Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1 Биологические и хозяйственные особенности клевера лугового (Trifoliumpratense L.) 10
1.1.1 Биология культуры 10
1.1.2 Хозяйственная ценность 20
1.2 Особенности адаптивной селекции клевера лугового в Северо-Восточном регионе Нечерноземья 23
1.3 Гибридизация в селекции клевера лугового 35
Глава 2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 48
2.1 Краткая характеристика природно-климатических условий Северо-Востока НЗ России и места проведения 48 исследований
2.2 Почвенно-метеорологические условия проведения исследований 53
2.3 Материал и методика исследований 59
Глава 3 ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО ИЗ МИРОВОГО ГЕНОФОНДА ВНИИР им. Н.И. ВАВИЛОВА... 62
3.1 Зимостойкость коллекционных образцов 63
3.2 Продолжительность вегетационного периода 65
3.3 Высота растений 66
3.4 Урожайность зеленой массы и сухого вещества 69
3.5 Качество кормовой массы коллекционных образцов 73
3.6 Семенная продуктивность 78
3.7 Устойчивость к болезням. 80
Глава 4 СОЗДАНРІЕ АДАПТИВНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРРІАЛА МЕТОДОМ ИСКУССТВЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦРШ 84
4.1 Принципы подбора родительских пар и схемы скрещиваний 85
4.2 Результаты скрещиваний 88
4.3 Выявление эффекта гетерозиса у гибридов первого поколения (Fi) . 89
4.4 Характеристика гибридов второго поколения (Fo) по хозяйственно-биологическим признакам 112
4.5 Оценка перспективного селекционного материала в конкурсном сортоиспытании 121
4.6 Создание селекционного материала, толерантного к ионам водорода и алюминия в почве 128
4.7 Создание селекционного материала, толерантного к корневым гнилям 134
Глава 5 СОЗДАНРІЕ СОРТОВ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО МЕТОДОМ
СВОБОДНО-ОГРАНИЧЕННОГО ПЕРЕОПЫЛЕНИЯ 142
5.1 Создание и хозяйственно-биологическая характеристика сорта Мартум 142
5.2 Сорт клевера лугового Кудесник 149
5.3 Сорт клевера лугового Ратибор 154
ВЫВОДЫ 158
ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ 161
ЛИТЕРАТУРА 162
ПРИЛОЖЕНИЯ 193
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из главных резервов стабилизации и повышения продуктивности сельскохозяйственного производства Нечернозёмной зоны Российской Федерации является последовательная биологизация земледелия. Основное её направление - расширение посевных площадей многолетних бобовых трав и увеличение объёмов производства семян (Жу-ченко А.А., 1994; Новосёлов Ю.К. с соавт., 1997).
В Северо-Восточном регионе Нечернозёмной зоны России главная роль в увеличении производства высокобелковых кормов и улучшении почвенного плодородия принадлежит клеверу.
Клевер луговой (Trifolium pratense L.) - это ценное кормовое растение, способное без применения азотных удобрений давать дешёвые высокобелковые корма для животноводства (содержание протеина в сухом веществе 15... 17 %). По питательной ценности 2 кг сена клевера приравниваются к 1 кг зерна овса. Сено клевера довольно богато белком, в одной кормовой единице его содержится 160...175 г переваримого протеина. По содержанию незаменимых аминокислот, таких как лизин, метионин, триптофан, клевер значительно превосходит все злаковые травы, а по количеству лизина, триптофана и лейцина - зерно овса (Новосёлова А.С., 1986).
Наряду с кормовой ценностью всё большее значение уделяется почво-улучшающей роли клевера, в том числе стабилизации баланса азота в сельскохозяйственном производстве за счёт его способности в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать азот воздуха. По потенциальной азот-фиксирующей способности он занимает одно из первых мест в группе многолетних бобовых трав. Гектар хорошего клевера может усвоить 160...180 кг азота из воздуха. Однако этот показатель может варьировать от 20 до 300 кг/га в зависимости от почвенной кислотности, условий возделывания и сорта (Посыпанов Г.С. с соавт., 1986).
В многообразных почвенно-климатических и хозяйственно-экономических условиях современного сельскохозяйственного произвол ства особенно важна роль сорта как биологической системы, обеспечивающей урожайность на высоком уровне.
Создание сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью в экологических условиях региона, для которого ведется селекция, с учетом вариабельности факторов среды и действия лимитирующих факторов являются основными особенностями адаптивной селекции (Кильчевский А.В., Хотылева Л.В., 1997).
Создание системы взаимодополняющих, зонально, экологически и фи-тоценотически диффенцированных и хозяйственно специализированных сортов клевера лугового с повышенной средообразующей функцией является генеральной целью адаптивной селекционной стратегии.
Преимущество системы адаптированных взаимодополняющих сортов состоит в том, что, различаясь по продолжительности и структуре вегетационного периода, генетическому контролю устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов и отзывчивости на оптимизацию условий произрастания, она обеспечивает наиболее рациональное использование уровня плодородия почв, биологического потенциала сорта и факторов среды (Гриб СИ., Лазарь Н.Г. 2000)
Основными факторами, лимитирующими сельскохозяйственное производство в Северо-Восточном регионе, являются крайне неравномерное распределение во времени и пространстве основных природных ресурсов, недостаток тепла, короткий вегетационный период, повышенная кислотность почв и высокая склонность их к уплотнению, низкое содержание гумуса и доступных для растений элементов питания. В то же время прозрачность атмосферы и продолжительность светового дня региона повышают потенциальную биопродуктивность пахотных земель, что дает возможность получения в условиях Северо-Востока сравнительно высоких урожаев (Сысуев В.А., Мухамадьяров Ф.Ф., 2001).
Это предопределяет не только необходимость, но и специфику адаптивных подходов в селекции клевера лугового в Северо-Восточном регионе.
Исключительно важное значение в повышении адаптивности растениеводства в данном регионе имеет создание зимостойких сортов с коротким вегетационным периодом и создание сортов устойчивых к ионной токсичности на кислых почвах, способных использовать труднодоступные соединения фосфора и калия, противостоять почвенным патогенам и т. д. Решению этой задачи и посвящена настоящая работа.
Цель исследований - изучение исходного материала клевера лугового и создание перспективного селекционного материала, сочетающего раннеспелость с зимостойкостью, стабильной урожайностью кормовой массы, семян и устойчивостью к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды.
Задачи исследований:
- изучить по основным хозяйственно-биологическим признакам сор-тообразцы из мирового генофонда Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова;
- выделить источники хозяйственно-ценных признаков, перспективных для практической селекции клевера лугового;
- создать новый селекционный материал методом искусственной гибридизации, в сочетании с биотипическими отборами на естественных, искусственных инфекционных и провокационных по содержанию ионов водорода и алюминия фонах;
- оценить новый селекционный материал по комплексу хозяйственно - ценных признаков;
- создать новые сорта клевера лугового методом свободно-ограниченного переопыления.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях Северо-Восточного региона Нечерноземной зоны РФ проведено комплексное изучение и дана оценка по биологическим и хозяйственным признакам 39 коллекционным образцам клевера лугового различного эколого-географического происхождения. Выделены лучшие образцы.
Методом искусственной гибридизации сортов различных сроков созревания, создан новый селекционный материал клевера лугового, обладающий раннеспелостью, высокой зимостойкостью, стабильной по годам кормовой и семенной продуктивностью.
Впервые в Северо-Восточном регионе в селекционном процессе использован метод искусственной гибридизации сортов различного эколо-го-географического происхождения в сочетании с рекуррентными отборами в F2... F4 на инфекционном фузариозном фоне, и отборами генотипов устойчивых к токсическому влиянию ионов Н и А13+ в рулонной культуре и полевом провокационном фоне. Создан новый селекционный материал, толерантный к корневым гнилям и устойчивый к воздействию эдафического стресса.
Результативность свободно-ограниченного переопыления в питомниках поликросса доказана созданием сортов нового поколения, сочетающих скороспелость с высокой зимостойкостью и урожайностью кормовой массы и семян.
Новизна научных исследований защищена двумя авторскими свидетельствами и патентами, и заявкой на сорта клевера лугового:
1. Мартум - авторское свидетельство №28462, патент № 0789;
2. Кудесник - авторское свидетельство №32007, патент № 1303;
3. Ратибор - передан на ГСИ в 2001 году, заявка №37333/9811576, дата приоритета 28.11.2001 г.
Практическая ценность работы. В результате изучения коллекционных сортообразцов клевера лугового выделены источники хозяйственно-ценных признаков для селекции в условиях Северо-Восточного региона Нечерноземной зоны РФ
Методом искусственной гибридизации географически отдаленных сортов разных сроков созревания, проведенной в условиях искусственного климата в зимний период, в сочетании с последующими негативными отборами в естественных полевых условиях создано три перспективных селекционных номера: ГП 163, ГП 166, ГП 170.
В результате оценки и селекционной проработки гибридов F2... F4 на искусственном инфекционном фузариозном фоне создан новый исходный материал и выделен раннеспелый высокозимостойкий селекционный номер ГПФ-52-1.
Отборами генотипов, устойчивых к токсическому влиянию ионов ГҐ и А13+ на ранних этапах онтогенеза (рулонная культура) и полевом провокационном фоне, созданы алюмотолерантные селекционные номера - ГП 164 и ГП168.
Методом свободно-ограниченного переопыления в питомниках поликросса созданы и занесены в Государственный реестр селекционных достижений сорта: диплоидный Мартум (по Центральному, Волго-Вятскому, Средневолжскому, Дальневосточному регионам), тетраплоидный Кудесник (по Волго-Вятскому региону). Передан на Государственное сортоиспытание тетраплоидный сорт Ратибор.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы были доложены: на научной конференции Вятской государственной сельскохозяйственной академии (1994); Всероссийской школе молодых ученых и специалистов по актуальным вопросам теории и практики кормопроизводства, г. Липецк (1995); научно-практической конференции "Пути решения проблем повышения адаптивности, продуктивности и качества зерновых и кормовых культур", г. Самара (2003); на заседаниях Ученого совета ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока и научно-методической комиссии Северо-Восточного селекционного центра (1993...2004 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано девять печатных работ.
Личный вклад соискателя заключается в:
- изучении коллекционных образцов;
- подборе родительских пар для скрещивания;
- создании гибридного материала методом искусственной гибридизации в условиях СУВРа (стеллаж ускоренного выращивания растений);
- поэтапном изучении полученных гибридов в полевых опытах (фенологические наблюдения, оценки, браковки, отборы, учеты зеленой массы и семян и т.д.) и формировании селекционного материала;
- изучении в полевых условиях и формировании алюмотолерантного селекционного материала;
- изучении селекционного материала толерантного к корневым гни-лям;
- создании и изучении новых сортов
- анализе и обобщении результатов исследований, подготовке научных отчетов, докладов, статей.
Исследования проведены в соответствии с тематическим планом научных разработок лаборатории селекции и первичного семеноводства многолетних трав ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока (№ гос. per. 01970004751), тема 02.01. "Разработать эколого-эволюционные принципы и адаптивные методы селекции и создать систему регионально и экологически дифференцированных сортов кормовых культур с высокой продуктивностью, качеством корма и средообразующей функцией, разработать научные основы применения методов биотехнологии в селекционном процессе и создать генотипы с высоким адаптивным потенциалом".
Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в работе руководителю - Тумасовой М.И. и коллективу лаборатории селекции и первичного семеноводства многолетних трав ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока.
