Автореферат: Создание селекционного материала мягкой яровой пшеницы раннеспелого и среднераннего типов для лесостепи Западной Сибири

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата

сельскохозяйственных наук

06.01.05 - «Селекция и семеноводство»

Создание селекционного материала мягкой яровой пшеницы раннеспелого и среднераннего типов для лесостепи Западной Сибири

Советов Владимир Викторович

Новосибирск 2008

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции СО Россельхозакадемии

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, академик РАСХН

Гончаров Пётр Лазаревич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, академик РАСХН

Сурин Николай Александрович

кандидат с.-х. наук, доцент

Белан Игорь Александрович

Ведущая организация -

ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет

Защита состоится «22 » августа 2008 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.058.01 при Государственном научном учреждении Сибирском научно-исследовательском институте кормов СО Россельхозакадемии (630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск, ГНУ СибНИИ кормов).

С диссертацией можно ознакомиться в учёной части ГНУ СибНИИ кормов СО Россельхозакадемии.

Автореферат разослан «___» июля 2008 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Осипова Г.М.

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Разнообразие и сложность природно-климатических условий Сибири ставят сложные проблемы перед сибирской селекцией. Западная Сибирь относится к регионам критического земледелия. Для неё характерна горизонтальная и вертикальная зональность по основным природным факторам, обуславливающим уровень продуктивности сельскохозяйственных растений. Особенность климата заключается в том, что характер распределения и интенсивности проявления метеорологических факторов по годам и в течение вегетационного периода нестабилен. В решении проблемы увеличения производства зерна, важное место принадлежит сорту, как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать потенциал продуктивности генотипа при определённых условиях внешней среды (Гончаров, 1977, 1981, 1987).

За последние годы эффективность сибирской селекции существенно повысилась. Многие сельскохозяйственные предприятия, возделывая новые сорта, получают высокие урожаи зерна, которые достигают 3,0-4,0, а в отдельные годы 5,0 и более т/га. Вместе с тем средняя урожайность по региону и в частности по Новосибирской области относительно низка. Неудовлетворительные темпы роста урожайности нельзя объяснить только неблагоприятными метеорологическими условиями. Свидетельством тому служат значительные различия в уровне фактической урожайности в хозяйствах, расположенных в сходных природно-климатических условиях.

Цель исследований. Путём гибридизации создать и изучить новый селекционный материал мягкой яровой пшеницы раннеспелого и среднераннего типов созревания, характеризующийся высокой урожайностью и комплексом хозяйственно-ценных признаков. Основные задачи:

- путём внутривидовых скрещиваний получить гибридные формы яровой мягкой пшеницы с различной продолжительностью вегетационного периода;

- отобрать ценные рекомбинанты и получить новые линии для оценки на разных этапах селекционного процесса по следующим признакам: полевая всхожесть, продуктивный стеблестой, озернённость и продуктивность колоса, масса 1000 зёрен, длина вегетационного периода, урожайность и технологические качества зерна, устойчивость к болезням;

- создать новые раннеспелые и среднеранние сорта, сочетающие высокий генетический потенциалом продуктивности с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

Научная новизна. В условиях Западной Сибири методом внутривидовой гибридизации получен новый селекционный материал по мягкой яровой пшенице, сочетающий скороспелость с важнейшими хозяйственно ценными признаками. Показано, что новые рекомбинанты достоверно превышают родительские формы по крупности зерна, озернённости колоса, по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам, качеству и урожайности зерна. По результатам селекции сорта Новосибирская 44, Лубнинка успешно проходят государственное сортоиспытание. За последние годы в госреестр Российской Федерации внесены раннеспелые сорта Новосибирская 15, Памяти Вавенкова и среднеранний Новосибирская 29.

Положения, выносимые на защиту:

1. Новые рекомбинанты и ценные генотипы яровой пшеницы по основным хозяйственно-ценным признакам;

2. Сопряжённость между урожайностью зерна и вегетационным периодом у нового селекционного материала;

3. Сорта, сочетающие ранний тип созревания с урожайностью и качеством зерна, устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды.

Практическая значимость. Выделено более 40 новых селекционных линий мягкой яровой пшеницы, характеризующихся сочетанием скороспелости с комплексом хозяйственно ценных признаков. Зарегистрированы в реестре РФ три сорта: Новосибирская 15, Новосибирская 29 и Памяти Вавенкова. Проходят Государственное испытание два сорта - Новосибирская 44 и Лубнинка, которые характеризуются высоким потенциалом продуктивности и комплексом хозяйственно ценных признаков.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-методической конференции объединённого и проблемного советов по селекции и семеноводству сельскохозяйственных культур в Сибири (2001 г.), восьмой (1999 г.), девятой (2004 г.) и десятой (2007 г.) генетико-селекционных школах-семинарах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, а также получено 2 авторских свидетельства на сорта яровой мягкой пшеницы Новосибирская 15 (Авторское свидетельство № 34648), Новосибирская 29 (Авторское свидетельство 34647).

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего в себя 245 источников, в том числе 54 на иностранных языках. Работа изложена на 145 страницах текста, включает 24 таблицы, 7 рисунков, 15 приложений.

Характеризуя в целом климат Западной Сибири, можно заключить, что потенциальные ресурсы по влаге, теплу, свету и почвенному плодородию позволяют значительно повысить производительность земли. В решении этой задачи центральное место принадлежит сорту как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать генетический потенциал продуктивности при самом разнообразном сочетании и сложном взаимодействии многочисленных факторов внешней среды. пшеница вегетативный генетический сорт

Учитывая исключительное разнообразие природных факторов Западной Сибири, их суровость, изменчивость во времени и пространстве, первостепенной задачей селекции должно стать значительное расширение ассортимента сортов по общей длине вегетационного периода, продолжительности отдельных межфазных периодов, ритму развития на разных этапах онтогенеза, обусловливающих реакцию генотипа на комплекс экологических факторов, по реакции на водный, пищевой, световой и температурный режимы.

Анализ агроклиматических условий показал, что для повышения эффективности использования пшеницей водных, термических, световых и почвенных ресурсов на фоне интенсивного земледелия необходимо:

1) расширить ассортимент сортов, различающихся по общей длине вегетационного периода, ритму развития растений на разных этапах онтогенеза, относительной выраженности компонентов структуры урожая;

2) сорта должны характеризоваться высоким потенциалом продуктивности, отзывчивостью к благоприятным и устойчивостью к неблагоприятным метеорологическим факторам, устойчивостью к болезням, вредителям, к полеганию стебля, осыпанию и прорастанию зерна на корню, высокими технологическими и хлебопекарными качествами зерна.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились в отделе селекции зерновых культур Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции (СибНИИРС) Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук. Опытное поле СибНИИРС расположено на землях ОПХ «Элитное» в зоне северной лесостепи на территории Новосибирского района Новосибирской области в северо-восточной части Приобского плато. Почвы относятся к выщелоченным чернозёмам средней мощности. Мо механическому составу почвы среднесуглинистые. Горизонт А характеризуется тёмно-серой или чёрной окраской с отчётливо выраженной зернисто-комковатой структурой и рыхлым сложением. Мощность этого горизонта достигает 30-40 см. Содержание гумуса составляет 7-8%, который представлен главным образом гуминовой фракцией. Реакция почвенного раствора нейтральная. Глубина пахотного слоя достигает 45 см. Плотность в гумусовых горизонтах составляет 1,22, а в подгумусовых горизонтах до 1,5 г/см². Выщелоченные чернозёмы отзывчивы на внесение фосфорных удобрений, так как содержащиеся в них фосфор малоподвижен. Рассматриваемые почвы пригодны для возделывания большинства сельскохозяйственных культур, и, прежде всего мягкой яровой пшеницы.

Согласно агроклиматическому районированию опытные поля расположены в зоне умеренно прохладного увлажнения. Среднегодовое количество осадков составляет 457, из них 250 мм выпадает в период вегетации пшеницы. Средняя температура самого холодного месяца - января составляет -19,4 ⁰С, а самого тёплого - июля +18,4 ⁰С. Абсолютный минимум температур составляет -50 ⁰С в январе, а абсолютный максимум в июле +38 ⁰С. Средняя многолетняя сумма активных температур за период вегетации составляет 1600-2250 ⁰С, а продолжительность безморозного периода колеблется от 72 до 126 дней. Средний многолетний срок последнего весеннего заморозка наблюдается 20-22 мая, а первого осеннего заморозка - 16-20 сентября. Высота снежного покрова достигает 45-50 см.

Метеорологические условия в годы проведения исследований по водному и температурному режиму в период вегетации мягкой яровой пшеницы сильно варьировали (рис. 1).

Как видно из таблицы 1 количество осадков варьировало от 72 мм в 1999 г. до 378 мм в 2000 г., что соответственно на 160 мм меньше и на 181 мм больше нормы. Среднемесячная температура варьировала от 16,1 в 2006 г. до 17,6⁰С в 1999 г., что соответственно на 0,7 и на 2,1 выше средней многолетней. Важным показателем баланса температурного и водного режимов является гидротермический коэффициент, который в рассматриваемые годы варьировал от 0,33 в 1999 г. до 1,90 в 2000 г. Как видно, только по 4 годам из восьми этот коэффициент был благоприятным (2000, 2001, 2002, 2006).

Создание селекционного материала и его оценку на разных этапах селекционного процесса осуществляли в соответствии с методическими указаниями, утверждёнными на учёном совете СибНИИРС. Конкурсное сортоиспытание проводили в соответствии с методикой Государственного сортоиспытания. Основным методом создания нового селекционного материала служила внутривидовая гибридизация с использованием в качестве родительских форм местных районированных сортов и инорайонные сорта, а также селекционные линии, полученные в отделе селекции. Таким образом, в скрещивания включались эколого-отдалённые формы, различающиеся по уровню развития элементов продуктивности растений и целому ряду других хозяйственно ценных признаков.

Таблица 1. Характеристика метеорологических условий в период вегетации мягкой яровой пшеницы (май-август), 1998 - 2006 гг.

Примечание: Данные за 2005 г. не представлены в этой таблице и в последующих таблицах, так как опытные посевы погибли в результате градобоя.

Полевая всхожесть и продуктивный стеблестой. Дисперсионный анализ данных по полевой всхожести показал, что доля генотипической изменчивости в общем фенотипическом варьировании признака колеблется от 79 в 2004 г. до 96% в 2002 г. В таблице 2 представлены обобщённые данные по количеству всходов на 1 м² у сортов и селекционных линий при конкурсном испытании в 1998-2006 гг.

Таблица 2. Обобщённые данные по числу всходов на 1 м² у сортов и селекционных линий при конкурсном испытании, 1998 - 2006 гг.

У стандартов число всходов на 1м² варьировало от 286,5 в 2002 г. до 493,0 в 2001 г. В то же время групповые средние (Х₀) по всем испытанным сортам и линиям варьировали от 234,4 в 2003 г. до 454,5 в 1999 г. О характере изменчивости этого признака в разные годы свидетельствуют лимиты (Lim). Максимальное выражение признака наблюдалось в 1999 г. у Линии ЛАД-927 (560,5), что на 138 или на 32,7% больше всходов на 1м², чем у стандарта Новосибирской 22 (422,5). Кстати, период вегетации 1999 г. характеризовался сильной засухой, когда в мае выпало 6 мм осадков, а температура воздуха была на 5,6 градуса выше средней многолетней. Повышенная температура в мае и начале июня при достаточной влажности почвы способствовали повышенной полевой всхожести семян. В этом же году стандарт превзошли по числу всходов на 1 м² сорт Новосибирская 91 и селекционная линия ЛАН-1189, соответственно на 19,9 и 19,5%. В 2000 г. две линии - Л 172(151/14) на 15,4 и Л 86/9 на 14,5% превзошли стандарт Новосибирская 22, в 2002 г. скороспелый сорт Новосибирская 15 превзошёл стандарт на 15,3, а среднеранний сорт Новосибирская 29 на 35,4%. Линия 1529 в 2004 г. превзошла по рассматриваемому признаку стандарт Новосибирскую 15 на 17,1, а в 2006 г. на 22,7% Новосибирская 91.