Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий обзор сведений о кормовых бобах как объекте селекции и культуре 9
1.1. Происхождение и классификация бобов 9
1.2.Морфологические признаки и особенности 12
1.2.1. Особенности роста, цветения и опыления бобов 17
1.3. Биологические особенности 20
1.4. Кормовые бобы как сельскохозяйственная культура 24
1.4.1. Биохимическое описание 24
1.4.2. Значение культуры и растения бобов 25
1.4.3. Районы возделывания и урожайность 27
1.5. Основные направления и задачи селекции бобов 28
1.5.1. Направления и методы селекции 28
1.5.2. Генетические сведения о бобах 33
1.5.3. Косвенные признаки отбора 36
Глава 2. Условия, исходный материал и методика проведения исследования 40
2.1. Агроклиматические условия места проведения опытов 40
2.2. Исходный материал и методика исследования 46
Глава 3. Оценка исходного материала кормовых бобов по основным показателям 51
3.1. Вегетационный период 51
3.2. Основные компоненты кормовой продуктивности и их характеристика .. 57
3.2.1. Число стеблей на растении 61
3.2.2. Высота растения и динамика роста 61
3.2.3. Облиственность растений кормовых бобов 65
3.3. Основные компоненты семенной продуктивности бобов и их характеристика 67
3.3.1. Число продуктивных узлов на главном стебле 67
3.3.2. Число плодов в узле и на растении 69
3.3.3. Масса и число семян с растения 72
3.4. Образцы, сочетающие несколько хозяйственно-ценных признаков 76
3.5. Содержание сырого протеина в зерне 80
3.6. Устойчивость кормовых бобов к засухе 83
3.7. Мутанты с детерминантным типом роста 88
Глава 4. О некоторых генетических особенностях кормовых бобов 94
4.1. Оценка изменчивости и наследуемости некоторых признаков 94
4.2. Выявление взаимосвязей между признаками 98
4.3. Оценка образцов кормовых бобов на комбинационную способность с помощью метода поликросса 105
Выводы 109
Предложения селекционной практике и сельскохозяйственному производству... 111
Литература 112
Приложение 139
- Биологические особенности
- Агроклиматические условия места проведения опытов
- Основные компоненты кормовой продуктивности и их характеристика
- Оценка образцов кормовых бобов на комбинационную способность с помощью метода поликросса
Введение к работе
Современное сельскохозяйственное производство нацелено на решение двух актуальных проблем. Первая из них - проблема растительного (кормового) белка, дефицит которого, по разным данным, составляет 18-40% от необходимого количества. Его недостаток в кормах снижает их качественную характеристику и влечет за собой снижение питательности. Так, при дефиците белка в суточном рационе 20-22%, себестоимость животноводческой продукции и перерасход кормов возрастает в 1,5-2 раза [124,127].
Большинство кормовых культур содержат 60-75 г переваримого протеина на 1 кормовую единицу, тогда как, по научно-обоснованным нормам, должно приходиться 105-120 г протеина для свиней и 130-135 г - для птицы [63,114].
Вторая проблема является следствием неблагоприятной экологической ситуации, сложившейся в мире. А именно, истощение почв и загрязнение сельскохозяйственной продукции. Белгородская область относится к числу передовых регионов страны, но, как и во всем мире, процесс развития земледелия здесь связан с обострением агроэкологических проблем, одна из которых - эрозия почв [73].
Решение первой проблемы невозможно без расширения посевных площадей под зернобобовыми. В последнее время в мире значительно возрос интерес к кормовым бобам, как культуре, способствующей решению сразу двух задач: создания прочной кормовой базы для животноводства и восстанавлению почвообразовательных процессов в агроэкосистемах.
Кормовые бобы, благодаря повышенной концентрации белка в зерне, представляют собой практически незаменимый источник сырья для производства белковых добавок к фуражным культурам [5,6]. По этому показателю они в 2 раза превосходят смесь овса и вики, в 3 раза — овса и почти в 4 раза — зерно ячменя.
Использование кормовых бобов в севооборотах может иметь огромное экологическое значение, так как это позволит значительно улучшить физико-
механические свойства почвы, увеличить ее плодородие, снизив при этом потребление азотных удобрений.
Несмотря на все достоинства кормовых бобов как культуры, посевные площади, занимаемые ими в нашей стране (в противовес мировой тенденции), остаются незначительными. Такая осторожность по стране связана, прежде всего, с недостатком или отсутствием адаптированных к регионам сортов кормовых бобов. Сейчас посевные площади под кормовыми бобами в России составляют примерно 20 тыс.га, но спрос на высокобелковое зерно остается неудовлетворенным. Поэтому, Концепцией развития кормопроизводства в Российской Федерации предусматривается к 2005 г. площадь посевов бобов увеличить до 96 тыс.га [26].
Перед селекционерами на данном этапе стоит задача получения пластичных сортов, урожайных по кормовой массе и зерну, с высоким качеством продукции, средне- и скороспелых, устойчивых к наиболее вредоносным болезням. При создании сортов важная роль принадлежит правильному подбору широкого и разнообразного исходного материала. В этом отношении несомненную ценность для селекционера представляют как уже созданные сорта, так и местные сорта-популяции.
Выращивание гетерогаметных популяций в экстремальных экологических условиях должно приводить (в последующих поколениях) к появлению форм с повышенной устойчивостью, за счет изменения частот генов, контролирующих определенные виды устойчивости. Именно поэтому мы считаем актуальным проведение селекционного изучения кормовых бобов в Белгородской области, где наблюдаются резкие колебания водного и теплового режимов, то есть, возможно действие самых неблагоприятных для растений факторов. В таких условиях произрастания селекционеру предоставляется возможность дать объективную оценку образцам по основным негативным свойствам культуры — угнетению роста и развития в условиях повышенных температур и почвенной засухи, а также пораже болезнями и вредителями.
Цель и задачи исследований. Основной целью наших исследований было всестороннее изучение селекционных образцов кормовых бобов по важнейшим биологическим и хозяйственно-ценным признакам и выявление перспективного селекционного материала.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
Обобщение и систематизация имеющихся сведений о кормовых бобах как объекте селекции и сельскохозяйственной культуре.
Изучение особенностей роста и развития растений кормовых бобов в условиях Белгородской области.
Сравнительная оценка кормовой и семенной продуктивности бобов.
Определение содержания белка в зерне различных образцов бобов.
Сравнительная оценка засухоустойчивости селекционных номеров кормовых бобов.
Выявление особенностей кормовых бобов с детерминантным типом роста.
Оценка изменчивости и наследуемости некоторых морфологических признаков кормовых бобов.
Выявление и анализ корреляционных связей количественных признаков кормовых бобов и выявление тех связей, которые имеют наибольшее значение в селекции.
Оценка комбинационной способности образцов кормовых бобов методом поликросса.
Ю.Выявление селекционно-ценных образцов кормовых бобов для условий
Белгородской области.
Научная новизна. Впервые в почвенно-климатических условиях Белгородской области проведена комплексная оценка 180 образцов кормовых бобов различного эколого-географического происхождения по важнейшим биологическим свойствам и хозяйственно-ценным признакам, а именно: по продолжительности вегетации и основных межфазных периодов,
продуктивности зерна и зеленой массы, содержанию белка в зерне и засухоустойчивости. Установлена наиболее тесная корреляционная зависимость между близкими по времени развития признаками и выведены уравнения регрессии для некоторых выявленных связей.
Практическая значимость исследований. На основе проведенных исследований дано теоретическое и экспериментальное обоснование критериев отбора на высокую кормовую и семенную продуктивность кормовых бобов в условиях Юго-запада ЦЧЗ. Выделены ценные источники высокой и стабильной урожайности семян и зеленой массы, повышенного содержания белка в зерне, устойчивости к засухе. Предпринята попытка оценки общей комбинационной способности методом поликросса (насколько это позволил срок аспирантской подготовки).
Получен перспективный материал по комплексу хозяйственно-ценных признаков, который внедряется в селекционно-семеноводческую практику на базе научного предприятия «Семена и травы».
Реализация результатов исследований. Работа выполнена на кафедре ботаники и методики преподавания биологии БелГУ, на базе селекционного отдела научного селекционно-семеноводческого предприятия «Семена и травы» в период обучения в аспирантуре в 2000-2003 годах.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Международной научно-методической конференции «Экология — образование, наука и промышленность» (Белгород, 2002 г.), XI Международном симпозиуме «Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье» (Алушта, 2002 г.), VI Международной научно-практической конференции «Приспособления организмов к действию экстремальных экологических факторов» (Белгород, 2002 г.), университетских конференциях и семенарах (2000 - 2003 гг.).
По материалам результатов исследования опубликовано 14 работ.
Личный вклад соискателя выразился в проведении полевого и лабораторных экспериментов, а так же в статистической обработке результатов и интерпретации полученных данных.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 145 страницах и состоит из введения, четырех глав, содержит 35 таблиц, 11 рисунков, из них 2 фотографии, а также имеет одну таблицу в приложении. Библиографический список включает 281 наименование, в том числе 145 на иностранных языках.
Основные положения, представленные к защите.
Влияние основных признаков на урожайность зеленой массы кормовых бобов дифференцируется в зависимости от высоты растения.
Урожай семян определяется преимущественно числом плодов, массой и числом семян с растения.
Общее число дней вегетации в большей степени зависит от продолжительности периода после цветения.
При селекции на повышение урожайности семян детерминантных кормовых бобов необходимо учитывать особенности взаимосвязей количественных признаков, свойственные растениям с данным типом роста.
Биологические особенности
Из всех зерновых бобовых растений кормовые бобы наименее требовательны к теплу и отличаются значительной холодостойкостью. Семена их прорастают при температуре +2.. ,+3С, для появления полноценных всходов необходима температура до +6С. Всходы переносят кратковременные заморозки до -7С. При цветении и созревании плодов возможны повреждения растений при температуре -3С. В биохимических исследованиях А. Дроздова (2000) выявлено, что при температуре -3...-6С происходят изменения содержания азотистых и фосфорных соединений в листьях, общее содержание которых в основном не изменяется, но меняется их фракционный состав, что ведет к нарушению хода синтетических процессов. Направленность биохимических реакций смещается в сторону гидролиза, усиливаются реакции аминирования и переаминирования, повышается содержание нежелательных продуктов протеолиза. Однако данные процессы носят обратимый характер, так как концентрация продуктов распада не достигает уровня, приводящего к гибели растений.
Морозостойкость растений бобов отрицательно связана с различными косвенными признаками, такими как скороспелость, высота и масса растений [192]. Таким образом, наиболее морозостойкие формы характеризуются медленным развитием, низкоросл остью и мелколистностью.
Оптимальные температуры для развития растений +15...+20С [23,66,86]. Температура выше +30С угнетает культуру, особенно в фазе цветения; при такой температуре не происходит накопление органических веществ, так как много энергии расходуется на дыхание.
Для развития растений кормовых бобов и получения стабильного и высокого урожая нужны оптимальные температуры на протяжении всего периода вегетации, которые на всех этапах их развития превышают минимальные температуры на 8-12С. Сумма эффективных температур для полного развития и плодоношения кормовых бобов за весь вегетационный период колеблется от 1800С для раннеспелых сортов и до 2400С для позднеспелых [178].
Температурой обусловливается скорость развития растений кормовых бобов. Их вегетационный период в зависимости от сорта и условий произрастания может составлять от 90 до 145 дней. Считается, что при достаточном количестве тепла и влаги скороспелые сорта бобов созревают за 90-100 дней, среднеспелые - за 105-125, позднеспелые - за 125-145 дней. Период от всходов до цветения у бобов является сортовым признаком, поэтому более постоянный, чем период от цветения до полного созревания, на продолжительность которого большое влияние оказывают погодные условия [86]. По данным Ю.С. Тюрина (1982), большее влияние на продолжительность развития растений оказывает температура и меньшее — осадки.
По данным одних авторов наиболее скороспелыми и холодостойкими являются мелкосеменные формы с темноокрашеиными семенами. Другие считают, что крупносемянность способствует увеличению скороспелости [186].
Вообще, культура приспособлена к таким условиям, когда температура почвы на 2—3С ниже температуры воздуха [8]. От температуры почвы зависит и число дней от посева до всходов: при температуре почвы 3С всходы появляются на 17-й день, при 10С - на 14-й день, при 20С - на 7-й день [86].
Происхождение культуры обуславливает некоторую требовательность растений к влаге. Для набухания и прорастания семян они требуют 100-120% влаги от их массы. Оптимальной для прорастания семян кормовых бобов является влажность выше 15 мм в слое почвы 0-10 см. При влажности почвы менее 5 мм бобы не дают всходов [66]. В процессе вегетации кормовые бобы 90% воды потребляют из горизонта почвы 0-80 см [225]. На создание единицы сухого вещества расходуют 750-800 единиц воды. Потребность во влаге сильно увеличивается с начала цветения. При снижении влажности почвы в период налива зерна до 40% наименьшей влагоемкости происходит разрушение симбиотического аппарата. При засухе цветки верхней и средней части под действием высоких температур и отсутствия влаги засыхают, но происходит ускорение созревания нижних бобов [69]. На двух-, трехнедельный перерыв в осадках при высоких температурах воздуха и сильном прогревании почвы растения обычно бурно реагируют, вплоть до сбрасывания листьев [86].
По обобщенным данным П.П.Вавилова и Г.С.Посыпанова (1983), по урожайности зернобобовых за 14 лет в Нечерноземной зоне, кормовые бобы сильнее реагируют на недостаток влаги, чем горох или соя, но лучше других зернобобовых [16].
Избыток влаги тоже опасен, так как уменьшается процент оплодотворенных цветков, увеличивается заболеваемость растений, обнаруживается способность бобов к израстанию. Установлено, что семена, полученные в более благоприятных условиях, дают повышенный урожай зерна и зеленой массы [66].
Немаловажным фактором, определяющим урожай семян кормовых бобов, являются почвенные условия. Лучшими для бобов являются глубокие связные почвы с большим количеством органических веществ, способных удерживать влагу [48]. Оптимальная плотность почвы 1,1-1,2 г/куб.см. В районах с достаточным количеством осадков бобы могут расти даже на каменистых, песчаных и глинистых почвах.
Культура отличается недостаточной солеустойчивостью, причем масса клубеньков на корнях растений более чувствительна к засолению, чем их число [237,260,280]. Лишь способность к большой аккумуляции ионов Na+, К+, Са2+в корнях и стеблях некоторых сортообразцов снимает отрицательные метаболические последствия солевого стресса [71]. Кормовые бобы плохо переносят близкое залегание грунтовых вод и наличие в почве кадмия и подвижного алюминия [8,230]. По терпимости к кислотам кормовые бобы входят во вторую (из 4-х) группу среди зернобобовых, т.е. они выдерживают такую кислотность, при которой образуется лишь отдельные клубеньки [16]. Критической для них является рН 4,1. Оптимальная кислотность почвы для бобов — 6,5 [148,210].
Кормовые бобы хорошо используют дополнительные питательные вещества, особенно, на первых фазах развития. Особое внимание нужно уделить достаточной обеспеченности почвы фосфором и калием, так как вынос из почвы питательных веществ составляет около 40 кг/га фосфора и 150 кг/га калия. На холодных, с незначительным содержанием органического вещества почвах эффективна стартовая доза азота 20 кг/га. На плодородных почвах азот не вносят [190].
Что же касается влияния продолжительности дня на общее развитие растений кормовых бобов, оптимальная его продолжительность для вегетативного и репродуктивного развития не совпадают: для первого оптимальной продолжительностью является 12-ти часовой, для второго - 18-ти. часовой день [100].
Агроклиматические условия места проведения опытов
Белгородская область расположена на Среднерусской возвышенности в двух природных зонах — лесостепной (западные, северо-западные и центральные районы) и степной (юго-восточные районы). Климат области характеризуется значительной континентальностью: жарким летом и сравнительно холодной зимой [1,4].
Удаленность области от экватора в среднем на 50 градусов и ее географическое положение обусловливают значительную величину солнечной радиации, поступающей на 1 кв.м горизонтальной поверхности при средних условиях облачности (4000 мега джоулей). Количество тепла, получаемого одним квадратным сантиметром земной поверхности на территории области, составляет около 89 ккал в год, из него 47 ккал — в виде рассеянной радиации.
Между тем летом наблюдаются и пасмурные дни с дождями, а зимой — смена ясных холодных дней погодой с оттепелями. Такое изменение погодных условий существенно влияет на формирование температурного режима и объясняется характером циркуляции воздушных масс, меняющихся по сезонам года. Характер атмосферной циркуляции в Центрально-Черноземных областях в течении теплого времени года обусловливает преимущественно антициклонический тип погоды, формирующийся в массах континентально-умеренного воздуха, который господствует здесь в течении всего года [9].
Летом на территорию области проникают воздушные массы континентально-тропического происхождения из районов Казахстана и Средней Азии. Воздушные морские массы атлантического происхождения и арктический воздух, проникающие с северо-запада, приходят сюда уже сформированными [9].
По данным метеослужбы г. Белгорода, среднегодовая температура воздуха составляет 6,3С. Отрицательная температура держится с ноября по март, включительно. Минимальная месячная температура приходится на январь (-7,6С), а наивысшая - на июль (+20,2С).
Продолжительность светового дня возрастает с 15 часов 22 минут в середине июня, а к середине сентября снижается до 12 часов 42 минут [1,4,9].
Среднегодовое количество осадков составляет 519 мм. Распределение их в течение года происходит крайне неравномерно. Значительное количество осадков выпадает в виде дождей в 5 мм и менее, которые при высокой температуре в летние месяцы и низкой относительной влажности воздуха являются почти неэффективными и не могут служить источником пополнения почвенной влаги. Наибольшее количество осадков выпадает в июле - 68 мм, несколько меньше в июне — 63 мм и августе — 56 мм. В марте выпадает наименьшее количество осадков.
Твердые осадки составляют около 30% годового количества и выпадают преимущественно в виде снега. Первый снег выпадает в октябре-ноябре. Устойчивый снежный покров образуется с ноября и сохраняется до конца марта. Продолжительность периода со снежным покровом составляет около 120 дней [9]. Снеготаяние обычно начинается в начале марта и заканчивается во второй его половине. Оттаивание почвы на полную глубину наступает в первой декаде апреля [1]. Лето отличается высокой температурой воздуха: в июне +18,4С, июле +19,3С, августе +18,7С. Максимальная температура воздуха достигает +37С, а на поверхности почвы - до +50С. Полезные осадки в летний период выпадают в виде ливней [1]. Осень характеризуется постепенным снижением температуры, а запасы влаги в почве начинают постепенно расти [1]. Неоднородность условий почвообразования на рассматриваемой территории привела к формированию различных типов почв, среди которых господствуют черноземы (типичные, выщелоченные, обыкновенные), в значительной степени утратившие свое плодородие. Они занимают 89% площади (1470,4 тыс.га). Наиболее распространен типичный чернозем, за исключением западной и юго-западной частей. На юго-востоке, в степной зоне, большие площади заняты обыкновенным черноземом, на которых встречаются вкрапления мало развитых черноземов - почвы крутых склонов [4]. Почти 15% территории занято серыми лесными почвами (3,9%) и темно-серыми лесными почвами (10,7%). На долю других лугово-черноземных, черноземно-луговых, солонцов, пойменных, песчаных, дерново-намытых -приходится лишь 8% площади [4]. Более 60% сельскохозяйственных угодий Белгородской области расположено на склонах более 2-5. Доля эродированных и эрозионноопасных земель составляет более 70%. Вследствие развитой овражно-балочной сети территория области отличается высокой дренированностью, что вызывает почвенные засухи и понижение уровня грунтовых вод. Погодные условия во время проведения исследования отличались большим разнообразием, что, несомненно, оказало влияние на рост, развитие и продуктивность растений кормовых бобов. По данным метеослужбы г. Белгорода метеорологические условия 2001 г. (см.табл. 2.1 и 2.2) характеризовались превышением над среднемноголетней температурой на 1,2 С и осадков на 72,5 мм (7,5 С и 625,5 мм при среднемноголетней температуре 6,4 и количестве осадков 553мм). Теплые зимние месяцы и превышение температуры в марте и апреле (+0,6 и +10С при норме -2,1 и +7,5 С) на 2,7 и на 2,5 С соответственно и выпавших осадков (60,1 и 59,3 мм при норме 34 и 41 мм) на 26,1 и 18,3 мм обусловили прогревание почвы и накопление в ней влаги, что способствовало ускорению начального роста.
Основные компоненты кормовой продуктивности и их характеристика
Период «всходы - начало бутонизации» был сравнительно устойчив и его коэффициент вариации по годам 8,9, 8,7 и 7,4%. Пределы варьирования периода «всходы — начало цветения» (коэффициенты вариации по годам 8,9, 7,8 и 6,9%) также свидетельствуют о слабой реакции растений на погодные условия на этом этапе развития.
С началом фазы цветения, растения кормовых бобов усиливали реакцию на изменение погодных условий: коэффициенты вариации периодов «всходы —плодообразование» и «начало цветения — полное созревание» в отдельные годы превышали 9%. Однако, необходимо отметить, что это также показатель слабой изменчивости.
Анализируя корреляции, можно сделать вывод, что увеличение периода «всходы — начало бутонизации» сильно затянуло периоды «всходы — начало цветения» (г=+0,85) и «всходы — плодообразование» (г=+0,53). С увеличением же периода от всходов до начала цветения увеличился и период «всходы — плодообразование» (г=+0,48), но сократился период «начало цветения - полное созревание» (г=-0,51). Взаимосвязь числа дней вегетации с основными межфазными периодами у кормовых бобов представлена в таблице 3.1.2.
Итак, общее число дней вегетации было тесно связано с межфазным периодом «начало цветения — полное созревание» (г=+0,71). Таким образом, наши данные подтверждают мысль английских исследователей о том, что при селекции на раннеспелость основное внимание надо обращать на продолжительность периода после цветения [241].
Все предыдущие цветению этапы развития растений кормовых бобов слабо коррелировали с продолжительностью вегетационного периода (г=+0,26 ...+0,29). Интересен тот факт, что при сокращении периода «посев — всходы» увеличивалось общее число дней вегетации (г=-0,31). Необходимо отметить, что такое удлинение вегетационного периода шло за счет увеличения числа дней от начала цветения до созревания (г=-0,28), сильно зависящего от продолжительности периода «всходы - начало бутонизации» (г=-0,70). Из полученных данных следует, что у растений со сравнительно короткими периодами «посев - всходы» и «всходы — начало бутонизации» одновременно с образованием и развитием генеративных органов продолжается вегетативный рост, что затягивает цветение. Так как питательные вещества расходуются растением на рост стеблей и образование бутонов и цветков, то происходит задержка развития уже сформировавшихся плодов, то есть растягивается период их созревания. Следовательно, отбор скороспелых форм следует вести, ориентируясь на сокращение числа дней от начала бутонизации до цветения и созревания плодов.
Создавая раннеспелые формы кормовых бобов, селекционеры пользуются скороспелыми сортами с удовлетворительной урожайностью. Однако, такие образцы кормовых бобов встречаются крайне редко. Пока совместить скороспелость и высокую урожайность у кормовых бобов никому не удавалось. Отечественные ученые А. Образцов (1983), Ю. Тюрин и В. Сидорова (1982) показали, что достоверной связи между длиной вегетационного периода и семенной продуктивностью не существует, поэтому возможна совмещаемость этих двух показателей. В исследованиях иностранных ученых выявлена отрицательная корреляция (г=-0,65) между продуктивностью растений и продолжительностью созревания [198]. В наших опытах между урожайностью и продолжительностью вегетационного периода не было выявлено даже слабой достоверной связи. В качестве исходного материала по скороспелости могут служить выделенные нами несколько сортов, у которых скороспелость сочеталась с довольно хорошей урожайностью семян: К-1456 и Русские черные (отбор). В среднем, за 88,6 дней вегетации они формировали урожай семян от 5,1 до 143,4 г/раст., а зеленой массы от 105,7 до 374,8 г/раст., при урожайности стандарта соответственно 31,9 и 224,1 г/раст.
В качестве показателя вегетативной продуктивности в нашей работе был взят признак «масса 1-го растения». Исследования показали, что его коэффициент вариации составил по годам исследования в среднем по опыту 23,17, 28,59 и 32,25% и, следовательно, изменчивость характеризовалась как высокая (табл.3.2.1), что объясняется гетерогенностью представленного исходного материала. Данные таблицы показывают, что в 2002 и 2003 гг. средняя масса растений значительно снизилась, по сравнению с первым годом испытания (с 422,5 до 112,9 и 136,7 г/раст). Однако коэффициенты вариации увеличились с 23,17 до 28,59 и 32,25%. Следовательно, вегетативная продуктивность сильно зависела от погодных условий, которые оказывали дестабилизирующий эффект на селекционный материал, предоставляя возможность для отбора наиболее ценных образцов.
Следует отметить, что по годам практически не менялось процентное соотношение высоко- и низкопродуктивных номеров (табл. 3.2.2).
Так, из таблицы видно, что наиболее благоприятными для урожая зеленой массы были погодные условия 2001 года, когда масса растения в среднем по опыту (стандарт) была равна 422,5±18,8, тогда как в 2002 г. растение весило 112,9±6,2, а в 2003 г. - 136,7±8,5. данные таблицы также свидетельствуют, что в первый год испытаний масса 1-го растения на уровне стандарта была у 13,9% сортообразцов, 43,9% весили больше и 42,2% — меньше стандарта. В 2002 г. соответственно 16,6, 40,0, 43,4% и в 2003 г. - 22,2, 43,4 и 34,4%. Так как изменения в процентном составе групп были незначительными, можно говорить об относительной стабильности этого признака у конкретного генотипа по годам исследования. Следовательно, выбрав продуктивные по зеленой массе образцы, можно гарантировать их сравнительно высокую урожайность при любых погодных условиях. Лучшие образцы бобов, выделившиеся по продуктивности кормовой массы представлены в таблице 3.2.3. Таблица позволяет сделать вывод, что наиболее продуктивными оказались Радиомутант 8, Roschutjer Feldbohn и Эр-бань-цин-ху-доу — средняя масса 1-го растения у этих форм составила соответственно 153,6, 143,0 и 137,6% по отношению к стандарту.
Оценка образцов кормовых бобов на комбинационную способность с помощью метода поликросса
В Центральном Черноземье засушливые условия в период вегетации наблюдаются один раз в пять-шесть лет. Под засухой понимают особый режим погоды, связанный с длительным отсутствием осадков, повышением температуры и уменьшением относительной влажности воздуха [31]. При этом у кормовых бобов, страдает как уровень урожая семян, так и зеленой массы, поэтому селекции культуры на засухоустойчивость уделяется большое внимание. Одним из важных этапов селекционного процесса в этом направлении является первичная оценка исходного материала на устойчивость к засухе с целью ранней браковки неподходящих форм и выявления перспективных для скрещивания родительских пар.
В онтогенезе кормовых бобов можно отметить два, наиболее уязвимых к дефициту влаги, периода. Первый- весной при набухании и прорастании семян, когда влаги в верхнем слое почвы достаточно для того, чтобы семена проросли, но высокие температуры могут быстро высушить почву и проростки. Второй, критический в отношении к засухе период — время образования репродуктивных органов, когда у растений кормовых бобов почти вдвое увеличивается потребность во влаге.
При оценке устойчивости сельскохозяйственных культур к засухе используются полевой эксперимент и методы лабораторной диагностики. Причем, расчеты показали высокие значения коэффициента ранговой корреляции (г=+0,85) между лабораторными и полевыми оценками [28,126].
Эксперименты такого рода позволили выявить некоторые закономерности проявления устойчивости к неблагоприятным условиям произрастания. Так, повышенную устойчивость к засухе значительно чаще проявляют формы, которые произошли из районов с жесткими условиями лета. Кроме того, свойства экологической устойчивости (засухо- и солеустойчивость, зимостойкость) генетически обусловлены, что имеет огромное значение для селекции в данном направлении. Как показывают многочисленные данные, поиски засухоустойчивых форм оказались эффективными приемами селекции [173,187,245,261,265,274]. Однако, они до сих пор не нашли широкого применения на практике.
При создании засухоустойчивых сортов на пути селекционера стоит основная проблема - сочетания в одном генотипе устойчивости с высокой урожайностью. Поэтому, приходится синтезировать такие формы путем искусственной гибридизации.
Для выявления сортообразцов кормовых бобов, устойчивых к засухе, нами был поставлен лабораторный эксперимент, основанный на определении сосущей силы проростков, преодолевающей осмотическое давление раствора. Физиологической основой косвенного метода является способность прорастающих семян использовать влагу в условиях недостаточной влагообеспеченности и повышенной концентрации почвенных растворов за счет развития высокой сосущей силы [94,95].
Свойство семян и проростков развивать повышенную сосущую силу определяет преимущества таких сортов не только в период прорастания семян в условиях дефицита почвенной влаги, но и создает более благоприятные предпосылки для дальнейшего развития растений. Опыт применения данного метода при оценке засухоустойчивости пшеницы, ячменя, кукурузы, гороха во многих научных учреждениях подтвердил высокую положительную связь между повышенной сосущей силой проростков и засухоустойчивостью сортов в полевых условиях.
Материалом для лабораторного опыта в нашем исследовании стали семена всех 180 образцов, представленные в данном исходном материале. Семена кормовых бобов проращивали в растворе сахарозы с концентрацией 12 атм в 4-хкратной повторности при контроле на дистиллированной воде. Полученные данные обрабатывали статистически [83]. Поскольку всхожесть на воде у разных образцов бывает неодинаковой, для удобства сравнения образцов между собой всхожесть в растворе сахарозы выражали в процентах к всхожести контроля, принимая последнюю за 100%. Полученный показатель отражал уровень устойчивости образца. При этом образцы, имеющие всхожесть в растворе сахарозы 65-100% считались высоко-устойчивыми; на уровне 35—65% - среднеустойчивыми и ниже 35% — низкоустойчивыми. Отсюда, чем больше семян проросло в растворе сахарозы, тем выше уровень устойчивости сортообразца.
Определение сосущей силы проростков позволило разделить исследуемые образцы на группы по степени засухоустойчивости и выявить лучшие формы кормовых бобов по устойчивости к засухе.
В группу высокоустойчивых кормовых бобов по показателям сосущей силы проростков вошли 33 селекционных номера, а это лишь 18,3% из представленного исходного материала, к числу которых относятся: КИУ-82, Диана, ВФ2 9083, Местные мелкосеменные, К-1535 Конские, Sinslebenok ortale, Anka, Titan, SU-R 5/13, K-1731, Hedin, Fribo, Dabfa, Stabil, K-1813, Мелкозерные кормовые, Skladia, K-1559, Throuz, Unovce, Fidrim, Andie Waalse, Jnoves Z4-5, Тулунские, Pistache, Szeinkowice, Йыгева, ВФ2 9023, K-1098, K-1797, №340058, K-1538,K-1456.
Группа среднеустойчивых к засухе включила в себя 50 сортообразцов, что составляет 27,8% от общего их числа, а остальные 97 номеров (53,9%) оказались низкоустойчивыми к дефициту влаги.
Далее, с целью выявления наиболее перспективных форм по устойчивости к засухе мы проверили образцы из первой группы (высокоустойчивые к засухе) на способность переносить обезвоживание в период образования генеративных органов, в фазу «начало бутонизации», — второй уязвимый этап в развитии растений кормовых бобов. Для этого применяли метод определения водоудерживающей способности растений. В основе этого метода лежит способность растений противостоять нарушению водного баланса и выносить обезвоживание [120]. Растения (по 5 шт. с делянки) срезали в поле и ставили в воду для одинакового насыщения их водой, после чего взвешивали через каждые 2 часа на протяжении 10 часов. Чем меньше воды при этом теряли растения (в процентах от их исходного веса), тем более засухоустойчивыми они являлись.
