Содержание к диссертации
Введение
1. Рис. история селекции. биология всходов 14
1.1 История селекции культуры 14
1.2 Направления селекции риса 17
1.2.1 Продуктивность метёлки 17
1.2.2 Кустистость 20
1.2.3 Температура прорастания семян 22
1.2.4 Глубина заделки семян 23
1.2.5 Крупность семян 25
1.2.6 Роль колеоптиля в получении всходов 26
1.2.7 Высота растения 28
1.2.8 Площадь листовой поверхности 28
1.2.9 Наследуемость хозяйственно-ценных признаков 29
1.2.10 Урожайность и её составляющие 33
2. Условия, материал и методика проведения исследований 35
2.1 Условия проведения исследований 35
2.2 Климатические условия правобережья реки Кубани 35
2.3 Материал и методика проведения исследований 41
2.3.1 Оценка на устойчивость к постоянному затоплению 41
2.3.2 Определение темпов роста проростков 42
2.3.3 Полевые эксперименты 43
2.3.4 Гибридизация 44
2.3.5 Размножение и изучение гибридов 44
2.4 Статистический анализ результатов исследований 45
3. Оценка сортообразцов риса по темпам роста проростков в фазу всходов 47
4. Наследуемость количественных признакову риса 55
4.1 Наследуемость темпов роста проростков в фазу всходов 55
4.2 Наследуемость высоты растения 63
4.3 Наследуемость длины метёлки 64
4.4 Наследуемость количества колосков и массы зерна с метёлки 66
5. Анализ гибридных растений 69
5.1 Гибридная комбинация Регул/Лиман 69
5.2 Гибридная комбинация Регул/Кубань 3 70
5.3 Гибридная комбинация Регул/Лоцман 72
5.4 Гибридная комбинация ВНИИР 8847/Лиман 74
5.5 Гибридная комбинация ВНИИР 8847/Кубань 3 76
5.6 Гибридная комбинация ВНИИР 8847/Лоцман 77
6. Конкурсное и зональное сортоиспытание 81
Выводы 86
Предложения секционной практике и производству 87
Список литературы
- История селекции культуры
- Климатические условия правобережья реки Кубани
- Наследуемость количественных признакову риса
- Гибридная комбинация Регул/Лиман
Введение к работе
Рис - наиболее распространённая крупяная культура на земном шаре. Посевы его размещены в 115 странах. Более половины населения нашей планеты питается рисом.
Увеличение производства зерна для обеспечения потребности населения является одной из наиболее трудных проблем современности.
В продовольственном балансе среди зерновых культур рис занимает одно из первых мест. Его посевная площадь в мире составляет более 150 млн. га, средняя урожайность - 32 ц/га. Спрос на рис в мире ежегодно возрастает, особенно большой дефицит его ощущается в развивающихся странах (Е. П. Алёшин, В. П. Конохова, 1986; А.Г. Ляховкин, 1992).
Среди зерновых культур рис выделяется наибольшей продуктивностью. Его потенциальная урожайность определяется исследователями в 200-250 ц/га, тогда как у других злаков этот показатель лишь несколько выше 100 ц/га (Saito Vasuo et. al., 1975).
Столь высокая биологическая продуктивность риса подчёркивает особое значение селекции в повышении производства зерна. Однако, несмотря на многовековую историю возделывания риса, научная селекция его ведётся не так уж долго. В ряде стран она начата гораздо позже, чем селекция других культур: в Японии - в 1893 году, Индии - 1910 г., США -1911 г., Италии - 1908 г., Франции - 1948 г., СССР - в старых районах в 1927 г., в новых - в 1932 г. (А. П. Сметанин, 1979).
Селекция риса в России, как отрасль рисоводства в целом, имеет сравнительно короткую историю, немногим более 70 лет. Создание сортов ведется в основных зонах рисосеяния: в Европейской части страны - в Краснодарском крае и Ростовской области, на Дальнем Востоке - в Приморском крае (Г. Л. Зеленский, М. И. Чеботарёв, Е. И. Трубилин и др., 1997).
По генетической природе рис является гигрофитом ( К. А Кириченко, 1958; П. С. Ерыгин, 1968, 1981; А. П. Джулай, 1968, 1975; И. Е. Криволапов, 1971; В. Б. Зайцев, 1980; Е. П. Алёшин, А. Р. Рахманов, М. Т. Кочак, 1989), хотя некоторые авторы относят его к таковым лишь на том основании, что он может произрастать на участках, залитых слоем воды (Е. Б. Величко, 1965; Е. Б. Величко, Ю. Н. Поляков, В. А. Амелин, 1985).
Одним из главных преимуществ риса перед другими злаками является его способность давать урожаи зерна на засоленных, заболоченных, тяжелых и лёгких почвах. При всём том, рис возделывают как при постоянном затоплении почвы водой, так и при периодическом орошении, и даже как суходольную культуру при обильно выпадающих осадках (Т. К Грист, 1959; 3. Ф. Тулякова, 1973; А. П. Джулай, 1980; Н. С. Тур, 1988; Е. П. Алёшин, В. П. Конохова, 1986; А. Г. Ляховкин, 1989; 1992; Е. П. Алёшин, Н. Е. Алёшин, 1993).
Основные посевы риса в Российской Федерации сосредоточены в Краснодарском крае. Они размещаются на засоленных заболоченных и подтопляемых землях, малопригодных для возделывания других культур. Площади рисовых оросительных систем составляют 235 тыс. га. Ежегодное производство риса достигает 500-600 тыс. т.
Повышение эффективности растениеводства возможно через освоение новых, более современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и внедрения новых сортов.
Сорт является средством производства и от его реакции на внешнюю среду зависит как количество, так и качество получаемой продукции.
Прогресс сельскохозяйственного производства и увеличение потребительского спроса настоятельно поддерживают необходимость создания новых сортов риса, переносящих глубокий слой воды, устойчивых к вредителям и болезням (А. А. Жученко, 1990; А. П. Сметанин, 1993; Г.Л.Зеленский, М. И. Чеботарёв, Е. И. Трубилин и др, 1997), с большей экологической пластичностью (В.А. Кумаков, 1980, 1985), устойчивых к полеганию и с высококачественным зерном (Г.В. Гуляев, Л.И. Долгодворова, В.Н. Казакова и др. 1975; B.C. Ковалёв, 1999), высокопродуктивных, полу карликовых, скороспелых, нейтральных к фотопериоду (С. Ganguaharan, A. X. Ghosh, 1975; Г.Л. Зеленский, 2002), наиболее полно реализующих агроклиматические ресурсы территории (Ю. Ф. Осипов, 2000; А. А. Жученко, 2001).
Для рисоводства нашей страны одной из ведущих проблем является получение оптимальных по густоте всходов риса, обеспечивающих формирование высокопродуктивных посевов. Эта задача полностью ещё не решена, поскольку полевая всхожесть семян колеблется в широких пределах. Но в среднем она остаётся не высокой, не превышающей 30 %. Причины этого недостаточно исследованы, и выяснение их в первую очередь связано с изучением физиологии прорастания семян риса в зависимости от сортовых особенностей, качества посевного материала и условий окружающей среды (Н. В. Воробьёв, А. X. Шеуджен, 2000).
Проблема повышения полевой всхожести семян не является сугубо российской. С ней сталкиваются во всех рисосеющих регионах Земного шара. В Китае, Японии и Юго-Восточной Азии её пытаются решить путём использования рассадной культуры. Этот путь в нашей стране никогда не считался решением проблемы.
Все разрабатываемые технологии выращивания риса включали операции, позволяющие повысить полевую всхожесть семян. Сюда можно отнести планировку чеков, обработку почвы, режим орошения, срок посева и глубину заделки семян. Однако за последние 30-40 лет существенного прогресса здесь не отмечено (А. X. Шеуджен, Т. Н. Бондарева, B. В. Аношенков, 2001).
Тенденции последних лет - использование экологически безопасных, ресурсосберегающих технологий коснулось и рисоводства. Слабое экономическое состояние рисосеющих хозяйств требует снижения затрат при производстве риса. Всё больший спрос приобретают сорта, умеренно отзывчивые на удобрения, хорошо преодолевающие слой воды при прорастании, что обеспечивает их возделывание без применения противозлаковых гербицидов и адаптированных к другим факторам внешней среды (Г.Л. Зеленский, П.Н. Науменко, В.П. Науменко, 2000; Е.М.Харитонов, 2001).
При создании сортов с высокой интенсивностью прорастания семян на поверхности затопленной почвы, важное значение имеет подбор родительских пар с последующей оценкой потомства на это свойство. В полевых условиях такую оценку проводить сложно и трудоёмко. Поэтому разрабатывались лабораторные способы, которые должны отличаться высокой производительностью и не связанные с колебаниями напряженности факторов прорастания, характерными для естественных условий.
Однако лабораторные опыты с проращиванием семян разных сортов риса в затопленной среде (кварцевый песок, гравий, почва), определением длины колеоптилей, а так же сухой и сырой массы у проростков на седьмые и десятые сутки прорастания при температуре 18-20С не всегда коррелировали со скоростью появления всходов из-под слоя воды и их густотой в полевых опытах. Это связано с влиянием двух факторов-отсутствием перемешивания воды и прямого солнечного света в лабораторных условиях.
Для нормального прорастания риса с образованием проростков с достаточно развитой корневой системой необходим постоянный приток кислорода к семенам, который в естественных полевых условиях достигается путём перемешивания воды силой ветра, температурным градиентом, фильтрацией в нижние горизонты почвы, чего в лабораторных опытах не наблюдается.
В стоячей воде корневая система у проростков риса развивается слабо, длина колеоптилей так же не всегда соответствует массе проростков, растущих под водой в полевых условиях. После образования у последних первого настоящего зелёного листа важнейшее значение для развития всходов, для эффективного преодоления ими слоя воды имеет прямой солнечный свет, обеспечивающий у молодых растений процесс фотосинтеза (Н.В. Воробьёв, М.А. Скаженник, B.C. Ковалёв, 2001). Его интенсивность зависит от прозрачности, покрывающей рисовые поля воды, в лабораторных условия этот фактор отсутствует.
Наиболее простым и надёжным методом оценки образцов риса на устойчивость к затоплению почвы в период образования всходов является изучение темпов роста проростков. Для этого в растильнях на воде проращивают по 100 всхожих зёрен каждого сортообразца с одинаковым водным и температурным режимами. Опыт закладывают перед посевом (когда температура воздуха достигает 14С) или в термостате при той же температуре выдерживают до появления проростков, а затем температуру увеличивают до 18-20С до окончания опыта. Измеряют длину колеоптиля, шильца (лист без пластинки), первого и второго листа, главного зародышевого корешка и количество мезокотильных корней.
Актуальность темы. В настоящее время селекционеры ВНИИ риса считают, что перспективная модель сорта риса должна включать в качестве одного из признаков - способность семян интенсивно прорастать на поверхности затопленной почвы и образовывать оптимальные по густоте всходы на залитых водой слоем 10-15 см чеках.
Густота стеблестоя является основным компонентов структуры урожая. Для получения высокого урожая необходимо иметь на каждом квадратном метре не менее 600 продуктивных побегов, тогда как в производственных условиях чаще всего их насчитывается в два-три раза меньше (Е. П. Алёшин, В. П. Конохова, 1986; Н. В. Воробьёв, М. А. Скаженник, В. С. Ковалёв, 2001). Отсюда и невысокая урожайность во многих рисосеющих хозяйствах Краснодарского края.
Густота продуктивного стеблестоя зависит от количества всходов, их выживаемости в период начального роста растений, интенсивности кущения риса и степени отмирания боковых побегов в начале фазы выхода в трубку, из которых наиболее важным является полевая всхожесть. Она зависит от технологии получения всходов и качества семян, определяемого генотипом и условиями выращивания.
Проблема получения хорошо развитых, оптимальных по густоте всходов риса возникла давно, на заре кубанского рисосеяния, и до сих пор она полностью не решена (М. Ф. Машковцев, В. Шмидт, К. Гарин, 1934; ИВ Бородин, 1946; П. С. Ерыгин, 1950; А.Х. Шеуджен, Т.Н. Бондарева, В.В. Аношенков, 2001).
Предложенная в своё время (П. С. Ерыгин, 1950; Е. П. Алёшин, 1959) и нашедшая широкое распространение в рисоводстве технология получения всходов способом укороченного затопления поля, физиологически недостаточно обоснована и имеет крупные недостатки. Об этом свидетельствует невысокая полевая всхожесть семян, в большинстве случаев не превышающая 30-40 %. Главный её недостаток состоит в том, что она ограничивает, а иногда и полностью исключает доступ к прорастающим семенам кислорода.
По этой технологии, описанной в рекомендациях ВНИИ риса, семена заделываются в почву на глубину 1,5-2,0 см, чеки сразу же заливаются слоем воды 7-10 см, который сохраняется до их массового наклёвывания. Однако в залитой водой почве на такой глубине в результате развития химических реакций и микробиологических процессов с потреблением кислорода, к концу первых суток содержание его падает почти до нуля. Физиологические и биохимические процессы в набухающих семенах, обеспечивающих их нормальное прорастание, протекают в условиях аноксии, т. е. при отсутствии кислорода. И хотя у прорастающих в этих условиях семян и образуются нормально развитые митохондрии, однако их число в 3-5 раз меньше, чем у зерновок, прорастающих при доступе кислорода (Б. Б. Вартапетян, 1985).
Другим недостатком рассматриваемой технологии получения всходов являются большие потери легкоподвижных форм азота из почвы в период сброса воды для получения всходов (Н. И. Смирнова, С. Г. Васильева,
Н. С. Тур и др., 1976). При этом происходит бурное развитие просовидных сорняков, которые можно уничтожить только путём применения дорогостоящих гербицидов.
Часто применяемый по этой технологии рядовой способ посева, особенно при высоких нормах высева, не обеспечивает равномерное распределение семян по площади. Зерновки при этом размещаются в рядках почти без промежутков, что вызывает у их проростков острую конкуренцию за питательные элементы и свет, и ведёт к гибели значительной части всходов (до 25 %) (Н.В. Воробьёв, М. А. Скаженник, B.C. Ковалёв, 2001).
В последствии все названные выше причины приводят к формированию изреженных посевов с числом продуктивных побегов 200-250 штук на 1 кв. м, обеспечивающих получение лишь среднего урожая зерна риса.
В настоящее время в рисоводстве России нашла распространение другая технология получения всходов из-под слоя воды, которая не имеет отмеченных ранее недостатков. Чеки затапливаются постоянным слоем воды, глубиной 10-12 см, что предотвращает массовое появление просовидных сорняков и подавляет процессы нитрификации в почве.
Находящиеся в затопленной почве на малой глубине семена при прорастании используют растворённый в воде кислород, запасы которого постоянно пополняются путём его диффузии из верхних слоев её, расположенных над почвой. В воде при температуре 22 С содержание кислорода составляет 0,6 %, а в залитой водой почве на глубине 0,3-1,0 см оно не превышает 0,3-0,4 % (R. P. Gambrell, W. Н. Patriek, 1978).
Такая низкая концентрация кислорода обеспечивает прорастание семян и появление всходов над водой далеко не у всех сортов риса. В связи с этим селекционерами нашего института в качестве одного из важнейших признаков сорта определена способность его семян интенсивно прорастать под водой и образовывать хорошие всходы при постоянном затоплении рисовых чеков.
Цель работы. На основе изучения способности к росту сортообразцов в фазу всходов выявить общие межсортовые закономерности по данному признаку.
Определить характер наследуемости темпов роста проростков.
Провести оценку гибридных популяций по комплексу хозяйственно-ценных признаков и темпы роста проростков в фазу всходов.
Создать исходный материал для селекции риса, сочетающий высокие темпы роста проростков и оптимальную продуктивность.
Задачи исследований: -оценка сортообразцов риса на преодоление слоя воды в лабораторных и полевых условиях; -изучение темпов роста проростков, их первичной корневой системы(длина и толщина главного зародышевого корешка, количество мезокотильных корешков) выделенных сортообразцов; -исследовать гибридные популяции с определением вариабельности признаков (V, %), степени доминирования (hp) и наследуемости (h ) на темпы роста проростков в фазу всходов и основных биометрических признаков растений; -оценка выделенных из гибридных популяций растений по комплексу признаков по темпам роста проростков в фазу всходов для селекционных целей.
Научная новизна. Впервые детально изучен ряд образцов из рабочей коллекции, сорта риса, районированные по Краснодарскому краю, по темпам роста проростков в фазу всходов.
Определена наследуемость данного признака, даны рекомендации по подбору пар для гибридизации.
Предложен наиболее простой и надёжный лабораторный способ оценки образцов риса на устойчивость к затоплению почвы в период образования всходов.
Основные положения данной работы использовались при создании сортов риса Жемчуг (авторское свидетельство № 29869, патент № 0686, авторство 10%) и Янтарь (заявка №37657/9811807, авторство 20%). Янтарь проходит Государственное сортоиспытание, обладает высокими темпами роста проростков в фазу всходов.
Практическая значимость работы. Изучение темпов роста проростков в фазу всходов имеет большое практическое и теоретическое значение, особенно для риса, прорастающего под слоем воды.
Высокие темпы роста проростков лучше сохраняют всходы и в конечном итоге обеспечивают высокую густоту стеблестоя к уборке, основного элемента структуры урожая.
Нами изучена рабочая коллекция риса на темпы роста проростков, в том числе сорта, районированные по Краснодарскому краю. Изучена наследуемость данного признака. Даны рекомендации по подбору родительских пар для гибридизации, где в качестве отцовской формы рекомендуется брать исходную форму с высокими темпами роста проростков. После отбора элитных растений из популяции по комплексу признаков проводится их оценка на темпы роста проростков. Созданы сортообразцы и сорта риса, выделенные по данному признаку. Некоторые из них проходят изучение в конкурсном сортоиспытании.
По итогам работы выведен и районирован сорт риса Жемчуг. Сорт риса Янтарь находится в Государственном сортоиспытании.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на первой городской научно-практической конференции молодых учёных (г. Краснодар, май, 1998), межрегиональной научно-практической конференции (г. Краснодар, октябрь, 1999), представлены на Международной научно-практической конференции «Перспективы развития рисосеяния» (г. Херсон, Украина, сентябрь, 1998), на VIII и IX Международном симпозиуме «Нетрадиционное растениеводство, эниология, экология и здоровье» (г.
Симферополь, Украина, сентябрь, 1999; там же, сентябрь, 2000) и на Международном симпозиуме по рису «Еврорис 2001» (Краснодар, 2001).
Основные положения диссертации изложены в десяти печатных работах, получено авторское свидетельство на новый сорт риса Жемчуг (авторство 10 %), сорт риса Янтарь (авторство 20 %) передан на Государственное испытание в 2001 году; получен патент № 0686 от 26.06.2000 г на селекционное достижение сорт риса Жемчуг.
История селекции культуры
Рост мирового производства зерна более чем на 40 процентов связан с селекционным улучшением хлебов, т. е. с выведением новых сортов (Г.В.Гуляев, Ю.Л. Гужов, 1972). Так В.Д. Мединец (1963) установил, что сорта пшеницы, выведенные в период 1886-1900 годы, дают урожай ниже, чем созданные в период 1938-1939, а тем более в 50-е годы.
Это связано с особенностью строения растений, в частности, соотношением массы соломы и зерна, значение которого приближается к единице. Такие растения реагируют на фоны плодородия повышением продуктивности. Однако не только этот признак является определяющим при оценке реакции сортов на интенсивные технологии выращивания.
Как показал японский исследователь Tsunoda (1959), на рисе наиболее продуктивными являются сорта, характеризующиеся более вертикальным расположением листьев. На посевах у таких сортов не происходит взаимное затенение листьев. В результате усиливается интенсивность фотосинтеза и использование ассимилятов на формирование репродуктивных органов. Именно такой структурой листьев обладали сорта риса, созданные на Кубани селекционером С. А. Яркиным (1951, 1956, 1967). Это сорта: Дубовский 129, Краснодарский 424 и Кубань 3.
Они имели широкое распространение не только в Краснодарском крае, но и в других зонах рисосеяния, даже за рубежом. Так, по данным ЦСУ СССР, в 1978 году под этими сортами было занято свыше 410 тыс. га. при общей площади сортовых посевов 574,8 тыс. га. Снизилась она только в 1991 году до 114 тыс. га (18,1 % общей площади посевов) в связи с новыми достижениями в селекционной работе.
Несмотря на выгодную структуру листьев, выше перечисленные сорта из-за длинного стебля полегали, прорастали на корню, что приводило к дополнительным затратам на уборку урожая. При этом снижались крупяные качества зерна.
Дальнейшая эволюция селекции связана с мировым достижением -открытием нового типа растения - короткостебельного. Уже в 50-х годах стал известен сорт озимой пшеницы такого типа - Безостая 1 (П. П. Лукьяненко, 1967).
Морфологические особенности сорта: низкорослость, прочная, стойкая к полеганию соломина, цилиндрический колос, широкие, не длинные, торчащие листья. Урожай он формирует в основном благодаря главному стеблю. Такое растение было названо интенсивным, и под него была разработана соответствующая технология возделывания. Аналогичное описание проведено и по рису (П. Дженингс, 1964).
У короткостебельных сортов на высокоудобренном фоне незначительно удлиняется соломина, накопление сухого вещества невысокое, но зато отношение зерна к общей сухой массе достигает значительной величины. Питательные вещества идут в основном на разрастание листьев, что способствует увеличению урожайности.
Длинностебельные сорта, наоборот, на высоко удобренном фоне обладают мощным ростом. В результате чего они полегают, повышается стерильность колосков, развиваются болезни. Всё это отрицательно сказывается на урожае (Е. П. Алёшин, А. П. Сметанин, 1965; Н. И. Бадараева, 1965; А. П. Сметанин, 1972).
С созданием на базе Кубанской рисовой опытной станции Всесоюзного НИИ риса в 1966 г. селекция культуры получила мощный импульс развития. Перед селекционерами была поставлена задача создать сорта нового типа: короткостебельные, сочетающие высокую продуктивность с отличным качеством зерна и устойчивые к полеганию, болезням и вредителям, отвечающие требованиям интенсивных технологий, способных давать урожай 90-100 ц/га (А. П. Сметанин, 1970).
После поступления в коллекцию ВИРа низкорослых, устойчивых к полеганию сортов Анао (Португалия), Norin 9, Norm 25, Shin ei (Япония), Balilla grana grosso (Италия), Balilla triomphe (Морокко) и др., их стали широко использовать в гибридизации. Предпочтение отдавалось образцам эколого-географически отдалённым, особенно итальянским и японским.
Интенсивная селекционно-генетическая работа позволила создать ряд сортов, имеющих новый короткостебельный тип растения. Лучшие из них в 1972-1973 г.г. были переданы на Государственное сортоиспытание. Однако, несмотря на комплекс положительных качеств, эти сорта не были районированы. Одной из причин явилась неподготовленность производства к возделыванию низкорослых сортов. Агротехническое сопровождение сортов риса нового типа не было обеспечено в полной мере.
Тем не менее, в процессе производственного испытания этих сортов накопился положительный опыт, который позволил перестроить и агротехнику культуры, и психологию рисоводов, и к концу 70-х годов начать внедрение короткостебельных сортов первоначально на Кубани, а потом и по всей стране.
Первыми районированными сортами риса короткостебельного типа стали в Краснодарском крае Старт и Спальчик (3. Ф. Аниканова, Л. Е. Тарасова, 1979; 1988; В. Н. Шиловский, Г. А. Сингильдин, В. А. Дзюба, 1986). После чего были созданы ещё ряд сортов: Солнечный и Жемчужный (1982), Лиман (1986), Славянец (1991), Лагуна, Павловский, Регул (1995), Спринт и Рапан (1996), Лидер и Хазар (2000), Жемчуг (2001).
Стабильность урожая, продолжительность вегетации сортов риса на Кубани и направление селекции так же описаны в литературе (С. А. Яркин, 1967; С. В. Иванова, В. А. Пухальский, 1975; А. Г. Ляховкин, 1992; В.Н. Шиловский, В. Я. Рубан, П. Н. Харченко, 1999; В. Н. Шиловский, В. Я. Рубан, 2000; В. Н. Шиловский. Е. М. Харитонов, А. X. Шеуджен, 2001).
Климатические условия правобережья реки Кубани
Исследования проводили на экспериментальном орошаемом участке Всероссийского научно-исследовательского института риса в 1993 - 2002 гг.
Рис предъявляет определённые требования к почве. Эта культура предпочитает тяжёлые почвы с нейтральной реакцией почвенного раствора. Такая почва способна хорошо удерживать воду на своей поверхности.
Почвы опытных полей представлены лугово-чернозёмными, солонцеватыми, тяжёлыми суглинками. По данным В. Ф. Валькова, Ю.А. Штомпела, Н. Т. Трубилина и др. (1996) количество гумуса в пахотном горизонте составляет 3,06 %. Реакция почвенной среды близка к нейтральной, рН водной вытяжки 7,4 (табл. 1).
Экспериментальный орошаемый участок ВНИИ риса находится на западной окраине города Краснодара и граничит с землевладениями АО «Марьянское» Красноармейского района.
Основными природно-климатическими факторами, определяющими условия роста и развития сельскохозяйственных культур, являются почва, тепло и влага, а главное - их оптимальное соотношение в зависимости от срока посева и фазы развития растений. Среднегодовая температура воздуха колеблется от +10,7 до +12С. Самый тёплый месяц июль со средними температурами от 22,8 до 23,2С и максимальными - 38-40С (табл. 2).
Наиболее холодные месяцы: январь и февраль со средними температурами до -2,3 С в январе и - 1,1 С в феврале. Средняя дата наступления первых осенних заморозков приходится на 21 октября и последних весенних заморозков - на первую декаду мая. В феврале происходит постепенное нарастание температур и в конце февраля - начале марта отмечается устойчивый переход к среднесуточной температуре к плюсовым значениям.
В середине марта - переход через +5С и в середине апреля - через +10С. В это время начинается безморозный период, который длится в среднем 190 дней. Это больше, чем вегетационный период у риса различных групп спелости. Сумма среднесуточных температур воздуха выше 10С за время возделывания риса составляет 3400-3600С. Для культуры риса климатические факторы являются определяющими в проблеме урожайности, т. к. из всех факторов жизни только один - теплообеспеченность вегетационного периода - является нерегулируемым. Поэтому необходимо знать критические периоды в отдельные фазы развития, при которых растения особенно чувствительны к количественным значениям факторов среды. Так, например, по данным М. Жапбасбаева (1962), всходы риса не переносят даже кратковременных заморозков и погибают уже при температуре -1,0С. По данным П. С. Ерыгина (1968), при температуре воздуха ниже 10 и выше 42 С прорастание риса не происходит. По наблюдениям А. Т. Шадрина (1958), при снижении температуры воздуха до 5 С вегетация прекращается и зерно не созревает.
Рис является теплолюбивой культурой, но при этом среднесуточные температуры по фазам вегетации для условий Кубани должны находиться в пределах: прорастание и всходы - 13-18С; кущение - 16-18С; трубкование, вымётывание и цветение - 18-21 С; молочная и восковая спелость - 15-19С; восковая - полная спелость - 15-21 С (А. П. Джулай, 1968).
Оптимальная температура прорастания, при которой полное прорастание происходит через 2-3 суток, находится около 34С (П.С. Ерыгин, 1968). Обобщая литературные данные, В. М. Просунко (1985) пришёл к заключению, что для нормального роста и развития риса, получения высокого урожая необходимо: для раннеспелых сортов около 105-120 дней с суммой температур за вегетационный период 2400-2800С; для среднеспелых - 120-135 дней и 2800-3200С; для позднеспелых - более 135 дней и свыше 3200С.
Таким образом, из анализа климатических условий правобережья реки Кубани следует, что они отвечают требованиям биологии риса и здесь возможно возделывание раннеспелых, среднеспелых и среднепозднеспелых сортов.
Анализируя метеорологические данные в годы проведения исследований (табл. 3), можно отметить годы с низкими температурами во время получения всходов (1997, 1999, 2001, 2002) и высокими (1995, 1998, 2000). Остальные годы были близкими к среднемноголетним. В отдельные годы (1999, 2000, 2002) пониженная температура весной компенсировалась высокой летней. За весь период исследований отмечено три относительно холодных года во время созревания- 1993, 1996, 1997.
К числу лет менее благоприятных по температурному режиму в течение всей вегетации риса относились 1993, 1997, 2001.
Несмотря на то, что рис растёт при слое воды, объём выпавших осадков и равномерность их распределения в течение вегетационного периода имеет немаловажное значение для рисоводства. В целом этот показатель для развития риса на Кубани является оптимальным.
По среднемноголетним данным более 40 % годовых осадков выпадает в период май - сентябрь с достаточно равномерным распределением по месяцам, в то же время в отдельные годы отмечено значительное отклонение в количестве выпавших осадков. Так, дождливыми во время получения всходов были 1993, 1995, 2001 гг. (табл. 4). Дожди, наблюдаемые в июне, как правило, ливневого характера, когда в течение нескольких дней выпадает значительное количество осадков, приводят к быстрому увеличению слоя воды на чеках, что угнетающе действует на всходы риса (1998-2002 гг.). Обильное выпадение осадков в июле и августе способствует развитию грибных болезней, особенно пирикуляриоза. Наиболее характерными в этом отношении были 1997 и 2002 годы, но на опытных посевах заболевания пирикуляриозом не было отмечено. Дождливый сентябрь существенно осложняет уборку риса. Общий среднемноголетний уровень осадков в сентябре невысокий - 40 мм. Зачастую дожди в этот период сопровождаются сильными ветрами. Это приводит к массовому полеганию посевов риса, особенно высокорослых сортов, что затрудняет их уборку. В годы исследований погодные условия были благоприятные для уборки опытных посевов, несмотря на то, что в 1996 году осень была более холодной и дождливой.
Наследуемость количественных признакову риса
Регул. Ботаническая разновидность - italica. Вегетационный период -115-117 дней. Высота растений - 90-95 см. Длина метёлки - 14-17 см. Метёлка - средне наклонная. Плотность метёлки (количество колосков на 1 см длины метёлки)- 5-6 шт./см. Зерновка средней крупности, с отношением длины к ширине 2,5-2,6. Масса 1000 зёрен - 30-32 г. Стекловидность - до 100%. Выход крупы - 69-70 %. Включён в список ценных по качеству сортов. Относительно холодостойкий. Имеет высокую энергию прорастания.
ВНИИР 8847. Ботаническая разновидность - italica. Сорт поздний. Вегетационный период - 120-125 дней. Высота растений - 80-85 см. Метёлка короткая - 14-15 см, плотная, прямостоячая. Зерно мелкое. Отношение длины к ширине - 2,2-2,3. Масса 1000 зёрен - 24-26 г. Стекловидность - 85-98 %. Выход крупы - 69-71 %. Включён в список ценных по качеству сортов. Требует повышенные температуры при прорастании. Всходы развиваются слабо. Кубань 3. Ботаническая разновидность zeravschanica. Сорт -среднеранний. Вегетационный период - 105-110 дней. Высота растений -100-110 см. Метёлка плотная. Слегка наклонная. Количество колосков в метёлке - 80-100 шт. Зерновка средней крупности. Отношение длины к ширине 1,7-1.8. Масса 1000 зёрен 30-32 г. Стекловидность высокая - 93-98 %. Выход крупы 68-70 %. В прошлом - один из самых распространённых сортов. Хорошо переносит длительное глубокое затопление. Менее требовательный к температурному режиму.
Лиман. Ботаническая разновидность - italica. Сорт среднеспелый. Вегетационный период в среднем составляет 114 дней. Высота растений - 80 -90 см. Метёлка короткая (13-15 см), прямостоячая, компактная. Зерновка средней крупности. Отношение длины зерновки к ширине 2,0-2,2. Масса 1000 зёрен 30-31 г. Стекловидность - 92-98 %. Выход крупы - 66-71 %. Включён в список наиболее ценных сортов. Сорт занимает в Краснодарском крае не менее 50 % посевных площадей. Имеет дружные всходы.
Лоцман. Ботаническая разновидность - italica. Не включён в посевной Госреестр. Сорт раннеспелый. Вегетационный период - 102-105 дней. Высота растений - 95-105 см. Метёлка короткая (14-15 см), свечеобразная, узкая. Количество колосков в метёлке - 95-110 шт. Технологические качества крупы высокие. Стекловидность - 95-98 %. Масса 1000 зёрен - 27 г. Отношение длины зерновки к ширине - 2,4-2,5. Выход крупы - 69-70 %. Даёт энергичные всходы.
Опыт закладывали в вегетационных сосудах. Проводили замеры длины проростков в течение 10 дней. Темпы роста проростков по всходам у родительских форм видно из таблицы 10.
Результаты обрабатывались однофакторным дисперсионным анализом. В качестве повторений использовали ежедневный рост проростков. В связи с большим размахом варьирования, исходные данные были преобразованы по соотношению х, = vx (Б. А. Доспехов, 1979). В таблице 10 чётко видны различия сортов по темпам роста. Особенно выделяются сорта Регул и Кубань 3. Значительно уступает им ВНИИР 8847.
Таким же способом изучали гибриды Fj. По комбинациям скрещивания (табл. 11), где в качестве материнской формы участвует сорт Регул, коэффициент наследуемости был низким (31 %).
Как следует из таблицы 11, фактических различий между комбинациями не наблюдается. Значения роста гибридов превосходят не только более низкие показатели отцовских особей, но и лучшую материнскую форму сорта Регул (табл. 10), т. е. наблюдается эффект гетерозиса. Отсутствие генетического разнообразия и объясняет столь низкий коэффициент наследуемости темпов роста проростков.
Несколько иная картина наблюдается в комбинациях, где в качестве материнской формы присутствует сорт ВНИИР 8847 (табл. 12).
Из таблицы 12 видно, что хотя рост гибридов и превосходит родительские особи, явно наблюдается влияние отцовских форм. Коэффициент наследуемости достигает значительной величины - 73,3 %.
В изучаемых комбинациях скрещивания мы вначале наблюдали влияние отцовских особей по изучаемому признаку на материнскую форму. Для определения их взаимодействия провели двухфакторный дисперсионный анализ. Данные приведены в таблицах 13 и 14.
Результаты анализа таблицы 13 показывают, что наследуемость длины проростков у гибридов обусловлена взаимодействием генотипов материнских и отцовских форм (h Ав = 60,2 %), и, в некоторой степени, влиянием материнских форм (h А= 23,4 %).
Говоря о коэффициенте наследуемости у гибридов Fi, следует отметить, что он представляет долю генотипической изменчивости от общей вариабельности признака. Долю генотипической изменчивости, как известно, можно определить в любом поколении гибридной популяции (Р. Ригер, А. Михаэлис, 1967; Г. В. Гуляев, В. В. Мальченко, 1975; Г. Н. Загваздин, 1983; 1986).
При изучении темпов роста проростков у гибридов Fi отмечалось, что их значения превышали показатели родительских форм, т. е. наблюдался гетерозис. Гетерозис у риса известен как из отечественной, так и зарубежной литературы (Г. Г. Гущин, 1938; Q. N. Miltra, 1962; К. М. Namboodiri, 1963; К. Karunakaran, 1968; D. С. Purohit, 1972; В. Н. Шиловский, 1971; 1974; Г.А. Сингильдин, В. Н. Шиловский, 1977).
В Китае, Египте и в некоторых других странах используют эффект гетерозиса даже на производственных посевах риса (L. P. Vuan, 2002; А. О. Bastawisi; Н. F. Ei-Mowofi; M.I. Abo Yousef, et al, 2002; J. Taillebois, 2002).
Гибридная комбинация Регул/Лиман
Как уже отмечалось (табл. 8), лабораторная оценка на темпы роста проростков в фазу всходов была проведена на созданном селекционном материале. Дальнейший отбор исходного материала из гибридных популяций для вовлечение его в селекционный процесс с проверкой его на темпы роста проростков также показал эффективность его применения.
В 2000 году выделенные 100 номеров селекционного питомника оценивались по темпам роста проростков. После изучения их в контрольном питомнике в 2001 году и оценки по комплексу признаков, в конкурсное испытание было переведено 13 сортообразцов. Перед посевом в сортоиспытание была проведена оценка их по темпам роста проростков в лабораторных условиях, а после посева в поле - величина проростков и густота всходов. Результаты учётов приведены в таблице 35.
Сравнивая показатели роста проростков в лабораторных условиях с полевыми, можно отметить следующее: между величиной колеоптиля, как в лабораторных, так и в полевых условиях наблюдается довольно высокая взаимосвязь (г2_5 = 0,77 ± 0,177; tr= 4,85; to5= 2,16); между размером шильца (лист без пластинки) - так же высокая (г3.б = 0,69 ± 0,201; tr= 3,43); между первым листом - уже меньше (г4.7= 0,52 ± 0,237; tr= 2,19); т. е., по мере роста проростков корреляционная связь снижается. Необходимо отметить, что заделка семян в полевых условиях зависит от микрорельефа почвы, а с появлением первого листа растение вступает в автотрофное питание.
Рост проростков в полевых условиях непосредственно связан со всхожестью. Между длиной колеоптиля и количеством всходов коэффициент корреляции равен 0,72±0,192; tr= 3,75. Между длиной шильца и количеством всходов он равен 0,52±0,237; tr= 2,19; а с длиной первого листа взаимосвязь составляет: г = 0,47±0,245; tr= 1,92; при t05 = 2,19.
У представленных сортообразцов учитывалась урожайность и элементы её структуры, что видно из таблицы 36.
Всходы в условиях холодной весны из-под слоя воды были несколько изрежены, но, как следует из таблицы 35, явно видно преимущество сортообразцов, обладающих повышенными темпами роста проростков.
Это отразилось на стеблестое перед уборкой, но сортообразцы с более густыми всходами сохранили своё преимущество к уборке. С учётом продолжительности вегетационного периода выделились сортообразцы:
КП 37, КП 45, КП 93, КП 120. Они, хотя и уступают стандартному сорту Регул по густоте стеблестоя, но, благодаря более выгодной архитектонике, превысили его по урожайности.
В конкурсном сортоиспытании 2002 года находятся пять сортов риса, работа над которыми была начата с гибридизации и отбора элитных растений по предлагаемому нами методу предварительной оценки на стадии проростков: КП 12, КП 41, КП 92, КП 106 и КП 120 (табл. 37). Они имеют целый ряд положительных характеристик и будут находиться в испытании для дальнейшего изучения в 2003 и 2004 гг.
С 2002 года в Государственном сортоиспытании находится сорт Янтарь, ранее выделенный нами по комплексу ценных хозяйственных признаков с учётом высоких темпов роста проростков. Помимо Государственного испытания, он проходил зональное сортоиспытание в условиях Краснодарского края. Урожайность его в сравнении с другими селекционными сортами приводится в таблице 38.
Из приведённых результатов (табл. 38) видно, что Янтарь во всех пунктах испытания не только не уступает изучаемым сортам по урожайности, но и превышает их, включая наиболее распространённые высокопродуктивные сорта Лиман, Рапан и Регул.
Таким образом, на основе использования метода оценки образцов по темпам роста проростков в фазу всходов, был создан исходный и селекционный материал. Выведены новые сорта риса Жемчуг и Янтарь. Это конкретная новизна и практическая значимость нашей работы.
