Содержание к диссертации
Введение
1. Методы создания исходного материала и достижения селекции ярового ячменя 8
1.1 Народно-хозяйственное значение и перспективы выращивания ярового ячменя в Краснодарском крае 8
1.2 Использование мировой коллекции в селекционной практике 14
2. Исходный материал, схема, методика и условия проведения опытов 29
2.1 Почвенно-климатические условия 29
2.2 Схема и методика исследований 34
2.3 Исходный материал 39
3. Мировая коллекция, как источник хозяйственно-ценных признаков для селекции ярового ячменя 45
4. Селекция сортов ярового ячменя с комплексом хозяйственно-ценных признаков 69
5. Селекция ярового пивоваренного ячменя 83
6. Результаты селекции ярового ячменя 101
6.1 Результаты испытания перспективных линий ярового ячменя 101
6.2 Результаты испытания нового сорта ярового ячменя Максим 106
6.3 Агротехнические особенности выращивания ярового ячменя в Краснодарском крае 111
Выводы 121
Предложения для селекционной практики и
Производства 124
Литература 125
Приложения 147
- Народно-хозяйственное значение и перспективы выращивания ярового ячменя в Краснодарском крае
- Использование мировой коллекции в селекционной практике
- Почвенно-климатические условия
- Селекция сортов ярового ячменя с комплексом хозяйственно-ценных признаков
Введение к работе
Основой продовольственного обеспечения населения во мно
гих экономически развитых странах мира является зерно. Состоя
ние многих отраслей аграрной сферы зависит от его производства.
i$ Это один из главных и наиболее эффективных видов корма, без ко-
торого невозможна интенсификация животноводства. Зерно имеет также продовольственное и техническое значение. Оно является важным товаром национального и мирового рынка, что во многом определяет продовольственную независимость государства.
За последнее десятилетие произошли существенные измене-ния в объеме мирового производства зерна. Его валовое производство за этот период возросло на 8,3% и достигло 2,1 млрд. тонн. Из этого количества 156,6 млн. тонн или 7,5% приходится на ячмень. В Российском производстве зерна ячмень занимает 22,8% от общего объема выращиваемого зерна (Нечаев В. И., Рыбалкин А.П., 2002).
Почти четвертую часть валового сбора в нашей стране дает Северный Кавказ, при этом урожайность зерновых культур здесь превышает среднюю по России в 2,4 раза. Лидирующее место в производстве зерна в этом регионе принадлежит Краснодарскому краю. Валовой сбор его составил 7981,5 тыс. тонн в 2001 году и 8481,2 тыс. тонн в 2002 году. Основные площади (около 32%) занимает пшеница. Второй по значимости культурой является ячмень. Его доля в Краснодарском крае составляет около 12,5%, валовой сбор в последние годы превышает 1800 тыс. тонн (Нечаев В. И., Рыбалкин А. П., 2002).
Условия Краснодарского края позволяют получать довольно высокие урожаи озимого и ярового ячменя. Так в 2001 году урожайность озимого ячменя составила 44 ц/га, а в 2002 - 50 ц/га. По
У урожайности яровой ячмень уступает озимому, поэтому он исполь-
зуется в крае, в основном, как страховая на случай гибели озимых в результате неблагоприятных условий перезимовки (вымерзание, выпирание, выдувание и поражение снежной плесенью). Нехватка средств для обработки почвы зачастую отодвигает сев озимых на
/э более поздние сроки, что приводит к резкому снижению урожайно-
сти. В этом случае для повышения валовых сборов зерна используется яровой ячмень. Его посевные площади изменяются в зависимости от условий года и производственно-технологического уровня хозяйств производителей. После неблагоприятной зимы, как правило, площади ярового ячменя резко возрастают. Это связано с необходимостью восполнения недобора урожая и создания страхового фонда семян на случай возможной гибели озимых зерновых культур. Хозяйства Краснодарского края возделывают яровой яч-" мень на площади 100-150 тыс. га. Важность селекции ярового ячменя на Кубани определяется, прежде всего использованием его в^, качестве культуры для ранневесеннего подсева и пересева озимых. Однако в северных районах края (Новопокровский, Белоглинский,| Кущевский, Ейский, Щербиновский), яровой ячмень на больших площадях высевается как основная культура, поскольку в этих районах выращивание озимого ячменя рискованно из-за частого вымерзания.
Одним из малозатратных элементов технологий возделывания ячменя как и других зерновых культур является сорт. Без особых затрат, только за счет нового более урожайного сорта можно получать дополнительно до 15 % зерна. Изучение новых сортов ячменя на Госсортоучастках и в хозяйствах Краснодарского края показало, что они отличаются большим разнообразием по адаптивности к различным условиям. В связи с этим роль селекции, значительно возрастает. Сорт является одним из важнейших факторов повыше-
т ния не только урожайности, но и качества зерна. Современное
сельскохозяйственное производство выдвигает большие требования к новым сортам. Кроме высокой продуктивности и стабильности урожаев в разные по климатическим условиям годы, они должны иметь высокую устойчивость к засухе, полеганию, болез-
'* ням. Производству также необходимы сорта, различающиеся по
продолжительности вегетационного периода.
По мнению П. П. Лукьяненко (1960): «...Монополия одного
сорта сужает возможность хозяйственного маневра земледельца,
ведет к напряженности в уборочный период, оставляет нас безза
щитными перед внезапной вспышкой заболевания сельскохозяйст-
венной культуры и при других стихийных бедствиях». Таким обра
зом, долг селекционера состоит в том, чтобы, предвидя неблаго
приятные условия возделывания сделать более эффективным каж
дый гектар возделываемых земель и через сорт реализовать весь
потенциал культуры. *
л В последнее время улучшился и обновился сортовой состав
ярового ячменя на Кубани. Однако площади под ними растут медленно, и урожайность не достигает потенциальной возможности. Это объясняется тем, что в связи с реорганизациями в сельском хозяйстве уменьшилась энерговооружённость хозяйств, ухудшилось качество подготовки почвы, нарушились сроки проведения сельскохозяйственных работ, уменьшилось количество вносимых удобрений.
Кроме того, увеличение производства ярового ячменя сдерживается, в связи с низкой его урожайностью из-за слабой приспособленности сортов к стрессовым факторам среды, а также высокой реакцией на плодородие почвы. Развитие производства ярового ячменя, как источника пивоваренного сырья, лимитируется по-
вышенным содержанием белка в зерне, превышающим установленные стандарты.
Все это определяет актуальность селекции на продуктивность, устойчивость к полеганию, иммунитет и качество зерна. В этой связи большую значимость приобретают исследования, связанные с поиском наиболее перспективных направлений и методов селекции.
Основная цель исследований заключалась в изучении селекционно-генетического потенциала ярового ячменя и на этой основе создании исходного материала, обладающего комплексом хозяйственно-ценных признаков и высокой адаптивностью в условиях Краснодарского края.
В связи с этим, решались следующие задачи:
изучить коллекционные образцы ярового ячменя по4 важнейшим хозяйственно-ценным признакам и выделить перспективный материал для селекции новых сортов;
определить влияние условий выращивания на морфо-биологические признаки ярового ячменя;
показать эффективность различных подходов подбора родительских пар для гибридизации;
провести анализ перспектив селекции ярового пивоваренного ячменя в условиях Краснодарского края;
разработать агротехнические особенности выращивания ярового ячменя в условиях Краснодарского края.
Научная новизна и производственная ценность проведенных исследований заключается в следующем:
На основании изучения коллекционного материала выделены новые источники многих хозяйственно-ценных признаков. В их числе образцы с низким содержанием белка в зерне и высокими показателями крупности зерна. С использованием выделенных ис-
7 точников создан гибридный материал, который изучается на различных этапах селекционного процесса, в том числе в скрещиваниях в качестве родительских форм, сочетающих высокую продуктивность и другие ценные хозяйственные признаки в контрастные по метеоусловиям годы. Созданы две двурядные и две многорядные линии, отвечающие требованиям ГОСТа на пивоваренный ячмень. Подготовлены для передачи в Государственное сортоиспытание три высокопродуктивные линии двурядного ярового ячменя. Передан на Государственное испытание новый сорт ярового ячменя Максим, обладающий комплексом хозяйственно-ценных признаков.
Изучено влияние условий выращивания на рост и развитие ярового ячменя в Краснодарском крае.
По программе улучшения солодовенных качеств ярового ячменя впервые изучались признаки, прямо или косвенно влияющие на эти свойства у сортов и линий, созданных в КНИИСХ им. П.П.Лукь-яненко.
Показана высокая эффективность подбора родительских пар для гибридизации по принципу эколого-географической отдаленности и морфо-биологической контрастности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на конференции молодых ученых Краснодарского НИИСХ им. П. П. Лукьяненко в 2001 г.; на IV и V региональных научно-практических конференциях молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, Куб.ГАУ, 2002 г., 2003 г.), конференции «Научное обеспечение производства зерна, зернофуражных, крупяных культур и кормового белка» г. Зерноград, 2003 г., а также доложены на заседаниях методического совета селекционных отделов КНИИСХ 2001-2003 гг.
Публикации результатов. По материалам исследований опубликовано 11 работ, в том числе 3 в иностранных изданиях.
Народно-хозяйственное значение и перспективы выращивания ярового ячменя в Краснодарском крае
По имеющимся археологическим данным, начало возделывания ячменя человеком уходит в глубокую древность. Более чем за пять тысяч лет до нашей эры первобытные земледельцы начали использовать ячмень. С тех пор он завоевал огромные пространства и стал одной из важнейших продовольственных культур (Бахте-ев Ф. X., 1953; Неттевич Э. Д., Сергеев А. В., 1967; Трофимовская А. Я., 1972; Харлан Д. Р., 1979). Культурный ячмень представляет собой многочисленную группу, которая отличается разнообразием форм, признаков и свойств. Это позволяет ему успешно произрастать на севере - за полярным кругом в Норвегии в районе Альто-на до 70 с.щ., на юге в Новой Зеландии до 42 ю.ш. на Малайском архипелаге, а в горной местности на высоте до 5000 метров над уровнем моря на юго-западных склонах Гималаев. В приморских странах и в Придунайской низменности ячмень выращивают в районах, лежащих ниже уровня моря на 200 метров (Неттевич Э. Д. и др., 1980).
Великий биолог-естествоиспытатель, академик Н. И. Вавилов (1960), подчеркивал удивительную пластичность этого растения: «Поразительный космополитизм этого растения связан, несомненно, с большим разнообразием сортов и рас возделываемого ячменя и особенностью самого растения».
По результатам раскопок установлено, что первые посевы яч-меня как культурного растения были сделаны древними египтянами в эпоху неолита. В Азии ячмень возделывался за три тысячи лет до нашей эры. Его высевали как и другие ценные культуры - пше ница, просо, рис и чай. В Европе археологи обнаружили остатки ячменя, относящиеся к каменному и бронзовому векам. В Америке ячмень появился после ее открытия европейцами в XIV веке нашей эры. На территории России ячмень выращивали в [V-III веках до
4, нашей эры. Первыми его возделывали древние земледельцы, жив шие на территории, которая в настоящее время определяется Украиной и Северным Кавказом. Использование ячменя в центральных и северных районах Руси началось значительно позже - в Г тысячелетии нашей эры, о чем упоминается в летописи Нестора (946 г.), а также в сообщениях иностранных путешественников (Орлов А. А., 1935; Неттевич Э. Д., Сергеев А. В., 1967; Зубенко А. П., 1971).
Ячмень — культура разностороннего использования, поэтому привлекает значительное внимание к себе как в нашей стране, так и за рубежом. Длительное время ячмень был основным продуктом питания, но с развитием производства и улучшением культурного уровня человека значение ячменя как хлебной культуры значительно снизилось, и только там, где невозможно выращивать пшеницу и рожь (преимущественно в горных и северных районах), ячмень еще применяется как основной продукт питания. Хлеб из чистой ячменной муки довольно грубый, сладковатый на вкус, быстро черствеет и труднее переваривается. Добавление 10 - 50 % ячменной муки к ржаной или пшеничной, позволяет получать хлеб высокого качества с пониженной кислотностью, что делает его ценным при лечении некоторых заболеваний у человека. Широкое применение нашли солодовые вытяжки, которые отличаются своими питательными, диетическими и лечебными свойствами. Из них в сочетании с йодом, гемоглобином, солями железа и рыбьим жиром готовят различные лекарства. Ячмень используют для полу 10 чения ячневой и перловой крупы. Положительным свойством этих круп является повышенное содержание белка и меньшее количество клетчатки в сравнении с овсяной и гречневой. Большое значение ячмень имеет в пивоваренной промышленности. Основная часть посевных площадей ярового пивоваренного ячменя сосредоточена в европейских странах, где благоприятные погодно-климатические условия способствуют получению высоких урожаев зерна, соответствующего ГОСТу на пивоваренный ячмень (Орлов А. А., 1935; Неттевич Э. Д., Сергеев А. В., 1967; Лукьянова М. В. и др., 1990).
Основное же количество ячменя используется на фуражные цели. Зерно ячменя является отличным концентрированным кормом с высоким содержанием белка. Оно содержит весь набор незаменимых аминокислот, в том числе лизин и триптофан. При откорме свиней зерном ячменя получен более высокий производственный и экономический эффект, чем при кормлении ,другими зерновыми культурами. На I кг привеса свиней расходуется 4 - 4,5 кг ячменя, тогда как кукурузы 5,0 - 5,3 кг, а пшеницы 6,0 - 7,9 кг. (Гаркавый П. Ф., Линчевский А. А., 1973).
Большое кормовое значение зерна ячменя, неприхотливость возделывания и довольно высокая урожайность определяют значительное распространение этой культуры. По данным ФАО в мире ячмень занимает 60-70 млн. га. Россия значительно уступает по урожайности этой культуры странам Европы. Урожайность ячменя в таких странах как Дания, Франция, Германия превышает 50 ц/га. Сбор ячменя с площади около 10 млн. га в этих странах составляет более 48 млн. тонн, тогда как в нашей стране с той же площади собирают лишь 19 млн. тонн.
Северный Кавказ является благоприятной зоной для возделывания озимых культур. В то же время, неблагоприятные погодные условия в осенне-зимний период могут приводить к изреживанию или полной гибели посевов в различных зонах края (Лукья-ненко П. П., 1957; Громачевский В. Н., 1958; Пучков Ю. М., 1969; Шевцов В. М., 1981; Васюков П. П., 1985). В большей мере это касается районов северной зоны и центральных районов Краснодарского края, где отрицательные температуры воздуха, особенно в случае отсутствия снежного покрова ведут к вымерзанию посевов, резкие колебания температуры воздуха весной, приводят к выпиранию, пыльные бури в зимний и весенний период, способствуют выдуванию слабоукоренившихся всходов. Нередки здесь также повреждения озимых зерновых культур от вымокания и поражения снежной плесенью. В таких условиях для улучшения кормовой базы животноводства необходим пересев и подсев изреженных и погибших озимых. В связи с этим потребность в надежной страховой культуре в хозяйствах становится актуальной. Основной культурой для этих целей является яровой ячмень. Как правило, общая зерновая продуктивность подсеянных полей значительно выше в сравнении с изреженными посевами от неблагоприятной перезимовки. Кроме того яровой ячмень в крае используется как покровная культура многолетних трав, а также в качестве поддерживающего компонента в смеси с горохом на зерно.
Основные площади посева ярового ячменя расположены в северной зоне края. В тех же районах, где условия для перезимовки озимых культур более благоприятны, его посевы служат лишь для поддержания страховых семенных фондов. После суровых зим, когда резко возрастают объемы подсева и пересева озимых, площади под ним достигают 250 тыс. га.
Использование мировой коллекции в селекционной практике
Успех любых селекционных программ невозможен без привлечения коллекционного материала. Николай Иванович Вавилов (1960), одним из первых поставил учение об исходном материале в основу селекции: «Селекция как наука будущего должна включать разработанное учение о подборе пар, о правильном выборе компонентов для скрещивания...». Мировая коллекция ВИР, которая к 2000 году насчитывала свыше 414 тыс. образцов, имеет огромное значение для селекции (Филиппенко Г. И. и др., 2001). Многими селекционерами была показана высокая эффективность метода подбора родительских пар по принципу эколого-географической отдаленности (Мичурин И. В., 1948; Писарев В. Е., 1964; Лукьяненко П. П., 1966). Примером создания сорта, у которого материнская и отцовская формы имели географически-отдаленное происхождение является сорт ярового ячменя Краснодарский 35, полученный в Краснодарском НИИСХ им. П. П. Лукьяненко, в начале шестидесятых годов прошлого столетия. В его родословной в качестве родительских компонентов использован американский образец Спартан и немецкий Брауне. Новый сорт превзошел исходные формы по урожайности благодаря выгодному сочетанию различных признаков, унаследованных от родительских сортов (Шевцов В. М. и др. 1971). Сорт Краснодарский 35 имел крупное зерно (масса 1000 зерен достигала 55 г), высокую устойчивость к полеганию от американского образца и резистентность к болезням от немецкого. Достоинства нового сорта особенно проявились во влажные годы и на фоне повышенных доз удобрений. Во многом благодаря этому, сорт Краснодарский 35 был районирован в Краснодарском и Ставропольском краях, где существенно превысил по урожайности предложенные к использованию сорта (Шевцов В. М. І981).
На основе анализа обширного экспериментального материала академиком В. М. Шевцовым (1981) был сделан вывод что «На фо не эколого-географических отличий необходимо еще более углуб Ф ленное подразделение исходного материала»...«Размах трансгрес сивной изменчивости значительно повышается при подборе роди тельских форм по принципу морфологической контрастности». Это направление принесло значительные результаты в селекции озимо го ячменя. Были созданы и районированы сорта Завет и Новатор. Помимо этого отмечена высокая эффективность подбора родитель ских пар по морфологической контрастности на фоне экологиче ской отдаленности. Сорт озимого ячменя Циклон был получен в Краснодарском НИИСХ им. П. П. Лукьяненко от скрещивания рыхлоколосого устойчивого к мучнистой росе сорта Фогельзангер Гольд с местным плотноколосым сортом Поиск, обладающим устойчивостью к гельминтоспориозу и карликовой ржавчине. С использованием низкорослого сорта озимого ячменя Ажер и ярового ячменя Краснодарский 35 был получен новый яровой сорт Почин. Его соломина на 10-15 см короче ярового родителя, что существенно повышает устойчивость к полеганию и урожайность, особенно в дождливые годы. В результате сортоиспытания ярового ячменя с 1976 по 1980 год сорт Почин превысил по урожайности стандарт не только в КНИИСХ, но и на Северо-Кубанской опытной станции. В 1980 году новый сорт изучался в экологическом испы тании и на сортоучастках Молдавской ССР, Грузинской ССР, а также в Ростовской и Воронежской областях, где показал высокие результаты по урожайности (Шевцов В. М., 1981). По мнению Н. И. Вавилова, помимо грамотного подбора ро дительских пар для скрещиваний огромное значение имеет: «...разработка учения о действии отдельных факторов и комплекса факторов на отдельные стадии развития, как отдельных растений, так и различных сортов». Таким образом, в селекционном процес се уделено особое внимание физиологии, экологии растений. Од нако, не все экологические факторы - свет, температура, влаж ность, наличие солей, обеспеченность биогенными элементами и так далее, одинаково важны для успешного выживания организма. Взаимоотношения организма со средой представляют собой слож ный процесс, в котором можно выделить наиболее слабые, «уязви мые» звенья. Те факторы, которые являются критическими или ли митирующими для жизнедеятельности организма, вызывают наи больший интерес, прежде всего с практической точки зрения. Этот подход был и остается как в исследованиях наших предшественни ков, так и современных ученых. « Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном среди всех его потребностей, впервые была выска зана К. Либихом в 1840 г. Он сформулировал принцип, который известен как закон минимума Либиха: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устой чивость последнего во времени» (Дажо Р., 1975; Белюченко И. С, 1995). Дж. Ацци (1959) считает: «... урожайность отражает и ин тегрирует действие всех факторов, оказывающих влияние на рас тения во время их развития и ее величина всегда является резуль татом компромисса между продуктивностью и устойчивостью». Возможность выживания и формирования максимальной урожай ности обусловлена экологической устойчивостью, то есть способ ностью организма противостоять действию факторов внешней сре ды, выходящих за пределы биологического оптимума (Катун ский В.М., 1940). В связи с этим эффективность селекционной работы, как правило, определяется правильным выбором оптимального сортотииа. Для разработки модели сорта необходимо изучение факторов, влияющих на продуктивность культуры в той или иной почвенно-климатической зоне. По мнению В. М. Шевцова (1981), для определения идиотипа сорта необходимо знать предел, который ограничивает продуктивность, степень варьирования хозяйственно-ценных признаков, а также необходимо знать корреляции между урожайностью и различными морфобиологическими признаками.
Как известно, на урожайность ячменя влияет количество ко-лосоносных побегов и продуктивность колоса. В связи с этим важной задачей является изучение воздействия факторов, влияющих на их формирование. Продуктивность колоса находится в прямой зависимости от фотосинтетического потенциала растения,-который во многом определяется площадью листовой поверхности. Чем больше развита листовая ассимилирующая поверхность, тем выше общее накопление сухой массы. Коэффициент корреляции между этими двумя признаками положительный и высокий: 0,72-0,89 (Коновалов Ю. Б., 1981; Максимов Н. А., 1924; Ничипорович А. А., 1956; Никитенко Г. Ф., Полухин М. А., 1973).
Почвенно-климатические условия
Результативность селекции во многом зависит от факторов, влияющих на объективность полевой оценки и в конечном итоге на точность опыта. В связи с этим, важной деталью всего селекционного процесса является тщательная проработка схем размещения делянок в питомниках, а также методики оценки, отбора и браковки изучаемого материала. Селекционные питомники размещались преимущественно по пару и по стерне озимого ячменя. Гибридный, мутантный и коллекционный материал изучали в питомниках по схеме селекционного процесса, разработанной академиком П. П. Лукьяненко (1966), с учетом опыта других селекционных учреждений. Подбор образцов для питомников проводили после предвари тельной браковки в лабораторных условиях. Отобранные в преды дущем году элитные растения высевали в селекционном питомнике кассетной сеялкой «Сидматик 6». Делянка этого питомника пред ставляла собой один рядок длиной 0,75 метра, с междурядьями 0,25 м. Такая схема обеспечивает урожай зерна с делянки в пределах 100-200 граммов. Этого количества семян достаточно для по сева контрольного питомника и для страхового фонда на случай гибели посевов. Ежегодно количество номеров селекционного пи-томника ярового ячменя составляло 16-24 тыс. семей. По комплексу качественных признаков к уборке намечали 3-6 тыс. номеров. Уборку производили вручную, серпом, преимущественно в утренние часы с целью максимального сокращения обламывания колось-ев при срезании, погрузке и транспортировке снопов. После обмо-лота на молотилках МПСУ-500 выбраковывали около 60 % номеров. Следующим этапом было изучение отобранных линий в контрольном питомнике. Количество материала в нем ежегодно достигало 700-1200 номеров. Посев производили шестирядной сеялкой ССФК-7М с порционным высевающим аппаратом. Ширина между рядий 0,18 м; площадь делянки 5 м2. Стандарт высевался через ка ждые 4 номера. В контрольном питомнике линии изучались по ос новным хозяйственным и селекционным признакам: продолжи тельности периода вегетации, высоте растений, устойчивости к полеганию и болезням. Линии, в большей степени, проявляющие положительные признаки или отвечающие направлениям селекции, намечали к уборке, остальные - выбраковывали. После уборки ли ний контрольного питомника в лабораторных условиях проводили браковку с учетом продуктивности по комплексу признаков. Дальнейшее изучение линий проводили в предварительном (МСИ 1), (МСИ 2) и конкурсном (КСИ) сортоиспытаниях. Количе ство линий, изучаемых в МСИ 1 - 100-200, в МСИ 2 - 300-700, в КСИ - 30-50. Длина делянки 8 метров, ширина междурядий 0,18 м, площадь делянки 16 м .Помимо опытных полей КНИИСХ и ОНО ОПХ «Колос», расположенных в черте г. Краснодара питомники МСИ 1 и КСИ размещались на Северо-Кубанской сельскохозяйственной опытной станции находящейся в станице Ленинградской Краснодарского края по удобренному и не удобренному фону, а также по разным предшественникам. Таким образом, набор сортов и линий КСИ закладывался на двенадцати вариантах условий ис пытаний, МСИ 1 - шести, МСИ 2 - двух. Стандартный сорт высе вали через каждые 4 номера. Посев проводили сеялкой спроекти рованной конструкторским бюро КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко. - Наиболее перспективные образцы, с которыми предполага лось вести скрещивания, высевались вручную в питомнике гибридизации. Уборку делянок малого и конкурсного сортоиспытаний проводили малогабаритными комбайнами Sampo 130 и Sampo 500 при влажности зерна 14-25 %. Зерно с делянок взвешивали, приводя к влажности 14 %, (Доспехов Б. А., 1985) и определяли урожайность. Отобранные линии отправляли на досушку или хранение. Весь селекционный и коллекционный материал изучали в поле по основным хозяйственным признакам. При фенологических наблюдениях и анализе сортов и линий по элементам структуры урожая использовали «Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса», 1981. В лабораторных условиях проводили анализ структуры урожая по следующим признакам: общая и продуктивная кустистость, длина главного колоса, число зерен в колосе, масса зерна с одного колоса и растения, масса 1000 зерен. Биохимический анализ зерна (содержание белка и экстрактивность), проводили в отделе качест ва и биохимии зерна института методом инфракрасного анализа на приборе «PSCO/ISI 4250», там же определяли влажность, твердо зерность и пленчатость. Определение всхожести семян проводили в лабораторных ус ловиях, в стеклянной воронке диаметром 10 сантиметров. Образец зерна, состоящий из 250 зерен ячменя, заливали водой. Замачива ние и проращивание зерна проводили при комнатной температуре. Для предотвращения плесневения в процессе проращивания в пер вую замоченную пробу добавляли 0,03% хлорной извести. Через 4 часа сливали воду из воронки и промывали зерно. Затем воронку оставляли без воды, а для предотвращения высыхания накрывали чашкой Петри, с внутренней стороны которой помещали несколько ,, слоев смоченной фильтровальной бумаги. Через 16-18 часов зерно заливали водой на 4 часа, после ее слива зерно оставили для про ращивания при открытом зажиме. Через 48 часов после начала за мачивания воронку встряхивали. При подсыхании зерно увлажня ли. Число проросших зерен, определяли через 3, а также через 5 суток. После первого подсчета проросшие зерна удаляли. Число % зерен, проросших через 3 суток, характеризует энергию прораста ния, через 5 суток - способность прорастания семян (Ермолае-ваГ.А., Колчева Р. А., 2000).
Селекция сортов ярового ячменя с комплексом хозяйственно-ценных признаков
Современные требования к сортам, выдвигаемые производством, довольно высоки. Новый сорт одновременно должен быть устойчив к болезням и полеганию, а также обладать высоким уровнем урожайности и качества зерна. Поэтому, важным направлением селекционной работы является поиск и изучение генетических ресурсов и необходимых признаков, созданных природой и человеком. В этой связи, изучение коллекционного материала остается первостепенным, поскольку дает возможность отобрать те формы, которые в большей степени отвечают требованиям нового сорта.
Мировая коллекция Всероссийского НИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, обладает ценнейшим исходным материалом необходимым для работы по всем направлениям и представляет фундамент селекции. Кроме того, эффективная работа селекционера не возможна без включения в гибридизацию сортов, концентрирующих достижения не только селекции, но и других смежных наук.
Подавляющее большинство сортов ярового ячменя Краснодарской селекции в своей родословной имеют как местный, так и инорайонный материал. Привлечение в скрещивания высокопродуктивных сортов из Западной Европы, таких как Trumpf, Nadia, Koru, позволило повысить продуктивность новых сортов за счет повышения устойчивости к полеганию и болезням.
В течение 5 лет с 2000 по 2004 год было изучено свыше 1600 двурядных и многорядных образцов. Из международного центра ICARDA (Сирия) изучено 16 питомников, включающих 960 образцов. Из международного центра CIMMYT (Мексика) - 475 образцов, из Саскачеванского университета (Канада) - 29 образцов, Ко 46 пенгагенского университета (Дания) - 15 образцов; Оренбургского НИИСХ (Россия) - 10 образцов; Всероссийского НИИ зерновых культур им. И. Г. Калиненко (Россия) - 50 образцов. Большое значение имеет материал, поступающий из Всероссийского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, откуда поступило и изучено 150 образцов. Все поступающие образцы прошли карантинную экспертизу в карантинной инспекции г. Краснодара.
Изучение коллекции ярового ячменя было направлено на поиски источников устойчивости к болезням, доноров низкоросло-сти, обладающих прочной соломиной, а также комплексом признаков, определяющих высокую продуктивность.
Вегетационный период. Продолжительность вегетационного периода является важным адаптационным признаком сорта, который зависит от генетической природы, а также варьирует по годам в зависимости от погодных условий. Оптимальная продолжительность вегетации позволяет наилучшим образом использовать факторы среды, а также избежать отрицательного влияния неблагоприятных условий. Скороспелость, как способность организма противостоять неблагоприятным условиям среды, выражается в ряде функционально связанных составляющих. К их числу можно отнести темп роста и дифференцирования клеток. Н. И. Вавилов (1960) считал, что «Скороспелость ячменя представляет интерес, помимо ухода от летней засухи, запалов и мглы, еще и в том отношении, что быстро проходящие вегетационные фазы сорта могут уходить от поражения шведской мухой и близкими к ней вредителями».
Для Краснодарского края характерна кратковременная воздушная засуха во второй половине июня месяца. Этот период приходится на налив и созревание зерна ярового ячменя. В результате воздействия высоких температур и низкой относительной влажно 47 сти воздуха ячмень существенно снижает урожайность. Скороспелые сорта в этом случае, способны сформировать зерно до наступления засухи и обеспечить более высокую урожайность. В 2001 году налив зерна раннеспелых сортов проходил при высоких температурах и достаточном увлажнении, поэтому прибавка урожайности была в пользу этих образцов. Однако погодные условия 2000, 2002 и 2003 года определили приоритет урожайности среднеспелых сортов (рис. 4). Необходимо отметить, что условия последних лет для Краснодарского края не характерны, поэтому использование раннеспелых коллекционных образцов в селекции остается актуальным.
Возделывание раннеспелых сортов дает возможность использования ярового ячменя как культуры для подсева озимых, поскольку созревание будет происходить одновременно, что очень важно в производстве. В связи с этим, изучая коллекционный материал важным для нас было отобрать те образцы, которые отличаются скороспелостью. Весь коллекционный материал изучался нами по этому признаку. Необходимо отметить, что большинство скороспелых образцов по урожайности значительно уступали как стандартному сорту Виконт, так и сорту Мамлюк, который мы считаем стандартом по скороспелости. Одной из причин мы считаем низкую величину продуктивной кустистости, которая в зависимости от года исследований колебалось от 0,75 до 1,2.
По литературным данным, при оптимальных условиях выращивания скороспелые сорта ячменя дают меньший урожай зерна, чем позднеспелые, поскольку быстрее проходят первые этапы развития, что приводит к уменьшению числа продуктивных стеблей на единицу площади. (Логачев Н. Д., 1969, Хайнрихс Ф., 1986).
