СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПРОДУКТИВНОСТИ КОЛОСА СОРТОВ И ЛИНИЙ ЯРОВОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ

Малокостова Е.И.

ведущий научный сотрудник,

кандидат с.-х. наук

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им В.В. Докучаева. Россия. Каменная Степь.

Пивоварова И.Ю.

младший научный сотрудник

Попова А.В.

младший научный сотрудник

Аннотация. Целью исследований являлось изучение перспективного селекционного материала в конкурсном сортоиспытании по элементам структуры продуктивности колоса у перспективных линий яровой твердой пшеницы. В статье приводятся 2-х летние результаты изучения основных элементов структуры урожая новых линий яровой твердой пшеницы в конкурсном сортоиспытании. По ряду показателей выделены линии, которые превышают районированный сорт яровой твердой пшеницы Донскую элегию по числу колосков и зерен в колосе, озерненности колосков и массе одной зерновки. Все перспективные линии имеют низкий процент неозерненных колосков в колосе. Наибольший интерес представляют три линии: 1645(06), 3232-08, 2139-08 и сорт Воронежская 13, которые за 2 года изучения обладали преимуществом по продуктивности колоса в сравнении со стандартом.

Ключевые слова: яровая твердая пшеница, боковые побеги, число колосков в колосе, число зерен в колосе, процент неозерненных колосков в колосе, масса зерновки.

Введение. Продукционный процесс растений, как совокупность различных реакций (роста, фотосинтеза, дыхания и др.), формирующих урожай растений, является определяющим фактором развития биосферы. Анализ продукционного процесса растений - одно из интенсивно развивающихся направлений биологической и сельскохозяйственной науки. Конечная цель этой области знаний - создание общей теории продуктивности растений, а в прикладном аспекте - решение задач оперативного управления ростом и развитием растений с целью получения максимальных урожаев с минимальными затратами [5]. Для условий юго-востока ЦЧЗ характерны большие колебания сезонного количества осадков по годам и в пределах вегетационного периода, что не позволяет стабильно получать высокий урожай, но способствует созданию сортов отличающихся высокой приспособленностью и климатической выносливостью. Селекционеры этой зоны уделяют большое внимание созданию новых, устойчивых к жаре и засухе сортов зерновых культур, в том числе и яровой твердой пшеницы, которой ранее уделялось меньшее внимание по сравнению с мягкой пшеницей. Многие вопросы роста и развития растений, в том числе формирования элементов продуктивности колоса, новых сортов яровой твёрдой пшеницы остаются плохо изученными. Весьма вероятно, что к оптимальному ритму формирования генеративных органов приспосабливается и вегетативная сфера растения, причем не только через морфологию вегетативных органов, но и через регуляцию сезонного хода интенсивности морфофизиологических процессов [1, 4]. Таким образом, изучение элементов продуктивности колоса пшеницы необходимо и актуально для характеристики продуктивных возможностей агропопуляций Triticum durum и их варьирования в зависимости от почвенно-климатических условий, для скрининга сортов, моделированию продукционного процесса, внедрению полученных результатов в практику селекции. В период рыночных реформ посевы твердой пшеницы в России уменьшились почти в 4 раза и стабилизировались в последние годы (0,5 млн га) [2]. Одна из причин недостаточного производства зерна твердой пшеницы – ограниченная продуктивность и невысокая засухоустойчивость допущенных к производству сортов.

Условия, материал и методы. Гидротермические условия юго-востока Воронежской области, где расположен НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, характеризуются непредсказуемостью проявления тех или иных стресс-факторов. Негативное влияние в определенные периоды вегетации могут оказывать: недостаток влаги, высокие дневные температуры мая и июня, сухость воздуха и другие факторы, т.е. климатические условия характеризуются контрастностью и неустойчивостью тепло- и влагообеспеченности. Изучение селекционного материала яровой твердой пшеницы в конкурсном сортоиспытании проходило в 2017-2018 гг. Вегетационный период 2017 года характеризовался недостатком тепла и избытком влаги в первом периоде вегетации, что задержало развитие растений. Однако достаточное количество осадков и дальнейший рост температуры способствовали нормальному формированию элементов продуктивности, но дождливая погода в период спелости растянула сроки уборки. В 2018 году на всем протяжении вегетации яровой пшеницы температурный режим воздуха превышал среднюю многолетнюю на 3 -7° С. Осадков было недостаточно. Из-за низкой относительной влажности воздуха и высоких температур наблюдалась потеря запасов влаги из верхнего корнеобитаемого слоя почвы. Во время колошения 16 дней было с относительной влажностью воздуха ниже 30%. Запасы продуктивной влаги резко сократились, и к моменту налива зерна у яровой пшеницы продуктивной влаги в слое 0-50 см были равны нулю. Все это повлияло на закладку элементов продуктивности колоса. Таким образом, погодные условия в годы исследований различались по количеству выпавших осадков и температурному режиму по фазам развития растений. Исследования проводились в 2017-2018 гг. на базе ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП». Почва опытного участка обыкновенный чернозём, с содержанием гумуса 6,8%, реакция почвенного раствора близка к нейтральной (7,1). Обменные основания кальция - 26 м/моль экв./ 100 г почвы, магния – 5,0 - 6,0 м/моль экв./ 100 г почвы. Агротехника в опытах соответствовала действующим рекомендациям по возделыванию яровой пшеницы в Воронежской области.

Схему полевого опыта составляли, руководствуясь требованиями методики полевого опыта [3]. Опыты проводились в 4-х кратной повторности на учетной площади делянок 20 м². Материалом для изучения служили перспективные линии и сорта яровой твердой пшеницы. Посев осуществлялся сеялкой СУ-10 с междурядьями 15 см. Фенологические наблюдения, анализ по элементам структуры его проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [6]. Нами были проанализированы элементы продуктивности колоса в конкурсном сортоиспытании на 6 сортообразцах твердой пшеницы разных по происхождению. Анализировалось 40 растений по каждому образцу, взятых с 2-х несмежных повторений, в различные по погодным условиям годы (2017-2018). Математическую отработку данных урожайности – по методике дисперсионного анализа, Доспехов Б.А. [3].

Результаты и их обсуждение. Основной вклад в урожай зерна при норме высева семян 550 растений на 1 м² вносят главные побеги. Общее число боковых побегов, например, среди изучаемых сортообразцов составляло: в условиях 2017 г. - от 0,14 (Воронежская 13) до 0,26 [(линия 1645(06))] шт. на одно растение, в условиях 2018 года - от 0,20 (линии 3232(08), 2139(08), 2141) до 0,60 (Воронежская 13, линия 1645(06) шт. Минимальное число боковых побегов свойственно линиям 2141, 2139(08), 3232(08) и сорту Воронежская 13. Так как признаки, определяющие продуктивность колоса, имеют разную генетическую природу, а отсюда и степень модифицируемости в зависимости от условий среды, рассмотрим результаты исследований по каждому показателю.

Число колосков в колосе пшеницы варьирует в зависимости от года вегетации: в 2017 г. - от 11,1 шт. у Донской элегии до 13,2 шт. у линии 2139(08), в 2018 г. - от 9,9 шт. (у сорта Донская элегия) до 11,8 шт.[у линии 2139(08)]. Следует отметить, что у всех изучаемых линий яровой твердой пшеницы число колосков в колосе было больше, чем у сорта-стандарта, как в благоприятный 2017 год, так и в засушливый 2018 год. В среднем за 2 года минимальное число колосков (10,5 шт.) выявлено у Донской элегии, максимальное (12,5 шт.) - у линии 2139(08) (табл. 1).

По числу неозерненных колосков наблюдаются различия. В 2017 г. их число составляло от 10,1 [линия1645(08)] до 23,4 (Донская элегия) %. В условиях вегетации 2018 г. число неозерненных колосков варьировало от 13,9 [линия 1645(08)] до 22,2 (Донская элегия) %. Характерно, что в засушливом 2018 году, в сравнении с благоприятным 2017 годом, неозерненных колосков было меньше у линий 3232(08), 2141 и у сорта Донская элегия. В среднем за 2 года меньшее число неозерненных колосков отмечено у Воронежской 13, линий 1645(06), 2139(08) (табл. 1).

Таблица 1 – Число колосков в колосе образцов яровой твердой пшеницы 2017, 2018 гг.

Образец	Число озерненных колосков в колосе, шт.			Число неозерненных колосков в колосе, %
Образец	2017	2018	среднее	2017	2018	cреднее
Воронежская 13	12,1	10,3	11,2±0,90	15,8	19,4	17,6
линия 1645(06)	12,9	10,8	11,8±1,05	10,1	13,9	12,0
линия 3232(08)	12,1	10,6	11,3±0,75	20,7	19,7	20,2
Донская элегия	11,1	9,9	10,5±0,60	23,4	22,2	22,8
линия 2139(08)	13,2	11,8	12,5±0,70	15,9	16,9	16,4
линия 2141	12,2	11,3	11,7±0,45	21,3	18,9	20,1
НСР₀₅			0,78			2,01

Наиболее вероятными причинами дифференциации образцов по числу неозерненных колосков колоса могут являться: 1) различия по степени жаростойкости сортов в период цветения, оплодотворения и налива зерна; 2) различия в сроках фенофаз, приходящихся на период цветение -оплодотворение; 3) баланс донорно - акцепторных отношений между колосом и остальной частью растения.

Число зерновок в колосе варьирует в зависимости от погодных условий (табл. 2).

Таблица 2 – Число зерен в колосе и в колоске у образцов яровой твердой пшеницы 2017, 2018 гг.

Образец	Число зерен в колосе, шт.			Число зерновок в колоске, шт.
Образец	2017	2018	среднее	2017	2018	среднее
Воронежская 13	21,1	17,9	19,5±1,6	1,51	1,46	1,49
линия 1645(06)	23,6	18,8	21,2±2,4	1,67	1,53	1,60
линия 3232(08)	22,9	15,3	19,1±3,8	1,57	1,21	1,39
Донская элегия	22,0	16,9	19,4±2,5	1,61	1,40	1,51
линия 2139(08)	25,2	18,2	21,7±3,5	1,65	1,32	1,49
линия 2141	23,2	16,3	19,7±3,4	1,57	1,20	1,39
НСР₀₅			3,08			1,17

В частности, в условиях вегетации 2017 г. составляло - от 21,1 шт. у Воронежской 13 до 25,2 шт. у линии 2139(08). В целом их число у изучаемых линий было больше чем у стандарта, исключая сорт Воронежская 13. В 2018 г. число зерновок в колосе составляло от 15,3 [линия 3232(08)] до 18,8 (1645(06).) шт. В среднем за 2 года большее число зерновок в колосе отмечено у линий 1645(06) и 2139(08) (табл.2). Число зерновок в колоске среди изучаемых образцов достигало: в 2017 году - от 1,51 (Воронежская 13) до 1,67 [линия 1645(06)] шт., в 2018 году. - от 1,20 (линия 2141) до 1,53 [линия 1645(06)] шт. Выявлено, что наибольшие значения числа зерновок в колоске за годы исследований показала линия 1645(06) (табл. 2) полученная от скрещивания сортов Харьковская 13, Оренбургская 10 и Вольнодонская.

Следует признать, что селекционную работу в этом направлении, в увеличении числа зерновок в колоске, следует продолжить с учетом отдельных физиологических признаков, прежде всего, устойчивости сортов к засухе и высоким температурам, сбалансированности донорно - акцепторных отношений между метамерами побега в онтогенезе растений.

Масса зерновки относительно стандарта в 2017 году у всех образцов возросла, исключая линию 1645(06), однако может варьировать (табл. 3).

Таблица 3 – Масса зерновки у образцов яровой твердой пшеницы 2017, 2018 гг.

Образец	Масса зерновки, г.
Образец	2017	2018	среднее
Воронежская 13	0,045	0,028	0,037±0,008
линия 1645(06)	0,042	0,027	0,035±0,007
линия 3232(08)	0,046	0,030	0,038±0,008
Донская элегия	0,043	0,030	0,037±0,006
линия 2139(08)	0,045	0,027	0,036±0,009
линия 2141	0,044	0,029	0,037±0,007
НСР₀₅			0,003

Условия налива зерна в 2017 году были благоприятны и зерно не было щуплым, что как правило, значительно снижает массу зерновки. В неблагоприятные по агроклиматическим условиям годы масса зерновки резко уменьшается (табл. 3). В засушливых условиях вегетации 2018 года масса зерновки относительно стандарта была меньше у всех образцов, исключая линию 3232(08), которая была на уровне стандарта. Максимальная масса зерновки по итогам 2-х лет отмечена у линии 3232(08), на уровне стандарта были : сорт Воронежская 13 и линия 2141 (табл.3).

Выводы. Таким образом, большая продуктивность тесно связана со структурой колоса. Для новых будущих сортов в совокупности характерно большее число колосков, число зерновок в колосе и колоске, меньший процент неозерненных колосков, большая масса зерновки. Одним из перспективных резервов дальнейшего увеличения продуктивности создаваемых новых сортов является увеличение числа зерновок в колоске и их массы.

Список литературы:

1. Васильчук Н.С. Селекция яровой твердой пшеницы / Н.С. Васильчук. – Саратов, 2001.- 124с.

2. Гапонов С.Н. Основные достижения и направления селекции яровой твердой пшеницы в ФГБНУ «НИИСХ Юго-востока» / С.Н. Гапонов, В.М. Попова, Г.И. Шатурева, Л.В. Еременко, Н.М. Цетва, Т.М. Паршикова // Зерновое хозяйство России – 2017.- №4(52). – С.17-21.

3. Доспехов Б.А. Методика опытного дела / Б.А. Доспехов. -. М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.

4. Кумаков В.А. Некоторые проблемы физиологии в связи с селекцией на продуктивность. / В.А. Кумаков. Кн. // Физиолого-генетические основы повышения продуктивности зерновых культур.- М., 1975.- С. 63-71

5. Кумаков В.А. К физиологическому обоснованию модели сорта яровой твердой пшеницы / В.А. Кумаков, О.В. Березина, А.П. Игошин, В.К. Чернов // Методические указания селекционно-опытным учрежденим. Саратов, 1990. – 22 с.

6. Федин А.М. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / А.М. Федин.– М.: Издательство: Министерство сельского хозяйства СССР, 1985. – 124-133.

STRUCTURAL ANALYSIS OF EAR PRODUCTIVITY OF THE VARIETIES AND LINES OF SPRING DURUM WHEAT

Malokostova E. I., Pivovarova I.Yu., Popova A.V.

Abstract. The aim of the research was to study promising breeding material in competitive variety testing on the elements of the structure of the ear productivity in promising lines of spring durum wheat. The article presents 2-year results of the study of the main elements of the structure of the harvest of new lines of spring durum wheat in competitive variety testing. A number of indicators dedicated lines that exceed the zoned varieties of spring durum wheat don Elegy for number of spikelets and grains per spike, number of kernels in spikelets and mass of single grains. All promising lines have a low percentage neoshamanic spikelets per spike. The most interesting are three lines: 1645 (06), 3232-08, 2139-08 and Voronezh 13, which for 2 years of study had the advantage of ear productivity in comparison with the standard.

Keywords: spring durum wheat, side shoots, number of spikelets per spike, number of grains per spike, percent neoshamanic spikelets per spike, weight of single grains

References:

1. Vasilchuk N.S. Selection of spring-sown firm field / N.S. Vasilchuk. – Saratov, 2001. - 124 pages.

2. Gaponov S.N. The main achievements and the directions of selection of spring-sown firm field in FGBNU of "Southeast NIISH" / S.N. Gaponov, V.M. Popova, G.I. Shatureva, L.V. Eremenko, N.M. Tsetva, T.M. Parshikova//Grain farm of Russia – 2017. - No. 4(52). – Page 17-21.

3. Dospekhov B.A. Technique of skilled business / B.A. Dospekhov.-. M.: Agropromizdat, 1985. – 351 pages.

4. Kumakov V. A. Some problems of physiology in connection with selection on efficiency. / V.A. Kumakov. Prince//Fiziologo-genetichesky bases of increase in efficiency of grain crops. - M, 1975. - Page 63-71

5. Kumakov V. A. To physiological justification of model of a grade of spring-sown firm field/VA. Kumakov, O.V. Berezina, A.P. Igoshin, V.K. Chernov//Methodical instructions selection and skilled uchrezhdeny. Saratov, 1990. – 22 pages.

6. Fedin A.M. Technique of the State sortoispytaniye of crops / A.M. Fedin. – M.: Publishing house: Ministry of Agriculture of the USSR, 1985. – 124-133.