Характеристика коллекционных образцов озимого ячменя по основным хозяйственно ценным признакам и свойствам
Озимый ячмень — ценная зернофуражная культура. На Северном Кавказе является одной из наиболее урожайных зерновых культур, высокая потенциальная продуктивность определяется особенностями формирования урожая.
Основные фазы его роста и развития проходят в относительно увлажненный период, где он лучше использует влагу осенне-зимних осадков, экономнее расходует ее на единицу продукции. Обладая более коротким периодом вегетации, озимый ячмень рано освобождает поля для обработки под следующую культуру. В условиях интенсивного земледелия освободившиеся поля используют для выращивания пожнивных посевов. Питательная ценность зерна ячменя значительно превосходит зерно пшеницы за счет лучшей сбалансированности белка по аминокислотному составу. Разностороннее использование этой культуры на кормовые и пищевые цели определяет его важное значение в зерновом балансе.
Широкое внедрение озимого ячменя на полях сельхозтоваропроизводителей Ростовской области могло бы способствовать значительному увеличению производства зерна, но недостаточная зимостойкость существующих сортов препятствует увеличению посевных площадей. Опыт отечественной и зарубежной науки и практики свидетельствует о том, что вклад сорта в повышение урожайности на современном этапе развития сельскохозяйственного производства достигает 70%.
Характерной чертой климата Ростовской области, как и всей зоны с недостаточным и неустойчивым увлажнением, являются большие колебания погодных условий по годам. В зоне часто повторяются засухи, сопровождаемые сильными ветрами юго-восточного направления, но отдельные годы отличаются избытком осадков, что приводит к развитию болезней и полеганию. Такие колебания вызывают определенные трудности в получении стабильных урожаев ячменя, в преодолении которых большие резервы заложены во внедрении новых высокоурожайных сортов, более приспособленных к погодным стресс-факторам.
В связи с этим в АНЦ «Донской» разработан план по созданию сортов озимого ячменя с учетом зональной специфики территории, отличающихся высокой урожайностью, устойчивостью к полеганию и поражению листовыми болезнями, а также улучшенным качеством зерна. Для этого ежегодно проводится оценка селекционного и коллекционного материала по основным хозяйственно ценным признакам с целью подбора родительских форм для включения в программы гибридизации.
Цель исследований — провести оценку коллекционных образцов озимого ячменя в различные по погодным условиям годы и выделить наиболее адаптированные к местным метеорологическим и почвенным условиям для использования в селекционном процессе.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в отделе селекции и семеноводства ячменя ФГБНУ «АНЦ “Донской”» (г. Зерноград) в 2021–2023 гг.
В изучении были 134 коллекционных образца местной селекции и инорайонной селекции. Сорта отечественной селекции составляли 48 шт. от всех изучаемых, 26 шт. — Германии, 14 шт. — Франции, 13 шт. — Украины, 9 шт. — США, 3 шт. — Чехии, 2 шт. — Югославии (сорта получены до 1992 г.) и др. (рис. 1).
Почва опытного участка — чернозем обыкновенный (предкавказский, карбонатный), глинистый, малогумусный. Структура почвы — зернисто-комковатая. Предшественник — горох. Коллекционный питомник ячменя высевали сеялкой Wintersteiger Plotseed, учетная площадь — 10 м2, норма высева — 450 шт. всхожих семян на 1 м2, стандартный среднеспелый сорт Тимофей высевается через 20 номеров.
Закладку опыта, учеты и наблюдения осуществляли согласно методике полевого опыта (2014 г.) и Государственного сортоиспытания (2019 г.). Массу 1000 зерен определяли согласно ГОСТ 12042-80.
Метеорологические условия 2020/21 с.-х. года характеризовались повышенным температурным режимом как в осенний, так и в весенне-летний период. Среднегодовая температура воздуха составила 11,7 °С, превысив многолетнюю на 2,0 °С. В июне выпало повышенное количество осадков по сравнению с многолетними данными (103,9 мм). В июле, наоборот, были недобор осадков (24,6 мм) и значительный рост температур (26,7 °С). Наиболее благоприятным по погодным условиям был 2021/22 с.-х. год (метеостанция Зерноград). Весенне-летний период 2022/23 с.-х. года характеризовался обилием осадков (125,5% от нормы) с порывами ветра практически весь период вегетации озимого ячменя.
Содержание белка в зерне голозерного ячменя определяли по Къельдалю (ГОСТ 10846-91), содержание лизина — по ГОСТ 33428-2015.
Математическую обработку данных проводили на компьютере с помощью специальных программ Microsoft Office Excel, Microsoft Office Word, Statistica 6.0 (все США).
Результаты и их обсуждение
Длительность вегетационного периода зависит от генетической природы сорта и условий вегетации. Для получения стабильно высоких урожаев большое значение имеют сорта, наиболее адаптированные по длительности вегетационного периода к условиям выращивания. В среднем за годы исследований начало колошения отмечено 13 мая, окончание — 26 мая (стандарт — 21 мая) (рис. 2).
В отчетном году 34% изучаемых сортов имели более короткий период вегетации (минус 4–7 дней) по сравнению со среднеспелым стандартным сортом Тимофей: Безостый 1954 (минус 6 дней), Параллелум 1963 (минус 7 дней), Тигр (минус 7 дней), Секрет (минус 6 дней), Зенит (минус 6 дней) (Россия), Фермер (минус 7 дней), (Украина), Жерун (минус 7 дней) (Болгария), Pamunkey (минус 7 дней) (США) и др. (табл. 1).
Основными составляющими урожайности являются компоненты структуры: количество продуктивных стеблей на 1 м2, озерненость колоса, масса 1000 зерен, масса зерна с колоса.
На юге Ростовской области на первый план в селекции выдвигается проблема засухоустойчивости. К косвенным показателям степени засухоустойчивости озимого ячменя относятся масса 1000 зерен, продуктивная кустистость и количество зерен в колосе. Засухоустойчивые сорта формируют более крупное зерно, высокие — продуктивный колосостой и озерненность колоса. Масса 1000 зерен у образцов находилась в пределах 25–60 г (стандарт – 38,2 г) (рис. 3).
Все изучаемые образцы были распределены на 5 групп: очень мелкозерные (< 35,0 г) — 12%, мелкозерные (35,1–40,0 г) — 45% образцов, среднезерные (40,1–45,0 г) — 26%, крупнозерные (45,1–50,0 г) — 11% и очень крупнозерные (более 50 г) — 6%.
По показателю «масса 1000 зерен» 17% образцов достоверно превысили стандарт: Премьер (Россия), Nectaria, Vanessa, 18513 ЕН11, Explorer 3/2, Explorer 4/2 (Франция), KWS 2/117, KWS-Hiskory (Германия) и др.
К группе с максимальной крупностью зерна относились сорта, представленные в таблице 2.
Количество продуктивных стеблей на 1 м2 является наследуемым признаком, значительно изменяющимся в зависимости от условий выращивания.
За годы исследований количество продуктивных стеблей на 1 м² находилось в пределах от 327 шт/м² (Perkins, США) до 551 (Wintwalt, Германия) шт/м² (рис. 4).
Лучшие показатели по данному признаку имели сорта Explorer 4, Explorer 8, Wintwalt (Германия), Comanche (Франция), Frost (Швейцария) (табл. 3).
Количество зерен в колосе у образцов варьировало: от 20 до 30 шт. — у двурядных сортов, от 50 до 65 шт. — у многорядных сортов (стандарт — 60 шт.) (рис. 5).
Очень высокие значения признака (более 60 шт. у многорядных образцов) были отмечены у 9% изучаемых сортов: Радикал, Кондрат, Аванс, Жаворонок (Россия), Caprice, Azurel (Франция) и др. 63% многорядных сортов сформировали высокое количество зерен в колосе (55–60 шт.).
Среди двурядных образцов 11% сформировали высокие значения изучаемого признака (более 25 шт.). Выделились такие сорта, как Агроферм (Россия), Explorer 4 (Германия), Cello (США), Karisma (Англия) и др.
В среднем за годы исследований масса зерна с колоса у сортов озимого ячменя варьировала от 0,92 г у сорта Wintwalt (Германия) до 2,69 г у сорта Уши (Германия) (рис. 6).
По данному признаку лучшие показатели отмечены у сортов Факир (2,44 г) (Россия), Хоббит (2,45 г) (Швейцария), Novosadski 321 (2,51 г), Novosadski 329 (2,44 г) (Югославия), Парадиз (2,63 г) (Болгария), Wintwalt (2,69 г) (Германия).
Полегание посевов может вызывать значительное снижение урожайности и качества зерна ячменя. Интенсивный рост растений во влажные годы приводит к их полеганию в период налива зерна. В засушливые годы, наоборот, рост задерживается, в результате чего растения не могут сформировать оптимальную ассимиляционную поверхность, а это в свою очередь вызывает недобор урожая. Высота растений тесно связана с устойчивостью к полеганию. Значения признака «высота растений» находились в пределах от 60,4 см (Perkins, США) до 122,9 см (Днистр, Украина) (рис. 7).
По анализируемому признаку изучаемые образцы были разделены на группы: низкорослые (61,0–70,9 см) — 1%, среднерослые (81–100 см) — 20%, средневысокие (101–110 см) — 58%, высокорослые (111–120 см) — 20%, очень высокие (121–140 см) — 1% (Днистр, Украина).
В группе низкорослых отмечен один образец — Perkins (США). Он рекомендован для использования в скрещиваниях как источник короткостебельности.
Сбор зерна с единицы площади — основной критерий значимости сорта в конкретных условиях. В среднем за 3 года исследований урожайность сортов озимого ячменя варьировала от 4,2 т/га (сорт Perkins, США) до 7,9 т/га (сорт Парадиз, Болгария) (рис. 8).
В среднем за годы исследования достоверно превысили стандартный сорт Тимофей по урожайности 8% образцов: Артель, Купец (Россия), Explorer 3/2, Explorer 4/2, Explorer 2, Explorer 6 (Франция), Парадиз (Болгария) и др. (табл. 4).
На величину урожайности за годы исследований оказывали положительное влияние в средней степени масса 1000 зерен (r = 0,46 ± 0,00) и в слабой степени устойчивость к полеганию (r = 0,32 ± 0,00), количество продуктивных стеблей на 1 м2 (r = 0,33 ± 0,00). При увеличении значений этих признаков увеличивалась и урожайность коллекционных образцов озимого ячменя.
Рассматривая пути повышения потенциальной продуктивности растений озимого ячменя, нельзя обойти проблему повышения содержания белка в зерне. Несмотря на преимущество ячменя в кормовом отношении, улучшение его питательной ценности является одной из важнейших и очень трудоемких задач селекции настоящего и будущего.
Содержание белка в зерне в годы исследования варьировало от 11,1 до 13,1% (стандарт — 11,5%) (рис. 9).
Среднее содержание белка в зерне (12,1–13,4%) выявлено у 40% сортов, у остальных образцов — низкое (10,5–12,0%). Наибольшие значения данного признака выявлены у сортов Бастион — 12,7%, Рандеву (Россия) — 13,1%; Одесский 167 (Украина) — 12,8%; Wintwalt (Германия) — 12,6%; Hoody (Англия) — 12,9%.
Содержание лизина в белке у ячменя может варьировать в зависимости от сорта и условий выращивания. Низкое содержание лизина может быть при выращивании ячменя на низком минеральном фоне или если растение подвергается стрессу, например из-за засухи или недостатка питательных веществ.
Лизин является важной аминокислотой для человека и животных, поэтому низкое содержание лизина в белке ячменя может ограничивать его полезность в питании. Содержание лизина в белке в среднем за годы исследований варьировало от 3,5 до 4,1% (стандарт — 3,7%) (рис. 10).
Максимальное значение признака (более 3,9%) отмечено у 6% сортов: Артель (Россия); Метелица (Украина); Baraka, Oribi (Франция); KWS-2-117, Explorer 2, 6577СН (Германия); Novosadski 331 (Югославия).
По комплексу хозяйственно ценных признаков выделились 4 сорта: Explorer 3/2, Explorer 4/2 (Франция); Wintwalt (Германия); Парадиз (Болгария).
Выделенные образцы различного эколого-географического происхождения, обладающие комплексом или отдельными хозяйственно-биологическими признаками и свойствами, рекомендуется использовать в качестве родительских форм для создания высокопродуктивных сортов озимого ячменя.
Выводы
По результатам изучения коллекционного материала выделены сортообразцы для использования в селекционных программах по увеличению значений отдельных признаков и их комплексу:
количество продуктивных стеблей на единицу площади: Explorer 4, Explorer 8, Wintwalt (Германия); Comanche (Франция); Frost (Швейцария);
масса 1000 зерен: Премьер (Россия); Nectaria, Vanessa, 18513 ЕН11, Explorer 3/2, Explorer 4/2 (Франция); KWS 2/117, KWS-Hiskory (Германия);
масса зерна с колоса: Факир (Россия); Хоббит (Швейцария); Novosadski 321, Novosadski 329 (Югославия); Парадиз (Болгария); Wintwalt (Германия);
высокая озерненность колоса: Радикал, Кондрат, Аванс, Жаворонок (Россия); Caprice, Azurel (Франция);
скороспелость: Безостый 1954, Параллелум 1963, Тигр, Секрет, Зенит (Россия); Фермер (Украина); Жерун (Болгария); Pamunkey (США);
высокая урожайность: Артель, Купец (Россия); Explorer 3/2, Explorer 4/2 (Франция), Explorer 2, Explorer 6 (Германия); Парадиз (Болгария). Выделившиеся по комплексу признаков образцы рекомендуются для использования в селекционных программах при создании нового селекционного высокопродуктивного и высококачественного материала озимого ячменя.
Об авторах
Эдуард Сергеевич Дорошенко; научный сотрудник отдела селекции и семеноводства ячменя, кандидат сельскохозяйственных наук
doroshenko.eduard.91@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-0787-9754
Александра Александровна Донцова; ведущий научный сотрудник отдела селекции и семеноводства ячменя, кандидат сельскохозяйственных наук
https://orcid.org/0000-0002-6570-4303
Аграрный научный центр «Донской», Научный городок, 3, Зерноград, Ростовская обл., 347740, Россия
УДК: 633.161:631.52
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-384-7-107-112
