Модели интенсивных сортов риса для условий дальневосточной зоны рисосеяния

Введение. В Приморье рис выращивается менее 100 лет, в связи с чем еще не сложились адекватные представления о модели, т.е. совокупности урожайно важных признаков интенсивных сортов, которые бы обеспечили получение больших среднегодовых урожаев хорошо налитого зерна [2,10,11]. Известно, что в Китае и Японии, издревле выращивающих рис на различных географических широтах, модели южных и северных сортов, а также генотипы, полученные на их основе, различаются принципиальным образом. Первые разноширотные модели сортов риса разработаны в Японии после поражения ее во Второй мировой войне, когда в стране разрабатывалась стратегия национальной безопасности и самообеспечения населения разнообразной продукцией полеводства и плодоводства в любых жизненных ситуациях [13]. Определяющий вклад в решение данной задачи внесли ученые-биологи, показавшие, что рис успешно селектируется на холодостойкость и отзывчивость, на внесение азотных удобрений. Исследования выявили, что урожайные сорта, отзывчивые на азотные удобрения и при этом устойчивые против полегания, имеют короткие прочные стебли, эректоидные толстые темно-зеленые листья [22]. На основе углубленного анализа данных связей сформулирована концепция низкорослого растения [23] как модели (руководство) для получения сортов, используемых в условиях интенсивного рисоводства, т.е. не полегающих после внесения достаточного количества удобрений. Далее сравнительные исследования показали, что в южных районах преимущество имеют слабокустящиеся сорта, образующие небольшое число крупных метелок. В северных районах ставка делается на интенсивное продуктивное кущение, а не на число зерен на метелке. Выявленные закономерности положены в основу теоретических представлений о разноширотных моделях риса. Модель сортов южного типа получила название “panicle weight”, а модель северных сортов – "panicle number", в средних широтах выращиваются сорта промежуточного типа "partial panicle number" [13].

Представления японских ученых о моделях сортов используются также в Международном институте риса (IRRI, Филиппины) и в Китае. В IRRI для стран тропического пояса создают сорта, получившие название NPT (new plant type), соответствующие модели “panicle weight” [20]. Она включает следующие признаки растений: 3–4 толстых, прочных на изгиб продуктивных побега кущения небольшой высоты – 90–100 см, 200– 250 зерен на метелке, несколько непродуктивных побегов. В Китае идеотипный подход и модель NPT мор-фотипа были активно использованы в мегапроекте по созданию высокоурожайных сортов "super rice" [20].

Моделью южных китайских сортов [20] и моделью северных генотипов [17] предписывается получение сортов с листьями V-образной формы, ширина которых в нижней части составляет 2 см или более и постепенно уменьшается к верхушке, а длина трех верхних листьев достигает 50–55 см. Такие листья не изгибаются под собственным весом и остаются зелеными и эректоидными до созревания зерна. Это позволило гармонизировать запрос крупной метелки с хорошо развитыми донорными способностями ассимиляционного аппарата [17,20]. В северных провинциях Китая Heilongjiang, Jilin и Liaoning рисоводство стало интенсивно развиваться в 1970-е годы благодаря использованию японской технологии выращивания рассады на не залитом водой поле [19], большое развитие получили среднеширотные японские сорта промежуточного типа, один из которых (Hejiang 19) считают сортом, позволившим совершить революцию в северном рисоводстве Китая [17,19].

Китайские сорта, соответствующие северной модели, на опытных полях в провинциях Jilin и Liaoning дают урожай до 10–12,5 т/га [21]. В наиболее холодной провинции Heilongjiang (Хейлуцзян), граничащей с Приморьем и имеющей очень близкие с ним климатические условия, также получен ряд высокоурожайных сортов "super" риса, которые при выращивании на опытных полях по рассадной гнездовой технологии дают урожай 9–10 т/га [18]. Это указывает на принципиальную возможность получать на северном пределе рисоводства при сумме активных температур 2500–2600 0С 9–10 т зерна риса с гектара, но для этого следует использовать иные, нежели используемые в Приморье, сорта и технологии.

Проведен обзор литературных данных по новым и новейшим сортам риса Приморья [3, 8, 10]. Интенсивные и экстенсивные генотипы, созданные в Приморской НИОС и Приморском НИИСХ, включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ по Дальневосточной зоне (12 сортов [6]), отличаются от сортов Японии и Китая ценными признаками: крупнозерностью, высокой стекловидностью зерна, большим выходом крупы, имеющей превосходные вкусовые качества [10]. Но наиболее урожайные из них средне-рослые сорта (Ханкайский 429) полегают при внесении удобрений даже в средних дозах [3]. В настоящее время в Приморском НИИСХ совместно с БПИ ДВО РАН в селекции риса активно применяются методы культуры ткани. Получены сомаклональные и дигаплоидные линии с ценными селекционными признаками – высокопродуктивные, короткостебельные и карликовые с высоким коэффициентом кущения и полным вызреванием боковых побегов [10,14]. Благодаря чему новейшие интенсивные сорта не полегают на высоких дозах азота [3], но в связи с раннеспелостью являются короткостебельными (вегетационный период 70– 85 дней, высота 64–70см (сорт Каскад [8])). Данные показатели находятся в тесной отрицательной корреляции с урожайностью [16], в связи с чем новейшие короткостебельные в сравнении со среднерослыми сортами, при выращивании по рядковой технологии в условиях наиболее теплой зоны, будут менее урожайными, но благодаря раннеспелости весьма перспективными в более холодных условиях выращивания. Для успешного развития рисосеяния в Дальневосточной зоне необходимы высокоурожайные неполегающие сорта, эффективно использующие агроклиматические ресурсы в различных термических зонах.

Цель исследований . Разработка моделей сортов риса для наиболее теплой и теплой зон Приморья.

Методы и объекты. Экспериментальные исследования проводили в течение пяти вегетационных сезонов (1988–1992 гг.) на экспериментальной базе Дальневосточной рисовой опытной станции (ДВРОС, с. Новосельское Спасского района Приморского края). Объектами изучения были первые приморские сорта интенсивного типа (Приморец, Дальрис 11, Касун), а также японские сорта Hejiang 20 и Hejiang 23 , позволившие в 1970–80-е годы значительно увеличить площади, занимаемые под эту высокодоходную культуру в самой холодной провинции Китая Heilongjiang, и увеличить производство зерна риса в провинции более чем в 10 раз, а в стране – на 40 % [19].

В условиях мелкоделяночного полевого опыта при полном и сниженном на 50 % солнечном освещении изучали продукционный процесс, донорно-акцепторные отношения, фотосинтетические, экологические и морфологические характеристики растений, содержание хлорофилла, макро- и мезоструктуру листьев. Подробно методики изложены в работах [4, 7, 9, 15]. Тенеустойчивость сортов оценивали по степени уменьшения урожая в эксперименте, а тенетолерантность – в естественных условиях по среднегодовому урожаю хорошо налитого зерна, включая годы со значительной облачностью в летние месяцы и преждевременным наступлением осенних холодов [15]. В условиях коллекции при полном солнечном освещении изучали кубанские, корейские, китайские, а также старые приморские сорта и перспективные гибриды.

Результаты и обсуждение. Японские интенсивные сорта Hejiang 20, Hejiang 23, обладающие средним уровнем тене - и холодоустойчивости, превосходили приморские сорта по урожаю хорошо налитого зерна в годы с благоприятными и неблагоприятными погодными условиями [4,15]. Для них характерны: средний уровнь продуктивного кущения, большие листовые индексы, гармоничные донорно-акцепторные отношения. Приморские интенсивные сорта первой генерации (Приморец и Касун) не гармоничны в аспекте донорноакцепторных отношений, высокая потенциальная продуктивность метелки у них реализуется только частично по причине слабого развития фотосинтетического аппарата, что проявляется в большом количестве щуплых зерен в урожае [7], низкой устойчивости к затенению [4, 15] и существенно снижает урожай хорошо налитого зерна в неблагоприятные годы.

В целом, экспериментальные исследования показали, что в наиболее теплой зоне Приморья (Спасский район), при выращивании скороспелых сортов по применяемой технологии механизированного рядкового посева с глубокой заделкой семян в третьей декаде мая или начале июня, холодостойкость не является экологическим признаком, определяющим плотность продуктивного стеблестоя и урожай зерна. Урожайность в большей мере зависит от теплоотзывчивости и светоотзывчивости сортов, т. е. способности их эффективно использовать ограниченные ресурсы тепла и света. Для получения высокого среднегодового урожая хорошо выполненного зерна в условиях Приморья сорта должны быть достаточно холодостойкими в весенний период, теплоотзывчивыми и тенетолерантными в летнее время, гармоничными по развитию фотосинтетической и репродуктивной сферы, устойчивыми к пирикуляриозу, не полегать после внесения достаточного количества удобрений. В наиболее теплой зоне Приморья длина стебля не должна быть более 80–85 см, а число зерен на главной метелке – не более 80–85 шт. Наиболее урожайные в условиях нашего эксперимента, тене- и холодотолерантные, соответствующие модели "partial panicle number", интенсивные японские сорта Hejiang 20, Hejiang 23 были выбраны нами в качестве прототипа сортов, предназначенных для выращивания в наиболее теплой зоне Приморья.

Характеристики интенсивных раннеспелых и ультраскороспелых сортов (Луговой, Долинный, Каскад) [3, 8, 10], были использованы нами в “северной” модели с учетом известных корреляций морфологических признаков растений риса. Поскольку карликовость приводит к снижению продуктивности, мы нижний предел высоты растений в “северной” модели задали 70 см. Новые интенсивные сорта отличаются высокой способностью к кущению [8,10], следовательно, соответствуют модели “panicle number", наиболее перспективной для северной зоны рисоводства. Мы предполагаем, что их будет более целесообразно выращивать во второй термической зоне, в которой скороспелые сорта не вызревают, но которая для ранних сортов является достаточно теплой [1].

Таким образом, с учетом рекомендаций [20], по результатам экспериментальных исследований и анализа литературных данных разработаны параметры моделей интенсивных сортов риса, предназначающихся для выращивания по рядковой технологии с глубокой заделкой семян в особо теплой и теплой зонах Приморского края (табл.).

Параметры моделей сортов риса для наиболее теплой и теплой зон Приморья

Выводы