Хозяйственная ценность озимого ячменя и использование их в селекции ярового в условиях Тюменской области

Введение. Ячмень – скороспелая, засухоустойчивая, урожайная культура в Тюменской области и Сибири в целом. Зерно ячменя используется на фуражные и продовольственные цели [1–4]. В равных условиях возделывания ячмень урожайнее пшеницы на 0,6–0,8 т/га и более. Даже при выращивании его после пшеницы и внесении удобрений по остаточному принципу ячмень урожайнее пшеницы на 0,3–0,5 т/га [5–8]. В то же время ячмень занимает ограниченную площадь посева: в Тюменской области – 140 тыс. га, в Сибири – 3 млн га, тогда как пшеница – 400 тыс. га и 12 млн га соответственно [9–11]. В этой связи необходимо скорректировать структуру посева зерновых культур в пользу ячменя и получить экономически оправданную прибавку урожайности.

Вместе с тем следует отметить, что селекция не исчерпала свои возможности в повышении урожайности культуры и увеличении содержания белка в зерне [12, 13]. Успех создания новых сортов с хорошо проявленными хозяйственными признаками зависит от наличия и изу-

ченности исходного материала [14–17]. Наряду с коллекцией ярового ячменя большой научный интерес представляют сорта озимого ячменя российской селекции. Кстати, за годы перестройки селекционеры Краснодарского и Донского селекцентров создали серию замечательных сортов озимого ячменя с урожайностью 8– 9 т/га и более. При этом многие из них удачно сочетают устойчивость к полеганию и болезням с урожайностью и качеством зерна [18–22].

Следуют отметить, что использование сортов озимой пшеницы в селекции яровой пользуется колоссальным успехом в нашей стране, в т. ч. в Сибири. Использование озимых сортов ячменя в селекции ярового может оказаться не менее полезным.

Цель исследования – изучить проявление хозяйственных признаков озимых сортов ячменя в подзимнем посеве, выделить лучшие источники по комплексу признаков и использовать их в скрещивании с яровыми сортами сибирской селекции в северной лесостепи Тюменской области.

Задачи: изучить продолжительность вегетационного периода, фотосинтетическую активность листьев, устойчивость к полеганию и болезням, структуру урожая и урожайность, качество зерна, возможность скрещивания, продуктивность растений первого поколения, расщепление во втором поколении по типу развития; возможность отбора родоначальных растений с комплексом хозяйственных признаков.

Объекты и методы . Исследования проведены в 2017–2023 гг. на опытном поле ГАУ Северного Зауралья в северной лесостепи Тюменской области. Почва – чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистая по гранулометрическому составу, средне обеспечена азотом и фосфором, хорошо – калием, реакция почвенного раствора – 6,7, содержание гумуса – 7,2 %.

Предшественник – картофель, поле сидерального пара из горчицы белой. Обработка почвы включала отвальную вспашку на глубину 26–28 см, предпосевную культивацию. Сложное минеральное удобрение (азофоска), 3 ц/га, вносили под вспашку.

За объект исследования взято четыре сорта озимого ячменя: Завет, Фогельзангергольд, Шторм, Вася и четыре сорта ярового ячменя: БИОМ, Памяти Чепелева, Челябинский 99, Ача. За стандарт принят сорт Абалак, в связи с тем, что он принят за стандарт в регионе в Государственном сортоиспытании для ярового ячменя.

Озимые формы ячменя в регионе не выращиваются.

Посев озимых сортов ячменя проведен 10 октября сеялкой ССФК-10, норма высева – 5,5 млн всхожих зерен на гектар.

Площадь делянки – 50 м2, учетная – 40 м2, повторность 4-кратная, размещение делянок рендомизированное.

Уход за посевами ячменя заключался в проведении подкормки аммиачной селитрой в дозе 30 кг д.в. на гектар, двух боронований, видовой и сортовой прочисток.

Наблюдения и учеты проведены по методикам ВНИИР им. Н.И. Вавилова, Государственного испытания сортов сельскохозяйственных культур, ВИЗР, А.А. Ничипоровича, Э. Рассела в изложении В.А. Зыкина, Б.А. Доспехова.

Результаты и их обсуждение . Годы исследования по погодным условиям были контрастными и полностью отражали особенности климата лесостепной зоны области. Так, 2017, 2018 и 2019 гг. были теплыми и умеренно влажными (ГТК = 1,41–1,43), а 2020 г. характеризовался среднезасушливой погодой (ГТК = 1,04). Такие погодные условия в исследуемые годы позволили дать полноценную оценку изучаемым сортам ячменя.

Во все годы исследования озимые сорта ячменя весной дружно всходили и развивались (табл. 1).

Рис. 1. Температурный режим в лесостепной зоне (2017–2020 гг.)

Temperature regime in the forest-steppe zone (2017–2020)

Таблица 1

Фазы роста и развития растений озимых сортов ячменя при подзимнем посеве, 2017–2020 гг. Phases of growth and development of winter barley plants during winter sowing, 2017–2020

Сорт	Тип развития	Фаза роста и развития
		всходы	кущение	выход в трубку	колошение	цветение	спелость
Абалак, стандарт	Яровой	29.04	20.05	29.05	12.06	30.06	10.08
Завет	Озимый	29.04	02.06	11.06	25.06	10.07	30.08
Фогельзангергольд	Озимый	30.04	04.06	13.06	27.06	13.07	03.09
Шторм	Озимый	30.04	01.06	10.06	24.06	09.07	27.08
Вася	Озимый	29.04	02.06	12.06	25.06	10.07	29.08

Таблица 2

Фотосинтетическая активность листьев озимых сортов ячменя при подзимнем посеве (2017–2020 гг.)

Photosynthetic activity of leaves of winter barley varieties during winter sowing (2017–2020)

Сорт	Листьев на растении	Угол отхождения листа от стебля, град.	Площадь листьев, тыс. м2/га	Фотосинтетический потенциал, (м2 ∙ сут)/га	Продуктивность фотосинтеза, г/(м2 ∙ сут)
Абалак, стандарт	8	86	32,4	810	5,42
Завет	12	71	35,8	893	6,04
Фогельзангергольд	10	68	34,2	871	5,87
Шторм	11	53	40,5	986	6,12
Вася	12	46	43,1	1014	6,29
НСР 05	2	5	2,9	31	0,18

Таблица 3

Сорт	Высота растений, см	Длина нижних междоузлий, см		Масса 1 см соломины, мг	Устойчивость к полеганию, баллы
		первого	второго
Абалак, стандарт	89	6,4	13,7	17,9	3,81
Завет	76	5,6	12,1	20,3	4,27
Фогельзангергольд	82	5,9	12,4	21,6	4,34
Шторм	71	4,3	10,6	23,0	4,86
Вася	75	4,5	11,2	22,8	4,92
НСР 05	5	0,9	1,7	1,4	0,19

Таблица 4

Сорт	Тип развития	Устойчивость, (балл) к:
		листовой ржавчине	стеблевой ржавчине	мучнистой росе	корневым гнилям
Абалак, стандарт	Яровой	5	5	7	3
Завет	Озимый	7	7	9	7
Фогельзангергольд	Озимый	7	5	7	5
Шторм	Озимый	7	7	9	9
Вася	Озимый	9	7	9	7

Примечание: 3 – балла – неустойчив; 5 – среднеустойчив; 7 – высоко устойчив; 9 – очень высоко устойчив.

Устойчивость сортов ячменя к болезням (2017–2020 гг.)

Resistance of barley varieties to diseases (2017–2020)

Таблица 5

Структура урожайности озимых сортов ячменя в подзимнем посеве (2017–2020 гг.)

Yield structure of winter barley varieties in winter sowing (2017–2020)

Озимые сорта ячменя при подзимнем посеве имели преимущество перед яровым стандартным сортом Абалак по продуктивной кустистости на 0,43–0,71, по озерненности колоса – на 3–7 шт., по массе зерна с колоса – на 0,05–

0,35 г. У стандарта отмеченные признаки были 1,40; 1,7; 0,75 соответственно.

Из представленных в таблице 5 элементов в структуре формируется урожайность сортов ячменя (табл. 6).

Сорт	Растений на 1 м2, шт.		Коэффициент продуктивной кустистости	Зерен в колосе, шт.	Масса зерна, г
	взошло	сохранились к уборке			1000 шт.	с колоса
Абалак, стандарт	426	372	1,40	17	44,3	0,75
Завет	443	390	1,83	22	39,6	0,87
Фогельзангергольд	405	368	2,11	20	40,2	0,80
Шторм	439	383	1,95	24	38,1	0,91
Вася	412	370	1,89	23	43,7	1,00
НСР 05	14	11	0,32	3	2,5	0,09

Рис. 2. Количество осадков в лесостепной зоне (2017–2020 гг.)

Precipitation in the forest-steppe zone (2017–2020)

Из данных таблицы 1 видно, что, начиная с фазы кущения, озимые сорта ячменя проходили фазы развития с опозданием на 10–23 сут по сравнению с яровым стандартом сорта Абалак. Тем не менее в годы исследования озимые сорта ячменя достигли хозяйственной спелости в конце августа – начале сентября, при этом зерно было хорошо вызревшее с влажностью 11–13 %.

Озимые сорта ячменя выгодно отличаются от яровых реестровых сортов по габитусу растений, которые имеют, особенно Шторм и Вася, средней высоты стебель с укороченными нижними междоузлиями и плотными стенками соломины. Листья имеют удачную конструкцию и отходят от стебля под более острым углом, чем у яровых сортов. Такое расположение листьев на растении позволяет усваивать больше солнечной энергии. О фотосинтетической активности листьев можно судить по данным таблицы 2.

С открытием генов низкорослости у зерновых культур селекционеры вывели во второй половине прошлого века серию средне- и низкостебельных сортов пшеницы, ячменя, овса, тритикале. Однако в последние десятилетия, в связи с перестройкой и снижением доз удобрений, селекция на устойчивость ячменя ослаблена. На полях товаропроизводителей все чаще можно видеть полеглые посевы. Необходимо, как и прежде, усилить внимание к селекции на устойчивость к полеганию.

Кстати, селекционеры по озимому ячменю в Краснодарском и Ростовском селекцентрах продолжали усиленно создавать средне- и низкорослые сорта ячменя с урожайностью до 8 т/га и более. Они представляют научный интерес для селекции ярового ячменя в разных регионах страны, в том числе в Сибири. Об устойчивости озимых сортов ячменя к полеганию можно судить по данным таблицы 3.

Устойчивость озимых сортов ячменя к полеганию (2017–2020 гг.)

Resistance of winter barley varieties to lodging (2017–2020)

Из данных таблицы 3 следует, что сорта озимого ячменя имели высоту стебля на 7– 28 см и нижние междоузлия на 0,5–2,1 и 1,3– 3,1 см короче по сравнению со стандартным яровым сортом Абалак. Кроме того, они имели более плотные стенки соломины, то есть масса 1 см соломины у озимых сортов ячменя составила 20,3–23,0 мг, у стандарта – 17,9 мг. Столь удачная конструкция стебля сортов озимого ячменя обеспечила им высокую устойчивость к полеганию, они оценены 4,27–4,92 баллами, тогда как яровой стандартный сорт Абалак – 3,81.

Большим недостатком многих реестров яровых сортов ячменя в Сибири является поражение их двумя–тремя болезнями и более. По данным оригинаторов, распространенные в производстве сорта озимого ячменя поражаются бо-

лезнями слабо по сравнению с яровыми сортами. Об устойчивости изучаемых сортов ячменя к болезням в лесостепной зоне Тюменской области можно судить по данным таблицы 4.

В годы исследований на естественном фоне испытания сорта озимого ячменя показатели довольно высокую устойчивость к нескольким болезням. Для полного убеждения в устойчивости к болезням необходимо их изучить на фоне искусственного заражения агрессивными расами болезней и установить генетическую основу устойчивости.

При изучении сортов озимого ячменя в подзимнем посеве важно знать особенности формирования элементов структуры урожайности в новых природно-климатических условиях (табл. 5).

Таблица 6

Сорт Тип развития Урожайность, т/га К стандарту, ± V, % 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2020 г. Средняя Абалак, стандарт Яровой 4,18 3,24 3,91 4,36 3,92 – 21,2 Завет Озимый 5,83 6,09 6,35 6,21 6,12 +2,20 9,2 Фогельзангергольд Озимый 5,41 5,27 4,82 6,14 5,41 +1,49 15,8 Шторм Озимый 4,96 5,60 6,82 6,07 5,86 +1,94 18,4 Вася Озимый 5,38 5,73 5,90 6,29 5,82 +1,90 12,6 НСР05 0,26 0,34 0,29 0,37 – – – сравнению с подзимним посевом в северной лесостепи Тюменской области.

Тем не менее для Сибири это самый надежный вариант использования озимых сортов ячменя в селекции ярового и, возможно, в производстве, но для принятия окончательного решения необходимо исследования продолжить.

В зерне сортов ячменя было изучено также содержание белка (табл. 7).

В среднем за четыре года исследования содержание белка в зерне у озимых сортов ячменя

составило 11,0–11,9, что на 0,9–1,8 % выше по сравнению с яровым стандартным сортом Абалак. Важно не только содержание белка в зерне, но и валовой сбор его с единицы площади (табл. 8).

За счет высокой урожайности озимых сортов ячменя валовой сбор белка с гектара составил 627,5–697,3 кг, что на 231,6–301,4 кг выше данного показателя ярового стандартного сорта Абалак.

Таблица 7

Содержание в зерне сортов ячменя (2017–2020 гг.) Grain content of barley varieties (2017–2020)

Сорт	Тип развития	Белок, %					К стандарту, ±	V, %
		2017 г.	2018 г.	2019 г.	2020 г.	Среднее
Абалак, стандарт	Яровой	9,7	11,2	10,4	9,3	10,1	–	11,2
Завет	Озимый	12,6	10,1	9,8	11,5	11,0	+0,9	13,2
Фогензангергольд	Озимый	10,9	11,7	12,0	11,9	11,6	+1,5	7,3
Шторм	Озимый	11,3	12,5	13,1	10,7	11,9	+1,8	11,3
Вася	Озимый	12,0	11,8	12,2	11,4	11,8	+1,7	5,9
НСР 05	–	1,3	0,9	1,1	0,7	–	–	–

Таблица 8

Валовой сбор белка озимых сортов ячменя в подзимнем посеве (2017–2020 гг.)

Gross protein harvest of winter barley varieties in winter sowing (2017–2020)

По данным сортам ячменя начато размножение семян в подзимнем посеве, а также они включены в экологическое изучение в природноклиматических зонах области.

В 2019 г. озимые сорта ячменя включены в скрещивания с яровыми сортами Абалак, Ача, Вулкан и Кедр (табл. 9).

В 2020 г. выращено первое гибридное поколение, в 2021 г. – второе поколение. Растения первого поколения развивались по яровому типу, во втором поколении произошло расщепление по типу развития в состоянии 2,87–3,29 яровых у 1,13–0,71 озимых, в зависимости от родительских сортов. Кроме того, яровые растения в каждой комбинации скрещивания расщепились по

морфологическим признакам и биологическим свойствам. Широкий спектр расщепления дал возможность отобрать родоночальные растения с комплексом ценных хозяйственных признаков. Всего отобрано 8 324 родоначальных растений.

В 2021 г. они изучались в селекционном питомнике первого года, в 2022 г. – в селекционном питомнике второго года. После браковки в отмеченных питомниках 298 селекционных линий в 2023 г. изучались в контрольном питомнике по предшественнику сидеральный пар из горчицы белой. За стандарт взят реестровый сорт Аба-лак. Результаты изучения по лучшим селекционным линиям представлены в таблице 10.

Сорт	Сбор белка с 1 га, кг					К стандарту, ±	V, %
	2017 г.	2018 г.	2019 г.	2020 г.	Среднее
Абалак, стандарт	405,4	362,8	406,6	405, 4	395,9	–	1,4
Завет	734,5	615,1	622,3	714,1	673,2	+277,3	1,5
Фогельзангергольд	589,6	616,5	578,4	730,6	627,5	+231,6	1,6
Шторм	560,4	700,0	893,4	649,4	697,3	+301,4	2,0
Вася	645,6	676,1	719,8	717,0	686,7	+290,8	1,1
НСР 05	29,8	34,3	40,5	37,2	–	–	–

Таблица 9

Завязываемость гибридных зерен при скрещивании озимых сортов ячменя с яровыми (2019 г.) Tying of hybrid grains when crossing winter barley varieties with spring ones (2019)

Комбинация скрещивания	Прокастрировано и опылено цветков, шт.	Завязалось гибридных зерен, шт.	Процент удачи	Масса 1000 зерен, г
Вулкан × Шторм	274	120	43,7	30,9
Вулкан × Вася	268	143	53,3	28,1
Вулкан × Завет	252	117	46,4	34,0
Вулкан × Фогельзангергольд	270	151	55,9	29,3
Кедр × Шторм	219	130	59,4	35,7
Кедр × Вася	231	108	46,7	31,2
Кедр х Завет	245	95	38,8	36,4
Кедр × Фогельзангергольд	227	89	39,2	27,6
Абалак × Шторм	193	116	60,1	30,8
Абалак × Вася	208	104	50,0	33,1
Абалак × Завет	236	92	38,9	35,0
Абалак × Фогельзангергольд	210	101	48,1	31,5
Ача × Шторм	182	85	46,7	30,3
Ача × Вася	204	113	55,4	35,2
Ача × Завет	197	106	53,8	33,7
Ача × Фогельзангергольд	239	90	37,6	28,4

Таблица 10

Проявление хозяйственных признаков у селекционных линий ячменя в контрольном питомнике (2023 г.)

The manifestation of economic characteristics in breeding lines of barley in the control nursery (2023)

По данным таблицы 10 видно, что многие селекционные линии удачно совмещают скороспелость с урожайностью и содержанием белка

в зерне. Корреляция между отличительными признаками чаще всего отрицательная, но в скрещивании между яровыми и озимыми сорта-

Гибридная комбинация, сорт Номер селекционной линии Вегетационный период, сут Устойчив к полеганию, баллы Масса зерна с колоса, г Урожайность, ц/га Белок, % Абалак, стандарт – 72 3,9 0,81 38,4 11,6 Вулкан × Завет 67 70 4,5 0,97 47,9 12,3 142 74 4,7 1,03 51,2 13,0 230 69 4,4 1,15 54,0 12,4 476 71 4,8 1,22 46,5 13,9 Кедр × Шторм 93 75 4,6 1,30 58,1 13,2 181 72 4,3 1,17 45,3 14,6 315 70 4,7 1,41 48,6 13,1 564 73 4,5 1,26 50,8 12,4 Абалак × Вася 57 68 4,2 0,95 55,4 11,7 168 71 4,4 1,18 61,0 11,2 240 70 4,0 1,06 58,9 12,0 282 69 4,7 1,32 64,1 11,3 Ача × Завет 73 73 4,3 1,40 49,5 13,9 170 70 4,9 1,29 53,7 12,6 329 71 4,5 1,14 56,2 12,1 НСР05 – 2 0,4 0,31 3,7 0,9 ми ячменя удается разорвать эти связи. Следует также отметить, что в контрольном питомнике, в зависимости от гибридной комбинации, 6–9 % селекционных линий расщепилось на яровые и озимые формы, а также по другим морфологическим признакам. Из них проведен вторичный отбор родоначальных растений.

В 2024 г. выделенные по комплексу хозяйственных признаков селекционные линии будут испытываться по зерновому предшественнику и по сидеральному пару.

Анализ корреляций показал, что между урожайностью и высотой растений связь от средней до сильной (r = (0,52 ± 0,11) – (0,88 ± 0,13)), между урожайностью и содержанием белка в зерне связь отрицательная (r = –0,61 ± 0,09), между количеством зерен в колосе и массой зерна с колоса связь положительная (r = 0,81 ± 0,15), между крупностью зерна и содержанием

белка связь от слабой до средней (r = (0,27 ± 0,05) – (0,59 ± 0,11)).

Заключение. Озимые сорта ячменя при посеве в лесостепной зоне Тюменской области под зиму (10–15 октября) в конце второй – начале третьей декады апреля дали дружные всходы и далее нормально росли, развивались и формировали хорошо развитые колосья с вызревшим зерном и урожайностью 5–6 т/га в сочетании с белковостью зерна 11,0–11,9 %.

При скрещивании озимых сортов ячменя с яровыми завязываемость гибридных зерен от числа кастрированных и опыленных цветков составила 38,8–60,1 %. Расщепление гибридных растений по многим признакам и биологическим свойствам позволило отобрать ценные родоначальные растения, которые изучаются согласно схеме селекционного процесса.