Содержание к диссертации
1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И МНОГООБРАЗИЕ
ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ И СООБЩЕСТВ МНОГОЛЕТНИХ ЗЛАКОВЫХ
ТРАВ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИОННОЙ
ПРАКТИКЕ (СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА) 11
Природные популяции и сообщества многолетних злаков в ретроспективе хозяйственного использования (биологические особенности видов - краткая историческая справка) 11
Традиционные методы селекции многолетних злаковых трав 28
Отдаленная гибридизация 37
Экспериментальная полиплоидия 42
Апомиксис 48
Основные признаки в селекции у многолетних злаковых трав на кормовую, семенную продуктивность при пастбищно-сенокосном и газонном использовании 54
Влияние изменчивости, корреляционных связей между признаками на выбор способа отбора для повышения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости в популяциях многолетних злаковых трав 59
Методы повышения эффективности селекционного процесса многолетних злаковых трав на основе ускоренного размножения и ранней диагностики отбора зимостойких биотипов 64
2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 70
Почвенно-климатические и агрометеорологические особенности зоны Среднего Урала 70
Объекты исследований 83
Условия и методы исследований 86
з. закономерности в формировании морфологических
ПРИЗНАКОВ И ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ свойств при
изучении исходного материала многолетних злаковых
трав с учетом их адаптивности 97
Взаимосвязь параметров температурного режима, влагообеспеченности, продолжительности фенофаз вегетационного периода и некоторых признаков кормовой и семенной продуктивности :..97
Устойчивость индуцированных полиплоидов и отдаленных гибридов, созданных с участием родов Festuca и Lolium, к неблагоприятным условиям зимовки 108
Устойчивость многолетних злаковых трав к основным болезням 117
Изменчивость признаков и проведение отбора в популяциях 128
Возможности сокращения селекционного процесса 137
Совершенствование способа внутривидовой гибридизации
.' 145
4. РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ПО СОЗДАНИЮ
ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ И АДАПТИВЫХ СОРТОВ НА ОСНОВЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
МНОГОЛЕТНИХ ЗЛАКОВЫХ ТРАВ 159
Основные особенности хозяйственно-биологического изучения исходного и селекционного материала овсяницы луговой и овсяницы тростниковой 159
Основные особенности хозяйственно-биологического, изучения исходного и селекционного материала индуцированных полиплоидов и отдаленных гибридов, созданных с участием родов Festuca и Lolium 179
Основные особенности хозяйственно-биологического изучения исходного и селекционного материала многолетних низовых злаковых трав
(овсяница красная, мятлики луговой, мятлик альпийский, полевица
гигантская) 202
4.4 Характеристика перспективных сортов по результатам конкурсного
и производственного испытаний 232
4.5 Государственное испытание новых сортов 245
5. ОСОБЕННОСТИ ПЕРВИЧНОГО СЕМЕНОВОДСТВА НОВЫХ СОРТОВ
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЙ
ПРОИЗВОДСТВА СЕМЯН ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ МНОГОЛЕТНИХ
ЗЛАКОВЫХ ТРАВ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО УРАЛА ..259
ВЫВОДЫ 265
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ И
ПРОИЗВОДСТВА 272
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 276
ПРИЛОЖЕНИЕ 308
Введение к работе
Актуальность темы. Полевому и луговому травосеянию Среднего Урала принадлежит решающая роль в развитии и укреплении кормовой базы.
Недостаточный сортимент возделываемых сортов многолетних злаковых трав не вполне отвечает современным требованиям сельскохозяйственного производства по урожайности кормовой массы и семян, а также адаптивным свойствам.
В связи с этим, повышается роль зональной селекции в создании сортов на основе нетрадиционных видов трав, способных более полно использовать биоклиматический потенциал региона.
Актуальным является изучение и использование образцов мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, а также природных экоти-пов и биотипов различного эколого-географического происхождения, как источников высокой продуктивности, скороспелости, качества корма и других хозяйственно-ценных признаков, устойчивости к болезням и абиотическим факторам. Диапазон генетической изменчивости исходного материала позволяют расширить такие методы создания исходного материала как внутривидовая, отдаленная гибридизация и индуцированная полиплоидия.
Таким образом, использование новых сортов различных видов многолетних злаковых трав высокоурожайных, зимостойких, засухоустойчивых, неполегающих, неосыпающихся, с хорошим качеством кормовой массы, с относительной устойчивостью к болезням, с разработанными рекомендациями по их возделыванию на семена и корм, несомненно, является решением актуальной проблемы создания и укрепления кормовой базы животноводства Среднего Урала.
Цели и задачи исследований. Целью проведенных исследований являлось создание новых сортов овсяницы луговой (Festuca pratensis Hads.), овсяницы тростниковой (Festuca arundinacea Schreb.), райграса пастбищного (Lolium perenne L.), гибридов фестулолиум (Festulolium), овсяницы красной (Festuca ru-
bra L.), мятлика лугового (Роа pratensis L.) и мятлика альпийского (Роа alpine L.), высокоурожайных, с хорошим качеством кормовой массы, высокой адаптивностью к биотическим и абиотическим факторам, с разработанными рекомендациями по их возделыванию на семена и корм. Сорта, должны быть приспособлены к интенсивному использованию на различных типах почв, отзывчивы на внесение высоких доз минеральных удобрений.
Для достижения ее нужно было решить следующие научные и производственные задачи:
разработать направления селекции многолетних злаковых трав применительно к природным условиям и особенностям использования травостоев в условиях Среднего Урала;
установить селекционную ценность сортообразцов многолетних злаковых трав из генофонда ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, природных экотипов различного эколого-географического происхождения, образцов, созданных методом экспериментальной полиплоидии и отдаленной гибридизации в лаборатории цитогенетики ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса;
выделить источники для создания высокопродуктивных сортов с улучшенными показателями качества кормовой массы;
определить параметры основных хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств индуцированных полиплоидов, отдаленных и внутривидовых гибридов многолетних злаковых трав, полученных в ходе селекции (изменчивость количественных признаков и их корреляционные связи);
создать и внедрить в производство новые высокопродуктивные сорта многолетних злаковых трав, адаптированные к резко-континентальному климату Среднего Урала.
Научная новизна. Впервые в условиях Среднего Урала обобщены результаты многолетних исследований по созданию сортов многолетних злаковых трав.
На основании разработанных параметров продуктивности создаваемых сортов определены эффективные критерии отбора ценных генотипов овсяницы
луговой, овсяницы тростниковой, овсяницы красной, мятлика лугового различного эколого-географического происхождения применительно к резкоконтинентальному климату региона.
Изучен исходный материал индуцированных полиплоидов и отдаленных межродовых и межвидовых гибридов овсяницы луговой (Festuca pratensis Hads.), овсяницы тростниковой (Festuca arundinacea Schreb.), райграса многолетнего (Lolium perenne L.) и многоцветкового (Lolium multifloram L.).
На основе нового селекционного материала за 1993-2005 гг. созданы при участии автора и включены в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации 14 сортов, хорошо адаптированных к условиям Среднего Урала: овсяница луговая Людмила, Надежда, Злата, овсяница тростниковая Серебрянка, Ассоль, Фрези, фестулолиум Изумрудный, Аэлита, Дебют, Синта, райграс пастбищный Малыш, овсяница красная Стелла, мятлик луговой Висим, мятлик альпийский Лучик. Представлены характеристики их роста и развития, продуктивности и кормовой ценности. Научная новизна работы подтверждена четырнадцатью авторскими свидетельствами и восемью патентами Российской Федерации.
Для новых сортов трав разработаны основные технологические элементы при выращивании на семена и корм.
Основные положения, выносимые на защиту:
Закономерности на основе комплексной информации об изменчивости генофонда и гетерогенности природных экотипов и биотипов семи видов многолетних злаковых трав, изучавшихся в контрастных климатических условиях Среднего Урала.
Использование метода индуцированной полиплоидии и отдаленной гибридизации применительно к конкретным задачам селекции многолетних злаковых трав.
Принципы отбора и оценки селекционного материала по комплексу хозяйственно-ценных признаков кормовой и семенной урожайности многолетних злаков.
4. Создание 14 новых сортов многолетних злаковых трав, значительно превышающих районированные сорта по урожайности кормовой массы и семян и перспективы их использования в производстве.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Исследования проводились в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации «Разработать биогеоценотические принципы селекции и эффективные селекционные технологии, создать географически и эдафически дифференцированные сорта кормовых культур нового поколения на основе широкого использования биоразнообразия растительных ресурсов, культурной и природной флоры, методов индуцированного рекомбиногенеза, генетической инженерии и иммунологии» и являлись частью планов научно-исследовательских работ Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства за 1986-2005 гг. (№№ госрегистрации 01.87.0038742, 01.91. 0049913, 01.9.70 006046, 01.9.70 006045, 01.9.70 006047, 01.200.114153, 01.200. 114154, 01.200. 114155).
Проведенные исследования позволили создать и ввести в практику кормопроизводства и озеленения 14 сортов шести видов и гибридов многолетних злаковых трав, характеризующихся высокой урожайностью кормовой массы и семян, кормовой ценностью, повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам среды и болезням по сравнению со стандартами и предназначенных для производства грубых кормов и формирования адаптивных агрофитоцено-зов. На восемь сортов выданы патенты.
Семена новых сортов поступили в мировую коллекцию ВИР.
Получен ценный селекционный материал.
Предложены ускоренная схема селекционного процесса и новый способ внутривидовой гибридизации для многолетних злаковых трав.
Результаты исследований использованы при написании рекомендаций по возделыванию всех перспективных сортов на семена и корм, составлению бо-бово-злаковых травосмесей, а также для озеленения (Рекоменда-
ции...2005, 2006).
Производственная проверка (первичное семеноводство перспективных сортов многолетних злаковых трав) и внедрение данных разработок проводилось в хозяйствах Свердловской области на площади 158 га. В 2006 году на кормовые цели (зеленый корм, сенаж, силос, ДКП), озеленение (газоны), рекультивацию земель эти культуры и сорта возделывались на площади около 1300 га. За период 1995-2005 гг. новые сорта востребованы в 40 областях Российской Федерации.
Апробация и публикация результатов исследования. Материалы проведенных исследований докладывались на региональных, Всероссийских, Всесоюзных и Международных научных совещаниях и научно-практических конференциях по селекции, семеноводству и кормопроизводству (Москва, 1990; Санкт- Петербург, 1999, 2007; Екатеринбург, 2002, 2003, 2004), на районных совещаниях, научных конференциях и заседаниях Ученого совета ГНУ Уральский НИИСХ в 1986-2005 гг.
По материалам диссертации опубликовано в соавторстве и лично 55 работ, в том числе четыре рекомендации. Получено 14 авторских свидетельств и восемь патентов на новые сорта, вошедших в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов и рекомендаций для практической селекции и производства, списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 307 страницах компьютерного текста, включает 102 таблицы в тексте и 46 в приложении, 7 рисунков. Список использованной литературы включает 337 наименований, в том числе 94 на иностранных языках.
Автор искренне благодарен коллективам лаборатории селекции озимой ржи и многолетних злаковых трав, семеноводства зерновых культур и многолетних трав, лаборатории селекции и семеноводства многолетних злаковых трав Уральского НИИСХ за совместную работу по сбору экспериментальных данных, коллегам по совместной научно-исследовательской работе из лабора-
тории генетики и цитологии Всероссийского научно-исследовательского института кормов им. В. Р. Вильямса, Ботанического сада Уральского государственного университета им. А. М. Горького, Ботанического сада Института леса, лаборатории популяционной экологии растений Института экологии растений и животных Уральского Отделения РАН.
1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И МНОГООБРАЗИЕ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ И СООБЩЕСТВ МНОГОЛЕТНИХ
ЗЛАКОВ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ в СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ (СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ
ВОПРОСА)
