Исходный материал для селекции проса на высокую продуктивность в условиях степной зоны Кабардино-Балкарской Республики

исходного материала необходимо для создания новых или усовершенствования ныне использующихся сортов , для выполнения различных селекционных программ .

В связи с этим изучение широкого потенциала исходного материала проса из разных стран мира и выделение источников хозяйственно ценных признаков по различным направлениям селекции имеет большое теоретическое и практическое значение .

Это позволит получить сорта и гибриды , сочетающие высокую продуктивность , качество , устойчивость к болезням и вредителям , способные обеспечить стабильность урожая за счёт адаптации и защиты от экологических стрессов в условиях глобального и локального изменения климата .

Материалы и методы

Исследования были проведены в 2008-2011 гг . в экспериментальном семеноводческом севообороте на опытном поле Кабардино - Балкарского научно исследовательского института сельского хозяйства , расположенного в степной зоне КБР , которая характеризуется недостаточной увлажнённостью . Среднегодовое количество осадков , по многолетним данным , составляет 444 мм . Для этой зоны характерна резко выраженная континентальность . Зима малоснежная , умеренно холодная , неустойчивая , с частыми оттепелями .

Устойчивый переход температуры воздуха через +10⁰ С отмечается весной 15-20 апреля , осенью – 5-10 ноября . Почвы в степной зоне представлены обыкновенными чернозёмами . Мощность гумусового слоя достигает 70-90 см , а содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 3 до 4,9 %. Содержание в почве подвижного фосфора колеблется в пределах 15,6-28,7 мг / кг , обменного калия – 200-300 мг / кг ( по Мачигину ). Реакция почвы слабощелочная ( рН в пределах 7,6-8,0).

Объектами исследований в наших опытах были образцы проса из коллекции ВИР и сорта Чегет и Эльбрус 10 селекции Кабардино - Балкарского НИИ сельского хозяйства .

Наблюдения , учёты , анализы и статистическую обработку экспериментальных данных проводили в соответствии с методическими указаниями по проведению полевых опытов ( Б . А . Доспехов , 1985 г ., Г . Ф . Никитенко , 1982 г ., методике ВИР ).

Делянки пятирядковые , 2 метровые , площадь – 2 м ². в качестве стандарта использовали сорт проса Чегет селекции КБНИИСХ .

В течение вегетации измеряли динамику роста растений , отмечали наступление фенофаз , этапов органогенеза и в конце вегетации проводили учёт урожая . Устойчивость к полеганию определяли глазомерно по девятибалльной системе в фазу хозяйственной спелости .

Для лабораторного анализа по количественным признакам перед уборкой отбирали сноповой материал в количестве 25 растений каждого образца и анализировали по 12 признакам , обращая особое внимание на продуктивную кустистость , высоту растения , длину и тип метёлки , её плотность , озернённость и крупность зерна .

Результаты и обсуждение

Изучено более 400 коллекционных образцов проса в контрастные по погодным условиям годы . Это позволило всесторонне оценить коллекционный материал и выявить наиболее ценные образцы с максимально возможной продуктивностью в различных агроэкологических условиях .

На основании анализа гидротермических характеристик вегетационного периода за 20 лет наших исследований установлено , что основными лимитирующими факторами в степной зоне Кабардино - Балкарии являются почвенная засуха и высокая температура воздуха .

Наибольший селекционный интерес представляют высокопродуктивные сорта , которые меньше подвержены влиянию погодных условий . Чем больше генотип сорта соответствует условиям среды , тем выше его продуктивность .

Источники продуктивности . Одним из важнейших направлений селекции является создание высокопродуктивных сортов . Высокий урожай обеспечивается наилучшим развитием основных элементов структуры каждого растения .

Полученные результаты полевой оценки урожайных свойств коллекционных сортообразцов проса показали , что генотипический диапазон варьирования продуктивности растений культуры достаточно широкий ( от 2,2 г до 13,6), что даёт возможность проводить целенаправленный поиск лучших из них и привлекать в скрещивания .

При благоприятных условиях развития наиболее урожайными были образцы проса : К – 8473 ( Кабардино - Балкария ), К – 8596 ( Ю гославия ), К – 8609 ( Верхняя Сванетия ), К – 8742 ( Закарпатская обл .), К – 8788 ( Венгрия ), К – 8946 ( Полтавская обл .), К – 9140 ( Польша ), К – 9236 ( Львовская обл .), К – 9250 ( Львовская обл .), К – 9338 ( Черниговская обл .), К – 9352 ( Волынская обл .), К – 9418 ( Иваново – Франковская обл .), К – 9790 ( Венгрия ), К – 468 ( Манголия ), К – 10067 (Bankutu Fehes), К – 9058 ( Чехословакия ), К – 8664 ( Германия ), К – 9814 ( Венгрия ), К – 2806 ( Германия ), К – 6970 ( Саратовская обл .) и другие .

Высокую продуктивность растений и экологическую пластичность во все годы исследований (2008-2010 гг .) стабильно демонстрировали образцы : К – 8596 ( Ю гославия ), К – 10304 ( Яркое 3), К – 10102 ( Воронежское 910), К – 10056 ( Воронежское 961), К – 10129 ( Чегет ), К – 10052 ( Воронежское 934), К – 9058 ( Чехословакия ), К – 8640 ( Дагестан ), К – 8664 ( Германия ), К – 8474 ( Прохладненское местное КБР ), К – 8492( Прохладненское улучшенное КБР ), К – 6256 ( Кабардино - Балкария ), К – 9814 ( Венгрия ), К – 2806 ( Германия ), К – 2131 ( Армения ), К – 2306 ( С . В . Китай ), К – 6802 ( Саратовская обл .), К – 8473 ( Кабардино - Балкария ), К – 10035 ( Саратовское 8) и другие . Стабильную продуктивность ( продуктивность растений , выраженная массой зерна со всех его метёлок от 10,0 до 13,6 г ) данные образцы формировали в годы с различными погодными условиями весенне - летнего периода вегетации .

Изучение образцов коллекции ВИР позволило нам выявить потенциальные возможности , установить связь отдельных элементов структуры с урожайностью .

В наших исследованиях мы попытались выяснить , насколько урожайность зависит от каждого из признаков её составляющих , и вклад их в продуктивность .

Кущение проса наступает с образованием шестого листа . В этой фазе происходит зачаточное формирование стебля , а также интенсивное развитие корневой системы . Её формирование связано с комплексным влиянием средовых и генетических факторов .

Интенсивность кущения у разных сортов различная , но больше всего она зависит от условий выращивания и прежде всего от обеспеченности его питательными веществами и влагой .

За период исследований общая кустистость в среднем варьировала от 1,1 до 3,5 шт / растений .

По результатам наших данных, наибольшая общая кустистость наблюдалась в 2009 году, было образовано в среднем 5,6 шт/растений. Коэффициенты вариации по годам составили от 10,4 до 32,0 %. По сравнению со стандартом Чегет (2,2 шт/растений) наиболее высокую продуктивную кустистость (2,6 – 5,6 шт/растений) имели образцы К – 8664 (Германия), К – 8474 (Прохладненское местное КБР), К – 8492 (Прохладненское улучшенное КБР), К – 9814 (Венгрия), К – 2806 (Германия), К – 6256 (Кабардино-Балкария), К – 8640 (Дагестан), К – 9058 (Чехословакия), К – 8596 (Ю гославия), К – 6802 (Саратовская обл.), К – 2131 (Армения), К – 10111 (Воронежское 995) и другие.

Длина метёлки , по нашим данным , зависит от условий среды на 5 %, генотипа – на 60 %, взаимодействия среды и генотипа – на 33 %.

Длина метёлки изучаемых образцов варьировала от 14,2 до 35,5 см . Коэффициенты вариации по годам изменялись от 16,6 до 24,8 %.

В наших условиях наиболее продуктивные сорта имели длину метёлки от 25 до 35 см .

Как показали наши исследования , число колосков в метёлке изучаемых образцов варьирует от 10,5 до 28,2 шт / мет . Выделились образцы , значительно превысившие стандарт Чегет (16,3 шт / мет .): К – 10096 ( Л . 82 – 3051 Харьковская обл .), К – 10111 ( Воронежское 995), К – 6283 ( Кабардино - Балкария ), К – 8472 ( Прохладненское местное КБР ), К – 10312 ( Славянское ) и другие .

По этому признаку влияние среды и генотипа составило 15 % и 44 % соответственно , их взаимодействием – на 32 %.

Как показали наши данные , число зёрен в метёлке определяется генотипом на 37 %, средой – 23 %, их взаимодействием – на 38 %.

Изученные образцы по признаку варьировали в пределах от 314,3 до 1360,0 шт / мет .

По сравнению со стандартом Чегет (912 шт / мет ), выделились сорта : К – 8596 ( Ю гославия ), К – 9327 ( Ровенская обл .), К – 9338 ( Черниговская обл .), К – 9355 ( Волынская обл .), К – 938 ( Львовская обл .), К – 9395 ( Иваново - Франковская обл .), К – 9427 ( Закарпатская обл .), К – 9790 ( Венгрия ), К – 9418 ( Иваново - Франковская обл .) и другие .

Масса зерна с метёлки может измениться в зависимости от агрофона , густоты стояния растений , условий года и особенностей сорта или линии . По нашим данным этот признак определялся средой на 14 %, генотипом – на 55%, взаимодействием этих факторов – на 30 %.

По этому признаку изучаемые образцы варьировали в пределах от 6,0 до 10,2 г .

Наибольшей массой зерна с метёлки обладали образцы : К – 10007 ( Липецкое 19), К – 8492 ( Прохладненское улучшенное ), К – 6277 ( Кабардино - Балкария ), К – 7767 ( Чечено - Ингушская АССР ), К – 10032 ( М . 75 – 7296), К – 10022 ( Воронежское 893), К – 10104 ( Воронежское 974), К – 9427 ( Закарпатская обл .) и другие .

Масса 1000 зёрен это важнейший количественный признак сорта . В наших исследованиях этот признак определяется генотипом сорта на 47 %, средой на 23 %, их взаимодействием на 29 %. Образцы по этому признаку характеризовались в пределах 6,0-10,4 г .

По сравнению со стандартом Чегет (7,6 г ) выделились следующие образцы : К – 10082

( Ш ортандинское 7), К – 10107 ( Воронежское 981), К – 10221 ( Колоритное 64), К – 8516 ( Кабардино - Балкария ), К – 10311 ( Вельсовское ), К – 10321 ( Княжеское ), К – 9147 ( Ставропольский край ), К – 8492 ( Прохладненское улучшенное ) и другие .

Изучение изменчивости признака в коллекции подтвердило закономерность , характерную для других зерновых культур : высокопродуктивные генотипы являются , как правило , более крупносемянными .

Высота растений и устойчивость к полеганию . Просо – ценная кормовая культура , урожайность его вегетативной массы во многом зависит от высоты растений , поэтому при оценке исходного материала для селекции по устойчивости к полеганию для нас представляют интерес как низкорослые , так и среднерослые формы .

Погодные условия 2008 года способствовали полеганию растений , что позволило нам провести сравнительный анализ и отобрать ценный материал по устойчивости к полеганию . Высота растений изучаемых образцов составила от 40 до 135 см . Устойчивость к полеганию варьировала по шкале от 1 до 9 баллов ( в соответствии с международным классификатором СЭВ ).

Изученные образцы распределялись следующим образом : очень низкорослых образцов , с высотой < 60 см было 4,9 % к общему количеству материала . Оценка по устойчивости к полеганию в среднем составила 8,7 балла . Вторая группа растений – низкие по высоте от 61 до 80 см , включала 16,8 %, оценка по устойчивости к полеганию в среднем составила 8,1 балла .

Третья группа – среднерослые , от 70 до 100 см – 28,7 %, оценка по полеганию – 8,0 баллов .

Четвёртая группа от 100 до 120 см занимает 16,1 %, по устойчивости к полеганию – 5,5 баллов .

Пятая группа свыше 120 см – 3,3 балла (33,5 %).

Погодные условия 2009-2011 гг . сложились таким образом , что полегаемости не наблюдалось .

Очевидно , что для создания сортов зернового направления следует использовать исходный материал , находящийся в 1 и 2 группах . Для создания сортов двойного направления ( на сено и зерно ) использовать образцы 3 и 4 группы . Образцы 5 группы – свыше 120 см использовать в условиях Северного Кавказа нецелесообразно . Кроме того , подтверждается отрицательная корреляция между высотой растения и устойчивостью к полеганию : r = -0,47 … - 0,74, т . е . этот признак определяется высотой от 25 до 55 % в разные годы .

Анализ , проведённый по различным группам образцов проса ( по спелости , крупнозёрности , урожайности и т . д .), позволил определить , что зона оптимума по высоте растений , при которой устойчивость к полеганию сохраняется в пределах 7-9 баллов , ( в 90 % случаев ) составляет от 60 до 100 см .

Также были определены корреляции устойчивости к полеганию и урожайности (r = 0,23 … 0,53).

Степень влияния этого признака на урожайность составляет от 10 до 30 % в зависимости от условий , складывающихся в период вымётывания – созревание .

Плёнчатость – один из важнейших хозяйственных признаков сорта. Чем ниже плёнчатость , тем выше пищевые и кормовые достоинства зерна. Содержание плёнок повышается в засушливых условиях, а также в годы с избыточным увлажнением, или когда растения полегают. Зерно должно хорошо обрушиваться, иметь высокий выход крупы. Сорта, имеющие меньшую плёнчатость, дают крупу лучших вкусовых качеств.

Плёнчатость проса неодинакова у различных сортов , кроме того , она колеблется по годам в пределах одного и того же сорта . Наиболее высокая плёнчатость наблюдается у сортов , относящихся к группе развесистого проса . Среднее положение занимают сорта , относящиеся к комовому просу .

По результатам наших исследований , варьирование признака в зависимости от сорта и погодных условий составило от 13,5 до 22,0 %. Самая низкая плёнчатость отмечена в 2009 году . Самая высокая плёнчатость наблюдалась в 2007 году , когда развитие проса проходило в условиях сильной весенней засухи .

Источником низкой плёнчатости можно считать образцы : К -8851 ( Местный ), К -185 ( Местный ), К -10312 ( Славянское ); линии : (10085 Лиловое х 10129 Чегет ), (10101 Воронежское 901 х 9874 Быстрое ), ( К -10018 Воронежское 881 х 2445 Абхазия ), ( К -9938 Харьковское х 1854 Дагестан ), (10101 Воронежское 901 х 9874 Быстрое ), (1715 Армения х 10129 Чегет ) и др .

Таким образом , в ходе изучения коллекции проса выделился ряд образцов , как по отдельным хозяйственно - ценным признакам , так и по их комплексу . Они могут быть использованы в дальнейшем как ценный исходный материал для селекционной работы с культурой .