Перспективные двурядные пленчатые сорта для повышения урожайности и качества зерна ячменя в условиях южной лесостепи Западной Сибири

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

1. 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.
2. 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.

3. 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. 26

Оксана 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. 26

Список литературы

Дополнительные файлы