Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 7
1.1 Озимая рожь в Сибири 7
1.2 Исходный материал для селекции озимой ржи 16
Глава 2 Условия и методика исследований 29
2.1 Характеристика почвенно-климатических условий северной таежной зоны Томского Приобья 29
2.1.1 Почвы Томской области 31
2.1.2 Климат Томской области 35
2.1.3 Условия опытного поля Нарымской ГСС 43
2.2 Материал и методика проведения исследований 46
Глава 3 Создание селекционного материала 49
3.1 Коллекционный питомник 49
3.2 Гибридный питомник 59
3.3 Селекционный питомник 63
Глава 4 Результаты селекции 70
4.1 Питомник конкурсного сортоиспытания 70
4.2 Государственное сортоиспытание 79
4.3 Районированный сорт Петровна 84
4.4 Перспективы селекции озимой ржи на Нарымской ГСС 90
Выводы 95
Практические рекомендации 97
Литература 98
Приложения 122
- Озимая рожь в Сибири
- Характеристика почвенно-климатических условий северной таежной зоны Томского Приобья
- Коллекционный питомник
- Питомник конкурсного сортоиспытания
Введение к работе
s-
$ Актуальность темы. Рожь - одна из важнейших зерновых культур.
Использование ее многообразно. Рожь имеет большое значение в питании людей, кормлении животных, она используется для технической переработки. Велика агротехническая роль этой культуры в системе севооборотов.
Включение озимой ржи в севообороты дает высокий агротехнический эффект. Общеизвестна способность ржи угнетать сорняки: поле после нее остается чистым, в отличие от других зерновых культур. Рожь оставляет после себя в 1,5 — 2 раза
Р* больше корневых и пожнивных остатков, чем яровая пшеница, хорошо
окультуривает почву. Она меньше поражается грибными болезнями, чем яровые злаки, в том числе и распространенными в Сибири корневыми гнилями.
Производственный опыт и результаты научных исследований доказывают, что озимая рожь потенциально высокопродуктивная культура и при правильной агротехнике дает стабильные урожаи. По нашим данным в конкурсном испытании этой культуры за последние 20 лет на Нарымской госселекстанции средний урожай составил 37,7 ц/га, причем за этот период только. 3 года (1994, 1995, 1998)
ж урожайность была ниже 20 ц/га.
: Включенные в Реестр госрегистрации РФ по Томской области сорта не
, лишены недостатков. Стародавний высокостебельный сорт Вятка из-за сильного
полегания мало пригоден для механизированной уборки и, вследствие того же, в
производственных условиях значительно уступает по урожаю короткостебельным
сортам. Сорт Дымка в условиях северной таежной зоны недостаточно стабилен по
< выживаемости и значительно полегает при переувлажнении.
^ В повышении урожая озимой ржи важная роль принадлежит адаптивным
сортам. Создание сортов — зимостойких и урожайных, устойчивых к полеганию, биотическим факторам среды, эдафическим стрессам поможет решить проблему расширения посевных площадей в регионе.
Необходимость поиска и создания нового исходного материала для выведения устойчивых к стрессовым условиям сортов озимой ржи, обладающих высокой продуктивностью с хорошим качеством зерна, определяет актуальность данной
* работы.
Цель и задачи исследований. Основная цель исследований состояла в создании перспективного селекционного материала для выведения зимостойких высокопродуктивных короткостебельных сортов, адаптивных к условиям северной таежной зоны.
В задачи исследований входило:
- изучить исходный материал диплоидной озимой ржи из коллекции ВИР по
основным селекционным признакам;
* - выявить ценные источники признаков для решения проблем селекции;
- создать новый селекционный материал, провести оценку и отобрать
Г перспективные короткостебельные популяции озимой ржи;
- создать адаптивный сорт, сочетающий высокую урожайность с
короткостебельностыо, групповой устойчивостью к основным грибным
заболеваниям.
Научная новизна. В условиях северной таежной зоны впервые проведена
*" комплексная оценка хозяйственно-ценных признаков и свойств короткостебельных
ъ сортообразцов озимой ржи из коллекции ВИР и гибридного селекционного
материала. Выделены наиболее перспективные сортообразцы и гибридные короткостебельные популяции. Создан новый сорт озимой ржи Петровна, внесенный в Госреестр селекционных достижений, передан на Государственное испытание сорт Петровна 2. Новизна селекционных достижений защищена авторским свидетельством и патентом.
Практическая значимость работы. Выявлены генетические источники
* основных селекционно-ценных признаков и свойств. Отобраны короткостебельные
сортообразцы и гибридные популяции озимой ржи для использования в практической селекции с целью создания адаптивных высокопродуктивных сортов. Выделены перспективные популяции, которые размножаются и готовятся к передаче на Государственное сортоиспытание. Сорт Петровна посеян в хозяйствах области на площади более 500га.
Апробация работы. Научные исследования, результаты которых
представлены в материалах диссертационной работы, доложены на: научно-
v методической конференции «Семеноводство и питомниководство
сельскохозяйственных растений в Сибири» (Барнаул, 2000); VIII генетико-
L селекционной школе (Новосибирск 2001); научно-методической конференции по
селекции и семеноводству (Новосибирск, 2001); научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Сибири» (Колпашево, 2003); региональной научно-
практической конференции «Проблемы и достижения аграрной науки в растениеводстве, животноводстве и экономике» (Томск, 2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ.
Озимая рожь в Сибири
Рожь (Secale cereale L.) является одной из важнейших продовольственных культур. Это самая стародавняя культура Сибири. Многие исследователи истории . развития сельского хозяйства Азиатской части России указывают на то, что ко времени прихода русских в Сибирь земледелие находилось здесь в зачаточном состоянии. Однако коренное население ее было знакомо с земледелием еще во втором тысячелетии до нашей эры (Гешеле Э.Э., 1957). Сибирские татары, заселившие в средние века южную часть Западной Сибири, также занимались земледелием. Об этом свидетельствуют находки железных серпов, ручных каменных жерновов и других сельскохозяйственных орудий, обнаруженных при раскопках Сибирской Юрты XV века в Тюменской области (Левашева В.П., 1950). Из донесения татарского воеводы А. Воейкова в Москву от 4 сентября 1598 года можно заключить, что Кучум имел посевы между Иртышом и верховьями Оби. Граница татарского земледелия не поднималась выше параллели современного Тобольска (Шунков В.И.,1956).
Не обнаружено сведений о существовании земледелия до прихода русских у коренного населения севера Томской области. Основным занятием селькупских племен, расселившихся по Оби от реки Тым до Чулыма, были охота и рыболовство. В погребальных курганах XIV - XVI веков на среднем Приобье и нижнем Чулыме не обнаружено никаких сельскохозяйственных орудий, но в каждом погребении находили железные наконечники корнекопалок, использовавшихся для добывания і съедобных кореньев дикорастущих трав (Бояршинова З.Я., 1967).
Сибирь была известна русским по одним источникам в XI (Плотников А.Ф., 1901), по другим в XII веке (Бахрушин СВ., 1928). Но планомерное проникновение в Сибирь и освоение ее русским народом началось только во второй половине XVI века. Большую деятельность проявили в этом направлении купцы Строгановы, снарядившие экспедицию Ермака. Уже к концу XVI века за Уралом, на территории современной Тюменской области, появились первые русские поселения - Тюмень, Тобольск, Березов, Сургут, а на территории современной Томской области - Нарым, Кетск.
Огромные трудности, связанные с доставкой хлебных запасов из Европейской части страны для обеспечения казаков и служилых людей, требовали создания в Сибири сельскохозяйственных баз. Указом царя Федора Иоановича от 3 мая 1590 г. было повелено отправить из Сольвычегодска в Сибирь 30 хлебопашенных семей (Словцов П.А., 1886). Этот указ послужил началом освоения Сибири русскими людьми.
Русскому земледельцу с его знанием сохи и бороны, трехпольного щ севооборота, практической пользы от применения удобрений и т.д. пришлось осваивать в Сибири новое для этих мест земледелие. -Основной житницей Сибири г XVII столетия был Верхотурско-Тобольский район, где обрабатывалось примерно 78 тысяч десятин земли (Шунков В.И., 1956).
Но земледелие продвигалось и далее на восток. В окрестностях Томска, основанного в 1604 году, уже весной следующего года было засеяно первое поле «государевой пашни» (Романов А., 1955). К концу XVII века в Томском уезде освоили около 4 тысяч десятин , что позволило полностью удовлетворить потребности Томска в хлебе (Шунков В.И., 1956).
Общий сбор зерна в Сибири конца XVII века составлял ежегодно 4 миллиона пудов (Бояршинова З.Я., 1967). На сибирских землях выращивали озимую рожь, ячмень, овес, полбу, пшеницу, горох, гречиху и другие культуры (Писарев В.Е., 1956, Гешеле Э.Э., 1957). Ведущее положение занимали рожь и овес.
История не сохранила точной даты начала земледелия в таежной зоне Томской области. Нарымская администрация ввела официальный учет размеров сельскохозяйственного производства только в 60-х годах XVIII столетия (Храпаль А.А., 1938). Однако считают, что пашенное земледелие, основанное русскими, возникло здесь в 1620-е годы (Плотников А.Ф., 1901). На Парабели, левом притоке Оби, в районе современного села Парабель в 1637 году с «государевой пашни» крестьяне собирали 117 четвертей ржи, 142 четверти овса и 25 четвертей ячменя. В 1639 году морозом побило все посевы. К 60-м годам XVIII века в Парабельской волости засевали около 250 десятин, из них 14 десятин на казенных землях в Каргаске - север Томской области (Плотников А.Ф., 1901).
Характеристика почвенно-климатических условий северной таежной зоны Томского Приобья
Томская область расположена в восточной части Западно-Сибирской низменности. Она простирается с запада на восток от 75 до 89,4 восточной долготы, а с юга на север от 55,7 до 61 северной широты и занимает площадь 314,4 тыс.кв.км. (Рис.1). Большая часть территории расположена в подзонах средней и южной тайги, только крайняя юго-восточная часть является переходной от тайги к подтайге. В составе всех земель сельскохозяйственные угодья занимают чуть более с 5% общей площади, Под лесами занято 63%, болотами 30, водой 2% общей площади. В состав сельхозугодий входит большое количество сенокосов и пастбищ (58%) и только 42% занимает пашня.
Сельское хозяйство имеет свои особенности, обусловленные малонаселенностью, низким удельным весом пахотно-пригодных земель, своеобразными почвенно-климатическими условиями.
Почвенный покров Томской области довольно разнообразный (Рис.2). Здесь распространены почвы восьми основных типов: подзолистые, подзолисто-болотные, серые лесные, серые лесные глеевые, черноземы, черноземно-луговые, болотные и пойменные (Иоганзен Б.В., 1963). Наибольшее распространение здесь имеют почвы подзолистого типа в сочетании с болотными и различными переходными заболоченными образованиями, которые получают особенно большое развитие на малодренированных междуречьях.
На севере и востоке территории области в почвенном покрове преобладают подзолы, сильно-, средне- и слабоподзолистые почвы. Эти почвы характеризуются очень малой мощностью гумусового горизонта и непрочной его структурой. Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 1 - 3 %, кислотность обычно повышена. В нижних горизонтах, на глубине 80 - 120 см часто наблюдаются признаки заболачивания. Плодородие этих почв низкое, и потому удобрение их имеет первостепенное значение.
Дерново-подзолистые почвы распространены преимущественно на западе, юго-западе, юго-востоке области. Небольшими участками они встречаются также в южных районах. Гумусовый горизонт этих почв невелик и составляет 20 - 22 см, в нем содержится 3 - 4 % гумуса. Почвы имеют кислую реакцию, малую насыщенность основаниями и небольшой запас питательных веществ. Плодородие дерново-подзолистых почв хотя и выше, чем подзолистых, но тоже невелико, и потому для его поддержания необходимо систематическое внесение удобрений, особенно органических.
В южных районах области почвенный покров представлен серыми и темно серыми лесными почвами в сочетании с выщелоченными черноземами, небольшими участками в долинах рек развиты луговые почвы. Черноземы выщелоченные суглинистого и тяжелосуглинистого механического состава отличаются переменной мощностью гумусового горизонта от 30 до 60 см. серые лесные почвы характеризуются мощностью гумусового горизонта 30 — 40 см. Эти почвы пригодны для возделывания большого набора полевых, садовых и овощных культур, а также используются под сенокосы и пастбища.
Болотные почвы разных типов имеют довольно, широкое распространение в 4 области, особенно в северных районах, где наблюдается избыточное увлажнение при недостатке испарения. Эти почвы характеризуются сильной кислотностью и . дефицитом элементов зольного питания. Следовательно, древесная растительность исчезает, на её месте появляются сфагновые мхи и некоторые кустарники (багульник), угнетенные формы сосны и березы.
Коллекционный питомник
Успех селекционной работы определяется правильным выбором исходного материала, адаптивностью его к условиям среды. В 1999, 2001 гг. нами изучен коллекционный материал озимой ржи в количестве 196 образцов. Условия перезимовки и вегетации в эти годы были разнообразными (см. Приложение 3-21), что позволило достоверно оценить сорта на устойчивость их к различным стрессам. В табличном материале (табл. ЗЛЛ - 3.1.6), представленном ниже, приводятся показатели лучших сортов за два года изучения
Зимостойкость относится к числу основных лимитирующих признаков озимой ржи в Сибири и в северной таежной зоне, в особенности. Причиной гибели растений . может быть выпревание, связанное с поражением их снежной плесенью, а также действие низких температур при недостаточном снежном покрове (В.А. Моисейчик, 1975). Высокую зимостойкость в 4,0 - 4,5 балла показали сорта Сибирская 82, Петровна, Удинская короткая, Нарымская 89, Данае короткая х Чулпан. Остальные сорта показали зимостойкость ниже стандарта Дымка (3,5 балла).
Поражение растений вышеназванных сортов снежной плесенью составило 1,5 4 - 2,5 балла, что значительно ниже стандарта (2,8 балла).
По устойчивости к поражению бурой ржавчиной, мучнистой росой и корневыми гнилями заметное преимущество перед стандартом имели сорта Петровна, Нарымская 89. Остальные сорта, хотя и имели от слабого до среднего процент поражения, но по какому-либо заболеванию все же незначительно уступали стандарту.
Продуктивность сорта - комплекс всех хозяйственно - ценных признаков и свойств, адаптированных к конкретным условиям произрастания.
Содержание белка в зерне является одним из основных показателей его питательной ценности. Количество белка в зерне изучаемых сортов изменялось в среднем за два года изучения от 9,2 до 11,1% (табл. 3.1.2).По годам варьирование этого признака значительнее: в 1999г. от 9,2 до 11,1%, в 2001 - от 9,2 до 14,0%. По этому признаку выделились сортообразцы (Болгарская низкостебельная х Омка х Чулпан) Нарымская 89, Дымка, Петровна, Мининская.
Устойчивость сортов к прорастанию зерна характеризует такой показатель как активность а-амилазы, исчисляемый «Числом падения». В разные по климатическим условиям годы этот показатель сильно варьировал. Плохие погодные условия в период созревания зерна в сильной степени повлияли на качество зерна. Тем не менее, выявились сорта, имеющие средний показатель «Числа падения». Это Петровна (136), Дымка (130), Удинская короткая (129),
Сибирская 82 (121), SCW - 4511 (119). В очень трудном для уборки 2001 году все сорта проявили слабую устойчивость к прорастанию. О чем свидетельствуют показатели активности а-амилазы - от 47 до 76 ед. «ЧП».
Основными элементами структуры урожая являются масса зерна с колоса, обусловленная числом зерен в колосе и массой 1000 зёрен. Из исследуемого набора коллекционных образцов выделены сорта, имеющие высокое число зерен в колосе (в среднем 51,2 - 56,1). Это гибридная популяция Данае кор. х Чулпан, Удинская кор. х Чулпан, Вятка короткая, Сибирская 82, Нарымская 89. Выделены сорта характеризующиеся повышенной крупнозерностыо. К их числу относятся Петровна,
7 Данае кор. х Чулнан, Омка. В результате изучения коллекционного материала выделены наиболее ценные образцы, превосходившие стандартный сорт Дымка по урожайности зерна, по весу зерна с колоса, числу зерен с колоса, устойчивости к полеганию и зимостойкости. Это сорта Петровна, Сибирская 82, Данае кор. х Чулпан, Нарымская 89 (Таежная). Они не уступали стандарту по зимостойкости, массе 1000 зерен и содержанию белка в зерне и могут быть использованы в качестве исходного материала для создания новых сортов.
Питомник конкурсного сортоиспытания
В результате проведенных исследований, использования межсортовой гибридизации и доминантных доноров короткостебельности, интенсивного отбора получен перспективный селекционный материал, характеризующийся комплексом хозяйственно-ценных признаков.
Современная стратегия создания сортов короткостебельной ржи неразрывно связана с селекцией на устойчивость к основным грибным болезням, что позволяет сохранить их высокую урожайность на фоне естественных эпифитотий. За годы изучения гибридных популяций в естественных условиях выявились сортообразцы, имеющие по сравнению со стандартным сортом Дымка меньший балл поражения снежной плесенью (табл. 3.4.1). Это сорт Петровна, перспективные популяции:
Изоляторы 3/89-У, 2/96, 3/91: 1,4 - 2,4 балла, соответственно. Степень поражения бурой ржавчиной, мучнистой росой была средней, но меньше, по сравнению со стандартом имели поражение сортообразцы Петровна и Изолятор 9/91, остальные популяции по какому-либо заболеванию уступали стандарту.
Поражение корневыми гнилями характеризуется от крайне слабого до слабого. Однако большинство изучаемых популяций все же незначительно уступили стандарту. Лишь сорт Петровна, Изоляторы 2/96, 3/89-У превзошли стандарт.
Все изучаемые сорта, в том числе и сорт Дымка проявили высокую зимостойкость (3,8 - 4,8 балла). Однако наиболее зимостойкими оказались стародавний сорт Вятка и новый сорт Петровна (4,8,..4,3 балла, соответственно). Важным показателем, определяющим питательную ценность ржи, является содержание белка в зерне. В среднем за годы изучения все образцы показали от 10,0 до 12,5% содержания белка (табл. 3.4.2). Они также имеют средний показатель по устойчивости к прорастанию зерна, что подтверждает средняя активность а 4 амилазы; показатель «Число падения» составляет от 101 до 173 сек.
По элементам структуры урожая, в частности по длине колоса мы не наблюдаем больших различий. Все сортообразцы имеют длинный колос (10,6 - 11,4 см) с числом цветков от 58,7 до 64,3. При этом отмечено значительное расхождение по числу зерен в колосе. Так популяция Изолятор 7/91 "имеет лишь 39,7 зерен, тогда как Изолятор 3/89-У - 50,7. Остальные популяции имеют озерненность колоса от 43,7 до 46,2 зерен, у стандартов Дымка и Вятка 43,2, 43,5 зерен соответственно. Наибольший процент завязываемости имеет также популяция Изолятор 3/89-У (79%), наименьший (68%) - имеет популяция Изолятор 7/91. У остальных популяций фертильность составляет 73 — 77%.
В результате многолетнего изучения в конкурсном испытании лучших образцов по продуктивности превзошли стандартный сорт Дымка, имеющий за годы испытания в среднем 3,47 т/га (табл. 3.4.4) сортообразцы Петровна (+0,61 т/га), Изолятор 3/89-У (+0,52 т/га), Изолятор 3/91 (+0,44 т/га). Остальные популяции имели преимущество перед стандартом в пределах ошибки опыта (Приложения 28 — 34). Самую низкую урожайность показал стародавний высокостебельный сорт Вятка, у которого урожайность составила 87% от стандарта Дымка (-0,58 т/га).
Анализируя продуктивность сортообразцов за годы испытания, мы пришли к выводу, что на урожаи озимой ржи в большой степени влияют погодные условия, в частности, условия вегетации в июне месяце. Из Рисунка 4 видно, что избыток влаги и недостаток тепла в июне 2001, 2004 годов не позволили накопить высокий урожай зерна, а наличие тепла и осадков в пределах средних многолетних норм (1997, 1999, 2000 гг.) способствовало формированию достаточно высокого урожая: 4,71; 4,52; 5,42 т/га, соответственно.
