Создание и оценка по основным хозяйственно ценным признакам нового сорта озимой мягкой пшеницы Рубин Дона
В системе мероприятий, направленных на повышение производства зерна и улучшение его качества, определенную роль должна занимать сортосмена как один из наиболее дешевых и доступных факторов интенсификации зернового хозяйства. Это в свою очередь напрямую связано с созданием и ускоренным внедрением новых высокопродуктивных, качественных сортов с учетом их агроэкологического размещения по природно-климатическим зонам или конкретным регионам. Именно сорт остается самым эффективным ресурсом повышения урожая, энергосбережения, роста рентабельности и конкурентоспособности.
Урожайность является основополагающим агрономическим показателем, определяющим результативность селекционной работы по любой сельскохозяйственной культуре, в том числе по озимой пшенице. Это интегрированный показатель, который зависит от многих составляющих: абио- и биотических факторов, культуры земледелия, сортовых особенностей, условий возделывания и так далее.
Современные сорта, как яровой, так и озимой пшеницы, характеризуются высоким потенциалом продуктивности, но в условиях производства уровень его реализации остается еще довольно низким, значительно варьирующим по годам под влиянием абиотических и биотических стрессоров. Это свидетельствует о недостаточном уровне их экологической устойчивости, стрессоустойчивости, в результате чего потенциальная урожайность сельскохозяйственных культур реализуется крайне слабо— от 25 до 40%.
Эффективность зернового хозяйства зависит не только от урожайности, но и от качества произведенного зерна, которое определяет его пригодность к использованию по целевому назначению. Проблема высококачественного зерна для производства и переработки остается по-прежнему актуальной и не решенной в полной мере. Отсутствие качественного зерна пшеницы привело к росту рынка хлебопекарных смесей и улучшителей муки, связанных с безопасностью здоровья человека.
В связи с этим селекционная работа по пшенице должна быть направлена на создание сортов с высокими технологическими свойствами, стабильных по урожайности за счет повышенной устойчивости к стресс-факторам, болезням и вредителям, то есть сортов, приспособленных к конкретным условиям среды.
Для юга Ростовской области основными стресс-факторами, лимитирующими урожайность, являются засуха (почвенная, обусловленная дефицитом влаги в почве в разные периоды онтогенеза растений, и атмосферная, связанная с высокими температурами и суховеями в период активной вегетации, особенно налива и созревания зерна), условия перезимовки (низкие температуры на глубине залегания узла кущения, ледяная корка, выпирание растений, весенние заморозки), ливни со шквалистыми ветрами, болезни и вредители.
Цели исследований — создание и оценка сорта озимой мягкой пшеницы Рубин Дона по урожайности и основным адаптационным, технологическим и хлебопекарным свойствам.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены в 2018–2023 гг. в конкурсном сортоиспытании научного севооборота отдела селекции и семеноводства озимой пшеницы ФГБНУ «АНЦ “Донской”». Объекты исследований — новый сорт озимой мягкой пшеницы Рубин Дона, стандартный среднеранний сорт Ермак, а также (для сравнения) контрастный, более позднеспелый (колошение на 5–6 дней позже) новый высокопродуктивный сорт Раздолье.
Подготовку почвы, посев и уход за посевами осуществляли согласно рекомендациям (Зональные системы земледелия Ростовской области, 2022 г.). Сортоиспытание закладывали по предшественнику сидеральный пар в шестикратной повторности. Учетная площадь делянки — 10 м². Учеты наблюдения, оценки и анализы проводили по Методике Госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений и Методике полевого опыта.
Зимостойкость после перезимовки в полевых условиях оценивали по пятибалльной шкале, морозостойкость — путем промораживания растений в посевных ящиках в камерах холодильной установки (КНТ-1, Россия).
Оценку засухоустойчивости, жаростойкости и расчет индекса комплексной засухоустойчивости проводили в лабораторных условиях по Методике ВИР. В полевых условиях влияние почвенной и атмосферной засухи на урожайность и некоторые элементы ее структуры определяли по экспрессии признака к контрольному, оптимальному по гидротермическому режиму в течение всей вегетации озимой пшеницы в 2022 году.
Качество зерна, муки и хлеба проводили по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: технологическая оценка зерновых, крупяных и зернобобовых культур и оценкой их по ГОСТ 9353-2016.
Статистическая обработка данных (НСР, степень модификационной изменчивости признака (СV, %) выполнена по Б.А. Доспехову (2014 г.), стабильность SF (stability factor) определялась по Lewis (1954 г.), размах урожайности (d) — по В.А. Зыкину (1984 г.), реализация потенциала урожайности — по Э.Д. Неттевичу (2018 г.).
Для анализа метеорологических условий использовали данные метеостанции «Зерноград» (Ростовская обл.). Метеоусловия в годы проведения исследований были достаточно контрастными, что позволило всесторонне изучить новый сорт озимой пшеницы Рубин Дона по основным хозяйственно ценным признакам.
Для 2017/18 с.-х. года характерна сильнейшая атмосферная засуха в период активной вегетации (апрель — июнь), обусловленная в основном высокими температурами воздуха и суховеями и в меньшей степени недобором осадков. Среднесуточные температуры воздуха были выше среднемноголетних на 0,8 °С (апрель), на 2,7 °С (май), на 3,4 °С (июнь). Количество выпавших осадков за этот период составило всего 25,9 мм при среднемноголетней норме165,3 мм. Тем не менее урожайность сорта Рубин Дона была высокой (11,61 т/г) благодаря хорошим запасам влаги в почве.
2018/19 с.-х. год отмечен как самый неблагоприятный из-за длительной осенней почвенной засухи в предпосевной и посевной периоды (сумма выпавших осадков за август, сентябрь и двух декад октября 25,8 мм при норме 114 мм, ГТК = 0,11), поздним сроком посева в сухую и полусухую почву, неравномерностью и изреженностью всходов, отсутствием кущения из-за низкой температуры в ноябре (0,5 °С, норма — 3,3 °С). Урожайность в данном году в конкурсном сортоиспытании оказалась самой низкой, в том числе по сорту Рубин Дона (6,77 т/га).
2019/20 с.-х. год за вегетацию озимой пшеницы отличался чередованием засушливых периодов с влагообеспеченными. Засушливые: октябрь — декабрь (всходы — кущение) с недобором осадков к среднемноголетней на 100,3 мм и март — апрель (кущение — выход в трубку) — недобор 61,5 мм. Влагообеспеченные: сентябрь (посев — всходы) — выпало 48 мм при норме 42,3 мм, январь — февраль — 121,2 мм, май — июнь — 117,8 мм (практически на уровне среднемноголетней — 121,2 мм и 122,6 мм соответственно).
Во второй половине марта и всего апреля наблюдались весенние заморозки до -7,7 °С, что привело к значительному повреждению растений у менее устойчивых к этому стрессу сортов и снижению урожайности. Урожайность сорта Рубин Дона (как устойчивого к весенним заморозкам) составила 9,66 т/га.
2020/21 и 2022/23 с.-х. годы по сценарию погодных условий, особенно в осенний и летний периоды, были близкими и характеризовались недостаточным количеством осадков осенью в период «посев — кущение» — 28,4 мм и 95,0 мм, или 21,6% и 72,2%, от нормы, зимой — 117,3 мм и 125,0 мм, или 80,5% и 75,4%, от среднемноголетних и хорошей влагообеспеченностью в период активной вегетации.
Количество выпавших осадков с апреля по июнь составило 264,6 мм (160,1% от нормы в 2021 г.) и 241,7 мм (146,2% в 2023 г.). Теплые зимы, большое количество осадков весной и летом способствовали не только хорошему кущению и интенсивному росту вегетативной массы, но и развитию грибных болезней, полеганию, стеканию зерна, снижению урожайности, которая по сорту Рубин Дона составила 8,67 т/га в 2021 г., 8,21 т/га в 2023 г.
Сложившиеся погодные условия в 2021/22 с.-х. году, как по температурному режиму, так и по количеству осадков, были оптимальными в течение всего вегетационного периода и благоприятными для роста и развития растений, что позволило получить максимальную урожайность по новому сорту — 11,80 т/га.
Результаты и обсуждение
Сорт озимой мягкой пшеницы интенсивного типа Рубин Дона выведен методом внутривидовой гибридизации от скрещивания двух сортов зерноградской селекции. Материнская форма — сорт высокой продуктивности и устойчивости к комплексу стрессоров, типичных для южной зоны Ростовской области, Находка. Отцовская — один из самых высококачественных сортов нашей селекции (сильная пшеница — улучшитель) Донская юбилейная, полученный в свою очередь от двух широко известных сортов — Донская безостая и Донская полукарликовая. При этом ставилась задача объединить в новом генотипе высокую продуктивность, усилить адаптационные свойства в условиях неустойчивого увлажнения и сохранить высокое качество зерна.
Скрещивание проведено в 2010 г., элитное растение отобрано в 2013 г. в третьем поколении (F3), передано на Государственное испытание в 2019 г., включено в Государственный реестр селекционных достижений РФ в 2023 г. по Нижневолжскому и Центрально-Чернозёмному регионам.
Разновидность — лютесценс. Тип куста — полупрямостоячий. Колос цилиндрический, средней длины, средней плотности. Колосковая чешуя ланцетная. Зубец колосковой чешуи очень короткий, слегка изогнутый. Плечо прямое, среднеширокое. Киль выражен сильно. Зерно красное, средней крупности — крупное, масса 1000 зерен — 37,4–49,0 г (рис. 1).
Сорт низкостебельный, средняя высота растений — 97,2 см, что на 4,0 см ниже стандарта. Характеризуется высокой устойчивостью к полеганию (5,0 баллов). По времени колошения, как и стандартный сорт Ермак, относится к среднеранней группе (табл. 1).
Сорт Рубин Дона на инфекционном фоне при искусственном заражении показывает высокую устойчивость к поражению бурой ржавчиной (5–10%), мучнистой росой (1,5 балла), среднюю — к желтой ржавчине (40–50%) и септориозу (40–50%), у стандартного сорта Ермак, соответственно, 10–15%, 2,5 балла, 50–60% и 50–60%.
По зимостойкости, где основным показателем, определяющим уровень перезимовки в условиях Ростовской области, является морозостойкость, обусловленная в основном наследственными особенностями сорта и степенью его закалки, новый сорт, как в полевых условиях, так и при промораживании растений в КНТ-1, практически не уступает стандарту. Средняя оценка перезимовки в полевых условиях за годы изучения (2018–2023) составила 5,0 баллов, а средний процент сохранившихся растений при промораживании в холодильной установке (t = -19–20 °С) — 58,7%, у Ермака – 4,5 балла и 66,3% соответственно.
Рубин Дона показал и высокую устойчивость к возврату весенних заморозков, в апреле — до 7,7 °С, проявившуюся в 2020 г., сформировав высокую урожайность (9,66 т/га).
Главным стрессором, лимитирующим урожайность в последние 10–15 лет, являются засухи: почвенная, вызываемая отсутствием осадков и дефицитом влаги в почве, и атмосферная, обусловленная действием высоких температур и суховеев. Погодные условия в последние 10–15 лет складываются так, что почвенная засуха стала в Ростовской области частым явлением осенью, особенно в предпосевной и посевной периоды, то есть в начальные стадии развития растений, что вызывает проблему получения полноценных всходов, их дальнейшего роста и развития, формирования высокой продуктивности.
Атмосферная засуха чаще проявляется в мае — июне — в периоды «цветения» и «налива зерна», оказывая негативное воздействие на завязываемость, крупность и выполненность зерновок. Для большинства сортов зерноградской селекции характерна устойчивость к действию высоких температур в фазу «налив зерна», однако они более чувствительны и сильнее страдают, как указывалось выше, в начальные фазы развития растений. Поэтому была проведена всесторонняя оценка изучаемого сорта — как в лабораторных условиях по степени набухания и прорастания семян в растворах осмотиков на устойчивость к водному стрессу (засухоустойчивость) и температурному стрессу (жаростойкость), так и в полевых условиях по урожайности, плотности агроценоза, озерненности колоса и крупности зерна в условиях засухи.
В таблице 2 представлены результаты изучения засухоустойчивости, жаростойкости и устойчивости к комплексной засухе в начальные стадии развития растенийсортаРубин Дона в сравнении со стандартом и более поздним по срокам колошения и созревания сортом Раздолье.
Анализ данных таблицы 2 показывает, что сорт Рубин Дона по уровню засухоустойчивости и индексу комплексной устойчивости при прорастании семян на растворах осмотиков не уступает одному из лучших в этом отношении стандартному сорту Ермак и превосходит сорт Раздолье. Средняя величина его засухоустойчивости за 2018–2023 гг. в начальные фазы развития растений составила 60,9%, а индекс комплексной устойчивости — 212,3 отн. ед., у стандарта и сорта Раздолье — 64,4% и 44,8%, 217,0 и 181,0 отн. ед. соответственно).
По степени устойчивости к температурному стрессу все три сорта обладают высоким уровнем жаростойкости. Данные лабораторных исследований по засухоустойчивости подтверждаются и результатами полевых опытов (табл. 3).
Как показывают данные таблицы 3, почвенная засуха в предпосевной и посевной периоды (начальный рост и развитие растений, 2019 г.) оказала более негативное действие на урожайность и продуктивный стеблестой, чем атмосферная (2018 г.).
Депрессия урожайности у изучаемых сортов озимой пшеницы в 2019 г. составила: Рубин Дона — 42,6%, Ермак — 41,1%, Раздолье — 48,3%. Такая же закономерность наблюдалась и по депрессии признака «количество продуктивных стеблей на 1 м²»: Рубин Дона — 36,4%, Ермак — 31,5%, Раздолье — 49,1%.
При атмосферной засухе (2018 г.) при хорошем развитии растений в осенний и ранневесенний периоды депрессия по урожайности была незначительной (7,7%, 11,0% и 8,8% соответственно), а по плотности агроценоза отсутствовала по всем сортам. Депрессия признака «озерненность колоса» у сорта Рубин Дона (11,3%) в 2018 г. была практически на уровне стандарта (8,0%) и уступала более позднеспелому сорту Раздолье на 14,7%.
Положительный комплекс основных адаптационных свойств позволяет сорту Рубин Дона стабильно формировать высокий уровень зерновой продуктивности. Средняя урожайность его за шесть лет изучения (2018–2023 гг.) составила 9,45 т/га, у стандартного сорта Ермак — 8,80 т/га. Нижний и верхний пороги урожайности превысили стандарт на 0,71 т/га и 0,59 т/га (табл. 4).
В то же время сорт Рубин Дона за этот период уступил по урожайности более позднеспелому и практически самому продуктивному сорту зерноградской селекции Раздолье на 0,36 т/га по минимальному значению, на 1,98 т/га по максимальному и на 0,75 т/га по среднему. Однако следует отметить, что по параметрам адаптивности урожайность Рубина Дона была более стабильной, чем у сортов Раздолье и Ермак. Так, коэффициент вариации, отражающий реакцию сорта на внешние условия среды составил у него 20,7%, у Раздолья — 25,4%, у Ермака — 24,1%.
Реализация потенциальной урожайности, величина которой указывает на возможность сорта противостоять экологическим стрессам, у сорта Рубин Дона была высокой (практически на уровне стандарта — 78,5% и 80,1%) и на 4,5% выше, чем у Раздолья (74,0%). По параметрам «фактор стабильности» (SF) и «размах урожайности» (d) новый сорт хоть и незначительно, но превышает стандартный сорт Ермак на 0,13% и 3,9%, Раздолье — на 0,18% и 5,6%.
Более высокая экологическая устойчивость сорта Рубин Дона подтверждается стабильными прибавками урожайности при испытании его по разным предшественникам (табл. 5).
Средняя прибавка сорта Рубин Дона к стандартному сорту Ермак за 2020–2023 гг. составила по: предшественнику сидеральный пар — 0,69 т/га (НСР05 = 0,37), гороху — 0,79 т/га (НСР05 = 0,73), кукурузе на зерно — 0,67 т/га (НСР05 = 0,43), подсолнечнику — 0,62 т/га (НСР05=0,58), по озимой пшенице — 0,77 т/га (НСР05 = 0,62).
В сравнении с родительскими формами Рубин Дона за годы испытаний в экологическом сортоиспытании (2019–2022 гг.) достоверно превысил высокопродуктивный пластичный сорт Находка (мать) на 0,49 т/га, а высококачественный сорт Донская юбилейная (отец) на 1,16 т/га (НСР05 = 0,46).
Анализ структуры урожайности показывает, что наибольший вклад в повышение урожайности сорта Рубин Дона вносят такие элементы, как количество сохранившихся к уборке растений и плотность продуктивного стеблестоя (табл. 7).
В среднем за годы изучения установлено, что количество сохранившихся к уборке растений на 1 м² у него составило 292 шт., продуктивных колосьев на 1 м² — 630, что, соответственно, больше, чем у стандарта, на 18,2% и 39,3%. По остальным слагающим урожайности достоверных различий не выявлено, их значения были либо на уровне Ермака, либо несколько уступали ему.
Технологические и хлебопекарные качества зерна нового сорта высокие. По большинству показателей качества Рубин Дона превышает стандарт Ермак (ценная пшеница) и находится на уровне высококачественного сорта сильной пшеницы Донская юбилейная (табл. 8).
В среднем за годы исследований сорт Рубин Дона по технологическим и хлебопекарным свойствам характеризуется следующими показателями: стекловидность — 66%, натура — 798 г/л, содержание в зерне белка — 13,53%, содержание клейковины — 28,6%, ИДК — 68 е. п., валориметрическая оценка — 78 е. в., объемный выход хлеба — 684 см³, общая оценка хлеба — 4 балла. То есть по показателям качества новый сорт, согласно требованиям ГОСТ-9353-2016, соответствует 1-му классу, а по классификационным нормам, предъявляемым Госкомиссией РФ, — классу «сильная пшеница».
Таким образом, в новом сорте удалось решить задачу совмещения высокой и стабильной продуктивности, адаптивности сорта Находка и высокого качества Донской юбилейной. Решением Госкомиссии РФ по сортоиспытанию и охране селекционных достижений сорт Рубин Дона включен в Госреестр РФ и допущен к использованию в производстве по Центрально-Чернозёмному (5) м Нижневолжскому (8) регионам.
Выводы
Созданный для засушливых условий новый сорт озимой мягкой пшеницы Рубин Дона обладает высоким и стабильным уровнем продуктивности. Средняя урожайность сорта в КСИ ФГБНУ «АНЦ “Донской”» по предшественнику сидеральный пар за 2018–2023 гг. составила 9,45 т/га, минимальная — 6,77 т/га, максимальная — 11,80 т/га, у стандартного сорта Ермак — 8,80 т/га, 6,06 т/га и 11,21 т/га соответственно.
По сорту получены достоверные и стабильные прибавки и по другим предшественникам: гороху — 0,79 т/га, кукурузе на зерно — 0,67 т/га, подсолнечнику — 0,62 т/га, озимой пшенице — 0,77 т/га.
Достоинством сорта Рубин Дона, обеспечивающим высокую и стабильную урожайность, является высокая экологическая устойчивость к региональным почвенно-климатическим условиям (засухе, низким температурам, болезням, полеганию).
Технологические и хлебопекарные качества нового сорта высокие и отвечают 1-му классу ГОСТ 9353-2016 и классификационным нормам Госкомиссии РФ на «сильную пшеницу». Сорт Рубин Дона является хорошим дополнением в системе сортов интенсивного типа для повышения и стабилизации валовых сборов зерна в регионах допуска к использованию.
Об авторах
Александр Петрович Самофалов; кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства озимой мягкой пшеницы интенсивного типа
samofalova.1986@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1709-2808
Сергей Викторович Подгорный; кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства озимой мягкой пшеницы интенсивного типа
podgorny128@rambler.ru; https://orcid.org/0000-0002-8438-1327
Ольга Викторовна Скрипка; кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства озимой мягкой пшеницы интенсивного типа
https://orcid.org/0000-0002-6183-8312
Валентина Леонидовна Чернова; агроном лаборатории селекции и семеноводства озимой мягкой пшеницы интенсивного типа
https://orcid.org/0000-0002-0451-2711
Нина Станиславовна Кравченко; кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биохимической оценки селекционного материала и качества зерна
https://orcid.org/0000-0003-3388-1548
Аграрный научный центр «Донской», ул. Научный городок, 3, Зерноград, Ростовская обл., 347740, Россия
УДК 633.11:631.52:632.1-02
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-386-9-88-94
