За многолетний период создания нового селекционного материала по озимой ржи в изменяющихся почвенно-климатических условиях Новозыбковской СХОС было изучено влияние выпадения осадков в течение вегетации на зерновую продуктивность диплоидной озимой ржи. Установлено, что недостаток влаги при закладке колоса и максимальном росте листовой поверхности (май) и избытке при созревании зерна (июль) негативно сказывается на продуктивности. Новый сортовой материал диплоидной озимой ржи показал устойчивость к полеганию 5 баллов, так как высота растений в среднем составляла 109 см с варьированием от 98 до 126 см. Число продуктивных стеблей с плотной упругой соломиной при норме высева (ручной) 600 тыс. зерен/га в среднем составило 10 штук, изменяясь от 5 до 16 по годам. При длине колоса 14 см с 42-мя колосками и весом зерна с колоса 2,7 г урожайность зерна составила 700–800 г/м2. При высоком числе продуктивных стеблей установлена экономически эффективная норма высева 150–170 кг/га, обеспечивающая в производственных посевах получение до 5–6 т/га зерна.
диплоидная озимая рожь, индивидуальный отбор, элементы продуктивности, норма высева, коэффициент увлажнения
Введение. Озимая рожь — важная зерновая, кормовая, продовольственная культура. Она лучше, чем пшеница, адаптирована к дерново-подзолистым песчаным почвам и изменяющимся климатическим условиям зоны [1; 2; 3; 4]. Озимая рожь обладает устойчивостью к условиям перезимовки, дает дополнительное весеннее кущение, не очень требовательна к высокому уровню плодородия, но хорошо отзывается на весеннюю подкормку. Зерно содержит больше, чем пшеница незаменимых аминокислот: лизина, треонина и тирозина, богата витаминами А, В, Е, РР и др. [4].
По данным Росстата, площадь под озимой рожью в стране постоянно снижается: в 2014 г. она составляла более 1200 тыс. га, в 2020 г. — немногим более 900 тыс. га в результате непродуманной ценовой политики в плане стимулирования семеноводческих хозяйств при производстве элитных семян. В конце прошлого столетия в России возделывалось около 80 сортов диплоидной озимой ржи, из которых наиболее распространенными были Саратовская 5, Чулпан, Пурга, Валдай, Татьяна, Московская 12, Пуховчанка и другие. В настоящее время сельхозпроизводители возделывают немецкие сорта озимой ржи с ЦМС. Однако академик Н. И. Вавилов писал: «Начиная практическую селекцию необходимо прежде всего знать хорошо местный ассортимент. Он должен служить исходным материалом для дальнейшего улучшения сортов» [5].
Местный сорт озимой ржи Новозыбковская 150, созданный в 80–90-е годы прошлого столетия, хорошо зарекомендовал себя на сортоучастках Брянской, Калужской, Черниговской, Ровенской и других областей, имел урожайность 4,0–5,5 т/га и был принят в производство. Этот диплоидный сорт — синтетическая популяция с устойчивой к полеганию соломиной, отличался высокой регенерационной способностью после неблагоприятной зимовки, продуктивностью, средне и ниже среднего поражался болезнями [6; 7].
Целью исследований явилось обоснование зерновой продуктивности диплоидной озимой ржи при различных условиях увлажнения в процессе создания нового селекционного материала методом индивидуального отбора.
Материал и методы исследований. Исследования проводили в селекционно-семеноводческих питомниках озимой ржи в 2016–2020 гг. на полях лаборатории селекции и семеноводства Новозыбковской СХОС – филиала ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» (НСОС).
В качестве сорта-донора взят местный сорт озимой ржи НСОС Новозыбковская 150, созданный в 1986 г. путем объединения ряда семей из сложной гибридной популяции сортов местной селекции, переопыленных карликовым образцом К-10028 (Болгария) и по методу поликросса с крупнозерными образцами из коллекции ВИР [8].
Почва дерново-подзолистая песчаная, содержание гумуса — 1,2 %, обменного калия — 40–60 мг/кг, подвижного фосфора — 200–220 мг/кг, реакция почвенного раствора близка к нейтральной (рН KCl — 5,7). Предшественник — люпин на зерно. Обработка почвы состояла из двух-, трехкратного дискования легкими дисками, после прорастания сорняков — вспашка. До посева культивация, прикатывание в один–два следа, сев — вторая декада сентября. Под посев озимой ржи вносили по действующему веществу N30, весной в подкормку — N70K90 в виде аммиачной селитры и хлористого калия.
Основной метод работы — интенсивный, целенаправленный, улучшающий индивидуальный отбор посевного материала с использованием метода переходящих остатков «половинок», при котором урожай каждого элитного растения делят на две части: одна часть высевается в селекционном питомнике I года, другая — сохраняется в резерве для селекционного питомника II года.
Селекционные питомники I и II года номера СН-251-14-150 закладывали вручную на изолированных участках. Площадь делянки СП-I — 1 м2, СП-II — 2,5 м2. Питомники III–IV годов засевались ручной сеялкой с нормой высева 2 и 4 млн всхожих зерен на 1 га на 5 м2 в двух-, трехкратной повторности из половинок лучших семей. Индивидуальный отбор растений проводился ежегодно в количестве 500–800 растений. В лабораторных условиях проводили детальный анализ высоты растений, продуктивной кустистости, длины колоса, числа колосков, ярусности, обмолот колосьев, вес зерна общий и с одного колоса. По средней величине каждого показателя + 2 проводили браковку [9].
Коэффициент увлажнения (КУ) рассчитывали по формуле [10]:
КУ = ∑вН/ ∑вЕо,
где ∑вН — сумма осадков за период вегетации (месяц);
∑вЕо — испаряемость (испарение воды с увлажненной поверхности почвы в данных условиях) за период вегетации (месяц).
Расчет испаряемости (Е) проводили по формуле:
Е = 0,0018 (t + 25)2 (100 – Р), мм/вегетацию (месяц),
где t (ºС) — температура воздуха за вегетацию (месяц);
Р (%) — относительная влажность воздуха за вегетацию/месяц.
Метеорологические условия вегетации за годы исследований отличались чередованием засушливых условий с кратковременными ливневыми дождями, что не обеспечивало увлажнения пахотного слоя. Наблюдалась водная эрозия. Сев питомников озимой ржи — вторая половина сентября происходил в сухую почву в течение четырех лет из пяти. Зима малоснежная, положительные температуры воздуха наступали во второй декаде марта. Фаза «выход в трубку — колошение» (май) проходила в засушливых условиях, а созревание зерна (июль) — на фоне избытка влаги (рисунок).
|
|
Результаты и обсуждение. С целью улучшения и изучения нового сортового материала озимой ржи продолжалась закладка селекционных питомников с определенными показателями элементов продуктивности: высота растений не выше 120 см, продуктивная кустистость 5 и более колосоносных стеблей, длина колоса — 13–14 см, число колосков — 38–40 шт. при плотности колоса 2,8–3,0 колосков на 1 см, масса зерна с колоса — 2,5 г, 1000 зерен — 36–40 г (табл. 1).
1. Характеристика индивидуальных отборов
|
Показатели |
Год отбора |
Среднее |
|||||
|
2016 |
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
2016–2020 гг. |
2010–2015 гг. |
|
|
Высота, см |
112 |
106 |
102 |
98 |
126 |
109 |
112 |
|
Длина колоса, см |
13 |
14 |
14 |
14 |
15 |
14 |
13 |
|
Количество продуктивных стеблей, шт. |
6 |
9 |
5 |
16 |
12 |
10 |
8 |
|
Число колосков, шт. |
38 |
42 |
42 |
42 |
46 |
42 |
39 |
|
Масса зерна с колоса, г |
2,4 |
3,1 |
3,1 |
2,3 |
2,6 |
2,7 |
2,6 |
|
Масса 1000 зерен, г |
36 |
39 |
40 |
34 |
36 |
37 |
36 |
В результате многолетних направленных отборов у перекрестно опыляемых растений создавались популяции, постепенно приспосабливаемые к определенным экологическим условиям, в которых идут формообразовательные процессы на засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, скороспелость и другие признаки [9].
Установлено, что ежегодный индивидуальный отбор с лучшими показателями высеваемого материала позволил стабилизировать такие признаки как высота растений, длина и плотность колоса, число колосков с коэффициентом вариации от 9 до 13 %. В то время как масса зерна с колоса, продуктивная кустистость, масса 1000 зерен, зависимые от метеоусловий вегетационного периода, варьировали от 29 до 34 %, что указывает на дальнейший положительный эффект с выделением наиболее продуктивных форм. Стабильность первых элементов продуктивности и изменчивость вторых подтверждаются предыдущими пятилетними исследованиями.
В 2016–2020 гг. в селекционных питомниках первого года отборы проходили предварительную проверку на продуктивность. Номера с лучшими показателями из оставленных «половинок» высевали в селекционные питомники II–III годов, где проводили детальный анализ по всем параметрам.
Выяснилось, что в 2016 г. урожайность зерна лучших номеров составляла в СП-I 680–882 г/м2. Те же образцы, в засушливых условиях последующих трех лет, снижали продуктивность: в 2017 г. до 410–590 г/м2, в 2018 г. до 262–308, в 2019 г. до 390–450 г/м2. Индивидуальные отборы 2016 г. при закладке СП-I под урожай 2017 г. обеспечили сбор зерна 459 г/м2, а «половинки» лучших номеров в СП-II снизили его до 250 г/м2, в СП-III он составил 410 г/м2. Аналогичное снижение урожайности получено и от отборов 2017 г. под СП-I 2018 г., где она сформировалась в пределах 298 г/м2 и СП-II — 331 г/м2 (2019 г.). Все три года (2017–2019) отличались сильнейшей засушливостью в мае, когда формировались продуктивные органы, и изобилием осадков в июле в период созревания зерна.
Выпадение осадков в зоне песчаных почв дерново-подзолистого типа играет важную роль, так как они имеют промывной тип водного режима, быстро прогреваются и теряют от 51 до 100 % влаги и нередки годы, когда испаряется больше до 29–39 % влаги, чем выпадает с осадками (2013–2014 и 2014–2015). Коэффициент увлажнения (КУ) таких почв далеко не постоянен и колеблется от 0,97 (периодически промывной тип водного режима) до 1,97 (промывной тип режима). В годы с промывным типом водного режима среднегодовая температура колебалась от 8,2 до 8,7 ºС, относительная влажность воздуха от 83 до 89 %, суммарное количество осадков и испаряемость изменялись соответственно в интервале 529,0–713,2 и 269,0–420,2 мм. При периодически промывном водном режиме соответствующие показатели составили: 8,5–10,7 ºС, 82–83 %, 490,2–493,0 и 448,2–503,7 мм, т. е. повышенный температурный режим и меньшее количество осадков сдвинули водный баланс в сторону большего испарения.
Результаты исследований показали, что максимальная урожайность зерна в селекционных питомниках первого, второго и третьего годов получена в 2016 и 2020 гг. Отмечено, что в эти годы в мае превышение количества выпавших осадков (КУ — 2,4 и 2,9) над испарением обеспечило высокую продуктивность и подтверждается положительным коэффициентом корреляции 0,92. Избыток влаги в июле 2016 г. (КУ — 1,9) несколько снизил сбор зерна относительно 2020 г. (КУ — 0,67), что подтверждается отрицательной (–0,40) связью между этими показателями при созревании зерна (июль) (табл. 2).
2. Метеорологические условия при формировании урожайности зерна
|
Показатели |
2016 г. |
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
|
Осадки, мм |
613,5 |
529,1 |
713,2 |
493,0 |
490,2 |
|
Испарение, мм |
343,4 |
269,0 |
420,2 |
448,2 |
503,7 |
|
Влажность воздуха, % |
89 |
89 |
83 |
83 |
82 |
|
t, ºС |
8,7 |
8,2 |
8,6 |
8,6 |
10,4 |
|
КУ |
1,79 |
1,97 |
1,70 |
1,10 |
0,97 |
|
Избыток (+) или недостаток (–) влаги, мм: |
|
||||
|
май |
+50,6 |
–23,8 |
–76,5 |
–9,9 |
+71,1 |
|
июль |
+53,0 |
+117,4 |
+92,0 |
–16,0 |
–25,0 |
|
Всего за IV–VII месяцы |
+110,0 |
+49,5 |
+2,3 |
–118,2 |
+18,6 |
|
Урожайность зерна, г/м2: |
|
||||
|
СП-I |
680 |
459 |
298 |
460 |
750 |
|
СП-II |
640 |
298 |
250 |
410 |
697 |
|
СП-III |
690 |
410 |
412 |
416 |
854 |
Испаряемость выпавших осадков в фазу закладки колоса в 2017–2018 гг. была выше, а осадки июля обоих годов (КУ = 3,9–2,7) превысили среднемноголетнее значение в 1,7 раза, что сказалось отрицательно на уровне урожайности в результате «стекания» зерна.
В 2019 г. коэффициенты увлажнения мая (КУ = 0,83) и июля (КУ = 0,73) близки к единице, за счет чего урожайность зерна озимой ржи была более выровненной по питомникам в сравнении с 2017–2018 гг.
Нестабильность по урожайности зерна отмечена и в конкурсном сортоиспытании трех российских сортов: Валдай, Московская 12, Татьяна и двух белорусских — Зубровка и Зарница, которые уступали селекционному номеру СН-251-14-150 при норме 6 млн — 0,8–2,2 т/га, при норме 4 млн — 0,5–2,3 т/га. Включение в сортоиспытание сорта Пикассо (ЦМС) показало, что он не превышает урожайность образца СН-251-14-150: при 2 млн она составила соответственно 6,63 и 6,60 т/га, при 4 млн — 6,42 и 6,28 и при 6 млн — 6,43 и 6,66 т/га.
Следовательно, абсолютно адаптивных сортов к экстремальным климатическим условиям вегетации в нашей зоне, особенно по периодичности и количеству выпавших осадков, на песчаных почвах нет. Местные сорта озимой ржи являются лучшим исходным материалом для создания новых сортов.
В подтверждение данного вывода послужили результаты 2020 г., когда лучшие индивидуальные отборы 2017 и 2019 гг. и семьи 2018 г. одновременно проходили испытание в СП-I, СП-II и СП-III. Оптимальные условия вегетации озимой ржи в мае и июле обеспечили среднюю урожайность в СП-I — 689 г/м2 при норме высева 600 тыс. зерен на 1 га с варьированием от 510 до 1170 г/м2, число продуктивных стеблей изменялось от 6 до 16 шт., масса зерна с колоса — 1,5–3,8 г. В СП-II продуктивность составила 533–770 г/м2. Питомники III года заложили с двумя нормами высева: 2 и 4 млн всхожих семян/га (70 и 140 кг/га): при 2 млн сбор зерна в среднем по питомнику — 720 г/м2, при 4 млн — 854 г/м2.
Новый сортовой материал озимой ржи СН-251-14-150 обладает более высоким потенциалом продуктивности в условиях сниженной нормы высева при 2 и 4 млн всхожих зерен/га (СП-II и СП-III). Это связано с повышенной продуктивной кустистостью и лучшей массой зерна с колоса — 2,0–2,5 г. за счет большей площади питания.
Выводы. Установлено, что в наших условиях критическими периодами, определяющими продуктивность, является май, когда происходит оформление колоса и максимальный рост листовой поверхности, а также молочно-восковая спелость (I–II декады июля).
Ежегодный улучшающий индивидуальный отбор озимой ржи в различных условиях увлажнения песчаных почв способствовал получению сортового материала СН-251-14-150, который превышал по продуктивности сортá, районированные в области, на 0,70–1,24 т/га и не уступал немецкому гибриду Пикассо при изучаемых нормах высева.
Для семеноводческих посевов апробирована норма высева 2 млн (70–80 кг/га), для производственных — 4 млн всхожих зерен на 1 га (150–170 кг/га) при зерновой продуктивности 6,0–7,0 т/га и 5,0–6,0 т/га соответственно.
1. Михайлова Е. И. Новая форма озимой ржи // Повышение производительности песчаных почв. – Брянский рабочий. – 1959. – № 2. – С. 119–132.
2. Михайлова Е. И. Основные итоги селекционной работы с озимой рожью // Повышение производительности песчаных почв. – Брянский рабочий. – 1969. – № 3 – С. 32–63.
3. Гордей С. И., Урбан Э. П. Результаты селекции озимой ржи на гетерозис в Беларуси // Реализация методологических и методических идей профессора Б. А. Доспехова в совершенствовании адаптивно-ландшафтных систем земледелия : материалы Междунар. науч.-практ. конф. – М. : Изд-во МСХА им. К. А. Тимирязева, 2017. – Т. 2. – С. 114–118.
4. Белоус Н. М., Шаповалов В. Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв : монография. – Брянск, 2006. – С. 154–163.
5. Вавилов Н. И. Избранные сочинения. – М. : Колос, 1966. – С. 177.
6. Саввичева И. К., Драганская М. Г., Чаплыгина В. В. Система улучшающего семеноводства по критериям регенерации определенных показателей на примере озимой ржи // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2014. – № 3. – С. 88–92.
7. Система улучшающего семеноводства на примере озимой ржи / И. К. Саввичева, М. Г. Драганская, П. Ю. Лищенко, В. В. Чаплыгина // Достижения науки и техники АПК. – 2016. – Т. 30. – № 6. – С. 62–64.
8. Саввичева И. К., Заславская М. В. Озимая рожь Новозыбковская 150 // Селекция и семеноводство. – 1991. – № 6. – С. 41–42.
9. Гуляев Т. В., Гужев Ю. Л. Селекция и семеноводство полевых культур. – М. : Колос, 1978. – 440 с.
10. Теоретические и практические аспекты возделывания озимой ржи в Брянской области : монография / С. М. Пакшина, Г. П. Малявко, И. Н. Белоус, А. Е. Колыхалина. – Брянск : Брянский ГАУ, 2017. – 97 с.
