Сравнительная характеристика современных сортов яровой и озимой пшениц в связи с селекцией на высокую и качественную урожайность зерна в условиях Центрально-Черноземного региона России

Вве^ение. Необходимость возделывания яровой и озимой пшеницы обусловлена, пре^де всего, огромной потребностью в высококачественном сырье для хлебопекарной и пищевой промышленности. B силу этого её значение на мировом продовольственном рынке будет только возрастать [1, 2].

Для обеспечения устойчивого и эффективного развития продовольственного рынка России в основных зерносеющих регионах страны весьма ва^но знать реальные возмо^ности растений яровой и озимой пшеницы, которые способны максимально реализовывать свой генетический потенциал продуктивности. B связи с этим, нами было проведено сравнительное изучение современных сортов озимой и яровой пшениц в условиях экологического испытания на Шатиловской СХОС, результатам которого и посвящена данная научная статья.

Цель иссле^ований – выявить биологические и хозяйственные достоинства и недостатки растений у современных сортов озимой и яровой пшениц, определить перспективы их использования.

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования проводились на базе ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ BO Орловский Г^У в рамках совместного проекта по селекции с Шатиловской СХОС ФГБНУ

ФНЦ ЗБК и Белгородским Г^У имени В.Я. Горина и в соответствии с тематическим планом-заданием Министерства сельского хозяйства РФ.

Экологическое испытание опытного материала осуществлялось на опытном поле Шатиловской СХОС, а морфофизиологический анализ, структура и качество уро^ая выполнялись в лабораториях ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ.

Объектом исследований являлись сортообразцы яровой и озимой пшеницы из ведущих селекционных центров России. Выращивание осуществлялось по общепринятой технологии для региона. Площадь делянки составляла 25 м2, размещение - систематическое со смещением, повторность 3-4-х кратная.

Биохимические показатели качества (содер^ание белка, клейковины) определяли на анализаторе зерна марки Infratec 1241 швейцарской фирмы FOSS.

Учеты и наблюдения проводились в соответствии с общепринятыми методиками [3, 4].

Метеоусловия во время вегетации растений в годы исследований заметно различались. В 2014 году вторая и третья декады апреля были теплее обычного на 0,1-1,6°С., а май - на 1,4°С, на фоне повышенного увлажнения - количество осадков превышало среднемноголетнюю норму на 25%. Но июнь был засушливым и ^арким - количество осадков выпало на 48% меньше, от среднемноголетней нормы при температуре воздуха на 1,2-2,4°С выше ее значения.

Погодные условия в течение вегетационного периода 2015 года характеризовались неравномерным распределением осадков и перепадами температуры. В апреле температура воздуха была на 1,9ºС ни^е, а количество осадков на 45% больше среднемноголетней нормы. В мае температура воздуха и количество осадков, наоборот, превышали на 3,2ºС и на 24% соответственно среднемноголетние показатели. В июне среднесуточные температуры были близкими к среднемноголетним данным, при большом избытке влаги - осадков выпало 155% к среднемноголетней норме. Из-за сильного ветра, который пришелся на 3 декаду июня, посевы сильно полегли.

В 2016 году в третьей декаде апреля было холоднее обычного на 4ºС, а количество осадков выпало на 34% меньше среднемноголетней нормы. В мае и в июне температура воздуха и количество осадков так^е были ни^е нормы в среднем на 1,3ºС и 53,5%. Лишь в июле и в августе отмечалось теплее обычного на 0,8°С и на 3°С, соответственно.

В 2017 году апрель также был холоднее обычного на 3,5°С, а количество осадков выпало 111% среднемноголетней нормы, тогда как в мае температура воздуха была выше на 4,1ºС, а количество осадков на 31% меньше обычной нормы. Более экстремальная погода отмечалась в июне: температура воздуха была ниже на 0,9°С, а количество осадков на 72% среднемноголетних значений. Июль же был теплее и влажнее обычного - температура воздуха была выше на 3,1 °С, а количество осадков на 44% среднемноголетнею норму.

В 2018 году погодные условия были еще экстремальнее, особенно в первую половину вегетационного периода: температура воздуха была выше (в апреле на 2,1°С, в мае - на 3,2°С, в июне - на 1,2°С), а количество осадков ниже: в апреле - на 10,0 мм, в мае на 19,0 мм, а в июне - на 56,0 мм по сравнению со среднемноголетними значениями.

Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью современных компьютерных программ с использованием методических рекомендаций Б.А. Доспехова (1985) [5] .

Результаты и обсуждение. Благодаря достижениям селекции уро^айность зерна яровой и озимой пшениц в Центральном и ЦентральноЧерноземном регионе России выросла в последние годы до 6 т/га, а в определенных условиях у отдельных сортов она мо^ет достигать 10,0 т/га и более [6-8].

По результатам проведенных нами исследований, уро^айность зерна у современных сортов озимой пшеницы в условиях экологического испытания на Шатиловской СХОС составляла в годы исследований в среднем 4,4 т/га, тогда как у сортов яровой пшеницы при тех ^е условиях она формировалась на уровне 3,5 т/га, то есть была на 20% меньше Интервал генотипического варьирования уро^айности зерна у озимой пшеницы находился в пределах 2,6-5,5 т/га, а у яровой пшеницы – 2,4-4,5 т/га. Максимальная уро^айность зерна в благоприятных погодных условиях вегетации составляла в среднем 7,6 т/га – у озимой пшеницы и 5,0 т/га – у яровой пшеницы [8]. Причем, сорта яровой пшеницы в целом формировали не только более низкую, но и менее стабильную уро^айность зерна. В годы исследований ее величина у яровой пшеницы варьировала от 2,0 до 4,6 т/га, а у озимой пшеницы – от 3,7 до 5,5 т/га (рис.1).

2014       2015

Яровая пшеница

2016       2017       2018

Озимая пшеница

Рисунок 1 – Уро^айность зерна яровой и озимой пшеницы в среднем по изученным сортам в годы испытания на Шатиловской СХОС

Тем не менее, в определенных условиях уро^айность яровой пшеницы вполне мо^ет быть сопоставима с уро^айностью озимой пшеницы, что позволяет ее рассматривать как страхующую культуру [9].

В наших опытах это отмечалось в 2015 и 2017 годы, когда во время колошения, цветения и формирования зерновок (июнь) выпало ограниченное количество осадков – ни^е многолетней нормы в среднем на 28,5%. Очевидно, это мо^но объяснить лучшей устойчивостью яровой пшеницы к недостатку влаги по причине образования у растений большего количества зародышевых корней, по сравнению с озимой пшеницы. Рядом ученых данное свойство рассматривается в качестве селекционного показателя при отборе исходного материала на засухоустойчивость [10, 11].

Проведенные нами лабораторные опыты показали, что современные сорта яровой пшеницы на ранних этапах развития имеют определенное преимущество и по устойчивости к осмотическому стрессу. Значения всхо^ести семян на растворе сахарозы у сортов и селекционных линий яровой пшеницы оказались в среднем на 10% выше, чем у сортов озимой пшеницы (рис. 2).

□ Селекционные линии яровой пшеницы

• □ Сорта озимой пшеницы

Рисунок 2 – Сравнительная оценка устойчивости к осмотическому стрессу сортов яровой и озимой пшеницы

^нализ распределения сортов по группам устойчивости выявил, что доля высокоустойчивых сортов в общем их числе у сортов яровой пшеницы на 8,9% больше, чем у озимой, а доля высоко и среднеустойчивых в сумме составляет 65%, тогда как у озимой пшеницы – 46,4 %.

Среди изученных сортов яровой пшеницы наиболее высокой засухоустойчивостью на ранних этапах развития характеризовались Вороне^ская 18, Дарья, Йолдыз, Вятчанка, Тулайковская 110, Любава – всхо^есть их семян на растворе сахарозы находилась в пределах 72-88%, по сравнению с прорастанием на воде (табл. 1).

Таблица 1 – Оценка относительной засухоустойчивости сортов яровой пшеницы (% семян, проросших на растворе сахарозы по отношению к контролю)

Высокоустойчивые		Среднеустойчивые		Устойчивость ни^е средней		Неустойчивые
Вороне^ская 18	88	Кинельская Юбилейная	70	Безенчукская Нива	50	Безенчукская 210	30
Дарья	86	Донская нива	70	Фаворит	47	Безенчукская 209	14
Вятчанка	85	Злата	68	Биора 2	39
Йолдыз	81	Экада	68	Кинельская 60	38
Тулайковская 110	80	^гата	60	Донская Элегия	33
Любава	72	Юбилейная 80	60
		Башкирская 28	58

У сортов озимой пшеницы лучшими показателями засухоустойчивости на ранних этапах развития характеризуются Богданка, ^риадна, Чернозёмка 88, Вяземка, Находка, Памяти Федина (табл. 2).

Таблица 2 – Оценка относительной засухоустойчивости сортов озимой пшеницы (% семян, проросших на растворе сахарозы по отношению к контролю)

Высокоустойчив		Среднеустойчив		Устойчивость ни^е средней		Неустойчивые
Богданка	82	Ксения	59	Бунчук	50	Черноземка 115	25
^риадна	65	Синтетик	58	Писанка	49	Немчиновская 24	25
Черноземка 88	65	Немчиновская 57	54	Инна	47	Капризуля	20
Вяземка	65	Казачье	52	Корочанка	44	^ксинит	16
Находка	63	Московская 39	51	^скет	41
Памяти Федина	61	Багира	51	Капитан	41
				Благодарка	40
				Марафон	35
				Лагуна	34
				Крастал	32
				Базальт	32
				Зерноградская 11	32

Причем, в генофонде ка^дой культуры выявлены генотипы, которые отличаются и высокой устойчивостью к недостатку влаги, и сопоставимой уро^айностью зерна, в силу этого могут рассматриваться, как перспективный исходный материал для селекции. У яровой пшеницы таковыми являются Вороне^ская 18, Йолдыз и Дарья; у озимой пшеницы – Памяти Федина и ^риадна.

Однако, для сельскохозяйственного производства ва^но, чтобы новые сорта пшеницы формировали не только высокий и стабильный, но и качественный уро^ай зерна, пре^де всего, из-за востребованности хлебопекарных качеств. Достичь данной цели за счет сорта и технологии, по-видимому, будет не просто, ввиду существующей отрицательной зависимости ме^ду двумя этими признаками [12] и значительным влиянием на показатели качества зерна погодных условий [13-15].

Тем не менее, практика показывает, что эта проблема все ^е мо^ет быть преодолена средствами селекции. Сандухадзе Б.И. с соавторами (2016), при сопоставлении средней уро^айности и качества зерна у сортов по годам наблюдали разнонаправленные их изменения: при более низкой уро^айности содер^ание клейковины повышалось, а при высокой уро^айности, наоборот, сни^алось. В засушливые годы при низкой уро^айности содер^ание клейковины увеличивалось. По их мнению, однотипная изменчивость по средним показателям изучавшихся признаков отра^ает видовую адаптивность на внешние факторы, различия ^е по сортам свидетельствуют о результатах селекции. Это позволило им сделать вывод о перспективности селекции озимой пшеницы на сочетание уро^айности и качества зерна [16].

В наших опытах, так^е были получены доказательства о перспективах селекции на высокую уро^айность и качество зерна. Среди изученных сортов озимой пшеницы высокую и качественную уро^айность зерна формировали Памяти Федина, Московская 40, ^риадна, которые могут рассматриваться селекцией культуры в качестве перспективного исходного материала.

В решении проблемы получения уро^айности высокого качества еще больший интерес для производства представляют сорта яровой пшеницы. В годы исследований содер^ание белка в их зерне было в среднем на один процент выше, чем у озимой пшеницы и варьировало от 15,0 до 16,8%. Наиболее существенное преимущество отмечалось в 2014 и 2018 годы – в среднем на 2%, а в 2015 году сорта яровой пшеницы формировали не только более качественный по содер^анию белка уро^ай, но и одинаковый по величине с озимой пшеницей (рис. 3).

• ■ Яровая пшеница          ■ Озимая пшеница

Рисунок 3 – Среднее содер^ание белка в зерне по изученным сортам яровой и озимой пшеницы в годы исследований, %

Во многом схо^ие результаты получены и по содер^анию в зерне клейковины. У сортов яровой пшеницы ее значение в годы исследований варьировало от 23,8 до 29,3%, а у озимой пшеницы – от 21,1 до 28,5%, соответственно (рис. 4).

35,0

30,0

0,0

29,3 28,5

27,9

25,0

20,0

15,0

10,0

5,0

2014 г.         2015 г.

• ■    Яровая пшеница

27,5

2016 г.

28,0

2017 г.

• ■    Озимая пшеница

28,4

2018 г.

Рисунок 4 – Среднее содер^ание клейковины в зерне по изученным сортам яровой и озимой пшеницы в годы исследований, %

У яровой пшеницы наибольшим содер^анием в зерне белка и клейковины отличались сорта ^гата, Рима, Вольнодонская, а у озимой пшеницы – Московская 40, Бригада, Московская 39. Причем сорта яровой пшеницы Иделле, Кинельская Юбилейная, Йолдыз формировали не только наиболее качественный, но и высокий уро^ай зерна,

Выво^ы. Таким образом, биологический потенциал современных сортов яровой и озимой пшеницы позволяет в условиях Центрально-Черноземного региона России получать высокий и качественный уро^ай зерна, пригодный на продовольственные цели. Основными достоинствами сортов озимой пшеницы является высокая и относительно стабильная уро^айность по годам, а у сортов яровой пшеницы – повышенная устойчивость к засухе на начальных этапах развития и высокие хлебопекарные качества, что позволяет рекомендовать возделывать данную культуру в регионе наравне с озимой пшеницей.

Для дальнейшего повышения эффективности сельскохозяйственного производства, у сортов озимой пшеницы актуально на начальных этапах развития повысить способность зерновок оттягивать труднодоступную влагу из почвенного комплекса, в связи с появившейся в последние годы тенденцией острого дефицита атмосферных осадков в августе-сентябре.

Весьма перспективным направлением в селекции культуры на уро^айность и качество мо^ет оказаться и повышение фотосинтетической активности листьев в период формирования зерновок. Ме^ду интенсивностью фотосинтеза, содер^анием клейковины и белка нами выявлена поло^ительная связь, особенно значимая в условиях вегетации с ограниченным количеством осадков, что наблюдалось в 2015 и 2018 годах. В 2015 г. коэффициент корреляции интенсивности фотосинтеза с содер^анием белка составлял +0,86, с содер^анием клейковины – +0,82, а в 2018 г. его значение было равно +0,76 и +0,71, соответственно.

У яровой ^е пшеницы поднять существенно эффективность производства мо^но, к примеру, путем увеличения у новых сортов адаптивности к различным условиям освещения, используя для этого разработанный нами специальный способ (патент № 2694197 от 09.07.2019 г.).