Эколого-географическая оценка биологического потенциала скороспелых сортов и осеверение сои

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эколого-географическая оценка биологического потенциала скороспелых сортов и осеверение сои

И.В. Сеферова, Т.В. Мисюрина, М.А. Никишкина

В условиях Ленинградской области (59°44' с.ш.) и Краснодарского края (45°18' с.ш.) в полевом посеве изучали показатели развития и продуктивности растений у 17 скороспелых сортов сои из коллекции Всероссийского НИИ растениеводства (ВИР), способных формировать семена при выращивании в северо-западном регионе России. Показано, что для основной части скороспелых сортов в условиях Ленинградской области были характерны бульшая семенная продуктивность, высота растений и высота расположения нижнего боба; наибольшую продуктивностью отмечали у сортов Fiskeby 840-5-3, Fiskeby 1040-4-2 и Магева.

Ключевые слова: соя, семенная продуктивность, Ленинградская область, Краснодарский край, осеверение.

ECOLOGO-GEOGRAPHIC ESTIMATION OF BIOLOGICAL POTENTIAL OF EARLY VARIETIES IN SOYA NORTH ADVANCE

I.V. Seferova, T.V. Misyurina, M.A. Nikishkina

In the conditions of Leningradskaya oblast' (in latitude 59°44' North) and Krasnodarskii region (in latitude 45018' North) in field sowing the authors studied the parameters of development and productivity in 17 early variants of soya from collection of All-Russian Scientific Research Institute of Plant Growing (VIR) capable of forming the seeds during cultivation in northwest region of Russia. It was shown that seed productivity, plant height and height of lower bean in the conditions of Leningradskaya oblast' in most of variants were higher, the Fiskeby 840-5-3, Fiskeby 1040-4-2 and Mageva varieties have the greatest productivity.

Неоднократно обращаясь к теме осеверения земледелия, академик Н.И. Вавилов наиболее полно рассмотрел этот вопрос в работе, опубликованной в 1931 году (1). Указывая, что в Советском Союзе резерв освоения пригодных для эффективного сельскохозяйственного производства территорий в восточном направлении может быть достаточно быстро исчерпан, он рассматривал продвижение растениеводства к северу как одно из приоритетных направлений его развития. Н.И. Вавилов отмечал, что использование специальных агроприемов и достижений селекции, а также знание физиологии растений позволяют значительно продвигать к северу зоны возделывания большинства культур и северные районы могут быть даже более благоприятными для растениеводства, чем южные, благодаря лучшей влагообеспеченности.

Для определения возможных географических пределов распространения культур Н.И. Вавилов предложил и последовательно развивал систему географических посевов (2). На многих примерах он показал, что в пределах одного растительного вида можно выделить формы, по-разному приспособленные к новым условиям. Анализ обширного мирового опыта интродукции привел его к заключению (3), что растения могут успешно приносить урожай на значительном удалении от исходных мест произрастания и организованные по определенному плану географические посевы позволяют выявлять такую способность растений.

Продвижение к северу зон выращивания многих культур, в том числе сои, которая является одной из важнейших культур многоцелевого использования, подтвердило правильность идей Н.И. Вавилова. Но пределы этого продвижения в настоящее время, по-видимому, не достигнуты. Дальнейшее осеверение любых культур, как отмечает академик А.А. Жученко, должно начинаться с оценки их биологического потенциала на новых территориях (4, 5).

Показано, что в условиях Ленинградской области от наиболее скороспелых образцов сои можно получить урожай сформировавшихся семян (5-7). В связи с этим основной нашей целью было сравнительное изучение роста и развития растений сои в двух регионах России -- новом для выращивания культуры северо-западном и традиционном, каким является Краснодарский край.

Методика. Опыты проводили на Кубанской опытной станции Всероссийского НИИ растениеводства (ОС ВИР) (Краснодарский край, 45°18' с.ш.), где осуществляется поддержание всхожести и изучение образцов сои мировой коллекции ВИР, а также в Пушкинском филиале ВИР в Ленинградской области как зоне экспериментального выращивания сои (59°44' с.ш.). Изучали 17 сортов, растения которых, являясь скороспелыми и фотопериодически малочувствительными (8), в условиях Ленинградской области зацветают в достаточно ранние сроки и формируют выполненные семена до наступления осенних заморозков. Из них шесть сортов отечественной селекции (Соер 4 -- создан в Саратовской области, Магева, Окская, Светлая -- в Рязанской области, УСХИ 6 -- в Ульяновской области, Алтом -- в Западной Сибири) районированы в различных регионах Российской Федерации. Остальные изученные сорта -- это селекционный материал, не имеющий прямого хозяйственного использования: Соер 13-91 выведен в Саратовской области, Степная 85, Степная 90, СибНИИК 15/83 -- в Западной Сибири, Fiskeby 840-7-3 и Fiskeby 1040-4-2 -- в Швеции, KG 20 получен из Канады; ПЭП 2, 18, 27 и 28 являются экспериментальными популяциями, созданными на базе шведских и российских сортов в результате многолетних опытов М.Г. Агаева по адаптации сои в Ленинградской области. В испытания не включили сорта, выведенные в Краснодарском крае, поскольку при предварительном изучении ни один из них не был способен формировать семена в условиях Ленинградской области.

Эксперименты проводили в 2004-2006 годах (представлены средние данные за 3 года) согласно методическим указаниям ВИР по изучению коллекции зерновых бобовых культур (9); схема посева 1045 см. В Пушкинском филиале ВИР при посеве в почву вносили ризоторфин 645-б (получен из Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии) для формирования азотфиксирующих клубеньков (на Кубанской ОС ВИР, где сою выращивают давно, инокуляция растений осуществлялась имеющимися в почве азотфиксирующими бактериями). На Кубанской ОС и в Пушкинском филиале ВИР посев выполняли соответственно 10 и 25 мая, всходы появлялись соответственно на 9-е и 14-е сут. На Кубанской ОС образцы созрели на 98-е сут (чем подтверждается их принадлежность к группе наиболее скороспелых) (10). В Пушкинском филиале ВИР уборку проводили в те же сроки. На Кубани и в Ленинградской области средняя за 3 года сумма активных температур (выше +10 °С) за период вегетации составляла соответственно 2122,9 и 1748,0 °С, количество осадков -- 223,4 и 119,8 мм. Поскольку в Пушкинском филиале ВИР ко времени уборки растения в поле не высыхали, после уборки их досушивали в снопах под навесом, а массу семян определяли в помещении при 14 % влажности. Содержание белка и масла в семенах оценивали по Кьельдалю в расчете на абсолютно сухую массу. Статистическую обработку результатов проводили в программах Excel 2002 и Statistica 5.0.

Результаты. Ко времени уборки на Кубанской ОС ВИР растения достигали полного созревания, листья опадали и семена высыхали в бобах; в Пушкинском филиале ВИР частично пожелтели и опали листья только у растений сортов Окская, Светлая, Степная 85, Степная 90, Fiskeby 840-7-3, ПЭП 27 и ПЭП 28, а остальные продолжали вегетировать.

На Кубани и в Ленинградской области длина главного побега в среднем составляла соответственно 22,0-58,8 и 43,4-99,6 см, причем в Пушкинском филиале ВИР у растений всех изученных образцов этот показатель был выше в 2 раза и более. Высота прикрепления нижнего боба (не менее 15 см) определяет возможность механизированной уборки. В южной зоне этот показатель равнялся 2,2-7,2 см и бульшая часть бобов находилась в нижней части растений (габитус исключает механизированную уборку), а в северо-западной нижний боб размещался на высоте 5,8-14,8 см при равномерном распределении бобов по побегам. На Кубанской ОС ВИР растения изучаемых образцов зацветали на 29-35-е, в Ленинградской области -- на 34-43-е сут. Продолжительность периода всходы--цветение во втором варианте была больше на 3-11 сут (в зависимости от реакции образцов на изменение температуры и длину светового дня).

В условиях южной и северо-западной зон у разных образцов масса 1000 семян составляла соответственно от 156 до 247 и от 147 до 211 г. У большей части образцов этот показатель был выше на Кубанской ОС ВИР. В обоих вариантах не отмечали сильной корреляции между массой 1000 семян и продолжительностью периода всходы--цветение, следовательно, в обоих пунктах испытаний у растений изученных образцов сроки начала цветения не определяют степень выполненности семян. В Пушкинском филиале ВИР связь между размером семян и состоянием растений в период уборки (листья желтые или зеленые) была практически не выражена, то есть даже образцы, завершившие вегетацию не полностью, могли иметь крупные семена.

На Кубанской ОС и в Пушкинском филиале ВИР основной показатель продуктивности -- масса семян с растения составляла соответственно 2,8-23,5 и 5,8-12,5 г. Из 17 изученных образцов только у четырех продуктивность была достоверно выше на Кубани, у остальных значения продуктивности были близки в обоих регионах или выше в условиях северо-западного. Образцы, выделившиеся по продуктивности на Кубани, в Ленинградской области оказались в числе наименее продуктивных и наоборот. Наибольшую продуктивность на Кубанской ОС ВИР имели сорта УСХИ 6, Алтом и KG 20 (16,9-23,5 г семян с растения), в Ленинградской области -- сорта Fiskeby 840-5-3, Fiskeby 1040-4-2 и Магева (10,9-12,5 г). Корреляционный анализ показал, что в условиях северо-западного региона продуктивнее были образцы с более длительным периодом вегетации. Показатель массы семян с растения определялся, в основном, числом бобов на растении: коэффициент корреляции (r) на Кубани и в Ленинградской области равнялся соответственно 0,96 и 0,56. В условиях северо-западного региона масса 1000 семян положительно влияла на продуктивность (r = 0,53), южного -- практически не оказывала воздействия (r = -0,28).

В условиях Кубани продуктивность положительно коррелировала со всем комплексом показателей вегетативного развития растений, причем в наибольшей степени -- с числом продуктивных узлов (r = 0,94). Три самых продуктивных в условиях Кубани сорта (KG 20, Алтом и УСХИ 6) были относительно высокорослыми и характеризовались наибольшим числом продуктивных узлов на растении, хотя другие, тоже достаточно высокорослые, имели там низкую или среднюю продуктивность. В Ленинградской области связь продуктивности с высотой растения, числом боковых побегов и продуктивных узлов оказалась слабой и отрицательной, однако один из трех наиболее продуктивных сортов (Магева) здесь был самым высокорослым, что свидетельствует о возможности преодолеть отрицательную зависимость между продуктивностью и высотой растений при создании специальных сортов для северных регионов. В Пушкинском филиале ВИР число бобов в узле влияло на продуктивность сильно и положительно (r = 0,70), число несформированных бобов -- явно отрицательно (r = -0,63).

Наименьшей межгодовой изменчивостью продуктивности семян в обоих пунктах испытаний характеризовались наиболее урожайные образцы, что свидетельствует об их лучшей адаптированности.

На Кубани и в Ленинградской области у растений в опыте содержание белка в семенах составляло соответственно 32,8-46,1 и 32,4-46,6 % (у одних образцов белковость была выше при вегетации в условиях южного, у других -- северо-западного региона), масла в семенах -- соответственно 16,4-24,4 и 15,2-18,1 % (то есть на Кубанской ОС ВИР у всех образцов выше, чем в Пушкинском филиале ВИР).

Морфологические показатели, продуктивность и биохимический состав семян у растений скороспелых сортов сои из коллекции ВИР при выращивании в разных регионах (2004-2006 годы)

Доля белка в семенах оказалась достаточно независимым показателем. Только в условиях Ленинградской области проявилась отрицательная связь этого признака и показателя массы 1000 семян (r = -0,61) вследствие меньшего накопления масла мелкими, неполностью сформировавшимися семенами и относительного повышения в них количества белка. Содержание масла в семенах растений на Кубанской ОС ВИР положительно коррелировало с показателями вегетативного роста, причем сильнее -- с высотой расположения нижнего боба. Наоборот, в Ленинградской области содержание масла в семенах и показатели вегетативного роста были связаны отрицательно и достаточно сильно (вероятно, вследствие того, что только низкорослые образцы успевали сформировать более вызревшие семена и накопить больше масла). Отрицательная корреляция показателей содержания белка и масла в семенах, характерная для изучаемой культуры, проявилась как на Кубанской ОС (r = -0,82), так и в Пушкинском филиале ВИР (r = -0,65).

Расчетные показатели (выход белка и масла с 1 м2) слабо зависели от белковости и масличности семян и сильно коррелировали с семенной продуктивностью: в условиях Кубани и Ленинградской области величина r для выхода белка с 1 м2 составила соответственно 0,99 и 0,91; для выхода масла -- 0,99 (одинаковое значение по двум пунктам испытаний).

биологический сорт продуктивность соя

Распределение скороспелых образцов сои из коллекции ВИР в системе двух факторов при испытании в условиях южного и северо-западного регионов России (2004-2006 годы): и -- соответственно Кубанская опытная станция ВИР (Краснодарский край) и Пушкинский филиал ВИР (Ленинградская обл.). Описание образцов см. таблицу.

Факторный анализ по 22 показателям выявил следующее распределение: 44 % всей изменчивости относится к первому фактору, 26 % -- ко второму. В первом выделились: длина главного и боковых побегов, высота расположения ни-жнего боба, число боковых побегов, число узлов на главном побеге, длина междоузлий главного побега, число продуктивных узлов и связанные с ними признаки -- продолжите-льность периода всходы--цветение и число семян в одном бобе (признаки ве-гетативного роста). Во втором факторе определяющее значение имели масса семян с растения и число бобов на растении (признаки семенной продуктивности). Распределение образцов в системе координат двух факторов (рис.) показывает, что в условиях Ленинградской области растения изученных образцов по вегетативному развитию превосходили выращенные на Кубани. Только сорт ПЭП 28, низкорослый в этих условиях, приближается к образцам, выращенным на Кубани, а сорта KG 20, Алтом и УСХИ 6 с наибольшей длиной главного побега при выращивании на Кубани приближаются к образцам, вегетировавшим в условиях Ленинградской области. По показателю продуктивности, безусловно, выделились эти же сорта -- KG 20, Алтом и УСХИ 6, которые в условиях Кубани по продуктивности значительно превосходили другие образцы; остальные образцы по фактору продуктивности качественно не различались в двух пунктах испытаний.

Таким образом, показано, что в условиях северо-запада России изученные образцы сои из коллекции ВИР формируют выполненные семена; семенная продуктивность составляет: в Ленинградской области -- 5,8-12,5, в Краснодарском крае -- 2,8-23,5 г/растение. В условиях Краснодарского края по продуктивности выделились сорта KG 20, Алтом и УСХИ 6 (16,9-23,5 г/растение), а в Ленинградской области -- сорта Fiskeby 840-5-3, Fiskeby 1040-4-2 и Магева (10,9-12,5 г/растение). Сорта, выделившиеся в Краснодарском крае, были селекционно получены в более южных условиях (Канада, Ульяновская область, юг Западной Сибири), а выделившиеся в Ленинградской области, -- в более северных (Швеция, Рязанская область). В условиях Кубани растения изученных сортов имеют сжатый габитус и исключительно низкое расположение первого боба, что делает их непригодными для механизированной уборки. В Ленинградской области растения выше, нижний боб расположен также значительно выше, размещение бобов по побегам равномернее, но требуется досушивание в снопах.

Литература

1. Вавилов Н.И. Проблема северного земледелия. Избр. тр. М.-Л., 1965, т. 5: 509-518.

2. Вавилов Н.И. Географическая изменчивость растений. Избр. тр. М.-Л., 1965, т. 5: 120-126.

3. Вавилов Н.И. Интродукция растений в советское время и ее результаты. Избр. тр. М.-Л., 1965, т. 5: 674-689.

4. Жученко А.А. Адаптивные основы селекционно-семеноводческой работы в России. В сб.: Тр. 2-го Всерос. съезда по сел. и сем. с.-х. культур. М., 1999: 31-66.

5. Жученко А.А. Возможности производства сои и кукурузы в России. В сб.: Мат. научн.-прак. конф. «О мерах по увеличению производства кукурузы и сои в Российской Федерации». М., 2005: 10-49.

6. Щелко Л.Г. Соя. Теоретические основы селекции растений. В кн.: Генофонд и селекция зерновых бобовых культур (люпин, вика, соя, фасоль). СПб, 1995, т. 3.: 196-322.

7. Сеферова И.В., Никишкина М.А. Потенциал сои зернового и кормового направлений использования на Северо-Западе России. В сб.: Итоги исследований по сое за годы реформирования и направления НИР на 2005-2010 гг. Краснодар, 2004: 59-66.

8. Сеферова И.В., Кошкин В.А. Зависимость скорости развития, высоты и семенной продуктивности сои от фотопериода. В сб.: Тез. докл. Междунар. научн. конф. «Проблемы физиологии растений Севера». Петрозаводск, 2004: 168.

9. Методические указания по изучению коллекции зерновых бобовых культур. Л., 1975.

10. Международный классификатор СЭВ рода Glycine Willd. Л., 1990.

Размещено на Allbest.ru