указания по изучению устойчивости ячменя к карликовой ржавчине. Л.: ВИР, 1974. 33 с.
10. Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса/3-е изд. Л.: ВИР, 1981. 31 с.
11. Методические указания по изучению иммунитета ячменя к пыльной головне и селекции устойчивых сортов / сост. П.Ф. Гаркавый, Е.К. Кирдогло. Одесса: ВСГИ, 1980. 28 с.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
13. Роль экспериментального мутагенеза в селекции озимого ячменя на Кубани / Т.Е. Кузнецова, С.А. Левштанов, Н.В. Серкин, А.Р. Юсупов. // 1ндукований мутагенез в селекцИ рослин: збiрник наукових праць 100-рiччю вщ дня на-рождення Й.А. Рапопорта присвячуеться. Бла Церква: РВ1КВ, Сектор оперативноi полiграфii БНАУ, 2012. С. 91-97.
14. Ващенко В.Ф., Серкин Н.В., Нам В.В. Влияние эндогенного фитогормона на урожайность и адаптацию сортов озимого ячменя к полеганию //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. №2. С. 10-12.
IOSIF VARIETY IS A NEW STAGE IN BREEDING OF WINTER BARLEY
N.V. Serkin, T.E. Kuznetsova, S.A. Levshtanov, V.V. Nesterenko, V.M. Chumak
Krasnodar P.P. Lukyanenko Research Institute of Agriculture, Tsentralnaya Usadba KNIISKH, Krasnodar, 350012, Russian Federation Summary. Variety is one of the most effective and cheap ways to increase the production of agricultural products. New winter barley variety losif, offered for use in production for the 6th region of Russian Federation in 2015, belongs to the palladium type. It has large six-row spike and thousand grain weight of 39-47 g. Improved anatomic structure of stem enabled to form a firm culm, thus, despite the tall height, the variety is resistant to lodging. Good immunity allows the new variety to be cultivated against medium agricultural background without applying any fungicides. Against high agricultural background only one treatment can be used. Intensive early growth and high tilling capacity allows reducing density of variety to 3.5-4.0 millions of germs per hectare. Deeply extending root system provides the plants with moisture during the drought, thus, despite the variety is medium-late maturing, during dry season the yield reduces in a less degree. The potential productivity of new variety is 11 t/ha. When the yield is so high, it probably lodges, for this reason retardant applying is recommended against high agricultural background. New variety losif along with yield increase, allows reducing production costs and increase cost-effectiveness of winter barley production.
Key words: winter barley, losif variety, productivity, resistance to lodging and diseases, adaptability.
Author Details: N.V. Serkin, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); T.E. Kuznetsova, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; S.A. Levshtanov, Cand. Sc. (Agr.), head of division; V.V. Nesterenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; V.M. Chumak, research fellow
For citation: Serkin N.V., Kuznetsova T.E., Levshtanov S.A., Nesterenko V.V., Chumak V.M. losif Variety Is a New Stage in Breeding of Winter Barley. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. No 12. Pp. 55-57 (In Russ.).
