CC BY
49
УДК 633.12:631.527
Сравнительный анализ урожайности сортов гречихи различных лет селекции
A.Н. ФЕСЕНКО1, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: office@ vniizbk.orel.ru)
B.И. МАЗАлОВ2, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора
О.В. БИРЮКОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, корп. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация
2Шатиловская сельскохозяйственная опытная станция, пос. Шатилово, 79, Новодеревеньковский р-н, Орловская обл., 303623, Российская Федерация
В 2012-2015 гг. в полевых условиях изучена урожайность и динамика ее формирования у 19 селекционных сортов гречихи различного морфотипа, в сравнении с местным сортом гречихи к-1709(коллекция ВИР, Орловская область). Результатом многолетней научной селекции гречихи в России стало увеличение урожайности у новых сортов различных морфотипов в среднем в 1,27-1,60 раза. Продолжительность вегетационного периода у сортов основных морфотипов в среднем практически не увеличилась, а у сортов «красно-стрелецкого» морфотипа даже значительно сократилась (в среднем на 4 суток). При этом произошло увеличение ассимилирующих возможностей растений: урожай надземной биомассы у селекционных сортов (кроме сортов «краснострелецкого» морфотипа и скороспелого сорта Темп) повысился на 1,0-8,8 %, у зеленоцветкового детерминантного сорта Дизайн - на 15,7 %. Основным фактором роста урожайности стало улучшение распределения ассими-лятов в растении. В наибольшей степени в результате селекции изменилась структура прироста урожая биомассы во второй части генеративного периода («цветение + 30» -уборочная спелость): доля зерна в приросте биомассы у селекционных сортов традици -онного морфотипа увеличилась в среднем на 16,0 %, у ограниченноветвящихся - на 22,1 %, у сортов «краснострелецкого» морфотипа - на 24,9 %, у «высокорослых» детерминантных - на 18,8 %, у коротко-стебельных детерминантных сортов - на 24,8 %. Наибольший рост величины этого показателя отмечен у скороспелого сорта Темп (33,8 %). Целью дальнейшей селекции гречихи по-прежнему остается сочетание изменения архитектоники растений с глубоким преобразованием физиологии
взаимодеиствия вегетативного и генеративного развития. Другим подходом может стать создание детерминантных сортов с высокой долеИ ограниченноветвящихся растении в популяции.
Ключевые слова: гречиха, сорта, мор-фотипы, урожайность, селекция.
Для цитирования: Фесенко А.Н., Ма-заловВ.И., Бирюкова О.В. Сравнительный анализ урожайности сортов гречихи различных лет селекции//Земледелие. 2017. № 3. С. 31-34.
Гречиха - одна из важнейших крупяных культур в России, однако ее урожайность сравнительно невелика [1, 2]. Начиная с последней трети прошлого века, когда сформировалось понимание того, что дальнейшее увеличение урожайности гречихи путем селекции сортов «традиционного» индетерминантного морфотипа невозможно, основным направлением стало создание генотипов с измененным габитусом растений [3]. На сегодняшний день более 90 % площади сортовых посевов этой культуры в РФ занимают сорта трех морфотипов: ин-детерминантные «краснострелецкого» (с физиологической детерминацией роста) и ограниченноветвящегося морфотипов, а также детерминантные сорта, у которых морфогенез репродуктивной зоны побегов ограничен формированием 3-5 соцветий. В этой связи остается актуальной задача изучения факторов, способствующих повышению урожайности этих сортов, с целью совершенствования методики их селекции.
Цель исследования - сравнительное изучение урожайности сортов гречихи разных этапов селекции и различного морфотипа, а также особенностей их продукционного процесса.
Исследования проводили в 20122015 гг в севообороте Шатиловской сельскохозяйственной опытной станции (г Орел). Почва опытного участка -чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса (по Тюрину) - 6,6 %, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - 8,1 и 10,1 мг/100 г почвы соответственно, рН 5,0.
Материалом для исследования служили местный сорт Орловской области (образец к-1709 из коллекции ВИР) и районированные сорта гречихи различных морфотипов (табл. 1):
традиционного индетерминантного - Богатырь, Шатиловская 5 (селекции Шатиловской СХОС);
индетерминантного «краснострелецкого» - Инзерская, Башкирская красностебельная, Землячка(селекции Башкирского НИИСХ), Батыр, Никольская (селекции Татарского НИИСХ);
индетерминантного ограниченно-ветвящегося - Баллада, Есень, Молва (селекции ВНИИ зернобобовых и крупяных культур);
детерминантного - Сумчанка, Деметра, Дождик, Дикуль, Девятка, Темп (селекции ВНИИ зернобобовых и крупяных культур), Диалог, Дружина (селекции ВНИИ зернобобовых и крупяных культур и Шатиловской СХОС) детерминантный зеленоцветковый сорт Дизайн (селекции ВНИИ зернобобовых и крупяных культур).
Исследования проводили по методике конкурсного сортоиспытания: посев рядовой, норма высева 3 млн всхожих семян/га, площадь делянки 10 м2.
Для изучения динамики формирования надземной биомассы и семян на 30 день после начала цветения («цветение+30») и в фазе уборочной спелости отбирали пробы с каждой делянки опыта, размер пробных площадок 2 м2.
По результатам анализа проб рассчитывали энергию формирования урожая - долю урожая биомассы или зерна, сформированную на 30 день после начала цветения [4], долю зерна в приростах биомассы во второй части генеративного периода («цветение+30» - уборочная спелость) [4]. Длину побегов измеряли на 10 растениях на каждой пробной площадке.
Учет урожая проводили поделя-ночно сплошным методом, уборку -комбайном «Сампо-130». Экспери-
1. ^рта гречихи, включенные в исследование
Сорт Год допуска к исполь- Регионы районирования
зованию
Богатырь 1938 5, 6, 8, 10
Шатиловская 5 1967 5
Инзерская 2002 2, 4, 7, 9, 10, 11
Батыр 2008 6, 7, 10
Башкирская
красностебельная 2009 7, 9
Землячка 2013 4, 7, 9
Никольская 2013 3,4, 6,7
Баллада 1985 5
Есень 1993 9
Молва 1997 3, 5, 8
Сумчанка 1985 9
Деметра 1995 3, 5, 6,7
Дождик 1998 6, 9
Дикуль 1999 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11
Девятка 2004 3, 5, 6, 9, 12
Диалог 2008 3, 4, 5, 7, 9, 10
Темп 2010 5, 6
Дизайн 2010 10, 11
Дружина 2014 3
Ы (D 3 ь
(D д
(D Ь 5
(D
Ы 2 О
ментальные данные обрабатывали общепринятыми статистическими методами [5].
Использование в качестве эталона местного сорта Орловской области (образец к-1709), типичного представителя традиционного среднерусского морфотипа позволило оценить изменения, которые претерпела гречиха в результате 100 лет селекционной работы (следует отметить, что именно на основе местных сортов Орловской области был создан первый селекционный сорт этой культуры в СССР - Богатырь, который на протяжении нескольких десятилетий широко использовали в селекционных программах в нашей стране.
Сорта традиционного индетер-минантного морфотипа, ограничен-новетвящиеся и детерминантные сорта по продолжительности вегетации были близки к местному, сорта «краснострелецкого» морфотипа и сорт Темп характеризовались укороченным вегетационным периодом (в среднем на 4 и 7 суток соответственно), зеленоцветковый сорт Дизайн заканчивал вегетацию на 7 суток позднее местного сорта (рис. 1).
Селекционные сорта традиционного морфотипа не отличались по высоте растений от местного (табл. 2). Сорта ограниченноветвящегося морфотипа были близки по величине этого показателя к сортам первой группы. Самыми низкими (в среднем 87,8 см) среди индетерминатных оказались сорта «краснострелецкого» морфотипа. Белоцветковые сорта детерминантного морфотипа условно можно разделить на две группы: относительно «высокорос-
Рис. 1. Продолжительность вегетационного периода сортов гречихи различного морфотипа, среднее за 2012-2015гг.: 1 — IV местный к-1709; 2 — индетерминантные традиционного морфотипа; 3 — ограни-^ ченноветвящиеся; 4 — индетерминант-££ ные «краснострелецкого» морфотипа; Ф 5 — детерминантные «высокорослые»; ■Е 6 — детерминантные короткостебельные;
7 — скороспелый детермииантный Темп; Ф 8 — зеленоцветковый детерминантный 5 Дизайн: Щ — вегетативный период; О — генеративный период.
лые» - Сумчанка, Деметра, Дождик, Девятка, Дружина (средняя высота растений 93,8 см) и относительно короткостебельные - Дикуль и Диалог, созданные с использованием отбора на более компактный «ксеро-морфный» габитус, средняя высота растений которых составила 86 см. Самыми низкими (82 см) были растения скороспелого детерминант-ного сорта Темп. Зеленоцветковый
сорт Дизайн по высоте не отличался от «высокорослых» детерминантных сортов (см. табл. 2).
В целом, для сортов «краснострелецкого» и детерминантного морфотипов характерно довольно значительное уменьшение высоты растений (в среднем на 8,0-15,7 %).
По урожайности биомассы селекционные сорта традиционного морфотипа и короткостебельные детерминантные сорта были близки к местному (см. табл. 2). У более скороспелых сортов «краснострелецкого» морфотипа и скороспелого детерминантного Темп она оказалась ниже в среднем на 4,77,7 %. Ограниченноветвящиеся и «высокорослые» детерминантные сорта превзошли местный по величине это го показателя в среднем на 8,4-8,8 %; достоверное превышение отмечено у сортов Молва, Деметра, Девятка и зеленоцветкового сорта Дизайн.
Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз) у всех селекционных сортов был больше, чем у местного. В среднем у селекционных сортов традиционного морфотипа он возрос на 2,0 %, у ограниченноветвя-щихся - на 3,1 %, у сортов «краснострелецкого» морфотипа - на 3,2 %, у «высокорослых»детерминантных- на 2,2 %, у короткостебельных детерминантных - на 5,0 % (см. табл. 2).
Все селекционные сорта (кроме Башкирской красностебельной) достоверно превзошли местный сорт (к-1709) по урожайности (см. табл. 2). В среднем у селекционных сортов традиционного морфотипа она увеличилась на 35,5 %, у огра-ниченноветвящихся - на 47,9 %, у сортов «краснострелецкого» морфо-типа - на 26,7 %, у «высокорослых» детерминантных - на 45,6 %, короткостебельных детерминантных - на 59,8 %.
В результате селекции произошли изменения и в энергии формирования урожайности. Селекционные сорта традиционного морфотипа были близки к местному сорту по энергии формирования урожайности биомассы, однако доля зерна, сформировавшегося к исходу третьей декады цветения, у них была больше в среднем на 6,0 % (рис. 2, 3). Сорта новых морфотипов превышали местный по энергии формирования
8
7
и
л
ь а о
о О г
3
2
с
X
и ои сии
Продолжителеносте,сут
2. Урожайность сортов гречихи различного морфотипа, среднее за 2012-2015 гг.
Сорт Высота растений, см Сбор биомассы, т/га К , % хоз' Урожайность семян, т/га
К-1709 (эталон) 102 6,1 26,7 1,41
селекционные сорта традиционного индетерминантного морфотипа
Богатырь 103 6,2 28,3 1,86*
Шатиловская 5 104 6,1 29,0 1,96*
среднее 103,3 6,2 28,7 1,91
сорта ограниченноветвящегося индетерминантного морфотипа
Баллада 105 6,3 30,5* 2,15*
Молва 106 7,1* 28,4 2,18*
Есень 102 6,5 30,6* 1,93*
среднее 104,7 6,6 29,8 2,09
сорта «краснострелецкого» морфотипа
Инзерская 83* 5,4 30,4* 1,81*
Башкирская
красностебельная 85* 5,9 27,8 1,61
Землячка 88 5,7 31,0* 1,83*
Батыр 94 6,0 32,3* 1,88*
Никольская 89 6,1 27,9 1,80*
среднее 87,8 5,8 29,9 1,79
«высокорослые» детерминантные сорта
Сумчанка 91 6,5 28,8 1,95*
Деметра 94 6,8* 28,5 2,01*
Дождик 91 6,3 29,9* 2,19*
Девятка 98 6,8* 27,9 2,15*
Дружина 95 6,7 29,2* 1,97*
среднее 93,8 6,6 28,9 2,05
короткостебельные детерминантные сорта
Дикуль 88 6,2 30,7* 2,17*
Диалог 8 * 6,3 32,6* 2,34*
среднее 86,1 6,2 31,7 2,25*
Темп 82* 5,6 34,1* 2,14*
Дизайн 97 7,1* 28,4 2,05*
НСР05 16,3 0,65 2,45 0,297
* отличие от сорта-эталона статистически достоверно (Р0>0,95)
84 83 82 81 80 79 78 77 76 75
4 5
Сорта
Рис. 2. Энергия формирования урожая биомассы сортов гречихи различного морфотипа, среднее за 2012-2015гг.: 1 — местный к-1709; 2 — индетерминантные традиционного морфотипа; 3 — ограниченноветвящиеся; 4 — индетерминантные «краснострелецкого» морфотипа; 5 — детерминантные «высокорослые»; 6 — детерминантные коротко-стебельные; 7 — скороспелый детерминантный Темп; 8 — зеленоцветковый детерми-нантный Дизайн.
Рис. 3. Энергия формирования урожая зерна сортов гречихи различного морфотипа, среднее за 2012-2015гг.: 1 — местный к-1709; 2 — индетерминантные традиционного морфотипа; 3 — ограниченноветвящиеся; 4 — индетерминантные «краснострелецкого» морфотипа; 5 — детерминантные «высокорослые»; 6 — детерминантные коротко-стебельные; 7 — скороспелый детерминантный Темп; 8 — зеленоцветковый детерминантный Дизайн.
урожая биомассы в среднем на 1,93,9 %, семян - на 6,9-13,2 %.
В наибольшей степени в результате селекционной работы произошли изменения в структуре прироста урожайности биомассы во второй части генеративного периода («цветение + 30» - уборочная спелость): доля зерна в приросте биомассы у селекционных сортов традиционного морфотипа увеличилась в среднем на 16,0 %, у ограниченноветвящихся - на 22,1 %, у сортов «краснострелецкого» мор-фотипа - на 24,9 %, у «высокорослых» детерминантных - на 18,8 %, у корот-костебельных детерминантных - на 24,8 %. Самый значительный рост величины этого показателя отмечен у скороспелого сорта Темп (рис. 4).
Сорок лет назад Н.В.Фесенко [6] на основании глубокого анализа защитно-приспособительного комплекса гречихи пришел к заключению, что основная причина низких и неустойчивых урожаев этой культуры - первоочередное обеспечение
ассимилятами вегетативных органов материнского растения при низкой аттрагирующей способности семян.
Он сделал вывод, что усиление физиологической детерминации роста до такой степени, чтобы в генеративный период жизнедеятельность растений целиком была подчинена процессам налива семян, во время которого формирующиеся плоды должны быть основными (или единственными) потребителями ассимилятов - ключевой аспект решения проблемы повышения семенной продуктивности гречихи. Это будет обеспечивать затухание вегетативного роста. Основным содержанием ближайшего этапа селекции он считал создание сортов с морфологически детерминированным ростом, формирующих высокий урожай благодаря неполегаемости, высокой отзывчивости на удобрения и др. Дальнейший прогресс селекции связывали со становлением у гречихи механизмов физиологической детерминации роста(высокой аттрагирующей способности плодов, адаптивного регулирования ритма плодообразования и др.), что обеспечило бы получение высокой урожайности благодаря рациональному использованию ассимилятов.
Как показывают наши данные, результатом многолетней научной селекции гречихи в России стало увеличение урожайности новых сортов различных морфотипов в среднем в 1,27-1,60 раза. Сравнительно невысокий ее прирост свидетельствует о сложности культуры как объекта селекции. Рассмотрим основные факторы, обеспечившие повышение урожайности.
Продолжительность вегетации в среднем для сортов основных мор-фотипов практически не возросла, а у сортов «краснострелецкого» мор-фотипа значительно сократилась. При этом несколько увеличились ассимилирующие возможности растений:
Рис. 4. Доля зерна в проростах урожая биомассы во второй части генеративного периода сортов гречихи различного морфотипа, среднее за 2012-2015 гг.: 1 — местный к-1709; 2 — индетерминантные традиционного морфотипа; 3 — ограниченноветвящиеся; 4 — индетерминантные «краснострелецкого» морфотипа; 5 — детерминантные «высокорослые»; 6 — детерминантные короткостебельные; 7 — скороспелый детерминантный Темп; 8 — зеленоцветковый детерминантный Дизайн.
Ы (D S ü
(D
д
(D Ь S
(D
Ы 2 О
8
урожайность надземной биомассы у селекционных сортов (кроме сортов «краснострелецкого» морфотипа и скороспелого Темпа) повысилась на 1,0-8,8 %, у зеленоцветкового детерминантного Дизайн - на 15,7 %. При этом основным фактором роста урожайности стало улучшение распределения ассимилятов.
В ходе создания сортов «краснострелецкого» и детерминантного морфотипов удалось в значительной мере ограничить рост гречихи в высоту: в среднем для сортов этих морфотипов величина этого показателя снизилась, по сравнению с местным сортом, на 8,0-15,7 %. Это обеспечило повышение технологичности возделывания и широкое распространение в производстве (сегодня они занимают около 90 % общей площади посевов гречихи в России).
Тем не менее, следует констатировать, что селекционерам пока не удалось добиться существенных изменений в распределении ассимилятов между органами гречишного растения. По-прежнему способность к интенсивному росту остается основной биологической особенностью всех сортов культуры, а вегетативные органы - главными потребителями ассимилятов. Об этом свидетельствуют, во-первых, низкие значения Кхоз у изученных сортов, уступающие величине этого показателя у зерновых. Кроме того, хотя у селекционных сортов(в особенности морфотипов с ограниченным ростом) проявляется четкая тенденция к увеличению доли зерна в биомассе, достоверное повышение Кхоз, по сравнению с местным сортом, отмечено лишь у 10 из 19 изученных сортов.
Не удалось также добиться и полного подавления ростовых процессов в генеративный период: даже на завершающей его стадии (когда идет довольно интенсивное отмирание листьев) доля зерна в приростах биомассы у подавляющего большинства изученных генотипов была ниже 90 % и ни у одного генотипов них не достигла 100 %. При этом превосходство сортов «краснострелецкого» и детерминантного морфотипов по этому признаку над селекционными сортами традиционного морфотипа составляло в среднем лишь 2,8-8,9 %. На улучшение условий минерального питания сорта N всех морфотипов реагируют, в первую о очередь, увеличением высоты расте-^ ний и урожая биомассы [7]. g Невысокой остается и экологиче-
0 ская защищенность процесса пло-
1 дообразования: при дефиците влаги у сортов всех морфотипов наблюдали
® резкое снижение доли выполненных S семян, как это было в засушливых $ условиях 2010 г
Таким образом, целью дальнейшей селекции по-прежнему остается сочетание изменения архитектоники растений с глубоким преобразованием физиологии взаимодействия вегетативного и генеративного развития. Поскольку у гречихи начало цветения и плодообразования совпадает с фазой самого интенсивного роста, наиболее перспективное направление - создание детерминантных короткостебельных сортов, у которых рост стебля заканчивается быстрее, чем у сортов других морфотипов. По-видимому, частичное разделение фаз интенсивного роста и плодообразования у короткотебельных детерминантных сортов обеспечивает лучшие условия для налива семян: сорта Дикуль и Диалог достоверно превзошли (на 4,0 и 5,9%, соответственно) сорт-стандарт по величине Кхоз. Скрещивание короткостебельных детерминатных сортов с лучшими сортами «краснострелецкого» морфотипа также перспективно для ведения селекционной работы. Отбор из таких гибридных комбинаций позволит совместить морфологическую детерминацию роста с физиологической детерминацией, свойственной сортам «краснострелецкого» морфотипа и добиться максимального торможения ростовых процессов в фазе налива семян гречихи. Другим подходом может быть создание детерминантных сортов с высокой долей ограничен-новетвящихся растений в популяции. Исходя из результатов исследования в селекции индетерминантныхсортов такой прием обеспечил повышение энергии формирования урожайности и усиление налива семян в завершающей фазе генеративного периода.
литература.
1. Важов В.М. Гречиха на полях Алтая. М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2013. 188 с.
2. Важов В.М., Козил В.Н., Одинцев А.В. Состояние и пути повышения производства зерна гречихи в лесостепи Алтая // Фундаментальные исследования. 2011. № 12 (4). С. 752-756.
3. Campbell C.G. Present state and future prospects for buckwheat // Proc. 9th Int. Symp. Buckwheat, 2004. Pp. 26-29.
4. Генофонд и селекция крупяных культур. Гречиха / Н.В. Фесенко, Н.Н. Фесенко, О.И. Романова, Е.С. Алексеева, Г.Н.Суворова. СПб.: ВИР, 2006. 196 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
6. Фесенко Н.В. О путях культурной эволюции гречихи // Научные труды ВНИ-ИЗБК. Орел, 1976. Т. 5. С.44-63.
7. Мазалов В.И., Фесенко А.Н. Сравнительное изучение урожайности сортов гречихи различного морфотипа // Земледелие. 2015. № 3. С. 45-47.
Comparative Analysis of Yield of Buckwheat Varieties, Developed in Different Years
A.N. Fesenko1, V.I. Mazalov2, O.V. Biryukova1
1All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, korp. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation
2Shatilov Agricultural Experimental Station, pos. Shatilovo, 79, Novodereven'kovskii r-n, Orlovskaya obl., 303623, Russian Federation
Abstract. The yield and dynamics of yield formation were studied for 19 buckwheat varieties of different morphotype in comparison with the local buckwheat variety 'K-1709' (collection of VIR, Orel region) in 2012-2015 under field conditions. The result of years of scientific breeding of buckwheat in Russia is an increase in the yield of new varieties of this crop 1.27-1.60 times on average for different morphotypes. The duration of the growing season of the varieties of the main morphotypes did not significantly increase, and it considerably decreased in the varieties of krasnostreletsky morphotype (on average by 4 days). The possibility of assimilating abilities of plants increased: the yield of the aboveground biomass of selection varieties increased by 1.0-8.8 % (except for the varieties of krasnostreletsky morphotype and early ripening variety Temp), of the green flower determinant variety Dizajn - on 15.7 %. The main factor for the increase in the yield was the improvement of distribution of assimilates in plants. To the greatest extent the breeding changed the structure of the biomass increase in the second part of the generative period ("blossom + 30" - the harvest ripeness): the grain fraction in biomass growth increased on average by 16.0 % for selection varieties of the traditional morphotype, by 22.1 % - for limited branching varieties, by 24.9 % - for varieties of krasnostreletsky morphotype, by 18.8 % - for tall determinant varieties, by 24.8 % - for short-stem determinant varieties. The largest increase in this index was noted for the early ripening variety Temp (33.8 %). The combination of a change in the architectonics of plants with a deep transformation of the physiology of interaction of vegetative and generative development is a purpose of the further breeding. Another approach is a development of determinant varieties with the high fraction of limited branching plants in the population.
Keywords: buckwheat, varieties, morphotypes, productivity, breeding.
Author Details: A.N. Fesenko, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail:office@vni-izbk.orel.ru); V.I. Mazalov, Cand. Sc. (Agr.), deputy director; O. V. Biryukova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.
For citation: Fesenko A.N., Mazalov V.I., Biryukova O.V. Comparative Analysis of Yield of Buckwheat Varieties, Developed in Different Years. Zemledelie. 2017. No. 3. Pp. 31-34 (in Russ.).
