CC BY
46
УДК / UDC 633.1 "32Г+633.1 "324"]:631.526.32.001.36:631.52:631.552.2(470.32)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ И ОЗИМОЙ ПШЕНИЦ В СВЯЗИ С СЕЛЕКЦИЕЙ НА ВЫСОКУЮ И КАЧЕСТВЕННУЮ УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНА В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА РОССИИ
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF MODERN VARIETIES OF SPRING AND
WINTER WHEAT IN CONNECTION WITH BREEDING FOR HIGH AND HIGH-QUALITY GRAIN YIELD IN THE CENTRAL BLACK EARTH REGION OF RUSSIA
Амелин A.B.1*, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование»
Amelin A.V.1, Doctor of Agricultural Sciences, Head of the Center for Collective Use "Plant genetic resources and their use" Чекалин Е.И.1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Chekalin E.I.1, Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher Заикин В. В.1, кандидат сельскохозяйственных наук, младший научный сотрудник Zaikin V.V.1, Candidate of Agricultural Sciences, Junior Researcher Мазалов В.И.2, доктор сельскохозяйственных наук, директор
Mazalov V.I.2, Doctor of Agricultural Sciences, Director Городов B.T.3, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Gorodov V.T.3, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Икусов P.A.1, аспирант Ikusov R.A.1, Postgraduate Student 1ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia 2ФГБНУ «Шатиловская сельскохозяйственная опытная станция» Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур»,
Орловская область, Россия "Shatilovo Agricultural Experiment Station" Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops, Orel region, Russia 3 ФГБОУ ВО ««Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина», Белгородская область, Россия Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Belgorod State Agricultural University named after V. Gorin", Belgorod region, Russia *E-mail: amelin 100@mail.ru
Представлены результаты сравнительного анализа современных сортов яровой и озимой пшениц с целью выявления перспективных для возделывания в производстве и использования в селекции на высокую и качественную урожайность. Выявлено, что основными достоинствами сортов озимой пшеницы являются высокая и относительно стабильная урожайность по годам, а у сортов яровой пшеницы - высокие хлебопекарные качества зерна и повышенная устойчивость к засухе на начальных этапах развития. Современные сорта озимой пшеницы формировали урожайность зерна в среднем на 20% больше, по сравнению с пшеницей яровой. В годы исследований ее величина у озимой пшеницы колебалась в интервале от 3,7 до 5,5 т/га, а у яровой - от 2,0 до 4,6 т/га. В тоже время, содержание белка в зерне сортов яровой пшеницы было в среднем на 1% выше и варьировало от 15,0 до 16,8%. Во многом схожие результаты получены и по содержанию в зерне клейковины. У сортов яровой пшеницы ее значение в годы исследований
варьировало от 23,8 до 29,3%, а у озимой пшеницы - от 21,1 до 28,5%. Современные сорта яровой пшеницы имели определенное преимущество и по устойчивости к засухе на начальных этапах развития. При этом, в генофонде каждой культуры выявлены генотипы, которые имеют сопоставимую высокую урожайность и качество зерна, а также устойчивость к недостатку влаги, поэтому могут рассматриваться, как перспективный исходный материал для селекции. У яровой пшеницы таковыми являются Воронежская 18, Йолдыз и Дарья, а у озимой пшеницы - Памяти Федина и Ариадна. В целом подтвержден вывод о перспективности селекции пшеницы на сочетание урожайности и качества зерна и, что яровую пшеницу, по-прежнему, следует рассматривать как страховую культуру, особенно для получения качественного продовольственного зерна.
Ключевые слова: озимая пшеница, яровая пшеница, селекция, сорт, урожайность, засухоустойчивость, качество зерна, белок, клейковина.
The article presents the results of a comparative analysis of modern varieties of spring and winter wheat in order to identify promising for cultivation in production and use in breeding for high and high-quality yields. It is revealed that the main advantages of winter wheat varieties are high and relatively stable yield over the years, and spring wheat varieties have high baking qualities of grain and increased resistance to drought at the initial stages of development. Modern varieties of winter wheat formed grain yield on average 20% more than spring wheat. In the years of research, its value in winter wheat ranged from 3.7 to 5.5 t/ha, and in spring wheat-from 2.0 to 4.6 t/ha. At the same time, the protein content in the grain of spring wheat varieties was on average one percent higher and varied from 15.0 to 16.8%. In many respects similar results were obtained and the content of gluten in the grain. In spring wheat varieties, its value in the years of research ranged from 23.8 to 29.3%, and in winter wheat - from 21.1 to 28.5%. Modern varieties of spring wheat had a certain advantage and resistance to drought in the early stages of development. At the same time, in the gene pool of each culture identified genotypes that have a comparable high yield and grain quality, as well as resistance to lack of moisture, so can be considered as a promising source material for breeding. At spring wheat such are Voronezhskaya 18, Joldyz and Dar'ya, and at winter wheat - Pamyat' Fedina and Ariadna. In General, the conclusion about the prospects of wheat breeding for a combination of yield and grain quality was confirmed, and that spring wheat should still be considered as an insurance crop, especially for obtaining high-quality food grain.
Key words: spring wheat, winter wheat, breeding, variety, yield, drought resistance, grain quality, protein, gluten.
Введение. Необходимость возделывания яровой и озимой пшеницы обусловлена, прежде всего, огромной потребностью в высококачественном сырье для хлебопекарной и пищевой промышленности. В силу этого её значение на мировом продовольственном рынке будет только возрастать [1, 2].
Для обеспечения устойчивого и эффективного развития продовольственного рынка России в основных зерносеющих регионах страны весьма важно знать реальные возможности растений яровой и озимой пшеницы, которые способны максимально реализовывать свой генетический потенциал продуктивности. В связи с этим, нами было проведено сравнительное изучение современных сортов озимой и яровой пшениц в условиях экологического испытания на Шатиловской СХОС, результатам которого и посвящена данная научная статья.
Цель исследований - выявить биологические и хозяйственные достоинства и недостатки растений у современных сортов озимой и яровой пшениц, определить перспективы их использования.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились на базе ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в рамках совместного проекта по селекции с Шатиловской СХОС ФГБНУ
ФНЦ ЗБК и Белгородским ГАУ имени В.Я. Горина и в соответствии с тематическим планом-заданием Министерства сельского хозяйства РФ.
Экологическое испытание опытного материала осуществлялось на опытном поле Шатиловской СХОС, а морфофизиологический анализ, структура и качество урожая выполнялись в лабораториях ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ.
Объектом исследований являлись сортообразцы яровой и озимой пшеницы из ведущих селекционных центров России. Выращивание осуществлялось по общепринятой технологии для региона. Площадь делянки составляла 25 м2, размещение - систематическое со смещением, повторность 3-4-х кратная.
Биохимические показатели качества (содержание белка, клейковины) определяли на анализаторе зерна марки Infratec 1241 швейцарской фирмы ГОЭЯ
Учеты и наблюдения проводились в соответствии с общепринятыми методиками [3, 4].
Метеоусловия во время вегетации растений в годы исследований заметно различались. В 2014 году вторая и третья декады апреля были теплее обычного на 0,1 -1,6°С., а май - на 1,4°С, на фоне повышенного увлажнения - количество осадков превышало среднемноголетнюю норму на 25%. Но июнь был засушливым и жарким - количество осадков выпало на 48% меньше, от среднемноголетней нормы при температуре воздуха на 1,2-2,4°С выше ее значения.
Погодные условия в течение вегетационного периода 2015 года характеризовались неравномерным распределением осадков и перепадами температуры. В апреле температура воздуха была на 1,9°С ниже, а количество осадков на 45% больше среднемноголетней нормы. В мае температура воздуха и количество осадков, наоборот, превышали на 3,2°С и на 24% соответственно среднемноголетние показатели. В июне среднесуточные температуры были близкими к среднемноголетним данным, при большом избытке влаги - осадков выпало 155% к среднемноголетней норме. Из-за сильного ветра, который пришелся на 3 декаду июня, посевы сильно полегли.
В 2016 году в третьей декаде апреля было холоднее обычного на 4°С, а количество осадков выпало на 34% меньше среднемноголетней нормы. В мае и в июне температура воздуха и количество осадков также были ниже нормы в среднем на 1,3°С и 53,5%. Лишь в июле и в августе отмечалось теплее обычного на 0,8°С и на 3°С, соответственно.
В 2017 году апрель также был холоднее обычного на 3,5°С, а количество осадков выпало 111% среднемноголетней нормы, тогда как в мае температура воздуха была выше на 4,1°С, а количество осадков на 31% меньше обычной нормы. Более экстремальная погода отмечалась в июне: температура воздуха была ниже на 0,9°С, а количество осадков на 72% среднемноголетних значений. Июль же был теплее и влажнее обычного - температура воздуха была выше на 3,1 °С, а количество осадков на 44% среднемноголетнею норму.
В 2018 году погодные условия были еще экстремальнее, особенно в первую половину вегетационного периода: температура воздуха была выше (в апреле на 2,1°С, в мае - на 3,2°С, в июне - на 1,2°С), а количество осадков ниже: в апреле - на 10,0 мм, в мае на 19,0 мм, а в июне - на 56,0 мм по сравнению со среднемноголетними значениями.
Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью современных компьютерных программ с использованием методических рекомендаций Б.А. Доспехова (1985) [5].
Результаты и обсуждение. Благодаря достижениям селекции урожайность зерна яровой и озимой пшениц в Центральном и ЦентральноЧерноземном регионе России выросла в последние годы до 6 т/га, а в определенных условиях у отдельных сортов она может достигать 10,0 т/га и более [6-8].
По результатам проведенных нами исследований, урожайность зерна у современных сортов озимой пшеницы в условиях экологического испытания на Шатиловской СХОС составляла в годы исследований в среднем 4,4 т/га, тогда как у сортов яровой пшеницы при тех же условиях она формировалась на уровне 3,5 т/га, то есть была на 20% меньше Интервал генотипического варьирования урожайности зерна у озимой пшеницы находился в пределах 2,6-5,5 т/га, а у яровой пшеницы - 2,4-4,5 т/га. Максимальная урожайность зерна в благоприятных погодных условиях вегетации составляла в среднем 7,6 т/га - у озимой пшеницы и 5,0 т/га - у яровой пшеницы [8]. Причем, сорта яровой пшеницы в целом формировали не только более низкую, но и менее стабильную урожайность зерна. В годы исследований ее величина у яровой пшеницы варьировала от 2,0 до 4,6 т/га, а у озимой пшеницы - от 3,7 до 5,5 т/га (рис.1).
I I I I
2014 2015 2016 2017 2018
■ Яровая пшеница "Озимая пшеница
Рисунок 1 - Урожайность зерна яровой и озимой пшеницы в среднем по изученным сортам в годы испытания на Шатиловской СХОС
Тем не менее, в определенных условиях урожайность яровой пшеницы вполне может быть сопоставима с урожайностью озимой пшеницы, что позволяет ее рассматривать как страхующую культуру [9].
В наших опытах это отмечалось в 2015 и 2017 годы, когда во время колошения, цветения и формирования зерновок (июнь) выпало ограниченное количество осадков - ниже многолетней нормы в среднем на 28,5%. Очевидно, это можно объяснить лучшей устойчивостью яровой пшеницы к недостатку влаги по причине образования у растений большего количества зародышевых корней, по сравнению с озимой пшеницы. Рядом ученых данное свойство рассматривается в качестве селекционного показателя при отборе исходного материала на засухоустойчивость [10, 11].
Проведенные нами лабораторные опыты показали, что современные сорта яровой пшеницы на ранних этапах развития имеют определенное преимущество и по устойчивости к осмотическому стрессу. Значения всхожести семян на растворе сахарозы у сортов и селекционных линий яровой пшеницы оказались в среднем на 10% выше, чем у сортов озимой пшеницы (рис. 2).
60 -1
Л /
/
50 / V
40 / 59 53 46
30 /
20 /
10
п / V
□ Сорта яровой пшеницы
□ Селекционные линии яровой пшеницы
□ Сорта озимой пшеницы
Рисунок 2 - Сравнительная оценка устойчивости к осмотическому стрессу сортов яровой и озимой пшеницы
Анализ распределения сортов по группам устойчивости выявил, что доля высокоустойчивых сортов в общем их числе у сортов яровой пшеницы на 8,9% больше, чем у озимой, а доля высоко и среднеустойчивых в сумме составляет 65%, тогда как у озимой пшеницы - 46,4 %.
Среди изученных сортов яровой пшеницы наиболее высокой засухоустойчивостью на ранних этапах развития характеризовались Воронежская 18, Дарья, Йолдыз, Вятчанка, Тулайковская 110, Любава -всхожесть их семян на растворе сахарозы находилась в пределах 72-88%, по сравнению с прорастанием на воде (табл. 1).
Таблица 1 - Оценка относительной засухоустойчивости сортов яровой пшеницы (% семян, проросших на растворе сахарозы по отношению к контролю)_
Высокоустойчивые Среднеустойчивые Устойчивость ниже средней Неустойчивые
Воронежская 18 88 Кинельская Юбилейная 70 Безенчукская Нива 50 Безенчукская 210 30
Дарья 86 Донская нива 70 Фаворит 47 Безенчукская 209 14
Вятчанка 85 Злата 68 Биора 2 39
Йолдыз 81 Экада 68 Кинельская 60 38
Тулайковская 110 80 Агата 60 Донская Элегия 33
Любава 72 Юбилейная 80 60
Башкирская 28 58
У сортов озимой пшеницы лучшими показателями засухоустойчивости на ранних этапах развития характеризуются Богданка, Ариадна, Чернозёмка 88, Вяземка, Находка, Памяти Федина (табл. 2).
Таблица 2 - Оценка относительной засухоустойчивости сортов озимой пшеницы (% семян, проросших на растворе сахарозы по отношению к контролю)_
Высокоустойчив Среднеустойчив Устойчивость ниже средней Неустойчивые
Богданка 82 Ксения 59 Бунчук 50 Черноземка 115 25
Ариадна 65 Синтетик 58 Писанка 49 Немчиновская 24 25
Черноземка 88 65 Немчиновская 57 54 Инна 47 Капризуля 20
Вяземка 65 Казачье 52 Корочанка 44 Аксинит 16
Находка 63 Московская 39 51 Аскет 41
Памяти Федина 61 Багира 51 Капитан 41
Благодарка 40
Марафон 35
Лагуна 34
Крастал 32
Базальт 32
Зерноградская 11 32
Причем, в генофонде каждой культуры выявлены генотипы, которые отличаются и высокой устойчивостью к недостатку влаги, и сопоставимой урожайностью зерна, в силу этого могут рассматриваться, как перспективный исходный материал для селекции. У яровой пшеницы таковыми являются Воронежская 18, Йолдыз и Дарья; у озимой пшеницы - Памяти Федина и Ариадна.
Однако, для сельскохозяйственного производства важно, чтобы новые сорта пшеницы формировали не только высокий и стабильный, но и качественный урожай зерна, прежде всего, из-за востребованности хлебопекарных качеств. Достичь данной цели за счет сорта и технологии, по-видимому, будет не просто, ввиду существующей отрицательной зависимости между двумя этими признаками [12] и значительным влиянием на показатели качества зерна погодных условий [13-15].
Тем не менее, практика показывает, что эта проблема все же может быть преодолена средствами селекции. Сандухадзе Б.И. с соавторами (2016), при сопоставлении средней урожайности и качества зерна у сортов по годам наблюдали разнонаправленные их изменения: при более низкой урожайности содержание клейковины повышалось, а при высокой урожайности, наоборот, снижалось. В засушливые годы при низкой урожайности содержание клейковины увеличивалось. По их мнению, однотипная изменчивость по средним показателям изучавшихся признаков отражает видовую адаптивность на внешние факторы, различия же по сортам свидетельствуют о результатах селекции. Это позволило им сделать вывод о перспективности селекции озимой пшеницы на сочетание урожайности и качества зерна [16].
В наших опытах, также были получены доказательства о перспективах селекции на высокую урожайность и качество зерна. Среди изученных сортов озимой пшеницы высокую и качественную урожайность зерна формировали Памяти Федина, Московская 40, Ариадна, которые могут рассматриваться селекцией культуры в качестве перспективного исходного материала.
В решении проблемы получения урожайности высокого качества еще больший интерес для производства представляют сорта яровой пшеницы. В годы исследований содержание белка в их зерне было в среднем на один процент выше, чем у озимой пшеницы и варьировало от 15,0 до 16,8%. Наиболее существенное преимущество отмечалось в 2014 и 2018 годы - в среднем на 2%, а в 2015 году сорта яровой пшеницы формировали не только более качественный по содержанию белка урожай, но и одинаковый по величине с озимой пшеницей (рис. 3).
2014 г.
2015 г.
2016 г.
2017 г.
2018 г.
■ Яровая пшеница "Озимая пшеница
Рисунок 3 - Среднее содержание белка в зерне по изученным сортам яровой и озимой пшеницы в годы исследований, %
Во многом схожие результаты получены и по содержанию в зерне клейковины. У сортов яровой пшеницы ее значение в годы исследований варьировало от 23,8 до 29,3%, а у озимой пшеницы - от 21,1 до 28,5%, соответственно (рис. 4).
2014 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2018 г.
■ Яровая пшеница "Озимая пшеница
Рисунок 4 - Среднее содержание клейковины в зерне по изученным сортам яровой и озимой пшеницы в годы исследований, %
У яровой пшеницы наибольшим содержанием в зерне белка и клейковины отличались сорта Агата, Рима, Вольнодонская, а у озимой пшеницы -Московская 40, Бригада, Московская 39. Причем сорта яровой пшеницы Иделле, Кинельская Юбилейная, Йолдыз формировали не только наиболее качественный, но и высокий урожай зерна,
Выводы. Таким образом, биологический потенциал современных сортов яровой и озимой пшеницы позволяет в условиях Центрально-Черноземного региона России получать высокий и качественный урожай зерна, пригодный на продовольственные цели. Основными достоинствами сортов озимой пшеницы является высокая и относительно стабильная урожайность по годам, а у сортов яровой пшеницы - повышенная устойчивость к засухе на начальных этапах развития и высокие хлебопекарные качества, что позволяет рекомендовать возделывать данную культуру в регионе наравне с озимой пшеницей.
Для дальнейшего повышения эффективности сельскохозяйственного производства, у сортов озимой пшеницы актуально на начальных этапах развития повысить способность зерновок оттягивать труднодоступную влагу из почвенного комплекса, в связи с появившейся в последние годы тенденцией острого дефицита атмосферных осадков в августе-сентябре.
Весьма перспективным направлением в селекции культуры на урожайность и качество может оказаться и повышение фотосинтетической активности листьев в период формирования зерновок. Между интенсивностью фотосинтеза, содержанием клейковины и белка нами выявлена положительная связь, особенно значимая в условиях вегетации с ограниченным количеством осадков, что наблюдалось в 2015 и 2018 годах. В 2015 г. коэффициент корреляции интенсивности фотосинтеза с содержанием белка составлял +0,86, с содержанием клейковины - +0,82, а в 2018 г. его значение было равно +0,76 и +0,71, соответственно.
У яровой же пшеницы поднять существенно эффективность производства можно, к примеру, путем увеличения у новых сортов адаптивности к различным условиям освещения, используя для этого разработанный нами специальный способ (патент № 2694197 от 09.07.2019 г.).
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Шпаар Д.И. Зерновые культуры. Мн.: ФУ Аинформ, 2000. 421 с.
2. Значение озимой и яровой пшеницы в производстве продуктов питания / Н.В. Долгополова, В.А. Скрипин, О.М. Шершнева, Ю.В. Алябьева // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2009. Т. 5. № 5. С. 52-56.
3. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. Общая часть / Под общей редакцией председателя государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур при МСХ СССР, доктора с.-х. наук М.А. Федина. М., 1985. 269 с.
4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М., 1989. 194 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
6. Сортимент озимой мягкой пшеницы для Центрального региона России с повышенным потенциалом продуктивности и качества / Б.И. Сандухадзе,
Г.В. Кочетыгов, М.И. Рыбакова, В.В. Бугрова, A.A. Морозов, Э.К. Сандухадзе, М.С. Коровушкина, Н.Ю. Гусева // Вестник Орел ГАУ. 2012. № 3 (36). С. 4-8.
7. Парахин Н.В., Амелин A.B., Мельник А.Ф. Влияние эндо- и экзогенных факторов на урожайность и содержание белка и клейковины в зерне современных сортов озимой пшеницы // Зерновое хозяйство России. 2015. № 3. С. 21-26.
8. Урожайность зерна пшеницы яровой в условиях Орловской области и особенности ее формирования современными сортами / Е.И. Чекалин, A.B. Амелин, В.В. Заикин, P.A. Икусов, В.И. Мазалов, A.B. Сагин, В.Т. Городов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018. № 72. С. 369-372.
9. Кудина К.А., Балашов В.В. Яровая пшеница - страховая культура озимой на светло-каштановых почвах Волгоградской области // Научно-агрономический журнал. 2014. № 1 (94). С. 12-13.
10. Влияние количества зародышевых корней на засухоустойчивость сортов яровой мягкой пшеницы в Центральном Казахстане / С.Г. Середа, А.И. Седловский, A.M. Моргунов, Г.А. Середа // Биотехнология. Теория и практика. 2007. № 2. С. 67-71.
11. Сидоров A.B., Федосенко Д.Ф. Результаты селекции яровой пшеницы на увеличение числа и степени развития зародышевых корней // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (102). С. 77-82.
12. Мельник А.Ф. Повышение эффективности адаптивных технологий выращивания озимой пшеницы // Вестник Орел ГАУ. 2012. № 4. С. 21-25.
13. Значение сорта в повышении эффективности производства зерна озимой пшеницы в природно-экологических условиях Орловской области / A.B. Амелин, А.Ф. Мельник, В.И. Мазалов, А.Н. Николаев // Зернобобовые и крупяные культуры. 2013. № 3 (7). С. 57-65.
14. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Пути совершенствования качества зерна // Научно-технический прогресс в перерабатываемых отраслях АПК: материалы международной конференции. М.: МГА ПП, 1995.
15. Маркин Б.К. Проблемы повышения качества и стимулирования производства зерна в Поволжье // Зерновые культуры. 2000. № 4. С. 12-14.
16. Селекция озимой пшеницы на продуктивность и качество сортов / Б.И. Сандухадзе, М.И. Рыбакова, A.B. Осипова, Г.В. Кочетыгов, В.В. Бугрова, Е.И. Давыдова, З.Н. Щербакова, О.П. Кондратьева, H.A. Яшина// Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2 (18). С. 14-19.
