Результаты оценки гибридов картофеля в питомниках селекционного процесса в условиях Архангельской области

Самообеспечение сельскохозяйственной продукцией растениеводства в каждом регионе требует комплексного подхода для решения вопросов формирования товарного производства основных продуктов питания, в том числе картофеля. Основная роль при этом принадлежит созданию адаптивных, высокопродуктивных сортов, способных максимально реализовывать свой генетический потенциал, особенно в условиях недостаточной тепло- и вла-гообеспеченности в вегетационный период.

Использование высокопродуктивных сортов, сочетающих высокую адаптивность к факторам среды с устойчивостью к болезням и вредителям, позволяет стабилизировать урожайность и качество продукции в различные по метеорологическим условиям годы. Известно, что доля влияния сорта в формировании урожая картофеля достигает 50–70 %. Сорт становится главным звеном в технологической цепочке возделывания картофеля. В связи с этим создание сортов картофеля, устойчивых к биотическим и абиотическим факторам среды, адаптированных к условиям возделывания, экологически пластичных, остается главной задачей всех селекционных программ [1, 2].

В целях создания новых сортов картофеля проводится работа по оценке исходного материала на способность эффективно передавать важнейшие хозяйственно-ценные признаки гибридному потомству. Основным критерием при отборах в селекционных питомниках является продуктивность и ее элементы, скороспелость, качество клубней, устойчивость к наиболее распространенным и вредоносным патогенам [3, 4]. Гибриды картофеля, выделяемые для создания сортов в ходе селекционного процесса, должны обладать максимальной устойчивостью к постоянно меняющимся условиям среды при сохранении урожайности на высоком уровне, т. е. быть экологически стабильными [5].

Агроклиматические условия основных регионов России, возделывающих картофель, характеризуются разнообразием по составу и плодородию почв, количеству и распределению осадков за период вегетации, сумме эффективных температур, безморозному периоду и другим факторам. Эти особенности в значительной мере обуславливают использование картофелем биоклиматиче-ского потенциала территорий, степень риска и уровень урожайности. Для большинства регионов и хозяйств особенно важное практическое значение имеет правильный подбор сортов с учетом длительности периода вегетации, необходимого для их полного созревания [6].

Производство картофеля в условиях северных регионов России необходимо вести на сортах ранней группы спелости, адаптированных к почвенным и климатическим условиям, обладающих высокой урожайностью, питательной ценностью, устойчивостью к основным фитопатогенам. Для данных условий необходимы раннеспелые сорта с длиной вегетационного периода в 60–65 дней и урожайностью 25–30 т/га и среднеранние сорта с периодом вегетации 70–75 дней с хорошими вкусовыми качествами и приспособленные к механизированной уборке, позднеспелые сорта картофеля не успевают сформировать свой урожай [7]. Поэтому гибриды картофеля, выделяемые для создания сорта в ходе селекционного процесса, должны обладать максимальной устойчивостью к постоянно меняющимся условиям среды выращивания, полевой устойчивостью к основным грибным и вирусным болезням при сохранении урожайности на высоком уровне, т. е. быть экологически пластичными и стабильными [8].

Получение высококачественного продовольственного картофеля и сырья для предприятий по переработке возможно лишь при использовании здорового и качественного семенного материала. Условия произрастания культуры и правильный подбор сортов, отличающихся повышенной устойчивостью к основным фитопатогенам, биотическим и абиотическим факторам и обладающих более высоким адаптивным потенциалом в местных условиях, является определяющим фактором получения высоких урожаев картофеля [9].

Исследования по постоянному выведению новых сортов картофеля, формирующих в условиях северного земледелия стабильные урожаи, исключительно важны в связи с тем, что существующие сорта в течение нескольких лет теряют устойчивость к заболеваниям, так как постоянно появляются новые вредители, а также расы вирусов и грибов, к которым растения не имеют устойчивости. Архангельская область по своему географическому расположению относится к I (Северному) региону Российской Федерации возделывания картофеля, в котором рекомендовано к использованию на 2023 год и включено в Госреестр 46 сортов. Основная их масса относится к ранним, среднеранним и среднеспелым сортам, так как позднеспелые сорта картофеля в Северном регионе не успевают сформировать свой урожай. Исходя из этого, наши исследования направлены на создание высокопродуктивных сортов ранней и среднеранней групп спелости, устойчивых к фитофторозу, вирусным болезням, с повышенными содержаниями крахмала, белка и комплексом других важных признаков для условий северных регионов России [8, 10].

Актуальность исследований состоит в организации работы по оценке селекционных гибридов различного происхождения начиная с питомника одноклубневок до создания нового селекционного материала картофеля, из которого выделяются адаптивные к разным почвенно-климатическим условиям скороспелые сорта, успешно и стабильно реализующие потенциал продуктивности в нестабильных условиях внешней окружающей среды северных регионов России.

Цель наших исследований – выявить в питомниках селекционного процесса перспективные образцы картофеля по основным хозяйственно-полезным признакам для создания нового скороспелого сорта картофеля, пригодного к выращиванию в почвенно-климатических условиях северных регионов России.

Материалы и методы

Исследования проводили в 2020–2023 гг. на базе ООО «Агрофирма "Холмогорская"» Архангельской области Холмогорского района. Полевые опыты по годам были за- ложены на средне- и высокоокультуренных супесчаных почвах. Предшественник – однолетние травы. Технология выращивания картофеля – общепринятая для условий Архангельской области, без химических обработок против болезней. Испытания проводили по следующей схеме селекционного процесса: гибриды первого года (одно-клубневки), гибриды второго года, питомники предварительного и основного испытаний первого года. В каждом питомнике осуществляли наблюдения, учеты и выбраковку согласно методическим рекомендациям по селекции картофеля [11–13].

По результатам испытаний гибридам дана оценка урожайности, устойчивости к болезням в поле и в процессе хранения. Устойчивость ботвы к вирусным болезням, аль-тернариозу, фитофторозу оценивалась в полевых условиях; к парше обыкновенной и ризоктониозу – на отмытых клубнях в лаборатории на естественном инфекционном фоне по 9-балльной шкале. Оценку хозяйственно ценных признаков проводили по 9-балльной шкале Международного классификатора СЭВ, где для болезней 9 баллов – очень высокая устойчивость, 1 балл – отсутствие устойчивости [14].

С целью установления нормы реакции перспективных сортообразцов на различные экологические условия, получения точных и объективных данных по оценке образцов проводилась оценка их зависимости от агротехнических и агрометеорологических факторов. В результате изучения гибридов дана оценка по скороспелости, продуктивности, товарным качествам (крупность, форма клубней, длина столонов, глубина глазков, дефекты формы и т. д.), устойчивости к болезням в поле и в процессе хранения. Фракционный состав и урожайность клубней оценивали на 60-й день после посадки и в основную уборку. В качестве стандартов для сравнения селекционных образцов с районированными сортами использовали сорта Холмогорский (ранний) и Елизавета (среднеранний). Математическую обработку экспериментальных данных проводили статистическими методами по Б. А. Доспехову [15].

Метеорологические условия

В годы исследований погодные условия вегетационных периодов были благоприятны для роста и развития картофеля, хотя различались по температурному режиму и влагообеспеченности. Осадки выпадали неравномерно, периодически отмечалось избыточное увлажнение почвы, но в результате высоких температур переувлажнение почвы не оказало отрицательного влияния на рост и развитие картофеля.

В 2020 г. среднемесячная температура воздуха за вегетационный период составила +14,3 ⁰С, что соответствует уровню среднемноголетних значений, а сумма осадков – 268,8 мм, что на 120 % выше среднемноголетней нормы. Количество осадков распределялось неравномерно: в июне – 54,2 %, в июле – 228, в августе – 190,3 % к среднемноголетней норме. Период «посадка–первая динамическая копка» характеризовался как оптималь- но увлажненный (ГТК – 1,3), а период «посадка–основная уборка» – как влажный (ГТК –1,7).

В 2021 г. среднемесячная температура воздуха за вегетационный период была на уровне среднемноголетних значений, а сумма осадков – ниже среднемноголетней нормы. Количество осадков распределялось неравномерно: в июне – 243,7 %, июле – 30,2, в августе – 22,3 % к среднемноголетней норме. Вегетационный период в целом характеризовался как оптимально увлажненный (ГТК = 1,56).

Вегетационный период 2022 г. выращивания картофеля в целом характеризовался как оптимально увлажненный. Период до первой динамической копки – как период с обеспеченным увлажнением (ГТК – 1,6), а до основной уборки – как слабо засушливый (ГТК – 1,12). Сумма температур воздуха выше 10 ⁰С составила 1631 ⁰С, осадков в течение этого срока выпало 209,4 мм.

Вегетационный период 2023 г. характеризовался как оптимально увлажненный (ГТК – 1,82). Период до первой динамической копки – как оптимально увлажненный (ГТК – 2,25), сумма температур воздуха выше 10 ⁰С составила 1039 ⁰С, осадков в течение этого срока выпало 191,9 мм. За период «посадка–основная уборка» сумма температур выше 10 ⁰С составила 1812,3 ⁰С, сумма осадков – 269,2 мм, ГТК – 1,82.

Результаты и их обсуждение

В целом погодные условия не оказали существенного влияния на рост и развитие растений картофеля. Всходы картофеля в годы исследований появлялись через 23–27 дней, продолжительность периода «всходы–цветение» составляла 35–37 дней, «цветение – уборка» – 39–42 дня.

В питомнике отбора или первого полевого поколения испытывались гибриды картофеля шести популяций, поступивших из отдела селекции ФГБНУ ВНИИКХ им. А. Г. Лорха в количестве 732 клубней: 2616 (Леди Клер х Гала) – 130 клубней; 2462 (Удача х Дубрава) – 182; 2670 (ВР808 х Сигнал) – 150 клубней; 2691 (Флорица х Белла-роза) – 66; 2770 (Волат х Валентина) – 150 и 2787 (Наяда х ВР808) – 54 клубня. В течение периода вегетации картофеля при визуальной оценке на устойчивость к макро-спориозу и ризоктониозу больных растений не выявлено. Высокая устойчивость к фитофторозу (7–8 баллов) перед удалением ботвы отмечена у популяций 2649, 2770, 2691, 2787 – поражено до 25 % листьев и единичные пятна на отдельных листьях. У популяций 2616 и 2670 – 3 и 5 баллов, т. е. низкая и средняя устойчивость. При уборке клубней проводилась оценка каждого выкопанного гнезда по форме и размеру клубней, глубине глазков, количеству клубней в гнезде, длине столонов, отсутствию болезней. По результатам оценки отобрано 108 гибридов шести популяций для посадки в 2021 г. в питомник второго года, средний процент отбора составил 12,4 % (табл. 1). Наибольший процент отбора – 20,7 % – у популяции 2670 (ВР808 х Сигнал). Основная причина выбраковки гибридов при отборе: малое количество клубней, уродливые или мелкие клубни, длинные столоны (больше 20 см).

Таблица 1

Результаты отбора одноклубневых гибридов в питомнике первого клубневого поколения (2020)

Table 1

Selection results of single-tuber hybrids in the breeding nursery of the first tuberous generation (2020)

№ п/п	Селекционный номер	Происхождение	Количество поступивших клубней, шт.	Отобрано гибридов, шт.	Среднее количество клубней в гнезде, шт.	Средняя масса клубня, г	% отбора
1	2616	Леди Клер х Гала	130	17	12	76,9	13,1
2	2649	Удача х Дубрава	182	27	11	100,7	6,0
3	2670	ВР808 х Сигнал	150	31	12	56,5	20,7
4	2691	Флорице х Беллароза	66	4	8	58,7	6,1
5	2770	Волат х Валентина	150	21	9	72,4	14,0
6	2787	Наяда х ВР808	54	8	10	40,1	14,8
		Всего	732	108	-	-	12,4

очень высокую устойчивость к фитофторозу – 9 баллов (отсутствие поражения), остальные гибриды высокую устойчивость – 7–8 баллов. Перед удалением ботвы при оценке на устойчивость к фитофторозу у гибридов 2670/1, 2770/1, 2770/2, 2770/4, 2770/5, 2770/6, 2770/7, 2616/2, 2616/7 отмечена высокая устойчивость – 7 баллов (поражено до 25 % поверхности листьев). У гибридов 2616/6, 2616/3, 2649/2, 2616/5 2616/8 – средняя устойчивость

В питомнике гибридов второго года испытывали гибриды шести популяций (71 клон). Мощность развития растений по ботве в фазу цветения у гибридов была хорошая – 7 баллов (высота кустов – 60–70 см); тип кустов – прямостоячий и полуразвалистый – 9 и 5 баллов соответственно. Визуальная оценка устойчивости гибридов к вирусным болезням, макроспориозу и ризоктониозу показала высокую устойчивость. В первый срок оценки на устойчивость к фитофторозу у гибридов 2616, 2649, 2787 отмечена очень высокая устойчивость (9 баллов), у остальных – высокая устойчивость (7 баллов). Перед удалением ботвы гибриды 2616, 2770 показали среднюю устойчивость – 5 баллов, остальные – низкую (3 балла). В результате наблюдений и учетов отобрано 40 гибридов для посадки в 2022 г. в питомнике предварительного испытания. Средний процент отбора в питомнике составил 55,5 % (табл. 2).

В результате наблюдений и учетов в полевых условиях и в период хранения картофеля для посадки в питомнике предварительного испытания осталось 33 гибридных образца шести популяций. Схема посадки - 70 х 35 см. Мощность развития растений по ботве в фазу цветения у гибридов хорошая – 7 баллов (высота кустов – 60–75 см); тип кустов – прямостоячий и полуразвалистый (9 и 5 баллов соответственно).

При визуальной оценке гибридов по устойчивости к вирусным болезням, ризок-тониозу и макроспориозу на посадках больных растений не выявлено. В первый срок оценки на устойчивость к фитофторозу гибриды популяций 2691, 2770, 2616, 2649 показали

5 баллов (поражено от 25 до 50 % поверхности листьев). Низкая устойчивость к фитофторозу (3 балла) отмечена у гибридов 2616/4, 2616/6, 2616/9, 2649/1 (поражено более 50 % поверхности листьев).

В результате проделанной работы отобрано 26 гибридных образцов шести популяций для посадки в 2023 г. в питомник основного испытания первого года (табл. 3). Средний процент отбора в питомнике составил 84,1 %.

В результате селекционного отбора по морфологическим признакам и учету пораженности болезнями для посадки в питомнике основного испытания первого года осталось шесть гибридных образцов двух популяций: 2616

Таблица 2

Результаты учета урожая и отбора клубней картофеля в питомнике гибридов второго года (2021)

Table 2

Results of yield recording and potato tuber sampling in the breeding nursery of second-year hybrids (2021)

№ п/п	Селекционный номер	Происхождение	Отобрано семей гибридов, шт.	Среднее количество клубней в гнезде, шт.	Средняя масса клубней с куста, г	Средняя масса клубня,г	% отбора
1	2616	Леди Клер х Гала	10	11	764	70,4	71
2	2649	Удача х Дубрава	10	11	812,2	71,5	52,6
3	2670	ВР 808 х Сигнал	8	12	963,1	79,4	44,4
4	2691	Флорица х Беллароза	3	15	954,0	63,0	100
5	2770	Волат х Валентина	5	14	1015,8	70,3	28,7
6	2787	Наяда х ВР 808	4	15	806,1	55,1	100
Всего			40	-	-	-	55,5

Результаты отбора гибридов в питомнике предварительного испытания (2022)

Таблица 3

Table 3

Selection results of hybrids in the preliminary trial nursery (2022)

№ п/п	Селек-цион-ный номер	Происхождение	Отобрано гибридов, шт.	Среднее количество клубней в гнезде, шт.	Средняя масса клубней в гнезде, г	Средняя масса клубня, г	% отбора
1	2649	Удача х Дубрава	5	12	771	64,2	71,4
2	2616	Леди Клер х Гала	9	13	1270,5	97,7	75,0
3	2691	Флорица х Беллароза	3	14	944,1	67,4	75,0
4	2787	Наяда х ВР 808	3	14	790,6	56,5	100
5	2770	Волат х Валентина	5	12	1007,2	83,9	83,3
6	2670	ВР 808 х Сигнал	1	11	809,8	73,6	100
			26	12	932,2	73,9	84,1

(Леди Клер х Беллароза) и 2649 (Удача х Дубрава). Период «посадка-уборка» составил 92 дня. Стартовое развитие растений в питомнике оценено в 7 баллов – хорошее. При визуальной оценке гибридов по устойчивости к вирусным болезням, ризоктониозу, макроспориозу больных растений не выявлено. В первый срок оценки на устойчивость к фитофторозу гибриды 2616/6, 2616/7, 2616/3 и 2649/2 показали очень высокую устойчивость к фитофторозу – 9 баллов, гибриды 2616/9 и 2618/8 – высокую – 8 баллов. Перед удалением ботвы отмечена средняя устойчивость к фитофторозу (5 баллов) у гибрида 2649/2, у гибридов 2616/7, 2616/9, 2616/3 – низкая и очень низкая устойчивость у гибридов 2616/6, 2618/8 – 1 балл.

В первую динамическую копку в группе «ранние» по общей и товарной урожайности выделился гибрид 2616/6 (табл. 4). В группе «среднеранние» урожайность оцениваемых гибридов получена меньше, чем у сорта стандарта Елизавета.

В основную уборку в группе «ранние» выделился гибрид 2616/6 (фото 1), превышающий сорт стандарт Холмогорский по общей урожайности на 3,5 т/га, товарной – на 2,2 т/га. В группе «среднеранние» выделился гибрид 2616/3 (фото 2) с общей урожайностью 43,9 т/га и товарной – 41,8 т/га, что на 3,4 и 2,5 соответственно выше, чем у сорта стандарта Елизавета.

Параллельно с оценкой урожайности и устойчивости к болезням была проведена оценка содержания крахмала и сухого вещества через месяц после уборки клубней. В клубнях картофеля в группе «ранние» у гибрида 26149/2 содержание крахмала составило 20,6 %, сухого вещества – 26,3 %, что на 10,6 % выше, чем у сорта стандарта Холмогорский. В группе «среднеранние» по содержанию крахмала и сухого вещества выделился сорт стандарт Елизавета,

аб

Фото 1. Клубни картофеля гибрида 2616/6: а – внешний вид; б – в разрезе.

Photo 1. Potato tubers of hybrid 2616/6: a – appearance; б – in section.

аб

Фото 2. Клубни картофеля гибрида 2616/3: а – внешний вид; б – в разрезе.

Photo 2. Potato tubers of hybrid 2616/3: a – appearance; б – in section.

Таблица 4

Показатели урожайности гибридов в первую динамическую копку и основную уборку в питомнике основного испытания (2023)

Table 4

Yield indexes of hybrids for the first dynamic digging and the main harvest in the main-trial nursery (2023)

Сортообразцы	Урожайность в первую динамическую копку (через 60 дней), т/га			Урожайность в основную уборку, т/га
	Общая	Товарная	Прибавка* к стандарту	Общая	Товарная	Прибавка* к стандарту
Ранние сортообразцы
Холмогорский (St)	25,2	22,3	-	42,2	42,0	-
2616/6	30,2	26,9	+5,0/+4,6	45,7	44,2	+3,5/+2,2
2616/7	21,6	14,5	-3,6/-7,8	25,9	14,5	-16,3/-27,5
2616/9	24,9	23,4	-0,3/+1,1	38,4	21,2	-3,8/-20,8
2649/2	21,3	14,4	-3,9/-7,9	25,3	10,9	-46,9/-31,1
НСР 05	4,3	3,8		3,0	2,2
Среднеранние сортообразцы
Елизавета (St)	32,8	29,6	-	39,5	39,3	-
2616/8	27,4	21,2	-5,4/-8,4	35,7	31,8	-3,8/-7,5
2616/3	30,3	24,3	-2,5/-5,3	42,9	41,8	+3,4/+2,5
Среднее	30,2	25,0	-2,6/4,6	39,4	37,6	-0,1/-1,7
НСР 05	2,3	3,6		2,2	1,9

Примечание. * Числитель – к общей урожайности; знаменатель – к товарной.

Note. * Numerator means addition to the total yield value; denominator – addition to the commercial yield value.

у изучаемых гибридов их содержание было на 2,2–3,2 % меньше. В результате исследований по комплексу хозяйственно ценных признаков отобрано всего три гибрида одной популяции 2626 для посадки в 2024 г. в питомнике основного испытания второго года.

Выводы

С целью создания перспективного селекционного материала картофеля проведена комплексная оценка гибридов различного происхождения в питомниках селекционного процесса начиная с питомника одноклубневок. Выделившиеся селекционные номера вовлекаются в дальнейший селекционный процесс и будут использованы для создания новых сортов картофеля с ранним и среднеранним сроками созревания, высокой продуктивностью и устойчивостью к основным заболеваниям для выращивания в условиях северных регионов России.

В годы проведения исследований на посадках картофеля поражения растений вирусными болезнями, ри-зоктониозом и макроспориозом не отмечено. Визуальная оценка гибридов по устойчивости к фитофторозу показывала высокую устойчивость в первый срок наблюдений и снижение устойчивости перед удалением ботвы, чему способствовали погодные условия – умеренная температура воздуха и дождливая погода в августе. В целом территория Архангельской области имеет низкий инфекционный фон, но даже при низкой патогенной нагрузке рекомендуется проводить химическую обработку посадок картофеля.