Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут цукрових буряків

Української академії аграрних наук

Чешневська Людмила Володимирівна

Київ 2001

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Гречка є важливою сільськогосподарською культурою, продовольча цінність якої обумовлена високими поживними властивостями крупи. Вона містить близько 80 % крохмалю, 12 - 18 % білка, 3 % жирів та 2 % клітковини. Завдяки доброму засвоєнню білків і вуглеводів, значному вмісту мінеральних солей (заліза, фосфору, кальцію і міді), органічних кислот (лимонної, яблучної, щавелевої) і вітамінів Р, В₁, В_с, В₂, РР (рутин, тіамін, фолієва кислота, рибофлавін, ніоцин) гречана крупа використовується як продукт дієтичного харчування. Стійкість жирів гречки до окислення, що обумовлена високим вмістом вітаміну Е, сприяє довготривалому зберіганню крупи без втрат її харчових якостей.

Гречка - культура безвідходної технології вирощування. Її можна використовувати для одержання лікарських препаратів, харчового барвника, продукти переробки використовувати в промисловості, для одержання бактеріальних добрив та інше. Важливо також те, що гречка є добрим попередником для озимих та ярих культур. Крім того, вона традиційно одна з кращих медоносів, а також цінна страхова культура.

Здатність гречки формувати урожайність за короткий період вегетації дозволяє вирощувати її у післяукісних та післяжнивних посівах, які є додатковим резервом збільшення виробництва зерна гречки в Україні. Вони не порушують стабільності посівних площ інших культур і дозволяють раціональніше використовувати природні енергетичні ресурси.

Успіх одержання високої врожайності гречки в літніх посівах в значній мірі залежить від генотипу, який з найбільшою віддачею використовує погодні умови, що складаються при пізніх посівах культури. В попередні роки в Проблемній науково-дослідній лабораторії гречки (нині Науково-дослідний інститут круп'яних культур) створено різноманітний селекційний матеріал, на основі якого формується світовий генофонд гречки. Враховуючи те, що в Реєстрі сортів України немає спеціальних сортів гречки, рекомендованих для вирощування в літніх посівах, виникла необхідність оцінити існуючий селекційний матеріал в цих умовах, виділити перспективні селекційні номери для створення відповідних сортів гречки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Досліди є складовою частиною держбюджетної тематики Науково-дослідного інституту круп'яних культур № 0196UO16342 від 01.1996 р.: “Формування вихідного матеріалу в селекції гречки для безвідходної технології її використання та модернізація технології вирощування для південно-західного регіону України”.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження полягала у виділенні вихідного матеріалу із колекції світового генофонду гречки для створення сортів спеціального призначення (страхових, післяукісних посівів і медоносного конвеєра).

Для вирішення цієї мети ставились такі задачі:

вивчити реакцію генотипів, що знаходяться на різних етапах селекційного процесу, на специфічні погодні умови в літніх посівах;

провести відбори генотипів, які краще реагують на вирощування в літніх посівах, дати їм оцінку за біологічними і господарськими ознаками;

узагальнити результати досліджень і виділити селекційні номери, найбільш придатні для створення сортів гречки спеціального призначення.

Об'єкт дослідження - генотип-середовищні відносини та їх вплив на продуктивність та якість плодів, пилкову та нектаропродуктивність квіток гречки.

Предмет дослідження - зразки генофонду гречки з цінними господарськими і біологічними властивостями.

Методи дослідження - польовий - для реєстрації фенологічних фаз, визначення врожайності зерна з облікових ділянок; морфологічного аналізу - для аналізу пробних снопів за морфологічними ознаками; лабораторний - для визначення технологічних якостей плодів, пилкової продуктивності квіток гречки, вмісту білка, жиру, крохмалю в плодах, сумарної кількості цукрів у нектарі квіток гречки; розрахунковий - для визначення пилкової продуктивності, нектаро- і медопродуктивності одного гектара посівів гречки; порівняльний - для встановлення відхилень від стандарту, реакції на строк сівби та зміну погодних умов; математично-статистичний - для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для умов південно-західної частини Лісостепу України проведено оцінку різного за походженням вихідного селекційного матеріалу гречки щодо придатності його для літніх посівів. Встановлено генотип-середовищні відносини, що складаються між різним вихідним матеріалом та специфічними погодними умовами. Виділено перспективний селекційний матеріал для створення сортів гречки спеціального призначення. Визначено нектаропродуктивність та пилкоутворюючу здатність квіток гречки при вирощуванні в літніх посівах.

Практичне значення одержаних результатів. Ідентифіковано генотипи з високою адаптивною здатністю до вирощування в післяукісних і страхових посівах. Селекційні номери 134/97, 135/97, 137/97, 140/97, 143/97, 3/95, 598/93, 41/93 використовуються в колекції світового генофонду гречки та селекційних програмах Науково-дослідного інституту круп'яних культур Подільської державної аграрно-технічної академії, в Уманській державній аграрній академії, на Дослідній станції рису УААН, Устимівській дослідній станції рослинництва.

Селекційні номери 598/93, 3/93, 41/93, з комплексом господарсько-цінних ознак, розмножуються і готуються для передачі в Державне сортовипробування як сорти для літніх посівів і медоносного конвеєра. Перспективний селекційний номер 29/92 (Єлєна) передано в Державне сортовипробування.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто провела огляд вітчизняної та зарубіжної літератури за темою дисертації, польові досліди та лабораторні аналізи, статистичну обробку результатів досліджень. Сформулювала висновки і рекомендації для селекційної практики та виробництва.

Апробація результатів дисертації. Матеріали результатів досліджень оприлюднені на Регіональній науково-практичній конференції “Проблеми селекції, насінництва і технології вирощування гречки” (м. Кам'янець-Поділь-ський, 1997), Міжнародній науково-практичній конференції “Перспективи розвитку рисосіяння” (м. Скадовськ, 1998), щорічних звітах в Науково-дослідному інституті круп'яних культур та наукових конференціях професорсько-викладацького складу Подільської державної аграрно-технічної академії (1996 - 2000 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 наукових праць, в тому числі 4 статті в наукових фахових виданнях та тези регіональних та міжнародної конференцій.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація викладена на 126 сторінках друкованого тексту, містить 27 таблиць, 21 рисунок і 13 додатків. Складається із загальної характеристики роботи, чотирьох розділів, висновків та практичних рекомендацій. Список використаних джерел налічує 195 посилань.

Зміст роботи

Гречка в літніх посівах

Розглянуто та проаналізовано результати досліджень з питань поширення та використання гречки як проміжної культури в різних країнах світу, історію розвитку та методи селекції гречки для пізніх посівів. Обґрунтовано актуальність підбору вихідного матеріалу для створення сортів гречки спеціального призначення.

Умови, матеріал і методи досліджень

Дослідження проведені у 1996 - 1998 рр. на базі Науково-дослідного інституту круп'яних культур Подільської державної аграрно-технічної академії. Досліди закладали в селекційній сівозміні дослідного поля, розміщеного в південній лісостеповій частині Хмельницької області, ґрунтово-кліматичні умови якої відповідають біологічним вимогам культури гречка.

Роки досліджень значно відрізнялись за погодними умовами, що дозволило об'єктивно оцінити вихідний селекційний матеріал.

Матеріалом для досліджень служили зразки світового генофонду гречки Науково-дослідного інституту круп'яних культур, підібрані за біологічними і господарськими властивостями.

Переважна більшість селекційних номерів створена методом індукованого мутагенезу, де широко використовувались різні дози радіаційних гама-випромінювань, лазерного опромінення, різні концентрації хімічних мутагенів, а також сумісна дія радіаційного і хімічного факторів. Значну частину вихідного матеріалу становили номери, створені методом простої та складної гібридизації. Решта матеріалу представлена номерами, виділеними за коефіцієнтом господарським та радіорезистентністю, відборами із селекційних сортів та перспективних популяцій (табл. 1).

Таблиця 1. Походження і об'єм матеріалу (1996 - 1998 рр.)

Матеріал вивчали згідно схеми селекційного процесу в селекційному, контрольному розсадниках та конкурсному сортовипробуванні. Облікова площа ділянки відповідно становила 2,7; 5 і 25 м². Контрольний розсадник закладали в трьох-, конкурсне сортовипробування - в чотирьох разовій повторності. В усіх розсадниках за стандарт прийнято сорт Вікторія, занесений в Реєстр сортів України.

Закладання дослідів, характеристику матеріалу, аналіз рослин, урожайності і оцінку якості зерна проводили відповідно загальноприйнятих методів та методик Державного сортовипробування (1989). Матеріал вивчали в умовах екранної ізоляції, створеної за допомогою тетраплоїдної форми гречки (методика запропонована Е. Д. Неттевичем і Н. В. Фесенко (1964) та удосконалена О. С. Алексеєвою (1970)).

Спосіб сівби - широкорядний з шириною міжрядь 45 см. Сівбу проводили в період 12 - 20 червня. Протягом періоду вегетації в усіх розсадниках проводили фенологічні спостереження, реєстрацію фенологічних фаз: поява сходів, початок цвітіння та побуріння плодів, достигання 75% плодів. Облік урожайності проводили методом суцільного обмолоту, в селекційному розсаднику в грамах на 1 м², в інших розсадниках - в тоннах на 1 га. Біометричний аналіз рослин за пробними снопами проводили на 20 типових рослинах згідно методичних вказівок для аналізу структури рослин гречки, розроблених Л. П. Бочкарьовою в 1994 році. Відбір рослин на подовжений період продуктивного цвітіння проводили за методикою М. В. Фесенка, С. Ю. Коблева, Г. Є. Мартиненко, А. І. Котляр (1992).

Пилкоутворюючу здатність андроцею квіток гречки визначали за методикою В. К. Пельменєва (1975). Відбір проб нектару проводили методом змиву його з квіток, що запропонований Г. Бонье у 1879 році і удосконалений Е. К. Левенцовою (1954) та В. Г. Копелькієвським, Г. М. Русаковою, І. С. Тіменською, Е. Г. Чепіком (1977). Сумарну кількість цукрів визначали напівмікрометодом, запропонованим Дюбайсом з співробітниками і описаним В. Т. Плешковим (1976). Отримані дані аналізували методом варіаційної статистики (Г. Н. Зайцев, 1984, В. М. Шмідт, 1984) та дисперсійним методом (Б. О. Доспехов, 1985).

Результати дослідження

гречка генотип селекційний матеріал

Реакція різних генотипів гречки на специфічні умови вирощування в літніх посівах

Характеристика селекційного матеріалу різного походження за господарсько-цінними ознаками. Найбільшу групу матеріалу селекційного та контрольного розсадника становили селекційні номери, створені різними методами індукованого мутагенезу, а також прості та складні гібриди і відбори з них.

Основними критеріями оцінки вихідного матеріалу у розсадниках були тривалість періоду вегетації, урожайність та якість зерна з урахуванням походження.

В результаті проведених оцінок ідентифіковано низку генотипів з високою адаптивною здатністю до вирощування в літніх посівах. Це номери гібридного походження 3/95 (Зеленоквіткова 90 х Ідель), 598/93 ([(Altiramosum x Kарлик) (Bікторія x Зеленоквіткову 90)] х Казанку), 134/97 (відбір із номера 3/95), 135/97 (відбір із номера 31/95 (Козачка х Вікторію Подільську), 143/97 (відбір із номера 36/95 (Вікторія х Подільську)), а також мутаційного походження 137/97 і 140/97 (відбори із популяцій, отриманих дією НЕС на сорти Скоростигла 81 і Аніта). Виділений матеріал характеризується високою продуктивністю та добрими технологічними якостями зерна.

Варіація біологічних і господарських ознак гречки та генотип-середовищні відносини в літніх посівах.

Варіабельність кількісних ознак у різних генотипів гречки. В літніх посівах, порівняно з весняними, рослини гречки потрапляють під вплив специфічних умов довкілля. Це веде до зміни габітусу рослин, динаміки цвітіння та плодоутворення.

З метою вивчення особливостей та поведінки селекційних номерів гречки різного походження в літніх посівах було проведено аналіз морфології рослин.

Виявлено високу кореляційну залежність тривалості періоду вегетації гречки від вузла першого суцвіття, урожайності - від числа плодів на рослині (коефіцієнт кореляції становив відповідно 0,79 - 0,88 і 0,83 - 0,94).

Для встановлення ступеня вирівняності популяцій за окремими морфологічними ознаками використовували коефіцієнт варіації (Т. Н. Зайцев, 1984).

Аналіз морфологічних ознак різних генотипів гречки показав, що серед основних морфологічних показників найбільш мінливими є число плодів, суцвіть і пагонів на рослині. За ступенем варіабельності морфологічні показники різних за походженням селекційних номерів гречки розміщуються в такому порядку: число плодів (до 92 %), число пагонів (до 88 %), число пагонів першого порядку (до 72 %), число суцвіть (до 65 %), вузол першого галуження (до 58 %), число листків (до 56 %), число вузлів на стеблі (до 35 %), вузол першого суцвіття (до 23 %), висота рослини (до 20 %).

Тривалість міжфазних та вегетаційного періодів як прояв генотип-середовищних відносин. Перспективний селекційний матеріал, виділений з контрольного розсадника, а також підібраний за біологічними і господарськими ознаками з колекції світового генофонду гречки, оцінювався в конкурсному сортовипробуванні. Переважна більшість досліджуваних номерів отримана методом відбору на скоростиглість елітних рослин із селекційних сортів різного походження: Крупинка (ІВ на детермінантність), Космея (насичуюче в поколіннях гамма-опромінення насіння сорту Радехівська поліпшена дозою 5 Гр.), Галлея (РВ із матеріалу, отриманого дією радіаційних гамма-променів в дозі 200 Гр. на насіння сорту Вікторія), Аеліта (РВ із матеріалу, отриманого дією радіаційних гамма-променів в дозі 300 Гр. на насіння сорту Радехівська поліпшена), Степова (РВ із гібридної популяції (Космея х Галлею)), Мрія (ІРВ із матеріалу, отриманого дією ПАБК і НМС на сорт Асторія), Веселка (РГВ із матеріалу, отриманого дією НМС, НЕС, ПАБК на сорт Асторія), Кара-Даг (ІВ із матеріалу, отриманого насичуюючим в поколіннях гамма-опроміненням насіння сорту Вікторія дозою 5 Гр.), Роксолана (РГВ із матеріалу, отриманого дією радіаційних гамма-променів в дозі 100-300 Гр. на насіння сорту Зеленоквіткова 90).

Вивчення селекційного матеріалу гречки за різних умов вирощування дозволило встановити генотип-середовищні відносини, одним з проявів яких є тривалість міжфазних та вегетаційного періодів.

Результати досліджень показали, що в літніх посівах, порівняно з весняними, період вегетації скорочується на 5 - 10 діб (6 - 12 %) за рахунок періоду генеративного розвитку (табл. 2).

Вплив генотипу та років вирощування на морфологічні показники селекційних номерів гречки. Роки проведення польових досліджень значно відрізнялися за погодними умовами. Суттєва різниця в розподілі опадів та в температурах у відповідні періоди вегетації гречки вплинула на ріст і розвиток вегетативної маси рослин і структуру габітусу. Тому морфологічна оцінка селекційних номерів в конкурсному сортовипробуванні дала змогу не лише дослідити їх особливості в літніх посівах, а й виявити вплив різних факторів на зміну морфологічних показників.

Аналіз морфологічних особливостей різних генотипів гречки показав, що продуктивність рослин в літніх посівах, яка визначається масою плодів з рослини, найбільше пов'язана з числом плодів і суцвіть на рослині (коефіцієнт кореляції становив відповідно 0,90 - 0,96; 0,59 - 0,73).

На формування і розвиток основних елементів структури рослин гречки в літніх посівах суттєвий вплив (17 - 82 %) мають погодні умови (середньодобова температура повітря і сума опадів) протягом періоду вегетації; від впливу цих умов найбільше залежить висота рослин, число вузлів на стеблі, число листків та суцвіть (на 70 - 82 %).

Таблиця 2. Реакція різних генотипів гречки на умови вирощування за тривалістю міжфазних та вегетаційного періодів (середнє за 1996 - 1998 роки), діб

* - літній посів, ** - весняний посів

Генотипові особливості номерів чітко проявляються за показниками: число виповнених плодів на рослині, число пагонів першого та послідуючих порядків, вузол першого галуження та першого суцвіття. Отже, на ці ознаки треба звертати особливу увагу при створенні нового селекційного матеріалу.

Реакція селекційного матеріалу різного походження на специфічні умови вирощування за якісними показниками. Основним завданням наших досліджень було виділення вихідного селекційного матеріалу з підвищеною адаптивністю до вирощування в літніх посівах, що проявляється у здатності формувати велику врожайність з добрими технологічними якостями зерна.

В середньому за три роки врожайність кращих селекційних номерів гречки в літніх посівах знаходилась в межах 1,01 - 1,43 т/га. Найвищою вона була у номера 29/92, який достовірно перевищив стандарт за цим показником. Варто відмітити, що цей номер, в порівнянні з іншими, відзначався стабільністю за урожайністю у різні за погодними умовами роки, тобто виявився найбільш пластичним. Порівняно високу продуктивність в літніх посівах має сорт Вікторія, прийнятий за стандарт (1,36 т/га), але його урожайність значно коливалась за роками (в межах 1,14 - 1,71 т/га). Важливою особливістю сорту Вікторія є стійкість до екстремальних умов вирощування.

Результати проведених досліджень показують, що різні генотипи гречки по-різному реагують на вирощування в літніх посівах. Якщо порівняти зернову продуктивність відповідних номерів залежно від умов вирощування, то їх можна умовно поділити на 3 групи. Перша - ті, що реагують на вирощування в літніх посівах значним підвищенням врожайності: селекційний номер 29/92, отриманий методом відбору елітних рослин, попередньо оцінених за коефіцієнтами господарським та радіорезистентністю з матеріалу повторного багаторазового гамма-опромінення сорту Вікторія, 107/95 - методом відбору на скоростиглість із сорту Кара-Даг, а також стандарт - сорт Вікторія. Друга - урожайність знаходиться майже на одному рівні з незначним відхиленням в сторону зменшення чи збільшення: 103/95, 106/95, 104/95, 105/95, 108/95, 109/95, 102/95, 110/95 (відбори на скоростиглість із сортів Аеліта, Веселка, Степова, Мрія, Роксолана, Космея, Крупинка, Галлея). Третя - помітно знижують урожайність: номер 41/93, сформований з відборів рослин, попередньо оцінених за коефіцієнтами господарським та радіорезистентністю з мутантної популяції десятирічного гамма-опромінення сорту Вікторія (рис. 1).

Дисперсійним аналізом встановлено, що урожайність гречки як у весняних, так і в літніх посівах на 47% залежала від впливу погодних умов, зокрема середньодобової температури повітря та суми опадів. Тоді як вплив генотипу у літніх посівах проявлявся на 9 % сильніше, ніж у весняних. Дія не врахованих факторів становила в середньому 5 %.

Дозрівання гречки літніх посівів дуже часто проходить в умовах, які в тій чи іншій мірі відхиляються від оптимальних. Недостатня інтенсивність сонячного освітлення, іноді надмірна вологість повітря і ґрунту при зниженні денних і особливо нічних температур погіршують умови синтезу пластичних речовин та їх відтік до генеративних органів, що приводить до зниження числа повноцінних плодів на рослині. Утворюється велика кількість щуплого слабо виповненого зерна, тобто рудяку.

Встановлено, що у різних номерів гречки процентний вміст рудяку в урожаї різний і від його кількості в певній мірі залежить урожайність. Слід відмітити, що цей показник знаходиться в прямій залежності від крупності плодів, тобто маси 1000 зерен (при кореляції 0,88 + 0,19). Дослідження показали, що збільшення маси 1000 зерен до 32 г не знижувало врожайності відповідних селекційних номерів. Тоді як у крупноплідних генотипів з масою 33 - 36 г вміст рудяку досягав 30 % (відбори із сортів Роксолана і Кара-Даг), а кінцева врожайність при цьому значно падала і найбільше коливалась за роками, тобто залежала від погодних умов. Тому такі сортотипи не доцільно використовувати для пізніх посівів. Кращими для них є селекційний матеріал з масою 1000 зерен близько 30 г, прикладом чого є номер 29/92.

Основними показниками, які характеризують зерно гречки як сировину для круп'яної промисловості є крупність, вирівняність і плівчастість плодів. Вивчення реакції різних генотипів на умови середовища, які складаються в літніх посівах, показало, що технологічні якості зерна, в першу чергу, залежать від генотипових особливостей вихідного селекційного матеріалу. Вплив генотипу на масу 1000 зерен становив 87%, на вирівняність плодів -79 %, на плівчастість плодів-57 %.

На умови пізніх посівів різні генотипи гречки реагують суттєвим зниженням вирівняності (до 10 %) та підвищенням плівчастості плодів (близько 1 %). Найбільш пластичними за технологічними якостями зерна є селекційний матеріал 29/92, виділений за коефіцієнтом господарським та радіорезистентністю з мутантної популяції та відбори на скоростиглість із сортів Аеліта і Степова (номери 103/95 і 105/95) (табл. 3).

Таблиця 3. Реакція різних селекційних номерів гречки на специфічні умови вирощування за технологічними якостями зерна (середнє за 1996 - 1998 роки), %

* - літній посів, ** - весняний посів

Нектаро- і пилкова продуктивність різних за походженням генотипів. Відбір проб для аналізу нектаропродуктивності проводився в період масового цвітіння гречки за сприятливих погодних умов.

Результати досліджень показали, що нектарність квіток гречки визначається особливостями генотипів. Їх вплив становив 78 %, тоді як умови років вирощування впливали лише на 3 %.

В середньому за 1996 - 1998 роки нектарність досліджуваних номерів коливалась в межах 6,59 - 11,93 мг на 100 квіток з максимальним значенням цього показника у селекційного номера 41/93. Порівняно високою нектаро-продуктивністю відзначились також номери 108/95, 110/95, 29/92, 598/93, 3/95.

Встановлено, що при вирощуванні гречки в літніх посівах нектарність квіток суттєво знижується, що становить 0,68 - 2,50 мг/100 квіток залежно від генотипу при НІР₀₅ - 0,54 мг/100 квіток. Найбільшим зниженням нектаропродуктивності (2,50 та 2,38 мг/100 квіток) реагували на пізній строк сівби селекційні номери 29/92 і 107/95 (рис. 2).

Крім нектаропродуктивності, важливим показником для характеристики селекційного матеріалу у літніх посівах є пилкоутворююча здатність андроцею квіток гречки. У різних селекційних номерів пилкова продуктивність квіток коливалась в межах 0,100 - 0,200 мг на одну квітку залежно від генотипу та умов вирощування. В середньому найвищою пилковою продуктивністю квіток відзначились селекційні номери 598/93 і 29/92, які достовірно перевищили стандарт за цим показником. Велику кількість пилку в квітці формують також селекційні номери 3/95, 110/95, 106/95, 102/95, 107/95, але перевищення над стандартом знаходяться в межах похибки.