Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Главной целью сельскохозяйственного производства является достижение устойчивого роста урожайности и повышение качества продукции, расширение ее разнообразия, наиболее полное обеспечение потребности людей в продуктах питания.
Использование культуры ячменя на кормовые и пищевые цели, а также в качестве незаменимого сырья для пивоваренной промышленности определяют его важное народно-хозяйственное значение в зерновом и кормовом балансе России.
В Среднем Поволжье урожай зерна этой ценной культуры все еще подвержен большим колебаниям по годам, что отрицательно сказывается на экономике региона. Наибольшее снижение урожая зерна (в 3-4 раза) отмечается в засушливые годы, когда отрицательное действие температурного и водного режима усугубляется эпизоотиями вредителей и эпифитотиями болезней. В условиях Среднего Поволжья острозасушливые годы (50% лет) чередуются с годами средними по увлажнению (25%) и даже влажными (25%). Это свидетельствует о необходимости возделывания в регионе сортов зерновых культур и, в том числе, ярового ячменя, существенно различающихся между собой по скороспелости, отзывчивости на удобрение и полив, устойчивости к полеганию, основным распространенным болезням и вредителям. Здесь нужны сорта ячменя с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств, обеспечивающих устойчивые урожаи и высокое качество продукции в широком диапазоне варьирования природных условий. Они должны обладать высокой экологической пластичностью, наиболее полно отвечать требованиям современных технологий возделывания.
Изучение широкого мирового ассортимента сортов ярового ячменя из коллекции ВИР и создание исходного материала с комплексной устойчивостью к стрессовым факторам; выявление специфики адаптации ячменя к засухе; разработка новых способов гибридизации; изучение особенностей формирования урожая, характера модификационной изменчивости в селекционном процессе; выявление путей комплексного решения пивоваренной проблемы для региона, традиционно не возделывающего ячмени на пивоваренные цели; создание моделей и выведение сортов ячменя различных идиотипов определяют актуальность выбранной
темы изучения, ее научное и практическое значение.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цель исследований заключалась в разработке научной концепции селекции ярового ячменя и создании высокопродуктивных сортов, обеспечивающих стабильные урожаи и высокое качество продукции в условиях проявления стрессовых факторов Среднего Поволжья.
В ходе реализации указанной программы на многолетнем экспериментальном материале решались следующие задачи:
изучить сортообразцы ярового ячменя из мировой коллекции ВИР и местного происхождения;
определить специфику адаптации ярового ячменя к засухе;
оценить эффективность использования индуцированного мутагенеза для получения нового исходного материала и сортов ячменя с оригинальными признаками и свойствами;
разработать новые способы гибридизации (кастрация, опыление) и искусственного заражения зерновых культур патогенами;
изучить особенности формирования урожая зерна у сортов ячменя различных идиотипов;
разработать принципы и методы отбора селекционного материала по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств;
определить пути решения пивоваренной проблемы ярового ячменя для условий Среднего Поволжья;
разработать модели сортов ярового ячменя различных идиотипов для региона Среднего Поволжья;
создать новые сорта ярового ячменя интенсивного и полуинтенсивного типов адресного использования, в том числе для пивоваренной промышленности.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в условиях Поволжья проведена комплексная оценка обширного набора образцов из мировой коллекции ВИРа и местного селекционного материала ярового ячменя в резко контрастных погодных условиях. Определена специфика проявления стрессовых факторов в условиях региона на культуре ярового ячменя. Разработаны новые методы гибридиза-
цци и оценки селекционного материала. Установлено, что специфика адаптации ячменя к стрессовым факторам заключается в том, что наибольший ущерб из скрытостебельных вредителей в засушливые годы посевам ячменя наносит большая стеблевая блоха, а из болезней - темно-бурая корневая гниль.
При использовании химического мутагенеза впервые в России были получены формы, обладающие ценным свойством - сбрасывать ости перед уборкой урожая. С их использованием созданы "остепадные" сорта ячменя, имеющие практическое значение.
Впервые в Поволжье определены особенности формирования урожая зерна у сортов ячменя различных идиотипов. Уточнен минимальный объем выборки в научном эксперименте. Получены практические результаты по решению пивоваренной проблемы в регионе Среднего Поволжья, традиционно не возделывающего ячмени на пивоваренные цели. Разработаны модели сортов ярового ячменя различных идиотипов.
Выведены семь новых сортов ярового ячменя, из которых два районированы и пять переданы в госиспытание. Сорт ВЫМПЕЛ районирован в двух областях России, он характеризуется высокой засухоустойчивостью и пластичностью, отмечен медалью ВДНХ. Впервые в Поволжье создан интенсивный сорт ярового ячменя ВОЛГАРЬ с высокими пивоваренными свойствами. С 1994 года он районирован по 3-м областям и 2-м республикам страны и внесен в реестр пивоваренных сортов. Сорт дважды отмечен золотой медалью лауреата Всероссийского выставочного центра. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные основные принципы и методы адаптивной селекции ярового ячменя в Среднем Поволжье позволили создать сорта различных идиотипов адресного и универсального использования с комплексной устойчивостью к стрессовым факторам. Это позволило существенно повысить (на 20-30%) урожайность ячменя, стабилизировать его производство в Среднем Поволжье и определить основные пути решения пивоваренной проблемы в регионе, традиционно не выращивающем ячмени на пивоваренные цели.
1. В результате многолетнего (1961-1995) изучения об-
ширного набора образцов ярового ячменя из мировой коллекции ВИР выделились сорта, представляющие наибольшую ценность для условий Среднего Поволжья.Они сочетают в себе комплекс хозяйственно-ценных признаков и свойств: продуктивность, высокое качество зерна, засухоустойчивость, устойчивость к полеганию, скрытостебельным вредителям и корневым гнилям.
-
Особенности специфики адаптации ячменя к стрессовым факторам внешней среды в условиях Среднего Поволжья заключаются в том, что наибольший ущерб посевам ячменя в засушливые годы наносит большая стеблевая блоха (Cnactocnema aridula Gull.), из корневых гнилей наиболее опасна темно-бурая гниль (Bipolaris sorokiniana Sen.), из вирусных заболеваний - желтая карликовость ячменя (Hordeum virus nonescens Rasem et Shwarz.).
-
Применение химического мутагенеза позволило расширить изменчивость растений, разнообразить исходный материал по скороспелости, устойчивости к полеганию, качеству зерна и другим хозяйственно ценным признакам и свойствам. С его использованием нами получены оригинальные мутанты и выведены сорта ячменя, обладающие способностью сбрасывать ости к периоду созревания.
-
Разработанные нами новые способы термо-вакуумной кастрации и опыления ячменя просты и эффективны в применении. Поэтому они рекомендуются для использования в практической селекции.
-
Определены особенности формирования урожая зерна ярового ячменя в условиях Среднего Поволжья как в направлении увеличения величины колоса и крупности зерна, так и за счет числа зерен и массы зерна с растения.
-
В условиях Среднего Поволжья отбор по наиболее вариабельным признакам (общая и продуктивная кустистость, число и масса зерна с растения) следует проводить с учетом их нормы реакции в определенных условиях онтогенеза.
Менее изменчивые признаки - длина и озерненность главного колоса, масса зерна колоса, высота растений определяются путем визуальной оценки в полевых условиях.
При оценке сортов нами рекомендуется использовать пять степеней генотипического проявления свойств и признаков: вы-
сокая, средняя, низкая, нулевая (признак в условиях данного года не проявился) и неопределенная (отсутствие объективной оценки из-за влияния факторов внешней среды).
Наиболее эффективны отборы, проводимые в условиях максимального проявления изучаемого признака.
-
Определены пути комплексного решения пивоваренной проблемы для региона Среднего Поволжья, где раньше не выращивали ячмени на пивоваренные цели.
-
Впервые в Среднем Поволжье разработаны основные параметры моделей сортов ярового ячменя различных идиотипов: интенсивный и полуинтенсивный; скороспелый и среднеспелый. При использовании разработанных нами теоретических положений были выведены семь сортов, из которых Вымпел и Волгарь районированы в производство, а Скиф и Поволжский 65 с высоким потенциалом урожайности и адаптивной устойчивости проходят с 1995 года производственное и государственное испытания. Созданный обширный селекционный материал позволяет выделять новые перспективные сорта с урожайностью 60 ц/га и выше, отличающиеся повышенным качеством зерна и комплексной устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам внешней среды.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.Основные положения диссертации докладывались на; Всесоюзных координационных научно-методических совещаниях по селекции ячменя и использовании физиолого-ге-нетических методов в селекционном процессе (Одесса, 1976, 1988); Всесоюзном совещании по селекции зерновых культур (Саратов, 1980); Всесоюзных совещаниях по иммунитету зерновых культур (Рига. 1982; Минск. 1991); Всесоюзных совещаниях по химическому мутагенезу (Москва. 1964-1989); Всесоюзном научно-координационном совещании "Зерно" (Кинель, 1987); Всесоюзном совещании-семинаре по проблеме селекции ярового ячменя в условиях неустойчивого увлажнения (Кинель Санкт-Петербург. 1988); Всесоюзной конференции "Физиологические, биохимические и генетико-селекционные основы иммунитета с.-х. растений к грибным болезням" (Уфа, 1990); Всесоюзной научно-методической конференции "Современные методы исследований в агрономии" (Барнаул, 1990); Всесоюзном семинаре "Новое в практике селекции зерновых культур" (Москва,
1990); VI Съезде генетиков и селекционеров им.Н.В.Вавилова (Минск. 1992); Поволжском региональном совещании "А.Т.Болотов и проблемы сельского хозяйства Поволжья" (Кинель, 1995); Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, 1995); Всероссийском совещании по вопросу "Итоги и перспективы селекции зерновых колосовых культур" (Москва, 1995).
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты многолетних исследований автора послужили теоретической основой для выведения высокопродуктивных сортов ярового ячменя с комплексной устойчивостью к стрессовым факторам. Семь из них переданы в государственное испытание, два - районированы. Сорт кормового направления Вымпел районирован с 1982 г. по двум областям и до настоящего времени находится в производстве. С 1994 года сорт ячменя Волгарь занесен в государственный реестр по пяти областям и республикам России и включен в список пивоваренных ячменей. На пивкомбинатах Самарской и Ульяновской областей из зерна этого сорта проведены промышленные варки пива, показавшего высокие качества.
Два сорта ярового ячменя СКИФ и ПОВОЛЖСКИЙ 65 в настоящее время проходят государственное испытание и производственное размножение.
Созданные нами 20 новых сортов ячменя включены в мировую коллекцию ВИР в качестве источников продуктивности, высокого качества зерна, устойчивости к засухе и другим стрессовым факторам среды.
Результаты исследований и научных разработок рекомендованы нами для применения в селекционной практике НИИ региона и учебном процессе сельскохозяйственных вузов. Они используются Украинским НИИ растениеводства; Краснодарским НШСХ; Красноярским НИИСХ; научно-производственной фирмой "Белсе-лект"; Краснокутской селекционно-опытной станцией; Самарским НИИСХ; Алтайской сельскохозяйственной академией; Самарской сельскохозяйственной академией и другими учреждениями.
Экономический эффект от возделывания и использования для пивоварения сортов ячменя селекции Поволжского НИИСС в 1993-1995 гг. по Самарской и Ульяновской областям составил более 20 млрд. рублей.
ПУБЛИКАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. По материалам диссертации опубликовано 48 научных работ, одна монография общим объемом 20 п. л., получено 6 авторских свидетельств на изобретения и сорта.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 651 источник, в том числе 100 иностранных авторов. Работа изложена на 365 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц. И рисунков. 14 фотографий и приложения из 30 таблиц.
Похожие диссертации на Особенности селекции ярового ячменя в Среднем Поволжье
