Теоретические и прикладные аспекты изучения селекционной ценности генофонда зерновых колосовых культур в аридных условиях нижнего поволжья

Наибольший процент прорастания семян при 18 атмосфер (более 50%) показали следующие сортообразцы яровой пшеницы: Ангарида (Красноярский край), Белянка (Саратовская область), Удача (Новосибирская область); Roller (Мексика); Коммунар (Краснодарский край); Мальцевская 110 (Курганская область), Латона (Тюменская область), Sibia (Мексика), Виза (Белоруссия), Харьковская 24 (Харьковская область), Воронежская 10 (Воронежская область), RAC 610 (Австралия), К-64018 (Ливия), Nepal 251 (Непал) (табл. 1), ярового ячменя Алга (Литва), Brenda (Германия), (Литва), Adora, Pirania (Франция), ярового овса, Ursus (Польша), Мирный (Курская обл.), Madona (Франция), Phonix (Германия), Кутулукская (Самарская область).

О засухоустойчивости в фазу цветения и колошения можно су­дить по числу зерен в колосе, поэтому образцы с высокой стабильной озерненностью колоса можно считать и засухоустойчивыми в эту фазу.

Таблица 2 - Сортообразцы яровых зерновых культур, устойчивые к засухе в период цветения (ПНИИАЗ, богара, 2002-2008 гг.)

Наиболее засухоустойчивыми среди них следует считать те, у которых озерненность меньше варьировала по годам. Это следующие образцы: Xin Ke Han 9 (Китай К-64401), SST-23 (ЮАР К-64138), Марокко (К-67818), Коммунар (Краснодарский край), Ирменка 4 (Новосибирская область), Биора (Московская область), Тулайковская 10 (Самарская область), Синди-3 (Эфиопия), Locol (Непал), Long-98 5501 (Китай), Reihue-INIA (Чили), Madona (Франция), Pan (Чехия), Алга (Литва), Jabаra (Франция), Henni (Германия), Brenda (Германия), Phonix (Германия), Южный (Россия) и ряд других образцов, представленных в таблице 2.

О засухоустойчивости в фазу налива зерна можно судить по степени уменьшения массы зерен в условиях засухи. Поэтому среди сортообразцов с высокой массой 1000 зерен наиболее засухоустойчивыми можно считать те, у которых масса 1000 зерен меньше варьировала по годам (рис. 2,3).

Рис. 2. Засухоустойчивые образцы яровой пшеницы в фазу налива зерна (2002-2008 гг.)

Условные обозначения: Ряд 1 – стандарт (Альбидум 28); Ряд 2 – сорта: 1 – Саратовская 68; 2 – RAC 610; 3 – К76436; 4 – К64018; 5 – Обская 14; 6 – АН-34; 7 – Себал 1; 8 - Bohouth-6.

К ним относятся, как RAC 610 (Австралия), SST-23, Себал 1, Саратовская 62 (Саратовская область), К-76436 (Эфиопия), № 927 (Алжир), Памяти Рюба (Челябинская область), Обская 14 (Новосибирская область), Латона (Тюменская область), К-64018 (Ливия), Chom 6 (Сирия), Prointa Calidat (Аргентина), Алга, Bohath-6 (Ливия), Adora (Франция), Phonix (Германия), Veles (Чехия), Brenda (Германия), Madona (Франция).

Рис. 3. Засухоустойчивые образцы ячменя и овса в фазу налива зерна (2002-2008 гг.)

Условные обозначения:

1 – стандарт ячменя Южный; 2 – Adora ,3- Алга 4- Brenda, 5- Jabora, 6 - Henni

1- стандарт овса Льговский 1021; 2 – Madona, 3- Veles, 4- Phonix, 5- Pan,6- Алтайский крупнозерный
На основе сопоставления результатов полевых и лабораторных анализов мы выделили сортообразцы, устойчивые к засухе в условиях Астраханской области: Алга (Литва), Brenda (Германия), Madona (Франция),Veles (Чехия), Сонет (Свердловская область), Pan (Чехия), Ursus (Польша), Phonix (Германия), Марокко (К-67818), RAC 610 (Австралия К-64131), № 927 (Алжир), Roller (Мексика), Коммунар (Краснодарский край), Кутулукская (Самарская область), SST-23 (ЮАР), Белянка, Саратовская 39, Саратовская 68 (Саратовская область), Удача (Новосибирская область), IW 562 (Австралия), Ливия (64018) и Эфиопия (19624), Вышепе­речисленные образцы могут быть использованы селекционерами при создании засухоустойчивых сортов яровых зерновых колосовых культур для аридных условий Нижнего Поволжья.

Солеустойчивость В составе сельскохозяйственных угодий России находятся 15 млн. гектаров засоленных земель. Особенно высока их доля в Калмыкии (41,5%), Астраханской области (40,2%) и Дагестане (36,6%). Доля за­соленной пашни с общей площадью пахотных земель - около 3% (3,16 млн. га). Наиболее высок процент таких почв в Дагестане - 48%, в Астраханской области - 39,5%. Поэтому проблема создания солеус­тойчивых сортов сельскохозяйственных культур остро стоит перед селекционерами и растениеводами.

Нами определялась солеустойчивость 230 лучших отобранных засухоустойчивых сортообразцов яровых культур путем проращивания их семян в растворах NaCl различной концентрации. Высокой солеустойчивостью обладали следующие сортообразцы: Саратовская 68, Саратовская 39, Белянка, Керба (Саратовская область); Мана-2 (Красноярский край); К-64018, К-55890 (Ливия); SST-23 (ЮАР); Коммунар (Краснодарский край); Xin Ke Han 9 (Китай); Марокко (К-67818); Удача (Новосибирская область); Египет (К-68300); Marchouch 9 (Марокко); RAC 610 (Австралия); K-51053, №618 (Алжир); Chom 6 (Сирия); Kenya 328 (Кения); Prointa Calidad (Аргентина); Фора (Курганская область); СКЭНТ-1, Сурента (Тюменская область); Биора (Московская область); Pan (Чехия); Madona (Франция); Горизонт (Курская обл.); Алга (Ливия); Сонет (Свердловская обл.); Brenda (Германия); Phonix (Германия); IW 562 (Австралия); Roller (Мексика), Ursus (Польша).

В наших опытах мы оценивали жаростойкость образцов по реакции сортов на внезапное резкое повышение температуры, сопровождающееся сильным ветром, низкой относительной влажностью воздуха, вызывающее явления «запала» и «захвата» зерна, при этом отмечается побеление верхушки колоса, всего колоса или кончиков листьев.

Суховеи наблюдались во все годы исследований, они вызывали побеление и отмирание кончиков листьев растений. По степени побеления листьев оценивалась полевая жаростойкость образцов. Наиболее устойчивыми к суховею оказались следующие сортообразцы: из Омской области (Омская 29, Иртышанка 10), Краснодарского края (Коммунар), Эфиопии (Синди-3 К-28189, К-34574, К-34581, MG-12753 К-68185), Алжира (№618 К-61015, № 927 К-61019), Кении (Kenya 328 К-62112), Саратовской области (Добрыня, Белянка, Прохоровка, Саратовская 55, и другие), Воронежская область (Воронежская 10), Сирии (Bohuth 6, Churab, Maimun), Новосибирской области (Ирменка 4, Обская 14), Аргентины (Prointa Calidad, Prointa Elita), Кемеровской области (Мариина, АН-34), Пензенской области (Пирамида, Юлия), Франция (Adora, Pirania, Madona), Германии (Brenda, Phonix), Литва (Алга) были оценены по устойчивости к суховею 5-7 баллами.

Следует отметить, что среди изученных образцов обнаружены такие, которые в период наиболее сильной жары и засухи сворачивали листья в трубочку. Известно, что таким образом растения пустынь и некоторые степные злаки уменьшают транспирацию на 46-63%, тем самым сберегая значительное количество влаги (Connor, 1975; Орлюк, Корчинский, 1989). Среди изучаемых образцов таким признаком отличались: Banshi-382-1 (Индия К-45466), Ливия (К-64018), Швеция (Joubi), Финляндия (Jnari), Чехия (Pan), Франция (Madona), Литва (Алга).

В лаборатории агрохимических анализов ГНУ ПНИИАЗ образцы оценивали на жаростойкость прогревом семян при температуре 58°С. Высокую жаростойкость показали следующие образцы: К-65961, К-67818, Керба, Белянка, RAC 610, Roller, IW 562, Бель, Buck Atlantico, Саратовская 68, К-68300, Сурента 1, Leguan, АЦПГ S. cereale (линия 20), Приленская 6, Памяти Рюба, СКЭНТ-1, Обская 14, Leguan, Pan, Madona, Горизонт, Алга, Сонет, Brenda, Phonix и другие.

Устойчивость к болезням и вредителям Нами выделен ряд образцов с комплексной устойчивостью к вредителям. Они имели устойчивость к трипсам 7 баллов, а поражение жуком-кузькой и клопом вредной черепашки не было отмечено за все годы исследований. Наиболее устойчивыми к болезням и вредителям были сортообразцы из Индии (Sarojini), США (Owens), Мексики (Babax, Roller), Саратовской области (Саратовская 42), Воронежской области (Воронежская 14), Кемеровской области (Ностальгия, Салимовка), Харьковская область (Харьковская 30, Харьковская 26), Белоруссии (Виза), ЮАР (К-64131), Египта (К-60831), Алга (Ливия), Adora (Франция), Phonix (Германия), Veles (Чехия), Madona (Франция), №775, №927 (Алжир).

Особенности водопотребления зерновых культур Острый дефицит почвенной влаги в период вегетации сельскохо­зяйственных культур определяет не только величину урожая, но и возможность его получения. Управление водным режимом почвы - один из основных инструментов регулирования продук­тивности сельскохозяйственных культур.

При возделывании культур в богарных условиях основным источ­ником воды в почве являются атмосферные осадки. В зоне проведения исследований осенне-зимних запасов осадков к весен­не-полевым работам очень часто не хватает для роста и развития яровых культур - это основная причина, по которой урожайность яровых культур невысокая.

Нижнее Поволжье входит в зону неустойчивого увлажнения, здесь очень часто наблюдаются засухи и суховеи. Поэтому мы в своей работе удели­ли внимание изучению водного режима яровых культур различных экотипов.

В формировании урожая яровой пшеницы, ячменя и овса в равной степени прини­мают участие запасы влаги перед посевом и осадки апреля, мая, ию­ня. В наших исследованиях за период вегетации формирование урожая яровых культур шло преимущественно за счет использования весенних влагозапасов. За период весенне-летней вегетации, по мере развития растений и увеличения температуры воздуха происходило интенсивное снижение весенних запасов продуктивной влаги из почвы, которые к уборке расходовались полностью. Исключение составляют более благоприятные годы, когда при сумме осадков 100-140 мм к уборке произошло небольшое (на 20-25%) снижение влагозапасов по сравнению с весенним периодом.

Результаты семилетних исследований водного режима почвы в наших опытах показали, что запас продуктивной влаги в метровом слое ко времени посева по годам был равен в среднем 52 мм.

Состояние воды в тканях и водоудерживающая способность растений Физиологические наблюдения показали, что на динамику содержания воды в растениях пшеницы, ячменя и овса оказывают влияние возраст, фаза развития, сортовые особенности растений, условия водоснабжения и транспирации. Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы. Наибольшее количе­ство общей воды содержится в начальные фазы развития и уменьшается по ме­ре старения растений. В оптимальных условиях водообеспеченности содержа­ние воды в листьях сортов различного эколого-географического происхождения варьирует незначи­тельно. Так, в фазу кущения у сортов Ирменка 4, Long 94-4083, VW-120, Phonix, Пирамида, и Памяти Рюба, наименьшей №588, К-19611, CB RD – 84,1-84,4%. В фазу цветения содержание воды составляет для сор­тов Памяти Рюба, Panter, Veles, Нутанс, Субмедикум, АН-34, Пирамида, Leguan, Long 94-4083, Kenya Kinaft, ЧЗ-694, Annapurna 4, CBRD, а также для стандартного сортообразца яровой пшеницы Альбидум 28 – 72,0-73,3%, минимальным этот показатель был равен 71,8-71,9% у Аргентинского сорта Prointa Elita, Индийского VW-120 и Алжирского №588.

В засушливых условиях содержание воды ниже. В фазе кущения, наибольшая оводненность была у сортов Альбидум, Ирменка 4 и Пирамида (83,9, 84,4 и 84,3% соответственно), наименьшая - у сорта CBRD (Мексика) и NK -1961 (Эфиопия) - 81,7%. В фазе цветения максимум содержания общей воды характерен для сортов Annapurna - 63,4%, Prointa Elita и №588 - 63,5%, минимальное количество - у сортов Ирменка 4 - 61,4%, Long 94-4083 - 61,6%, VW-120 - 61,7%, Madona – 61,4%, Алга – 61,5%. Полученные данные свидетельствуют, что в условиях засухи отчетливо проявляется сортовая дифференциация яровых культур.

Напряженность водного режима растений, кроме водного дефицита, ха­рактеризуется еще относительной тургесцентностью листьев (табл.4). Относи­тельная тургесцентность показывает, какую долю (в процентах) составляет исходное количество воды от ее содержания, обеспечивающего полный тургор. Этот показатель находится в прямой зависимости от водного дефицита в листьях.

Следует отметить, что интенсивность транспирации максимальна у всех сортов в фазу кущения, а минимальна в фазу цветения, когда растения особенно требовательны к влаге. Интенсивности транспирации уменьшается по мере старения растений.

В жизненном цикле растений установлено 12 основных этапов органогенеза. Продолжительность их интенсивность органообразования и амплитуда варьирования длительности каждого этапа определяется наследственностью сорта и степенью оптимизации факторов, к которым адаптировано растение, позволяет ускорить решение задач по созданию новых сортов отвечающих целям селекции.

Нами были проанализированы сортообразцы по длине периодов «посев – всходы», «всходы – колошение», «колошение – созревание». Посев в лучшие агротехнические сроки сокращает на два-три дня период от посева до появления всходов.

Весенняя засуха увеличивает продолжительность периода «посев-всходы», так как зерно начинает прорастать после того, как впитает 46-58% воды от своей массы. Повышение влажности почвы от 60 до 90% от полной влагоемкости ускоряет прорастание, а падение - ниже 60% - замедляет. Поэтому образцы, устойчивые к засухе в период прорастания семян, имеют меньший период «посев - всходы».

Нами были установлены различия в продолжительности периода «всходы – колошение» в зависимости от происхождения образцов.

Наиболее скороспелыми оказались группы образцов из Ливии (45 дней); из Индии, Перу, Белоруссии, Чили, Сирии, Канады, Эфиопии (46 дней); Египта, ЮАР, Кении, Непала, Мексики, Польши, Нидерландов, Пакистана, Аргентины, Великобритании, Швеции (47 дней), а наиболее позднеспелыми - из Самарской, Омской, Курганской областей, а также из Якутии и Хабаровского края (53 дня) (табл. 5).