Введение к работе
Актуальность темы. Проблема повышения качества зерна и урожайности мягкой яровой пшеницы, как наиболее распространённой в Приенисейской Сибири культуры, остаётся одним из важнейших вопросов, которыми занимается региональная сельскохозяйственная наука. Биологические особенности сортов требуют индивидуального подхода к ним с технологических позиций, обеспечивая растения влагой, способствуя полной реализации потенциала их продуктивности и качества зерна. Резкая изменчивость погодных условий в течение вегетации обуславливает необходимость включения системного подхода к изучению селекционного материала, определения вклада в их изменчивость фактора годы, сорта и их взаимодействие.
Многие сорта яровой пшеницы, допущенные к использованию в производстве, имеют невысокую стабильность получения высококачественного зерна, узкий ареал. Они снижают технологические качества зерна из-за недостатка суммы эффективных температур и высокой влажности в период их созревания, поражаются болезнями (пыльной головнёй, бурой ржавчиной и др.) и повреждаются внутристеблевыми вредителями (Никитина, 2007).
Разработка оптимальных технологических приёмов возделывания с учётом метеорологических условий зоны, особенностей развития сортов разных групп спелости, создание иммуноустойчивых сортов мягкой яровой пшеницы, направленных на получение зерна с высокими технологическими качествами, является актуальной проблемой в условиях лесостепи Приенисейской Сибири.
Цель - исследование возможностей системного подхода к оценке влияния агроэкологических факторов и генотипа сорта на формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы в лесостепи Приенисейской Сибири.
Основные задачи:
Выяснить особенности изменчивости качественных признаков зерна мягкой яровой пшеницы в разных географических зонах лесостепи Приенисейской Сибири и их моделирование на примере районированных сортов сильной пшеницы Ветлужанка, Тулунская 12, Зарница, Саратовская 29 и ценной Скала;
Разработать математические модели и определить влияние технологических приёмов возделывания раннеспелых сортов мягкой яровой пшеницы на продуктивность и качество зерна на примере сильной пшеницы Тулунская 12 (стандарт) и сорта Черемшанка.
Создать и изучить новый селекционный материал мягкой яровой пшеницы, устойчивый к грибным заболеваниям, с высоким качеством зерна.
Научная новизна. Впервые в условиях Приенисейской Сибири поставлена задача, разработана программа и создан новый селекционный материал, сочетающий высокие технологические качества с устойчивостью к грибным заболеваниям и продуктивностью, способных использовать биоклиматические ресурсы местности для формирования зерна с высоким качеством. Разработаны математические модели и программы для ЭВМ влияния агроэкологических факторов и генотипа сорта на формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы. По результатам эколого-
географического испытания образцов пшеницы выявлены закономерности в изменчивости технологических признаков. Показан более высокий уровень изменчивости содержания белка, стекловидности и натуры у сортов, районированных в 50-70 годы, по сравнению с сортами, районированными в 90-е годы, для групп сортов разного географического происхождения. Проводилось целенаправленное изучение урожайности и качества зерна у раннеспелых сортов мягкой яровой пшеницы от влияния технологических приёмов возделывания.
Защищаемые положения.
Методология решения научной проблемы определения влияния комплекса агроэкологических факторов и генотипа сорта на формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы.
Математические модели определения влияния возделывания мягкой яровой пшеницы на продуктивность и качество зерна раннеспелых сортов при различных технологических приёмах.
3. Результаты исследований стабильности селекционного материала и
перспективных сортов мягкой яровой пшеницы, сочетающие высокую
продуктивность и устойчивость к грибным заболеваниям с высокими
технологическими показателями.
Практическая значимость работы. В условиях Приенисейской Сибири для оптимизации селекционного процесса определены технологические показатели зерна мягкой яровой пшеницы, стабильно формирующиеся во времени и пространстве. Показана роль технологических приёмов возделывания для получения продовольственного зерна при посеве раннеспелых сортов. Создан новый селекционный материал, устойчивый к болезням и не имеющий аналогов по продуктивности и качеству зерна в условиях лесостепи Приенисейской Сибири, в настоящее время проходящий сортоиспытание на опытных полях в ОПХ «Минино» (Красноярский НИИСХ), а лучшие из них - Государственное сортоиспытание на сортоучастках Сибири и Дальнего Востока. Результаты исследования используются селекционерами в научных программах, в производстве специалистами края, при подготовке учёных-агрономов в Красноярском государственном аграрном университете (Адаптивные севообороты - основа рационального землепользования: учеб. пособие, 2004; Качество зерновых культур и пути его повышения в Восточной Сибири: моногр., 2005).
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 3.
Основные положения диссертационной работы доложены (или представлены): на V международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (Новосибирск 2008); на научно-практической конференции «Роль науки в развитии сельского хозяйства Приенисейской Сибири» (к 100-летию аграрного освоения Енисейской губернии, Красноярск 2008), а также обсуждались на заседании научно-методического семинара информационно-вычислительного центра «Математическое моделирование и оптимизация сельскохозяйственных технологий» (2008-2009 гг.).
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа содержит 22 таблицы, 15 рисунков, 8 уравнений регрессии, приложений. Библиографический указатель включает 152 литературных источника, из них 133 отечественных и 19 иностранных.
Личный вклад автора. Автором лично заложены и проведены полевые опыты по сортовой агротехнике, разработана программа (совместно с сектором иммунитета) по созданию селекционного материала яровой пшеницы на продуктивность, качество и устойчивость к грибным заболеваниям. Проведён аналитический и статистический анализ результатов испытаний.
Благодарности. Автор выражает благодарность своему учителю -к.с.-х.н. А. Г. Разумовскому, зав. лабораторией селекции пшеницы и иммунитета к.с.-х.н. А. В. Сидорову, академику Н. А. Сурину, заведующей отделом оценки селекционного материала к.б.н. Н. В. Зобовой за консультации во время выполнения диссертационной работы.
Приводится анализ литературных данных о зерне пшеницы как биологическом и хозяйственном объекте, об основных общепринятых показателях качества зерна мягкой яровой пшеницы, о влиянии внешних факторов и технологических приёмов на формирование урожайности и качества зерна. Рассмотрены особенности селекции пшеницы на продуктивность и технологические свойства зерна с устойчивостью к грибным заболеваниям.
Экспериментальная часть работы выполнена автором в Красноярском НИИСХ. Было проанализировано зерно сортов, репродуцированных в разных агроэкологических зонах. Из них: сорта сильной пшеницы - Саратовская 29, Зарница и ценный сорт - Скала (Канская лесостепь, 1967-1979 гг.); сорта сильной пшеницы Тулунская 12, Ветлужанка и ценный сорт - Скала (Красноярская лесостепь, 1986-2005 гг.). Изучение проводили по следующим признакам: изменчивость урожайности и технологических свойств зерна (15 показателей) от агроэкологических факторов.
В 1997-2000 гг. изучали влияние технологических приёмов (срок, норма) на продуктивность и качество мягкой яровой пшеницы. Объектом
исследований служили 2 образца: сильная пшеница Тулунская 12 (стандарт) и Черемшанка. Полевой опыт закладывался по чистому пару в 4-кратной повторности, общая площадь делянки 36 м2, учётная площадь 30 м2, размещение делянок систематическое. Агротехника - общепринятая в Красноярском крае. Посев проведён сеялкой СН-16, уборка - комбайном «Сампо 300». Норма высева 4, 5 и 6 млн всхожих зёрен на 1 га. Посев проводился в три срока: первый - оптимально ранний (при физической спелости почвы), второй - с интервалом 10 дней после раннего срока, третий -с интервалом 10 дней после второго срока. В опытах учитывались ведущие факторы погоды по межфазным периодам развития растений, показатели продуктивности и качества зерна.
В 2005-2007 гг. объектом исследований служили 2 сорта и 10 лучших образцов, предварительно выделенных по технологическим качествам зерна при сортоиспытании в лаборатории селекции пшеницы Красноярского НИИСХ: Таёжная нива, Минуса, Омская 32, КС-1529, К-79-2, К-142-2, К-142-4, К-54-1, КС-1629, Р-6-2. Стандарты: среднеранний сорт Тулунская 12 и среднеспелый Кантегирская 89. Исследования, кроме качества зерна, проводили на продуктивность и устойчивость к грибным заболеваниям.
Аналитическая часть проводилась в лаборатории технологической оценки зерна Красноярского НИИСХ. Оценку сортов мягкой яровой пшеницы на качество проводили в соответствии с методиками национальных стандартов Российской Федерации и методов ИСО, методическими рекомендациями. Определяли массу 1000 зёрен (ГОСТ 10842- 89); натуру зерна (ГОСТ 10841); стекловидность (ГОСТ 10987-76); общий выход муки (размол зерна проводили на мельнице «Бюлер» Швейцария); содержание сырой клейковины в зерне (ГОСТ 13586.1-68); физические свойства клейковины на альвеографе «Шопена» (ГОСТ Р 51415, ИСО 5530-4-91) и фаринографе «Брабендера» (ГОСТ Р 51404, ИСО 5530-1-97); хлебопекарные свойства муки (по лабораторным выпечкам методом интенсивного замеса теста).
Агрометеорологические условия вегетации в годы исследований были весьма разнообразны и достаточно полно отражали особенности климатических зон. Средние температуры в период формирования и созревания зерна изменялись от 15,3 до 18,2 С в «ОПХ Минино» и от 10,6 до 24,8 С в «Солянской СХОС», а сумма осадков - от 106 до 268 мм и от 93 до 301 мм соответственно. Почвы СХОС «Солянское» и ОПХ «Минино», где проводились опыты, представлены обыкновенными среднемощными чернозёмами.
Полученные данные обрабатывали методом дисперсии и корреляции по Б.А. Доспехову с использованием пакета программ SNEDECOR, коэффициенты детерминации и весовые коэффициенты линейной регрессии с использованием пакета программ DataFit. Комплексную оценку по сумме рангов рассчитывали с помощью программы MRAN (Сорокин О. Д., 2004).
ГЛАВАЗ ВЛИЯНИЕ БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ЗЕРНА МЯГКОЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ
3.1. Исследование изменчивости биологических особенностей
и признаков качества мягкой яровой пшеницы в разных
эколого-географических условиях среды
(Канская и Красноярская лесостепь)
Анализ изменчивости технологических качеств зерна показал, что коэффициенты варьирования данных признаков фактически одинаковы независимо от места выращивания. Их можно разделить на 3 группы: ниже среднего, V = 1,42-10,0 % - натура зерна, выход муки, ВПС, общая хлебопекарная оценка; средний, V = 10,1-18,0 % - масса 1000 зёрен, содержание белка, валориметрическая оценка, объём хлеба; очень высокий, V = 18,1-49,1 % - стекловидность зерна, отношение упругости к растяжимости, сила муки, время до начала разжижения, разжижение теста.
По результатам двухфакторного дисперсионного анализа выяснили, что в Красноярской лесостепи (ОПХ «Минино») на изменчивость технологических показателей - натура зерна, стекловидность, содержание белка, сила муки, объём хлеба, наибольшая доля влияния обусловлена фактором «годы» (52,4-86,3 %), в средней степени - взаимодействием «сорт х годы» и в меньшей степени -фактором «сорт» (0,4-14,7 %) и случайными отклонениями (0,3-2,2 %). Показатель разжижения теста в большей степени зависел от взаимодействия факторов «сорт х годы» (62,5 %) и меньшей - «годы» (22,1 %), «сорт» (14,7 %) и случайные отклонения (0,7 %) (табл. 1).
Таблица 1 - Доля влияния изучаемых признаков на изменчивость
технологических признаков яровой пшеницы, % (1989-2005 гг., ОПХ
«Минино») .
Достоверно: при Р < 0,01**.
В Канской лесостепи (СХОС «Солянское») получили, что на взаимодействие «сорт х годы» приходится основная доля изменчивости технологических показателей качества зерна: натура зерна (45,8 %) и разжижение теста (55,2 %), фактор «годы» для данных показателей составил 36,7 и 33,8 % соответственно.
Следует отметить, что случайные отклонения составили 4,5 %. Изменчивость показателя стекловидности, содержания белка, валориметрической оценки и объёма хлеба в большей степени зависела от
условий вегетации (57,0-60,3 %) и взаимодействия факторов «сорт х годы» (19,4-37,8 %) и меньшей - от фактора «сорт» (1,1-13,0 %) и случайных факторов (0,6-10,2 %). На показатель силы муки в большей степени оказывал влияние фактор «сорт» (64,5 %) и взаимодействие факторов «сорт х годы» (26,3 %), случайные отклонения составили 9 %, а фактор «годы» только 0,2 % (табл.2).
Таблица 2 - Доля влияния изучаемых признаков на изменчивость
технологических признаков яровой пшеницы, % (1967-1979 гг., СХОС
«Солянское»)
Достоверно: при Р < 0,01 **.
Результаты корреляционного анализа (СХОС Солянское) показали, что у сорта Скала масса 1000 зёрен зависит от натуры (г = +0,79), ВПС - отношение упругости к растяжимости (г = + 0,55), ВПС - время до начала разжижения (г = + 0,77), ВПС - валориметрическая оценка (г = + 0,73); у сорта Саратовская 29 - валориметрическая оценка - ВПС (г = + 0,71), валориметрическая оценка -время до начала разжижения (г = + 0,89); у сорта Зарница - стекловидность -сила муки (г = + 0,59), отношение упругости к растяжимости - ВПС (г = + 0,66), валориметрическая оценка - время до начала разжижения (г = + 0,88). В ОПХ «Минино» увеличение белка и стекловидности связано с повышением силы муки (г= 0,350 до 0,667 и от 0,568 до 0,630 соответственно). Показатель времени до начала разжижения увеличивается при повышении массы 1000 зёрен: г = от 0,235 до 0,700. ВПС положительно связано со временем до начала разжижения (г = + 0,476-0,820) и валориметрической оценкой (г = +0,336 до 0,920). Валориметрическая оценка положительно связана со временем до начала разжижения (г = + 0,869), объём хлеба с валориметрической оценкой (г = +0,520).
Наиболее критическим биоклиматическим периодом формирования качественного зерна является 3 декада июля и августа (г = + 0,68-0,83).
3.2. Моделирование признаков качества мягкой яровой пшеницы
в разных эколого-географических условиях среды
(Капская и Красноярская лесостепь)
По данным полевых экспериментов с сортами сильной и ценной пшениц в ОПХ «Минино» определены показатели содержания белка, натуры и стекловидности зерна. Вычислительный эксперимент с различными моделями,
связывающими содержание белка (К,%) в зерне сорта сильной пшеницы Тулунская 12 с показателями натуры (х,, г /л) и стекловидное (х2,%) зерна, показал, что максимально возможный коэффициент детерминации достигает 92%, то есть возможные отклонения экспериментальных данных от поверхности отклика можно отнести за счет действия возмущающего фактора, составляющего не более 8%. Относительная погрешность моделей в среднем не превосходит 2,54%, максимальная относительная погрешность составляет 6,88%.
Вычислительный эксперимент с различными моделями, связывающими содержание белка (у,%) в зерне сорта сильной пшеницы Ветлужанка с показателями натуры (х,, г/л) и стекловидности (х2,%) зерна, показал, что максимально возможный коэффициент детерминации достигает 89%, то есть возможные отклонения экспериментальных данных от поверхности отклика можно отнести за счет действия возмущающего фактора, составляющего не более 11%.
Вычислительный эксперимент с различными моделями, связывающими содержание белка (Г,%) в зерне сорта ценной пшеницы Скала с показателями натуры (х,, г 1л) и стекловидности (.%) зерна, показал, что максимально возможный коэффициент детерминации достигает 73%, то есть возможные отклонения экспериментальных данных от поверхности отклика можно отнести за счет действия возмущающего фактора, составляющего не более 27%.
На материале СХОС «Солянское» выполнен вычислительный эксперимент с различными моделями, связывающими содержание белка {У,%) в зерне сортов сильной пшеницы Саратовская 29 и Зарница с указанными выше показателями. Оказалось, что коэффициент детерминации в обоих случаях достигает 77%, а отклонения от поверхности отклика - 23%. Аналогично для сорта Скала коэффициент детерминации по всем моделям достигает значения 80% с отклонением 20%.
Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА МЯГКОЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ 4.1. Влияние технологических приёмов возделывания зерна мягкой яровой пшеницы на продуктивность и качество
В среднем урожайность по сортам, нормам и срокам варьировала от 20,3 до 23,2 ц/га. Наибольший урожай сформировал сорт Черемшанка в 1997 году при третьем сроке в загущенном посеве (33,2 ц/га), а у сорта Тулунская 12 в 2000 году при посеве во второй срок в разреженном посеве был получен самый низкий урожай за исследуемый период - 9, 0 ц/га. Посевы средней плотности отличались самой высокой устойчивостью урожайности яровой мягкой пшеницы, а разреженные и загущенные - более низкой её устойчивостью.
Результаты дисперсионного анализа показали, что урожайность и качество зерна в большей степени зависят от условий вегетации, чем от технологических приёмов и сорта (табл. 3).
По итогам технологической оценки зерна максимальное значение массы 1000 зёрен отмечено нами у сорта Черемшанка при посеве в третий срок с нормой высева 5 и 6 млн/га всхожих зёрен, оно составило 30,2 г. Минимальное значение по этому показателю получено у сорта Тулунская 12 - 27,4 г при втором сроке посева и при норме высева 6 млн/га.
Таблица 3 - Влияние срока посева и норм высева на урожайность и технологические свойства зерна яровой пшеницы в ОПХ «Минино»,
(1997-2000 гг.)
В среднем за годы исследований показатель натуры у исследуемых сортов мягкой пшеницы был выше базисных норм при всех сроках и нормах посева. Средние за 4 года показатели оказались практически равными независимо от сроков. Доля влияния данного фактора на натуру зерна за время эксперимента не была самой высокой и составила 27,7 %. Практически во всех вариантах наибольшую натуру формирует сорт Черемшанка при всех сроках и нормах высева.
Показатель стекловидности зерна (размах варьирования от 12 % у Черемшанки в 1997 году в первый срок сева при норме высева 6 млн/га, до 81 % у Тулунской 12 в 2000 году при 3 сроке и норме 4 млн/га посеве) изменялся в достоверном увеличении стекловидности при втором и третьем сроках относительно первого.
Содержание белка у сорта Тулунская 12 и Черемшанка во второй и третий сроки посева было выше, чем в первый. Причём отмечен более высокий
процент белка в третьем сроке у сорта Тулунская 12 при всех нормах высева, у сорта Черемшанка при норме высева 6 млн/га.
Показатель силы муки у сортов Тулунская 12 и Черемшанка был при всех сроках и нормах высева на уровне сильных пшениц. Во время эксперимента от первого срока ко второму увеличивалось время до начала разжижения и валориметрического числа на фоне определённого повышения показателей разжижения, а от второго к третьему вновь уменьшалось, причём эта закономерность была зарегистрирована за все годы эксперимента.
По объёму хлеба отмечается явное преимущество поздних сроков, но по общей оценке хлеба сроки и нормы посева отразились на улучшении данного показателя от ранних сроков к более поздним.
4.2. Зависимость показателей качества зерна от срока посева и нормы высева
При расчёте коэффициентов корреляции была отмечена связь времени до начала разжижения теста с суммой температур в период кущение-колошение (+г=0,45), показатель силы муки не зависел от агрометеопараметров вегетации по периодам формирования качества зерна яровой пшеницы и формировался на уровне сильных и ценных пшениц (180-630 е. а.).
С целью получения зависимости технологических показателей от срока сева и нормы высева была разработаны математические модели.
Схема определения содержания белка (Y, %) в зависимости срока посева (х,, дек) и нормы высева (х2, млн зёрен /га), ГТК в период всходы-кущение (х3, у.е) ГТК в период кущение-колошение (xt,y.e), ГТК в период колошение-восковая спелость (х5, у.е), зерна представляется формулой
У = 60+і11пх,+62Ьд:2 + 63x3+64x4+6sxs +btxlx1x1+b1xix1xA + 68х,х2х5, (1)
где 60,6,, 62, 63, 64, 6S, 6„, 6,, 6g - отыскиваемые коэффициенты регрессии.
В пакете DataFit найдены значения:
b0=9,79, 6,=-0,63, Ъг =-11,27, 6, = 0.47, 64 =-11,66, 65=8,32,
6,=-12,38, 6,=25,65, 6,=3,21,
с учётом которых уравнение (1) примет вид Y = 9,79 -0,63 In х, -11,27 In х2 + 0,47х3 -11,66х4 + 8,3 2х5 -12,3 8х,х2х3 + 25,65х,х2х4 + 3,21x,x2Xj. Рассчитанный коэффициент детерминации (л2 =0,7526) показывает, что изменение содержания белка объясняется факторами срока посева, нормы высева и ГТК на 75,26%. Оставшиеся 24,74% можно объяснить болезнями растений и другими факторами.
Схема определения урожайности (Y, ці га) в зависимости от срока посева (х„ дек.) и нормы высева (х2, тнзер./га) зерна представляется формулой
6 с d е f ,-.
Г = а + — + — + — + — + -^-, (2)
1 2 1 2 **f-V2
где a,b,c,d,e,f - отыскиваемые коэффициенты регрессии.
Коэффициенты детерминации для сортов Тулунская 12 и Черемшанка составляют соответственно 99,02 и 99,62%. Относительная погрешность в обоих случаях не превышает 2%. Из-за высокой точности приближения
урожайности в обоих случаях можно предположить, что существует общий механизм процесса формирования урожайности.
Схема определения натуры {Y, г /л) в зависимости от срока посева (х„ дек)
и нормы высева (х2, мпнзерепіга) зерна представляется формулой
Y = 60 + &,*, + — + bJx1 + bilnx1 + ~- + bix'+b1xl+bsla2x1 + -^ + 6,^,111. (3)
х\ х\ х\
Относительная погрешность для обоих случаев не превосходит 1 %. Изменчивость натуры для сорта Тулунская 12 за счёт случайных факторов составляет 10,12 % (100-89,88), а для сорта Черемшанка - 3,37 % (100-96,63). Следовательно, сорт Тулунская 12 является более неустойчивым к воздействию внешних факторов в сравнении с сортом Черемшанка, а именно на 6,75 %.
Относительная погрешность и коэффициент детерминации определения объёма хлеба [Y, см1) в зависимости от срока посева [х„ дек) и нормы высева (х}, млнзёрен/га)дпя сорта Тулунская 12 соответственно равны 2,93 и 92,48%. Для сорта Черемшанка эти показатели равны 1,44 и 96,68%.
Относительная погрешность и коэффициент детерминации определения показателя разжижения теста для сорта Тулунская 12 соответственно равны 5,18 и 81,25%. Для сорта Черемшанка эти показатели равны 4,39 и 93,74%. Такие различия объясняются нестабильностью показателя разжижения теста для обоих сортов пшеницы.
ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ КАЧЕСТВ И УСТОЙЧИВОСТИ К ГРИБНЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА КОНКУРСНОГО СОРТОИСПЫТАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО НИИСХ
5.1. Создание селекционного материала мягкой яровой пшеницы с высоким качеством зерна и устойчивого к грибным заболеваниям
По итогам проведённых работ по оценке технологических качеств зерна селекционного материала нами выделены образцы пшеницы с повышенной устойчивостью к грибным заболеваниям. Сорт Таежная нива и образцы КС-1529 и К-79-2 по вегетационному периоду отнесены к среднеранним; К-142-2, К-142-4, К-54-1 - к среднеспелым; КС-1629 и Р-6-2 - к среднепоздним.
По продуктивности только образец К-54-1 незначительно уступил стандарту Кантегирская 89. Преимущество среднеранних образцов перед стандартом Тулунская 12 (2,56 т/га) составило от 10,9 до 19,5 %. Преимущество среднеспелых и среднепоздних образцов перед стандартом Кантегирская 89 (2,72 т/га) составило от 16,9 до 31,6%. Все изучаемые образцы проявили устойчивость к поражению пыльной головней. Образцы К-142-4 и Р-6-2 не поражались пыльной головней за все годы исследований. Образцы КС-1529 и К-79-2 отнесены к практически устойчивым (поражение до 5%), остальные к слабовосприимчивым (поражение до 25%). Иная картина наблюдалась при
селекции на устойчивость к бурой ржавчине. При скрещивании сильно восприимчивого местного селекционного материала с источниками устойчивости, достаточно продуктивными были в основном образцы сильно и средневосприимчивые, реже умеренно устойчивые. Процент высоко устойчивых образцов был невелик (табл. 4). Таблица 4 - Характеристика перспективных линий мягкой яровой пшеницы
(КСИ, 2005-2007 гг.)
В селекционном материале с высоким уровнем продуктивности иммунных образцов не обнаружено. Сорт Таежная нива и образец КС-1629 отнесены к очень устойчивым (тип реакции 1), образец Р-6-2 к умеренно устойчивым (тип реакции 2).
Выделена небольшая группа сортов и линий, превосходящая по технологическим качествам стандартные сорта, с положительным сочетанием устойчивости к заболеваниям и высокой продуктивностью. По натуре зерна стандарты превзошли Таежная нива, К-79-2, К-142-4, КС-1629; по стекловидности К-142-2, К-142-4, К-54-1. Высокое содержание клейковины (36,8%) сформировал образец К-54-1. По качеству клейковины выделились стандарт Тулунская 12, Таежная нива и К-79-2.
Дисперсионный анализ среднемноголетних данных показал, что селекционный материал является более устойчивым к стрессовым факторам среды в сравнении со стандартами. Изменчивость технологических качеств зерна (кроме силы муки и общей хлебопекарной оценки) образцов селекционного материала КСИ в большей степени зависела от взаимодействия факторов «сорт х годы» (42,0-90,2 %) и сорта (6,0-51,6 %) и в меньшей -условий вегетации (2,5-23,5 %) и случайных факторов (0,01-12,4 %).
У сортов-стандартов технологические качества зерна: масса 1000 зёрен, натура, стекловидность, содержание белка, сила муки, время до начала разжижения, разжижение теста, валориметрическая оценка в большей степени
оценки хлеба зависел от условий вегетации (29,0 %) и случайных факторов (33,8 %) и в меньшей от фактора «сорт» и взаимодействия факторов «сорт х годы» (18,6%).
5.2. Перспективный сорт мягкой яровой пшеницы Таёжная нива селекции Красноярского НИИСХ
По итогам конкурсного сортоиспытания среднеранняя линия, выделившаяся по комплексу хозяйственных признаков под сортовым названием Таежная нива, в 2007 г. была передана на Государственное сортоиспытание.
Сорт Таёжная нива создан индивидуальным отбором из образца Г-3-48, который в свою очередь получен от скрещивания высокопродуктивной линии Красноярской селекции КС-30 и устойчивого к грибным заболеваниям BW-90 (Канада). Он превосходит стандарт по всем показателям, за исключением стекловидное и качества клейковины. Преимущество по содержанию белка составило 1%, клейковины - 4,3%, силе муки - 160 е.а., объему хлеба - 196 см3 и общей хлебопекарной оценке - 0,6 балла. Особенно заметно преимущество в годы с пониженной температурой в период налива и созревания зерна, что обуславливает высокую устойчивость показателей качества. По стабильности показателей качества Таежная нива незначительно уступает стандарту по натуре зерна и содержанию белка, значительно превосходя стандарт по стабильности таких показателей, как объем хлеба, качество клейковины, сила муки, разжижение теста. У сорта Тулунская 12 коэффициент вариации по этим показателям составил 27,1; 31,7; 52,6; 53,4%, у сорта Таежная нива - 10,5; 15,3; 37,3; 18,2% соответственно.
5.3. Комплексный подход к оценке селекционного материала яровой мягкой пшеницы конкурсного сортоиспытания Красноярского НИИСХ на высокую продуктивность и качество зерна
Своевременность изучения качества селекционного материала на возможно раннем этапе вносит определенный вклад в общий процесс создания новых высококачественных сортов. Оценка качества зерна с помощью только отдельных методов и показателей не обеспечивает надёжной идентификации лучших форм. Необходимы несколько показателей, которые взаимно дополняют общую характеристику и повышают эффективность работы по выявлению перспективных линий и сортов, поскольку ни один из методов в отдельности не может служить достаточно надёжным критерием оценки качества зерна. Тем более что при этом не учитывается такая важная характеристика генотипа, как продуктивность.
В связи с этим, для суммарной оценки по комплексу хозяйственно-ценных признаков мы предлагаем систему показателей, основанную на использовании нескольких технологических параметров в сочетании с методом упорядочивания образцов по совокупности признаков, значения которых, возрастая от минимума к максимуму, отражают их хозяйственную ценность. По итогам данной работы были отобраны и ранжированы 10 выделившихся
образцов. В результате чего было получено, что лучшими оказались образцы: Р-6-2,К-142-2,К-79-2.
Образец Р-6-2 готовится для передачи на Государственное сортоиспытание как зернофуражный сорт с высокой продуктивностью, устойчивостью к болезням, но средним по качеству зерна. В создании данного образца использовался сорт сильной пшеницы (качество), образец местной селекции (продуктивность) и чилийский образец (устойчивость к болезням).
Образец К-142-2 был получен с помощью образцов Красноярской селекции (продуктивность) и Дании (высокое качество и устойчивость к болезням).
Образец К-79-2 - иммуноустойчивый, широко используемый в гибридизации как источник высокого качества зерна.
5.4. Экспертная оценка хлебопекарных качеств зерна мягкой яровой пшеницы Для наиболее полного выражения способности муки из данного зерна давать хлеб того или иного качества очень важно иметь модель, позволяющую оценить хлебопекарные свойства зерна без применения хлебопекарной выпечки. Обобщённый показатель хлебопекарной оценки (Y, балл) представляется в виде свёртки частных показателей содержания белка (х,,%), силы муки {хг,е.а), времени до начала разжижения теста(хг,мин), разжижения теста (хА,е.ф), валориметрической оценки (*,,%), объёма хлеба \хігсм3), стекловидности зерна (х7, %), выхода муки (х8, %)
Y = а,х, + а2х2 + аъхъ + а4х, + а5х5 + аьх6 +а1х7+ atxa, (4)
где а», = 1,2,...,8 - весовые коэффициенты частных показателей. Используя пакет DataFit, найдены весовые коэффициенты как коэффициенты линейной регрессии:
^=0,0246, аг =0,0004, аъ =-0,0263, «4 =0,0030, «,=0,0078, й6=0,0014, а, =0,0070, а, =0,0248.
ВЫВОДЫ
Установлено, что контрастность климатических факторов Приенисейской Сибири способствует широкому варьированию признаков качества по годам. Наиболее стабильными являются выход муки (3,55 %), натура зерна (4,32 %), водопоглотительная способность (5,44 %), общая хлебопекарная оценка (8,46 %). Средней стабильностью характеризуется показатель содержания белка (13,73 %). Сильной изменчивостью характеризуются такие показатели, как стекловидность (15-40,24 %) и физические свойства клейковины (от 15,17-66,13 %).
Для проведения исследований влияния биоклиматических факторов на формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы разработаны методика, математические модели и программы для ЭВМ по прогнозированию показателей качества зерна (натура, стекловидность, разжижение теста и др.) и урожайности в зависимости от разных эколого-географических условий среды, срока посева и нормы высева.
В результате полевых и лабораторных исследований выявлено, что элементы сортовой агротехники оказывают существенное влияние на урожай и качество зерна яровой пшеницы раннеспелых сортов. Наиболее высокий урожай у сорта Тулунская 12 получили при 3-м сроке посева, у сорта Черемшанка при 2-м и 3-м сроках. На качество зерна в большей мере оказывал влияние срок посева, чем норма высева. Более качественное зерно формировалось при втором и третьем сроках посева. Оптимальной нормой высева для обоих сортов является 5 млн/га.
Разработанная совместно с сектором иммунитета Красноярского НИИСХ программа по созданию селекционного материала, сочетающего высокую продуктивность, устойчивость к болезням и качество зерна, позволила создать новый сорт Таёжная нива и перспективный селекционный материал.
Созданы перспективные селекционные образцы с высокими технологическими качествами зерна: К-1529, К-79-2, К-142-2, К-142-4, КС-1629, Р-6-2, превосходящие по продуктивности стандарты Тулунская 12 и Кантегирская 89 на 11 и 32 % соответственно и обладающие высокой устойчивостью к пыльной головне.
Полученные весовые коэффициенты линейной регрессии с использованием пакета программ DataFit и результаты двухфакторного дисперсионного анализа с использованием пакета программ SNEDEKOR изменчивости технологических качеств зерна во времени и пространстве показали, что сложившееся направление селекции приводит к повышению детерминированности связи содержания белка с натурой и стекловидностью с 73-80 до 89-92% и соответственно к снижению зависимости от зоны возделывания этих пшениц с 27-20 до 8-11%, доля влияния фактора «годы» снижается и повышается доля влияния фактора «сорт», а также происходит снижение случайного фактора с 33,8 до 12,4 %.
Установлена высокая генотипическая устойчивость показателей качества зерна мягкой яровой пшеницы перспективных селекционных образцов по сравнению с районированными сортами: валориметрическая оценка зерна случайных отклонений снизилась на 13,9 %; содержание белка на 1,0; стекловидность на 1,69 %.
У сортов-стандартов технологические качества зерна: масса 1000 зёрен, натура, стекловидность, содержание белка, сила муки, время до начала разжижения, разжижение теста, валориметрическая оценка - в большей степени зависели от фактора «сорт» (4,6-59,4 %), показатель общей хлебопекарной оценки хлеба зависел от условий вегетации (29,0 %) и случайных факторов (33,8 %) и в меньшей от фактора «сорт» и взаимодействия факторов «сорт х годы» (18,6 %).
Изменчивость технологических качеств зерна (кроме силы муки и общей хлебопекарной оценки) образцов селекционного материала КСИ в большей степени зависела от взаимодействия факторов «сорт х годы» (42,0-90,2 %) и сорта (6,0-51,6 %) и в меньшей от условий вегетации (2,5-23,5 %) и случайных факторов (0,01-12,4 %).
1. Для использования в селекционных программах по отдельным
направлениям селекции рекомендуются образцы с высоким качеством зерна:
а) для селекции на продуктивность: К-142-4, КС-1629, К-79-2, Р-6-2;
б) скороспелость: Таёжная нива, КС-1529, К-79-2;
в) устойчивость к пыльной головне: К-79-2, КС-1529, К-142-4, Р-6-2;
г) устойчивость к бурой ржавчине: Таёжная нива, КС-1629.
Рекомендовать широкому производственному испытанию находящиеся в Государственном испытании сорта Минуса и Таёжная нива.
Разработанная модель и методика экспертной оценки хлебопекарных качеств зерна мягкой яровой пшеницы рекомендуется для прогнозирования получения хлебопекарной продукции того или иного качества без процесса выпечки.
Для получения продовольственного зерна яровой мягкой пшеницы в лесостепи Приенисейской Сибири посев раннеспелых сортов рекомендуется проводить во второй декаде мая при норме высева 5 млн/га.
