Перспективные двурядные пленчатые сорта для повышения урожайности и качества зерна ячменя в условиях южной лесостепи Западной Сибири
- Авторы: Николаев П.Н.1, Юсова О.А.1
-
Учреждения:
- Омский аграрный научный центр
- Выпуск: Том 16, № 4 (2021)
- Страницы: 303-312
- Раздел: Растениеводство
- URL: https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19698
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-797X-2021-16-4-303-312
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Агроклиматические особенности регионов возделывания ячменя обусловливают необходимость создания и выращивания сортов, характеризующихся адаптивностью к местным биои абиофакторам. Такие сорта способны формировать стабильный высококачественный урожай независимо от условий, складывающихся в течение периода вегетации. Создание потенциально высокоурожайных сортов является первоочередной задачей селекции ячменя в Западно-Сибирском регионе. Двурядные ячмени характеризуются выравненностью зерна, пониженной пленчатостью и повышенной экстрактивностью, по сравнению с шестирядными. Цель исследования - характеристика новых перспективных сортов ячменя (пленчатой двурядной группы) селекции Омского аграрного научного центра (ФГБНУ «Омский АНЦ»). Исследования проведены с 2012 по 2019 гг. Использованы 8 сортов пленчатых двурядных сортов ячменя селекции ФГБНУ «Омский АНЦ», среди них новые перспективные сорта: Омский 100 (включен в Госреестр в 2019 г.) и Омский 101 (передан на ГСИ в 2018 г.), стандарт - Омский 95 (2007 г.). Определены биохимические показатели зерна: содержание белка, сырого жира, крахмала, пленчатость зерна. Селекция ячменя с 2000 по 2019 гг. имела направленность на создание засухоустойчивых сортов, которые бы формировали повышенные продуктивность и качество зерна в сухих и засушливых периодах вегетации на фоне их снижения в условиях оптимального увлажнения. Сорта Омский 100 и Омский 101 характеризовались формированием повышенных показателей качества зерна и продуктивности в контрастных по климатическим характеристикам периодах вегетации. Сорт Омский 100 имел повышенный сбор белка (+ 57,9 кг/га к st.), крахмала (+0,3 т/га к st.) и сырого жира (+ 11,7 кг/га к st.), Омский 101 - повышенный сбор белка (+84,9 кг/га к st.).
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Ячмень — это незаменимая по многообразию использования зерновая культура, которая достаточно распространена в Российской Федерации [1] благодаря высоким урожайным качествам [2—4].
Двухрядные пленчатые ячмени имеют значительные преимущества перед шестирядными: выравненное (равномерное) зерно, более тонкая оболочка (пленчатость у двурядного ячменя — 9…11 %, многорядного — 10…13 %), повышенное содержание экстрактивных веществ [5, 6].
Агроклиматические особенности регионов возделывания ячменя обусловливают необходимость создания и выращивания сортов [3], характеризующихся адаптивностью к местным био- и абиофакторам. Такие сорта способны формировать стабильный высококачественный урожай независимо от условий, складывающихся в течение периода вегетации [7, 8].
Создание потенциально высокоурожайных сортов является первоочередной задачей селекции ячменя в Западно-Сибирском регионе.
Цель исследования — характеристика новых перспективных сортов ячменя пленчатой двурядной группы селекции Омского аграрного научного центра (ФГБНУ «Омский АНЦ»).
Материалы и методы исследования
Исследования проводились с 2012 по 2019 гг. Данные получены на опытных полях Омского аграрного научного центра (г. Омск, южная лесостепь Западной Сибири).
Объект исследований — новые перспективные пленчатые двурядные сорта ячменя селекции ФГБНУ «Омский АНЦ» (Омский 100 и Омский 101). Также для сравнения характеристик имеются данные сортов, возделываемых в регионе: Омский 90, Омский 91, Омский 96, Сибирский авангард, Саша и Омский 95 (стандарт).
Определены массовые доли белка, крахмала и сырого жира, а также пленчатость зерна [9, 10] с последующей математической обработкой полученных результатов [11].
Периоды вегетации 2012, 2014 и 2017 гг. характеризовались как области сухого земледелия (ГТК = 0,70); 2015, 2018 и 2019 гг. — засушливые (ГТК = 0,80…0,90). Достаточное увлажнение отмечено лишь в 2013 и 2016 гг. (ГТК = 1,00).
Результаты исследования и обсуждение
В среднем за период исследований содержание белка в зерне пленчатой двурядной группы ячменя составило 13,8 % (табл.). Сорта Омский 90 и Омский 91, включенные в Госреестр в 2000 и 2004 гг. соответственно, характеризовались среднемноголетним содержанием белка на уровне 14,0 % (+0,5 % к st.). У сортов, районированных с 2007 по 2019 гг., наблюдалось снижение данного показателя (13,3…13,7 %), за исключением сорта Омский 96 (14,3 %; +0,8 % к st.). Повышение белковости (14,2 %) наблюдалось у нового перспективного сорта Омский 101 (рис. 1), переданного на ГСИ в 2018 г., что превышало стандарт и показатель сорта Омский 90 соответственно на 0,7 и 0,2 %. Повышенное среднемноголетнее содержание белка сорт Омский 101 формировал в различные по метеоусловиям периоды вегетации: оптимальных по увлажнению 2013 и 2016 гг. (13,2 и 15,0 %), сухих 2014 и 2017 гг. (14,4 и 15,1 %), засушливого 2015 г. (13,3 %). Аналогичную характеристику имел сорт Омский 96. У прочих исследуемых сортов прослеживалась тенденция к формированию повышенной белковости зерна в строго определенных условиях: либо при засухе, либо в условиях оптимального увлажнения.
Выраженность и изменчивость показателей продуктивности и качества зерна сортов ячменя
Сорт | Массовая доля белка,% | Массовая доля крахмала, % | Массовая доля сырого жира, % | Масса 1000 зерен, г | Пленчатость зерна, % | Урожайность, т/га | ||||||
Lim. | x | Lim. | x | Lim. | x | Lim. | x | Lim. | x | Lim. | x | |
Омский 90 | 11,0…17,0 | 14,0 | 52,9…60,1 | 57,2 | 1,2…3,6 | 2,3 | 37,4…56,5 | 47,8 | 8…8,5 | 8,2 | 1,9…5,1 | 3,6 |
Омский 91 | 11,7…17,1 | 14,0 | 51,6…58,8 | 56,1 | 1,7…3,2 | 2,5 | 33,5…50,4 | 44,2 | 7,5…9,9 | 8,3 | 2,2…5,5 | 3,6 |
Омский 95, st. | 11,3…18,1 | 13,5 | 52,2…60,3 | 56,8 | 0,9…3,8 | 2,2 | 35,7…49,3 | 43,6 | 7,2…11,7 | 9,1 | 2,1…5,9 | 4,2 |
Омский 96 | 11,7…17,2 | 14,3 | 52,6…58,8 | 56,3 | 0,9…3,3 | 2,3 | 34,2…57,9 | 49,9 | 6,9…10,1 | 8,6 | 2,1…6,2 | 4,0 |
Сибирский авангард | 10,8…17,6 | 13,4 | 50,9…63,7 | 56,4 | 1,3…3,2 | 2,2 | 34,6…52,4 | 46,7 | 6,8…8,1 | 7,8 | 1,9…6,7 | 4,0 |
Саша | 11,8…17,0 | 13,7 | 52,3…59,5 | 55,8 | 1,4…2,7 | 2,3 | 36,3…54,4 | 47,3 | 7,3…13,1 | 9,1 | 2,5…6,5 | 4,6 |
Омский 100 | 11,3…16,5 | 13,3 | 52,9…58,8 | 56,3 | 1,8…3,2 | 2,5 | 32,4…54,2 | 47,4 | 6,2…10,6 | 8,4 | 2,8…6,5 | 4,9 |
Омский 101 | 12,0…16,7 | 14,2 | 53,6…61,4 | 57,5 | 1,3…3,2 | 2,0 | 35,4…54,5 | 47,2 | 7,5…9,5 | 8,6 | 2,8…6,6 | 4,7 |
Sx | – | 0,1 | – | 0,2 | – | 0,1 | – | 0,7 | – | 0,2 | – | 0,1 |
Содержание крахмала в зерне в среднем за период исследований составило 56,5 %. Повышенная крахмалистость зерна в среднем по опыту отмечена у сортов Омский 90 и Омский 101 (+0,4 и +0,7 % к st.). Сорт Омский 101 формировал повышенное содержание данного показателя только в сухих условиях 2012, 2014, 2017 гг. (+0,7…+1,3 % к st.) и засушливых 2018 и 2019 гг. (+3,3 и +2,1 % к st.). Сорт Омский 90 отличался повышенной крахмалистостью как в сухих условиях 2012 и 2014 гг. (+0,7 % к st.), засушливого 2018 г. (+2,6 % к st.), так и в условиях оптимального увлажнения 2016 г. (+0,7 % к st.). У прочих районированных сортов наблюдалось пониженное значение данного показателя в среднем за период исследований (–0,4… —1,0 % к st.).
Рис. 1. Средние за период исследований показатели продуктивности и качества зерна исследуемых сортов ячменя по отношению к стандарту, ± st.
Средняя масличность зерна отмечена на уровне 2,3 %. Изменчивость содержания сырого жира по опыту составляет от 0,9 до 3,8 %. Повышенным содержанием данного показателя характеризовался новый перспективный сорт Омский 100 в сухих 2012 и 2017 гг. (2,6 и 1,8 %), а также засушливых периодах 2015 и 2018 гг. (3,0 и 3,1 %). Аналогичными характеристиками обладал сорт Омский 91: повышенная масличность сформировалась в сухих 2014 и 2017 гг. (2,8 и 1,7 %) и засушливом 2015 г. (3,1 %). В условиях оптимального увлажнения максимально высоким содержанием сырого жира отличались сорта Саша (2,6 % в 2013 г.) и Омский 101 (2,3 % в 2016 г.).
Масса 1000 зерен составила 46,7 г. в среднем за период исследований. У сорта Омский 90, районированного в 2000 г., отмечена масса 1000 зерен на уровне 47,8 г (+ 4,2 г к st.). У районированных в 2004 и 2007 гг. сортов Омский 91 и Омский 95 наблюдалось пониженное значение данного показателя (до 44,2 и 43,6 г); у сорта Омский 96 — повышенное (49,9 г; + 6,3 г к st.). Характерной особенностью сорта Омский 96 явилась способность к формированию повышенной массы 1000 зерен в сухих условиях 2012, 2014, 2017 гг. (41,8…56,0 г), засушливых 2015, 2018 и 2019 гг. (50,5…57,9 г) и в условиях оптимального увлажнения 2013 г. (51,3 г). Аналогичная особенность отмечена также для нового перспективного сорта Омский 100 (53,6 г и 50,3 г; 32,44 и 49,90 г — соответственно перечисленным выше условиям). Сорта Сибирский авангард и Омский 101 формировали повышенную крупность зерна в условиях оптимального увлажнения 2016 г. (42,1 и 42,9 г).
По показателю пленчатости зерна к приоритетным относят пониженные значения. В среднем за период исследований, минимальной пленчатостью зерна отличались сорта Омский 90 (8,2 %; –0,9 % к st.) и Сибирский авангард (8,3…9,1 %). Пленчатость остальных исследуемых сортов не превышала средние значения стандарта (9,11 %). В основном, все исследуемые сорта формировали пониженную пленчатость зерна в сухих и засушливых условиях (7,8 %). Сорта Омский 90 и Сибирский Авангард характеризовались низкой пленчатостью как в условиях засухи 2015, 2018 и 2019 гг. (7,3…8,1 %), так и в условиях оптимального увлажнения 2013 и 2016 гг. (8,0…8,4 %).
Актуальное направление селекционной работы — создание адаптивных сортов, способных формировать повышенные урожаи высококачественного зерна независимо от складывающихся в течение периода вегетации климатических факторов [12, 13].
Урожайность сортов — наиважнейший признак, который характеризует результативность проводимых исследований и эффективность выращиваемых в производстве сортов [14, 15]. Средняя по опыту урожайность сортов ячменя — 4,19 т/га. На фоне снижения качественных показателей зерна урожайность сортов, включенных в Госреестр с 2000 по 2019 гг., напротив, возрастала: от 3,6 т/га
(–0,6 т/ га к st.) у сорта Омский 90 до 4,7 т/га (+ 0,5 т/га к st.) у сорта Омский 101. Стандарт Омский 95 формировал повышенную урожайность в сухих и засушливых условиях 2014, 2015, 2017—2019 гг. (4,2…5,9 т/га).
Новые перспективные сорта Омский 100 и Омский 101 отличались оптимальной урожайностью во все периоды исследований: повышенной в 2012, 2015, 2016, 2018 и 2019 гг. (+0,6…1,9 т/га к st.); на уровне стандарта — в остальные периоды.
Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что многолетняя направленная селекция на создание засухоустойчивых сортов показала свою эффективность, что подтверждает слабая сопряженность урожайности и показателей качества зерна с суммой осадков (r = 0,161…0,204).
У новых перспективных сортов отмечен повышенный сбор питательных веществ с 1 га (рис. 2). Так, сорт Омский 100 имел повышенный сбор белка (542,5 кг/га; + 57,9 кг/га к st.), крахмала (2,2 т/га; +0,3 т/га к st.) и масла (100,5 кг/га; + 11,7 кг/га к st.) за счет повышенной урожайности (+0,6 т/га).
Рис. 2. Средний за период исследований сбор питательных веществ с 1 га у исследуемых сортов ячменя по отношению к стандарту, ± st.
Для сорта Омский 101 характерен повышенный сбор белка (569,5 кг/га; +84,9 кг/ га к st.) за счет повышенных значений как урожайности (+0,5 т/га к st.), так и содержания в зерне белка (+0,7 % к st.).
Сорт Саша (включен в Госреестр в 2012 г.) также имел повышенный сбор белка (540,8 кг/га; +56,2 кг/га к st.) за счет повышенных урожайности (+0,4 т/га к st.) и содержания в зерне белка (+0,2 % к st.).
Выводы
- Селекция ячменя с 2000 по 2019 гг. имела направленность на создание засухоустойчивых сортов. Отражается данный факт на формировании сортами повышенных продуктивности и качества зерна в сухих и засушливых периодах вегетации на фоне их снижения в условиях оптимального увлажнения.
- Селекционный процесс с 2000 по 2019 гг. основывался на повышении урожайности вновь создаваемых сортов (от 3,6 т/га у сорта Омский 90 до 4,7 т/га у сорта Омский 101). Качество зерна при этом у вновь создаваемых сортов снижалось:
- по содержанию белка от 14,0 % у сорта Омский 90 (включен в Госреестр в 2000 г.) до 13,3 % у сорта Омский 100 (2019 г.);
- по содержанию крахмала от 57,5 % у сорта Омский 90 до 55,8 % у сорта Саша (2012 г.);
- пленчатость зерна возрастала от 8,2 % у сорта Омский 90 до 9,1 % у сорта Саша.
- Формированием повышенных показателей качества зерна и продуктивности в контрастных по климатическим характеристикам периодах вегетации (сухие, засушливые, оптимального влагообеспечения) характеризовались новые перспективные сорта:
- Омский 100 (включен в Госреестр в 2019 г.) по массе 1000 зерен (+3,8 г к st.), урожайности (+0,6 т/га к st.), по сбору белка (+ 57,9 кг/га к st.), крахмала (+0,3 т/ га к st.) и сырого жира (+ 11,7 кг/га к st.).
- Омский 101 (передан на ГСИ в 2018 г.) наблюдается повышенный сбор белка с 1 га (+84,9 кг/га к st.) за счет превышения по урожайности (+0,5 т/га к st.) и массовой доли белка (+0,7 % к st.) в зерне. На этом же уроне отмечена прибавка к стандарту по массовой доле крахмала (+0,7 % к st.).
Об авторах
Петр Николаевич Николаев
Омский аграрный научный центр
Автор, ответственный за переписку.
Email: nikolaev@55anc.ru
ORCID iD: 0000-0002-5192-2967
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекции зернофуражных культур
Российская Федерация, 644012, г. Омск, пр. Королева, д. 26Оксана Александровна Юсова
Омский аграрный научный центр
Email: yusova@55anc.ru
ORCID iD: 0000-0003-3679-8985
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией биохимии и физиологии растений
Российская Федерация, 644012, г. Омск, пр. Королева, д. 26Список литературы
- Kuzina E.V., Davletshin T.K., Silishchev N.N. Effectiveness of the Elena Biopreparation used the summer Barley // Agricultural Вiology. 2010. № 4. Pр. 100-104.
- Khokhar M.I., Da Silva J.A.T. Evaluation of Drought Tolerance and Yield Capacity of Barley (Hordeum Vulgare) Genotypes under irrigated And Water-Stressed Conditions // Pakistan Journal of Agricultural Sciences. 2012. № 3(49). P. 307-313.
- Rapacz M. Stepień A., Skorupa K. Internal Standards for quantitative rt-pcr studies of gene expression under drought Treatment in Barley (hordeum vulgare l.): the Effects of developmental Stage and Leaf Age // Acta Physiologiae Plantarum. 2012. № 5 (34). P. 1723-1733. doi: 10.1007/s11738-012-0967-1
- Yadav R.R., Misra K.G., Yadava A.K., Kotlia B.S., Misra S. Tree-ring Footprints of Drought variability In Last ~300 years over Kumaun Himalaya, India and its relationship with crop Productivity // Quaternary Science Reviews. 2015. № 117. P. 113-123. doi: 10.1016/j.quascirev.2015.04.003
- Родина Н.А. Селекция ячменя на Северо-Востоке Нечерноземья. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2006.
- Аниськов Н.И., Калашник Н.А., Козлова Г.Я., Поползухин П.В. Голозерный ячмень в Западной Сибири. Омск: Сфера, 2007.
- Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., Герасимов С.А. Интегрированная оценка адаптивной способности образцов ячменя из коллекции ВИР в условиях Красноярской лесостепи // Достижение науки и техники АПК. 2016. № 30(6). С. 32-35.
- Eberhart S.A. Stability parameters for comparing vatiiieties // Crop Sci. 1966. Vol. 6. № 1. P. 36-40.
- Беркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. М.: Росагропромиздат, 1991. 206 c.
- Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. М.: Колос, 1985. 120 c.
- Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 256 c.
- Hill C.B., Li C. Genetic Architecture of Flowering Phenology in cereals and Opportunities for crop Improvement // Frontiers in Plant Science. 2016. № 7. P. 1906-1910. doi: 10.3389/fpls.2016.01906
- Пономарёва Ю.Н., Захарова О.А. Действие минеральных удобрений и регулятора роста на урожайность и качество пивоваренного ячменя в условиях засухи // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2015. № 3 (27). С. 36-42.
- Юсова О.А., Николаев П.Н., Сафонова И.В., Аниськов Н.И. Изменение урожайности и качества зерна овса с повышением адаптивности сортов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181. № 2. С. 42-49. doi: 10.30901/2227-8834-2020-2-42-49
- Юсова О.А., Николаев П.Н., Бендина Я.Б., Сафонова И.В., Аниськов Н.И. Стрессоустойчивость сортов ячменя различного агроэкологического происхождения для условий резко континентального климата // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181. № 4. С. 44-55. doi: 10.30901/22278834-2020-4-44-55
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)