Создание селекционного материала яровой мягкой пшеницы в условиях Центральной Якутии

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

06.01.05 - «Селекция и семеноводство»

СОЗДАНИЕ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

Чичигинаров Василий Васильевич

Новосибирск - 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Якутском научно-исследовательском институте сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, академик

Гончаров Петр Лазаревич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор,

Ильин Владимир Семенович,

кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник

Сотник Андрей Яковлевич

Ведущая организация -Государственное научное учреждение Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «17» сентября 2009 г. в 10⁰⁰ часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 006.058.01 при Государственном научном учреждении Сибирском научно-исследовательском институте кормов СО Россельхозакадемии (630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск, ГНУ СибНИИ кормов СО Россельхозакадемии, факс: 8 (383) 348-39-11

С диссертацией можно ознакомиться в ученой части ГНУ СибНИИ кормов СО Россельхозакадемии

Автореферат разослан «____» августа 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного советаОсипова Г.М.

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. На Севере-Востоке России Якутия является единственной областью, где возделывается пшеница. На высоких широтах, в условиях низкого биоклиматического потенциала успешное решение проблемы повышения производительности земледелия связано с созданием приспособленных к местному климату сортов.

Учитывая малоземелье, истощение почвенных ресурсов, темпы прироста населения планеты, глобальное изменение климата, следует, видимо, ожидать ускоренного освоения громадного земельного фонда регионов с мерзлотными почвами под сельскохозяйственные культуры. Наиболее благоприятные по климатическим условиям территории уже освоены человеком, и остались малоосвоенными в сельскохозяйственном производстве лишь северные территории (это - 60% территории России).

Климат Якутии характеризуется коротким летом, с недостаточным количеством весенне-летних осадков и резким снижением среднесуточных температур осенью. Этим определяется необходимость создания селекционного материала и новых засухоустойчивых сортов преимущественно ранней и средней групп спелости.

Цель исследований. Создание и оценка селекционного материала яровой мягкой пшеницы, сочетающего комплекс хозяйственно-ценных признаков в условиях Центральной Якутии (скороспелость и засухоустойчивость; урожайность и устойчивость к полеганию и болезням).

В задачу исследований входит:

1. Создать селекционный материал и отобрать по комплексу признаков гибридные популяции с целью использования в селекционной работе;

2. Изучить селекционный материал яровой мягкой пшеницы по хозяйственно-ценным признакам;

3. Исследовать особенности роста и развития перспективных форм в условиях Центральной Якутии;

4. Использовать лучшие из них для создания адаптированных сортов.

Научная новизна исследований. В условиях Центральной Якутии проведена комплексная оценка хозяйственно-ценных признаков и свойств сортов и гибридных форм яровой мягкой пшеницы по образцам полученных из СибНИИРС. Выявлены источники селекционно-ценных признаков и свойств. Методом внутривидовой гибридизации получен новый селекционный материал, сочетающий скороспелость и стабильность урожая зерна с высоким качеством.

Положения, выносимые на защиту:

- лучшие источники яровой мягкой пшеницы по комплексу хозяйственно-ценных признаков из коллекции СибНИИРС в условиях Центральной Якутии;

- новый селекционный материал, созданный в ЯНИИСХ.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Создан новый селекционный материал яровой мягкой пшеницы с комплексом хозяйственно-ценных признаков, который используется для выведения новых среднеранних, и урожайных сортов для условий Центральной Якутии в ГНУ ЯНИИСХ Россельхозакадемии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ученом совете и методическом совете по растениеводству ЯНИИСХ (2004-2008 гг.). Результаты исследования докладывались на научно-практических конференциях Якутского НИИСХ (Якутск 2005, 2006), международной конференции (Улан-Батор, 2007), научно-методической конференции (Красноярск, 2005). По материалам диссертации опубликованы 5 научных статей.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 164 странице машинописного текста, содержит 33 таблицы, 14 рисунков и 10 приложений. Состоит из введения, 3 глав, выводов, предложений для селекционной практики, списка использованной литературы, включающего 173 источника, в том числе 25 иностранных авторов.

Экспериментальная часть проведена в ГНУ ЯНИИСХ Россельхозакадемии в соответствии с тематическим планом института. Номер государственной регистрации - 15070.6111004668.06.8.005.5.

2. Условия, материал и методика проведения исследований

Исследования проводились в Центральной Якутии в 2005-2008 гг. на экспериментальных полях стационара Якутского НИИ сельского хозяйства по зерновым культурам (п. Селекционная Хангаласского района).

Почвы опытного участка мерзлотные таежно-палевые, легкосуглинистые, характеризуются низким содержанием общего азота - 0,15-0,19%, высоким содержанием валового фосфора 0,19-0,22%. Обеспеченность подвижным фосфором 60-150 мг/кг, содержание обменного калия высокое. Имеют нейтральную или слабощелочную реакцию.

Метеорологические условия в годы. Метеорологические условия в годы проведения исследований (2005-2008 гг.) по тепло и влагообеспеченности в период вегетации яровой мягкой пшеницы были контрастными (рис. 1, 2).

Рис.1 Динамика среднесуточных температур вегетационного периода 2005-2008 гг. (метеостанция г. Покровска)

По сумме осадков годы исследования сильно различались друг от друга. Так, в 2005 году за вегетационный период выпало 193 мм осадков тогда как в 2006 -268 мм, что соответственно на 20 и 94 мм выше средней многолетней нормы (рис. 2).

Важным показателем баланса температурного и водного режимов является гидротермический коэффициент, который в рассматриваемые годы варьировал от 1,04 в 2005 г. до 1,44 в 2006 г. В целом метеорологические условия (2005-2008 гг.) можно охарактеризовать как благоприятные для роста и развития яровой мягкой пшеницы.

Рис. 2 Сумма среднемесячных осадков за вегетационный период 2005-2008 гг. (метеостанция, г. Покровска)

Исходный материал и методика исследований. В 2004 г. на коллекционных, селекционных, методических и контрольных питомниках отдела методических основ селекции растений Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции (СибНИИРС) нами было отобрано из 284 сортообразцов 59 сортов и гибридных форм для испытания в условиях Центральной Якутии.

В 2006-2007 гг. гибридизация проведена по 20 комбинациям. При гибридизации в качестве отцовской формы использовали районированный сорт Приленская 19, как донор скороспелости и устойчивости против полегания. Материнскими формами служили высокопродуктивные сорта и гибридные популяции, созданные в ИЦиГ СО РАН. Этот материал был передан нам отделом методических основ селекции растений (СибНИИРС).

Учеты и наблюдения проведены по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971). «Методические основы селекции растений» П.Л. Гончаров и Н.П. Гончаров (1993). Химические анализы выполнены в лаборатории биохимии и массового анализа Якутского НИИСХ согласно общепринятым методикам (Разумов, 1982). Экспериментальный материал обработан статистически по Б.А. Доспехову (1975) с помощью пакета прикладных программ «Snedecor» (Cорокин, 2004).

Схема селекционного опыта включала питомники - исходного материала, гибридный, селекционный; контрольные питомники и конкурсного сортоиспытания.

Опыление в различные годы осуществлялось различными способами - принудительным, ограниченно свободным, твел-методом и камерным. Твел - метод разработан международным центром по улучшению кукурузы и пшеницы (Мексика).

Вегетационный период. Изучаемые сорта и формы по вегетационному периоду нами разделены на три группы: раннеспелые выколашиваются раньше среднеранних на 2-3 дня раньше и на 4-6 дней раньше среднеспелых. Длина вегетационного периода (всходы-восковая спелость) всех сортов и сортообразцов варьировала от 75 до 90 дней и более: раннеспелые 72-80 дней, среднеранние 80-88, среднеспелые 84-94.

Посев-всходы. В Центральной Якутии в зависимости от сроков сева появление всходов отмечается в последней пятидневке мая или в первой декаде июня и число дней от посева до всходов в среднем составляет 12-13 дней. В прохладном и засушливом в 2005 году продолжительность периода составила 15 дней, тогда как в более теплом и влажном 2006 г. - 13.

В целом для появления массовых всходов разных сортов яровой мягкой пшеницы требуется сумма положительных температур в порядке 130-140 ⁰С.

Всходы-кущение. В Центральной Якутии с быстрым нарастанием среднесуточных температур воздуха на фоне общей засушливости климата и высокой солнечной инсоляции, продолжительность периода значительно короче, чем в других областях России и составляет в среднем 7-9 дней.

Всходы-колошение. Продолжительность периода по годам варьировала незначительно, несмотря на то, что по метеорологическим условиям рассматриваемые годы довольно сильно отличались друг от друга (табл. 1).

Таблица 1. Продолжительность периода всходы-колошение у сортообразцов в разные по метеорологическим условиям годы (2005-2007 гг.)

Примечание. St - стандарт

Колошение-восковая спелость. В Центральной Якутии продолжительность периода колошение-восковая спелость сильно варьирует в зависимости от метеорологических условий, сопутствующих формированию и созреванию зерна (табл. 2).

Таблица 2 Продолжительность периода колошение-созревание у сортообразцов в разные по метеорологическим условиям годы (2005-2007 гг.)

Примечание. St - стандарт

Таким образом, на продолжительность рассматриваемого периода наиболее сильное влияние оказывают температурные условия в период налива и созревания семян. В 2005 г. высокие среднесуточные температуры воздуха во второй декаде июля и теплая сухая погода в первой и второй декадах августа способствовали ускоренному формированию и созреванию зерна у сортов всех групп спелости. В 2006 году после засушливой и жаркой погоды в первой декаде июня, установилась продолжительная прохладная и пасмурная дождливая погода, среднесуточные температуры воздуха в период колошение - созревание были самыми низкими за все годы наших наблюдений. В итоге даже у сорта Приленская 19 (St) период от колошения до созревания в 2006 году значительно длиннее, чем в предыдущие годы.

Всходы-восковая спелость. Своеобразные погодно-климатические условия в Центральной Якутии в целом способствуют сокращению вегетационного периода яровой пшеницы. Осадки в первой половине вегетации не оказывают существенного влияния на продолжительность вегетационного периода, а осадки после колошения, особенно в сочетании с низкими среднесуточными температурами сильно задерживают созревание зерна, тем самым удлиняют вегетационный период в целом.

Урожай и его элементы. Величина урожая зерна яровой пшеницы зависит от трех компонентов: числа колосьев на единицу площади, числа зерен в колосе и массы зерна на один колос.

Таблица 3 Зависимость урожайности зерна яровой пшеницы от элементов структуры урожая

Примечание. *-5-ный уровень значимости.

Достоверная связь урожайности зерна с массой зерна с растения, продуктивный стеблестой и массы 1000 зерен, наблюдались в 2005 и 2007 гг. (табл. 3).

Число зерен в колосе. В 2005 и 2007 гг. наблюдалось резкое снижение числа колосков в колосе из-за неблагоприятных температурных условий в период всходы - выход в трубку (в начале первой декады июня среднесуточная температура воздуха опускалась ниже +10 ⁰С, температура воздуха в ночные часы снижалась до -4 ⁰С). В эти годы была отмечена низкая озерненность колоса.

Масса 1000 зерен. Ливневые дожди в августе в 2006 и 2007 гг., заметно задержали созревание зерна. Отсутствие раннеосенних заморозков в эти годы значительно продлило период возможной вегетации растений и большинство испытанных нами сортов, даже среднепоздние, достигли восковой спелости. По этой причине в указанные годы, особенно в 2007 году период формирования и созревания зерен был самым продолжительным, и это положительно отразилось на массе 1000 зерен - самые высокие показатели отмечены в 2007 г.

Качество зерна. Высоким содержанием протеина выделились сорта и сортообразцы яровой мягкой пшеницы, относящиеся к самым различным группам по спелости. Среди них большой интерес представляют среднеспелые сорта, сочетающие высокую продуктивность с повышенной содержанием протеина: 1112-Э-96, 1369-М-02, (Омская 9 х Вера) х (АНК101 х И363956) 60-h-85 х (АНК101 х И363956), 1368-Э-02 (Омская 17 х Новосибирская 67), 1380-Э-02 (Новосибирская 20 х Скала), №8-2001/6307-С2/5-С29 х И-363956, №9-2001/0449-С-3/6-ВС1ЕЦГ, (La х Красноярская) х Иртышанка 38/1, Алтайская 92 х Кантегирская 89 у которых протеин варьировало от 15,19 до 16,30%.

Устойчивость к болезням. В условиях Центральной Якутии на посевах яровой мягкой пшеницы массовое ежегодное распространение имеет желтая пятнистость, а поражение другими болезням встречается крайне редко. Оценка селекционного материала на естественном фоне в течение 2005 - 2008 гг. показала, что желтая пятнистость отмечена во всех номерах. По пятибалльной шкале имели поражение 2 балла 5 номеров: Приленская 19 (St), 82/96 (99/00-15/3) х Новосибирская 20, (Омская 9 х Вера) х (Омская 17 х Новосибирская 67), 1015-Э-94, 1297-Э-02, 1 балл - 12 номеров, а у 10 номеров поражения не было отмечено: №8-2001/6307-С2/5-С29 х И-363956, №5 2001/10725. С.-2/1-Новосибирская 20, Алтайская 92 х Кантегирская 89, Relin х Adonis, 1009-Э-94, №9-2001/0449-С-3/6-ВС1ЕЦГ, (Скала х Новосибирская 67) х Ш-467, (АНК 101 х И-363956) х (Вера х Скала), TDD х К-28420, Adonis- К-54975.

Урожайность зерна. Среди образцов, испытанных на коллекционном, селекционном, контрольном и конкурсном питомниках выделены образцы, превосходящие по урожаю зерна стандартный сорт Приленская 19 в 1,5-1,7 раза (табл. 4).

Следует отметить, что большинство выделенных по продуктивности сортообразцов относятся к раннеспелым, среднеранним группам спелости.

Период созревания зерна в Якутии проходит в условиях резко снижающихся среднесуточных температур воздуха на фоне кратковременных ночных заморозков. Поэтому дальнейшая работа с этими образцами, по-видимому, будет связано с отбором более скороспелых, нетребовательных к теплу в период созревания биотипов, способных созреть до наступления сильных осенних заморозков.

Среди созданного нами гибридного материала по комплексу хозяйственно-ценных признаков выделены формы, относящиеся к самым различным группам спелости (табл.5).

Таблица 4 Образцы из коллекции СибНИИРС выделившиеся по комплексу хозяйственно-ценных признаков (2005-2008 гг.)

Примечание. St - стандарт; * - Конкурсный питомник; ** - Контрольный питомник 2 года; - *** - Контрольный питомник 1 года.

Таблица 5. Местные гибридные формы, отобранные для дальнейшей селекционной доработки (2007-2008 гг.)

Примечание. St - стандарт

В полученных гибридных популяциях (F2,F3) полностью не проявились хозяйственно-ценные признаки материнских форм, как-то высокая озерненность, устойчивость к полеганию и т.д.

В дальнейшем планируется проведение индивидуального и массовых отборов более скороспелых, хорошо озерненных, не требовательных к теплу в период восковая-полная спелость биотипов.

Выводы

1. Продолжительность вегетационного периода зерновых в Якутии определяется главным образом, метеорологическими условиями в период формирования и созревания семян. Осадки в период созревания зерна пшеницы, особенно в сочетании с низким среднесуточными температурами, и ночными похолоданиями значительно задерживают созревание растений, удлиняя тем самым весь вегетационный период.

2. Результаты комплексного изучения селекционного материала яровой мягкой пшеницы из генофонда СибНИИРС показали большое их разнообразие по хозяйственно важным признакам. Среди них выделены в качестве доноров:

- по скороспелости: 1307-Э-02, СкПГ, 1409-М-02, Relin х Adonis, 1009-Э-94;

- по продуктивности: (АНК101 х И-363956) х (Вера х СкПГ), 99-309, №5 2001/10725.С.-2 /1-Новосибирская 20 УПГ, Алтайская 92 х Кантегирская 89;

- по сочетанию скороспелости и урожайности: 1009-Э-94, 1409-М-02, Новосибирская 20.

3. Высокая приспособленность к агроэкологическим условиям Центральной Якутии определяет селекционную ценность якутских сортов пшеницы (Приленская 6, Приленская 19, Якутянка 224). Они служат источником таких ценных признаков, как положительная реакция на длинный световой день, высокое содержание белка, устойчивость к болезням.

4. Созданные нами парным скрещиванием высокопродуктивные гибриды, относящиеся к группе среднеспелых сортов, нуждаются в насыщении признака скороспелости от скороспелого донора (возвратные скрещивания);

- тепловые ресурсы Центральной Якутии в отдельные годы ограничивают полное созревание крупнозерных среднеранних сортов, вследствие чего большинство из них вызревают не каждый год.

5. Выявлена сопряженность основных урожайных и качественных показателей у яровой пшеницы. Наиболее надежными косвенными критериями отбора на высокую урожайность зерна у яровой пшеницы являются: масса 1000 зерен (r=0,54…0,72), число растений с м² (r=0,49…0,56), число продуктивных стеблей с м² (r=0,41…0,77).

6. Среднеранние и среднеспелые популяции сортообразцов 1009-Э-94, 1101-Э-95, (La х Красноярская) х 38/1, Саха (Омская 17 х Новосибирская 67), превосходят стандартный сорт Приленская 19 по урожайности и качеству зерна.

- по содержанию сырого протеина выделены: Приленская 19 - 12,6%, Саха (Омская 17 х Новосибирская 67) - 13,6%, 1009-Э-94 (Новосибирская 81 х Красноярская) х Лютесценс 25 - 12,8%, 1101-Э-95 - 12,4%;

- по стекловидности отмечены сорта: Якутянка 224 - 56,8%; Саха (Омская 17 х Новосибирская 67) - 47,8%.

Предложения селекционной практике

1. Рекомендуется включить в селекционный процесс, выделившиеся на коллекционных и конкурсных питомниках образцы для улучшения следующих признаков:

- по скороспелости - сорт Саха (Омская 17 х Новосибирская 67), линии - 1101-Э-95, 1009-Э-94;

- по озерненности колоса - Алтайская 92 х Кантегирская 89, 99-304, 99-309, 99-318, (Скала х Новосибирская 67) х Ш-467.

- по урожайности - Adonis х Омская 9 х Вера, (La х Красноярская) х Иртышанка 10, (АНК101 х И-363956) х (Вера х СкПГ), Алтайская 92 х Кантегирская 89, №5 2001/10725.С.-2 /1-Новосибирская 20 УПГ, 99-309 (АНК 101 х И-363956) х Ш-467.

- по содержанию белка и стекловидности - (Омская 9 х Вера) х (Омская 17 х Новосибирская 67), Алтайская 92 х Кантегирская 89, 9201-82196(99100-1913) х Новосибирская 20, 1369-М-02 (Омская 17 Новосибирская 67), №5-2001/10725-С.-2/1-Новосибирская 20 УПГ, (La х Красноярская) х Иртышанка 38/1.

2. Созданные высокопродуктивные, среднеранние гибриды нуждаются в насыщении признака скороспелости от скороспелого отцовского донора (возвратные скрещивания).

3. Создание и испытание селекционного материала в разных экологических зонах Западной Сибири (СибНИИРС) и Центральной Якутии (Якутский НИИСХ) позволяют совершенствовать принципы подбора родительских компонентов для создания селекционно-ценных форм в экстремальных условиях Севера.

селекционный яровой пшеница якутия

Публикации по материалам диссертации

1. Чичигинаров В.В. Конкурсное испытание сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Новосибирской области на скороспелость и продуктивность / В.В. Чичигинаров // Селекция на устойчивость растений к биотическим и абиотическим факторам среды: Материалы науч.-метод. конф. (г. Красноярск, 12-13 июля 2005г.). - Новосибирск, 2006. - С. 136-138.

2. Рожин В.С. Возделывание зерновых культур в условиях Якутии / В.С. Рожин, В.В. Чичигинаров // Достижения науки и техники АПК. -2006. - №5. - С. 12-13.

3. Рожин В.С. Сорта зерновых культур для регионов с низким биоклиматическим потенциалом / В.С. Рожин, Л.В. Амбросьева, И.Н. Константинова, В.В. Чичигинаров // Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии и Казахстана: материалы 10-й междунар. конф. по науч. обеспечению азиат. территорий (Улан-Батор, 3-6 июля 2007 г.). - Новосибирск, 2007. - С. 178-179.

4. Чичигинаров В.В. Оценка исходного материала яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим факторам среды. / В.В. Чичигинаров // Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Якутии: Сб. мат. науч.- практ. конф., посвящ. 50-летию Якут. НИИСХ СО РАСХН (Якутск, 25 июля 2006 г.) / РАСХН. Сиб отд-ние, Якут НИИСХ. - Новосибирск, 2007. - С. 462 -465.

5. Чичигинаров В.В. Создание селекционного материала яровой мягкой пшеницы в условиях Центральной Якутии / В.В. Чичигинаров // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2009. -№ 6. - С. 22-29.

Размещено на Allbest.ru