CC BY
23
УДК 633.11»321»:631.527
принципы и основные результаты селекции яровой мягкой пшенице в алтайском крае
(2007-2014 гг.)
Н.И. КОРОБЕЙНИКОВ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
В.С. ВАЛЕКЖАНИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Н.В. ПЕШКОВА, научный сотрудник Алтайский НИИСХ, Научный городок, 35, Барнаул, 656910, Россия
E-mail:[email protected]
Резюме. В связи с тем, что не все сорта яровой мягкой пшеницы, районированные в Алтайском крае, в полной мере отвечают требованиям производства по уровню урожайности, качества зерна и устойчивости к отрицательным факторам среды на 2008-2014 гг. была поставлена задача - создать серию более урожайных сортов этой культуры, относящихся к различным агроэкологическим морфотипам (степной, полуинтенсивный и интенсивный) и достоверно превышающих по урожайности зерна стандартные сорта. В результате проведенных исследований установлены базовые принципы формирования в процессе отбора морфометрической структуры растений для сортов конкретных экотипов. При создании сортов степного агроэкотипа акцент при отборе следует делать на продуктивности колоса, главным образом в связи с его озерненностью. При выведении сортов полуинтенсвивного и интенсивного типов позитивный отбор следует сосредоточить на повышении продуктивности растения, как путем увеличения продуктивности главного колоса, так и вторичных побегов, постоянно контролируя плотность продуктивного стеблестоя и крупность зерна. Установленные закономерности позволили повысить эффективность отбора и создать за последние восемь лет 11 высокоурожайных сортов яровой мягкой пшеницы. Среди них сорта степного экотипа - Алтайская 105, Степная волна и Степная нива, а также интенсивные и полуинтенсивные сорта - Алтайская 530, Алтайская 70, Алтайская 110, Сибирский альянс, Апасовка, Алтайская жница, Тобольская и Алтайская 75. Суммарная посевная площадь их посевов в Алтайском крае в 2014 г. составила около 1150 тыс. га. Ключевые слова: мягкая пшеница, экотип, генотипический вклад, сорт, урожайность, качество зерна. Для цитирования: Коробейников Н.И., Валекжанин В.С., Пешкова Н.В. Принципы и основные результаты селекции яровой мягкой пшенице в Алтайском крае (2007-2014 гг.) // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №6. С. 21-26.
Яровая пшеница на Алтае в последние 3 года занимает 2,0-2,2 млн га, что составляет 55-60% общей площади посевов зерновых культур. Ее урожайность фактически определяет уровень валовых сборов зерна в Сибирском регионе. В связи с этим необходимо постоянное совершенствование существующих сортов по параметрам величины и стабильности урожайности, качества зерна, устойчивости к отрицательным климатическим и биологическим факторам среды. В перспективной программе Алтайского селекцентра в направлении селекции яровой пшеницы предусматривается создание агроэкологически специализированных сортов трех морфотипов с различными сроками созревания: засухоустойчивые - для степных зон; полуинтенсивные, экологически пластичные - для лесостепной зоны с умеренным увлажнением и интенсивного типа - для высоких агрофонов и предгорных зон с наиболее благоприятными климатическими условиями.
Агроэкологически ориентированная селекция культурных растений, как известно, служит важнейшим фактором реализации стратегии адаптивной интенсификации растениеводства и основным средством био-
логизации интенсификационных процессов [1]. На долю сорта по различным оценкам приходится 25-40% общего роста урожайности важнейших сельскохозяйственных культур [1, 2]. Например, вклад новых сортов в прирост урожайности пшеницы в Красноярском крае составил 25-26% [3], а в Омской области, по данным академика В.А. Зыкина, в результате селекции удалось достичь 2-кратного увеличения зерновой продуктивности мягкой пшеницы, по сравнению с первыми районированными сортами [4]. По нашим оценкам селекционный прогресс в урожайности сортов яровой мягкой пшеницы различных групп спелости за период с 1960 по 1995 гг. составил от 2,4 до 9,2 ц/га, или 0,5-1,5 ц/га в среднем на одну сортосмену в Алтайском крае [5]. Эти данные убедительно подтверждают важную роль селекции как одной из составляющих прогресса в растениеводстве.
Основная цель представленной работы состоит в формулировании принципов селекции на урожайность яровой мягкой пшеницы в Алтайском крае, а также в краткой характеристике хозяйственно-биологических и генеологических особенностей сортов, созданных и районированных в Алтайском крае за последние 8 лет.
Более половины посевных площадей яровой мягкой пшеницы в Алтайском крае располагается в Кулундин-ской и Алейско-Рубцовской степных зонах, поэтому одна из главных задач селекции этой культуры в регионе - создание засухоустойчивых урожайных сортов степного экотипа. Основные лимитирующие факторы формирования высокой урожайности пшеницы в степных районах - дефицит доступной почвенной влаги, жесткий температурный режим в период закладки и формирования репродуктивных органов растений. Этим обусловлена тесная корреляция урожайности с суммой осадков и среднесуточных температур в период всходы - колошение [6]. Отрицательное воздействие засухи обычно усугубляется потерями от поражения сортов популяцией грибов - возбудителей корневых гнилей. В отдельные годы, когда проявляется летняя (июльская) засуха, сорта среднепозднего биотипа теряют урожайность из-за щуплости зерна. Результаты исследований свидетельствуют о том, что абиотические и биотические факторы вегетации растений вносят решающий (до 92%) вклад в вариабельность урожайности по годам. При общей нестабильности величины этого показателя меньшую изменчивость проявляют сорта среднеспелой группы, однако они достоверно уступают по урожайности среднепоздним и позднеспелым сортам на 1516%. Поэтому в качестве организационного метода стабилизации продуктивности агробиоценоза пшеницы в степных зонах мы рекомендуем рациональное сочетание сортов трех биотипов. Результаты теоретических исследований на основе фактических данных за 20-летний период показали, что оптимальное сочетание урожайности и ее стабильности в условиях западной Кулунды достигается при посеве среднеспелых, среднепоздних и позднеспелых сортов в соотношении 1 : 4 : 5 [7].
Анализ тенденций генотипических сдвигов признаков продуктивности и морфобиологических особенностей у сортов двух групп спелости позволил определить основные принципы и направления отбора высокоуро-
жайных генотипов, а также структурно-биологические параметры рабочей модели засухоустойчивого сорта на ближайшие 10-15 лет. Подробная методика этих исследований изложена в ранее опубликованной работе [6], здесь лишь отметим, что в качестве базы исходных данных использованы результаты конкурсного сортоиспытания сортов и селекционных линий пшеницы в засушливых условиях Кулундинской степи в период с 1978 по 1998 гг. Опыт закладывали в 4-кратной повторности с учетной площадью делянки 25 м2. Элементы структуры урожая определяли на основании анализа 50 растений. Конечный результирующий признак - урожайность -рассматривали как произведение числа растений на массу зерна с растения, либо как произведение числа зерен на среднюю массу зерновки в зависимости от мерности факториального признака. Вклад конкретного факториального признака рассчитывали в процентах от общего генотипически обусловленного прироста урожайности в двух вариантах экологических условий.
Согласно модели общее требование к сортам степного экотипа - высокая засухоустойчивость в период всходы-колошение, устойчивость к поражению корневыми гнилями и способность к продуктивному кущению в относительно благоприятных условиях. Эти особенности обеспечивают относительно густой продуктивный стеблестой ко времени уборки. Установлено, что при отборе необходимо делать акцент на числе и озерненности колосков, которые определяют ведущий признак продуктивности колоса - его озерненность (табл. 1) К аналогичным выводам пришли и зарубежные исследователи, проанализировав геноти-пические и фенотипические коэффициенты корреляции между семью признаками продуктивности яровой мягкой пшеницы в засушливых условиях [8]. Подчеркнем, что в острозасушливые годы продуктивность колоса - основной структурный компонент высокоурожайных сортов (табл. 1). В соответствии с этими требованиями и на основе целенаправленного отбора исходных форм с последующей оценкой гибридного и линейного материала на селективном фоне удалось создать среднеспелые сорта степного экотипа - Алтайская степная и Степная волна.
Таблица 1. Генотипический вклад структурных элементов продуктивности в урожайность яровой мягкой яровой пшеницы в степной зоне Алтайского края (1978-1998 гг.)
На сегодняшний день сорт Алтайская степная, включенный в Госреестр в 2003 г., постепенно теряет позиции в производстве при динамичном расширении посевных площадей под новым сортом Степная волна, выведенного в результате двукратного индивидуального отбора из гибридной популяции от скрещивания местной селекционной линии Лютесценс 376 (Россиянка х Новосибирская 67) и широко распространенного в прежние годы сорта Алтайская 50. В 2014 г. новый сорт в Алтайском крае выращивали на площади более 24,3 тыс. га.
Степная волна - типичный представитель среднеспелой группы сортов и созревает одновременно со стандартом Алтайской 100. Для него характерен ограниченный (8-9 сут.) период кущения и доминирующее
развитие главного побега с крупным, достаточно хорошо озерненным главным колосом. Сорт обладает средним потенциалом урожайности (3,5-4,0т/га) и умеренной отзывчивостью на высокий агрофон и благоприятные погодные условия. Результаты многолетнего конкурсного испытания на агрофоне с ограниченными запасами почвенной влаги и элементов минерального питания (зерновой предшественник) показали, что Степная волна в таких условиях устойчиво превосходит стандарт по урожайности на 0,14-0,31 т/га. Средняя урожайность нового сорта составила 2,56 т/га, что на 0,21 т/га выше, чем у Алтайской 100 (табл.2). При посеве по чистому пару урожайность сорта варьировала от 3,23 до 4,21 т/га.
Степная волна превосходит стандарт по массе 1000 зерен, силе муки и упругости клейковины. Находится на уровне стандарта по натуре зерна, общей оценке выпечки хлеба и валориметрической оценке, но несколько уступает Алтайской 100 по содержанию белка и клейковины. По комплексу показателей качества зерна новый сорт относится к сильной пшенице.
В степных районах Алтайского края существует потребность в засухоустойчивом сорте с «растянутым» периодом всходы - колошение и выраженной положительной реакцией на осадки второй половины вегетации. Для этихусловий был создан среднепоздний сорт Алтайская 105, который по ритму развития относится к типичным сортам ЗападноСибирской экологической группы. Алтайская 105 созревает в среднем за 91 сут. при периоде всходы - колошение 4849 дн. Задержка в развитии до колошения обусловлена высоким коэффициентом продуктивного кущения (1,63-1,88). При этом сохранена ведущая роль продуктивности главного колоса в связи с крупностью зерна, что обеспечивает сорту хорошее сочетание устойчивости к стрессфакторам с выраженной отзывчивостью на благоприятные условия. Средняя урожайность Алтайской 105 в конкурсном сортоиспытании составила 4,43 т/га при максимуме 5,1 т/га. Преимущество над другими среднепоздними сортами находится в пределах 0,25-0,86 т/га. Алтайская 105 в отличие от Омской 28 в производственных условиях не поражается пыльной головней, проявляя стабильную практическую устойчивость
при искусственном заражении спорами патогенного гриба. Сорт обладает также полевой устойчивостью к корневым гнилям, что очень важно при минимизации обработки почвы. С 2007 г. Алтайская 105 внесена в Госреестр по 10 региону и рекомендована для производственного использования в Алтайском крае и Омской области. В 2014 г. его посевная площадь только на Алтае составила 280,9 тыс. га.
Наряду с комплексом положительных свойств Алтайской 105, следует отметить, что этот сорт, как и ряд других сортов этой группы спелости (Омская 28, Омская 24, Баганская 95, Радуга и другие), формирует зерно с пониженным содержанием клейковины, особенно при недостатке в почве азота. В связи с этим на протяжении ряда лет алтайские селекционеры пытались путем целенаправленного отбора Таблица 2. Урожайность сорта яровой мягкой пшеницы Степная волна в конкурсном сортоиспытании по зерновому предшественнику (20072010 гг.), т/га
Условия Урожайность, т/га Вклад в у рожайность, %
число растений масса зерна колоса озерненность колоса масса 1000 зерен
Благоприятные 2,40 55,6 31,5 42,8 -10,4 Острозасушливые 0,82 6,4 89,7 71,8 10,3
Сорт, линия Год В среднем
2007 2008 2009 2010
Степная волна 1,96 2,78 2,93 2,57 2,56
Алтайская 100, стандарт 1,82 2,60 2,73 2,26 2,35
НСР05 0,12 0,15 0,14 0,22 -
разорвать или ослабить отрицательную зависимость «высокий урожай - низкое содержание клейковины», характерную для среднепоздних и позднеспелых сортов. Первым результатом такой работы стало создание и передача в 2013 г. на Государственное испытание нового среднепозднего сорта степного экотипа Степная нива. Он выведен в результате гибридизации местной линии Лютесценс 433 и сорта Омская 28 с последующим жестким отбором линий с высоким содержанием белка и двукратным индивидуальным отбором по урожайности и морфологической выровненности на заключительных этапах селекционного процесса
По ритму развития новый сорт отличается от Алтайской 105 несколько более продолжительным периодом кущения и сокращенным периодом выход в трубку - колошение. В среднем он созревает на сутки раньше стандарта. Степная нива проявила иммунность на искусственном инфекционном фоне к пыльной головне, тогда как у стандарта отмечена слабая восприимчивость к популяции патогенна. Кроме того, новый сорт превосходит Алтайскую 105 по устойчивости к полеганию (в среднем на 0,3 балла). За 4 года конкурсного сортоиспытания средняя урожайность Степной нивы по зерновому предшественнику составила 2,08 т/га, что на 15,6% выше стандарта (табл. 3), а при посеве по пару - достигла 3,36 т/га, превысив стандарт на 0,28 т/га (9,7%).
Развернутый анализ показал, что новый сорт в среднем за 4 года изучения превосходит стандарт по содержанию клейковины на 1%, натуре зерна - на 31 г/л, разжижению теста - на 20 единиц фаринографа при равенстве других параметров качества зерна.
Около 1 млн га посевов пшеницы в Алтайском крае расположено в лесостепных зонах Приобья, Бийско-Чумышской возвышенности, а также в предгорных районах Алтая и Салаира. В этих почвенно-климатических условиях влияние осадков на урожайность заметно снижено и коэффициент корреляции между величинами этих показателей колеблется в пределах 0,48-0,54 в зависимости от генотипа [9]. В отдельные годы урожайность сортов ограничивает полегание стеблестоя, поражение бурой ржавчиной и мучнистой росой. Недобор урожая в зонах интенсивного распространения листостебельных инфекций может достигать 25-30% [10]. Таким образом, не менее важная задача адаптивной селекции яровой пшеницы на Алтае - создание полуинтенсивных сортов, сочетающих умеренную отзывчивость на благоприятные условия с достаточно хорошей устойчивостью к отрицательным абиотическим факторам среды, а также сортов интенсивного типа с высоким потенциалом урожайности, устойчивых к полеганию и болезням.
Эффективность селекционного процесса кардинальным образом зависит от экспериментального обоснования наиболее перспективных направлений позитивного
отбора. Анализируя данные конкурсного сортоиспытания среднеспелых и среднепоздних генотипов по урожайности и элементам её структуры за 1982-2003 гг. и сопоставляя одни и те же генотипы в контрастные по урожайности годы, мы установили, что положительная экологическая реакция линий и сортов на смену условий от лимитированных к благоприятным реализуется, практически полностью, благодаря повышению семенной продуктивности растений (табл. 4). При этом наблюдается равный вклад в прирост урожайности главного колоса и побегов кущения у среднеспелых сортов и преимущественное влияние побегов кущения на фоне высокого вклада массы зерновки у генотипов среднепоздней группы.
Таким образом, для формирования у будущего полуинтенсивного сорта способности к экологической пластичности необходимо в процессе отбора закреплять признаки, посредством которых генотип и реализует это свойство: высокий потенциал продуктивности главного колоса, способность к активному продуктивному кущению и крупнозерность.
Анализ компонентной структуры экологических реакций генотипов все-таки не позволяет полностью определить селекционные пути создания высокоурожайных сортов. Для ведения обоснованного и эффективного селекционного
процесса, как уже отмечено ранее, исключительно важно иметь четкое представление о генотипическом вкладе тех или иных структурных элементов в формирование урожайности в различных агроэкологических условиях. По нашим представлениям предметом позитивного отбора из гетерогенного генетического материала должны быть именно признаки, в основном формирующие прибавку урожайности перспективных сортов и линий. При этом селекционер, как правило, ставит перед собой задачу отбора таких линий, которые бы имели достоверно преимущество перед стандартом по урожайности и другим признакам в диапазоне агроэкологических условий, характерных для зоны планируемого производственного использования нового сорта. Сопоставляя сорта контрастные по урожайности в одних и тех же условиях, мы установили ведущие признаки, лучшее развитие которых обеспечивает прирост зерновой продуктивности у группы урожайных сортов на фоне двух противоположных погодных ситуаций: благоприятные и неблагоприятные годы [11]. Согласно результатам наших исследований наиболее весомый и стабильно положительный по группам спелости и экологическим средам генотипический вклад в прибавку зерновой продуктивности урожайных сортов вносит более высокая продуктивность растений. Достаточно выраженное влияние, особенно у среднепоздних сортов, на прирост продуктивности в неблагоприятных условиях, когда стеблестой менее приспособленных генотипов, как правило, изрежи-вается, оказывает число растений на единице площади. Анализ структурных элементов продуктивности растения свидетельствует о стабильном вкладе в положительный сдвиг урожайности признака «масса зерна главного коло-
Таблица 4. роль структурных элементов урожайности в экологических реакциях сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Приобской лесостепи (АнииСх, 1988-2003 гг.)
Вклад в экологический прирост урожайности, %
Группа спелости число растений масса зерна растения масса зерна главного колоса масса зерна побега кущения озернен-ность колоса масса 1000 зерен
Среднеспелая Среднепоздняя 0-13 0 82-100 100 43-51 37-44 31-56 56-63 15-28 16-30 17-25 31-49
Таблица 3. Урожайность сорта пшеницы Степная нива в конкурсном сортоиспытании (2010-2013 гг.), т/га
Сорт Год В среднем
2010 2011 I 2012 2013
Степная нива Алтайская 105, стандарт НСР05 3,05/4,19* 2,50/3,76 0,20/0,21 2,14/3,08 0,87/2,38 1,81/2,68 0,70/2,16 0,15/0,20 0,12/0,18 2,26/3,81 1,94/3,72 0,19/0,24 2,08/3,36 1,80/3,08
*в числителе по зерновому предшественнику, в знаменателе по пару
са», а также о значительной роли продуктивности побегов кущения в благоприятные годы, а для среднеспелых сортов и в лимитированныхусловиях. Крупность зерна имеет средний, стабильный положительный генотипический эффект вне зависимости от условий и группы спелости сортов (табл. 5). По данным зарубежных исследователей [12] увеличение продуктивности новых сортов обеспечивает радикальное повышение озерненности колоса при стабильной крупности зерновки и существенном уменьшении высоты соломины. Однако в условиях Алтайского края озерненность главного колоса достоверно повышает урожайность, особенно среднепоздних сортов, только в благоприятные годы.
Среднеспелый сорт Алтайская 110 выведен в результате двукратного индивидуального отбора из гибридной популяции от скрещивания (Лютесценс 281 х к 54975) х Лютесценс 281. Растения имеют средней высоты соломину (80-85см), характеризуются устойчивостью к полеганию на уровне стандарта или несколько больше (+0,5 балла). Средняя за 6 лет конкурсного испытания урожайность сорта составила 4,0 т/га, что на 0,31 т/га (9%) выше стандарта. Алтайская 110 превосходит стандарт по содержанию белка и клейковины на 0,8 и 3,6% соответственно. Сорт устойчив к бурой ржавчине и пыльной головне, толеран-тен к септориозу и корневым гнилям. В 2014 г. в Алтай-
Таблица 5. Генотипические вклады признаков продуктивности в прирост урожайности сортов яровой мягкой пшеницы различных биотипов (1988-2003 гг.)
Группа генотипов Экологические условия Урожайность, т/га Генотипический вклад в прирост урожайности %
число растений масса зерна растения масса зерна главного колоса масса зерна побега кущения озерненность главного колоса масса 1000 зерен
Среднеспелая благоприятные 4,49 -4,2 105,0 44,0 61,0 20,4 24,2
лимитированные 2,63 29,0 68,0 27,2 40,8 6,5 18,1
Среднепоздняя благоприятные 4,40 11,6 86,6 54,1 32,5 37,4 16,2
лимитированные 2,71 48,8 43,6 40,2 3,4 5,0 31,6
На основе установленных закономерностей в Алтайском селекцентре в последние годы создан ряд сортов пшеницы интенсивного и полуинтенсивного типов с различными сроками созревания.
В 2007 г. по краю районирован экологически пластичный среднеспелый сорт Алтайская 530, обладающий комплексом таких положительных признаков, как повышенная урожайность, высокое содержание клейковины, устойчивость к пыльной головне. На сегодняшний день это наиболее распространенный сорт мягкой пшеницы в Алтайском крае, где его ежегодно высевают на площади более 600 тыс. га. Кроме того, Алтайскую 530 успешно возделывают в Новосибирской и Омской областях.
С 2009 г. включен в Госреестр селекционных достижений и рекомендован для возделывания в Алтайском, Красноярском и Забайкальском краях, а также в Амурской области интенсивный сорт Алтайская 70. Он выведен с участием районированных Алтайская 98 и Алтайская 325. Новый сорт имеет укороченную соломину с высокой устойчивостью к полеганию, практически не поражается пыльной головней, средневосприимчив к листовым болезням, формирует крупное зерно с высоким содержанием белка и клейковины. В конкурсном испытании урожайность Алтайской 70 составила 3,59 т/га, что на 0,41-0,75 т/га выше стандарта и других среднеранних сортов, возделываемых в крае.
На сегодняшний день Алтайская 70 - один из наиболее востребованных сортов в Алтайском и Красноярском краях, где его высевают на площади 196,9 и 65 тыс. га соответственно. Кроме того, сорт активно распространяется в Новосибирской, Омской и Амурской областях, а также в Забайкальском крае. Суммарная посевная площадь Алтайской 70 в Сибири и на Дальнем Востоке оценивается в пределах 300 тыс.га.
При решении практических задач селекции на иммунитет мы исходим из известного принципа о целесообразности включения в гибридизацию источников и доноров устойчивости с минимальным числом отрицательных признаков [13, 14]. Такой подход, как показала практика, дает возможность отойти от длительной процедуры многократных беккроссов и получать перспективный материал от простых гибридов либо после одного-двух возвратных скрещиваний. На сегодняшний день завершено Государственное испытание новых устойчивых к болезням сортов Алтайская 110, Сибирский альянс, Апасовка, все они внесены в реестр селекционных достижений по 10 и 11 регионам РФ.
ском крае его высевали на площади более 78,7 тыс. га.
Сорт Сибирский альянс создан в результате двукратного индивидуального отбора из сложного гибрида (Лютесценс 281 х к 54975) х Лютесценс 281. Он относится к среднеспелой группе сортов интенсивного типа, имеет прочную, устойчивую к полеганию соломину длиной 8090 см, хорошо отзывается на благоприятные условия среды. В конкурсном сортоиспытании его урожайность составила 4,23 т/га, что на 0,97 т/га (30%) выше стандарта Алтайская 325. По комплексу признаков качества зерна сорт соответствует требованиям к сильной пшенице. При этом он значительно превосходит стандарт по содержанию белка (на 1,0-1,9%), клейковины (на 3,9-5,6%), силе муки и объему хлеба. Сибирский альянс характеризуется практической устойчивостью к бурой ржавчине и пыльной головне на фонах искусственного заражения.
Среднепоздний сорт яровой мягкой пшеницы Апасовка выведен в результате двукратного индивидуального отбора из гибридной популяции от скрещивания местной селекционной линии Лютесценс 310 и коллекционного сортообраз-ца из США к 54975. Растения имеют прочную, устойчивую к полеганию соломину длиной 80-90 см. Сорт относится к интенсивному типу, обладает высоким потенциалом урожайности (более 5.0 т/га), хорошо отзывается на улучшение агрофона. Средняя урожайность Апасовки в конкурсном сортоиспытании составила 4,57 т/га, что на 0,81 т/га (22%) выше, чем у Омской 24, и на 0,24 т/га больше, чем у Алтайской 105. Апасовка превосходит стандарт по содержанию белка и клейковины на 0,8 и 2,1% соответственно. Сорт, в отличие от стандарта, обладает высокой устойчивостью к местной популяции бурой ржавчины и характеризуется как высокоустойчивый к поражению пыльной головней.
Успешно прошел государственное испытание новый сорт яровой мягкой пшеницы алтайской селекции Алтайская жница, который включен в Реестр селекционных достижений и рекомендован к производственному использованию в Западно-Сибирском регионе с 2014 г. Этот среднеспелый сорт полуинтенсивного типа выведен в результате скрещивания Комсомольской 90 с местной селекционной линией Лютесценс 281 и последующего двукратного индивидуального отбора. Тестирование его урожайности, в сравнении со стандартом и широко распространенным в Алтайском крае сортом Алтайская 530, показало достоверное преимущество Алтайской жницы на 0,68 и 0,59 т/га соответственно. Новый сорт благопри-
Таблица 6. Урожайность и вегетационный период сорта яровой мягкой пшеницы Алтайская жница (АнииСх, пар, 2006-2012 гг.)
Сорт Урожайность в годы испытания, т/га Средняя урожай- Период веге-
2006 2007 2008 2009 1 2010 2011 2012 ность, т/га тации, дн.
Алтайская жница 4,32 3,55 4,65 5,78 4,10 2,82 2,22 3,92 92
Алтайская 100, стандарт 3,36 2,95 4,16 4,73 3,30 2,23 1,94 3,24 89
Алтайская 530 3,71 3,41 4,57 4,35 3,37 2,10 1,83 3,33 89
НСР05 0,27 0,18 0,25 0,27 0,21 0,20 0,18 - -
ятно сочетает в своем генотипе достаточно выраженную засухоустойчивость, о чем свидетельствуют достоверные прибавки к стандарту в сухом 2011 г. и остро засушливом 2012 г., с высоким потенциалом урожайности - 5,78 т/га в 2009 г. (табл. 6). Алтайская жница превосходит стандарт по массе 1000 зерен на 1,6 г, натуре - на 9 г/л, стекловидности зерна - на 4%, содержанию клейковины - на 1,6%. В отличие от стандарта сорт обладает практической устойчивостью к пыльной головне и полевой устойчивостью к бурой ржавчине. В 2014 г. его посевы занимали площадь 26,5 тыс. га.
С 2014 г. в Госреестр селекционных достижений с допуском к производственному использованию в 9 и 10 регионах включен новый сорт совместной селекции Алтайского НИИСХ и ЗАО «Кургансемена» - Тобольская.
Таблица 7. Урожайность сорта яровой мягкой пшеницы Тобольская (ЗАо «кургансемена», 20092011 гг.), т/га
Сорт Год В сред-
2009 2010 2011 нем
Тобольская 4,89 2,57 5,44 4,30
Омская 35,
стандарт 3,59 2,12 4,63 3,45
НСР05 0,34 0,22 0,29 —
Этот среднепоздний сорт выведен в результате гибридизации местной селекционной линии Лютесценс 123/С с сортом Омская 20 и последующего двукратного индивиду-
ченных восточных районах края. Это касается в первую очередь стабильности качества зерна, отзывчивости на улучшение агрофона, величины средней урожайности, а также устойчивости к болезням, вредителям, полеганию стеблестоя и прорастанию зерна при неблагоприятной погоде в период уборки. Все эти факторы мы учитывали при формировании нового селекционного материала с высоким потенциалом продуктивности и качества зерна. Среди итогов работы в таком направлении можно назвать создание нового сорта интенсивного типа Алтайская 75.
Среднеспелый интенсивный сорт Алтайская 75 выведен в результате сложной гибридизации трех родительских форм (Алтайская 325 х Лютесценс 376) F1 х Омская 24 и последующего двукратного индивидуального отбора. В среднем за 6 лет он превзошел по урожайности стандарт на 0,40 т/га, а районированный сорт интенсивного типа Алтайская 325 - на 0,39 т/га (табл. 8). Максимальная урожайность нового сорта составила 5,11 т/га (2009 г.), что свидетельствует о достаточно высоком потенциале. Еще одно важное его достоинство - устойчивость к полеганию, которая на 2-2,5 балла больше, чем у стандарта. Алтайская 75 превосходит стандарт по крупности зерна на 7,1 г, стекловидности - на 7%, содержанию клейковины - на 1,6%, силе муки - на 11 е.а. По комплексу параметров качества зерна он относится к категории «сильная пшеница». По результатам ГСИ сорт допущен для производственного использования в 10 и 11 регионах с 2015 г.
пшеницы Алтайская 75
ального отбора. В конкурсном сортоиспытании на базе ЗАО «Кургансемена» он устойчиво и достоверно превысил по урожайности стандарт Омская 35 в среднем на 0,85 т/га (табл. 7). В конкурсном сортоиспытании на опытном поле АНИИСХ Тобольская превысила местный стандарт Алтайскую 105 на 0,18 т/га. Следует подчеркнуть, что новый сорт обладает более высокой, чем Омская 35, засухоустойчивостью, что отчетливо наблюдалось в исключительно сухом для Курганской области 2010 г., когда он превзошел стандарт на 0,45 т/га (+21%). С другой стороны, Тобольская формирует прочный устойчивый к полеганию стебель, не уступающий по величине этого показателя стандарту. Перечисленные признаки и свойства обеспечивают сорту достаточно выраженную экологическую пластичность в широком диапазоне условий.
Тобольская превосходит стандарт по устойчивости к пыльной головне и бурой ржавчине. Масса 1000 зерен у него выше, чем у стандарта, на 1,6 г, натура зерна - на 2,1 г/л, стекловидность - на 5%. Кроме того, новый сорт отличается повышенной силой муки и объемом хлеба. По совокупности признаков качества зерна он относится к числу ценных пшениц. В 2014 г. Тобольскую высевали на площади более 2,5 тыс. га.
Необходимо отметить, что при очевидных достоинствах районированных в Алтайском крае сортов интенсивного типа Алтайская 325, Алтайская 70 и Апасовка, они не полностью обеспечивают решение проблемы устойчивого производства зерна пшеницы в наиболее влагообеспе-
Таблица 8. Урожайность и вегетационный период сорта яровой мягкой
АнииСх, пар, 2006-2011 гг.)
Сорт Урожайность в годы испытания, т/га Средняя урожай- Период веге-
2006 2007 2008 2009 2010 2011 ность, т/ га тации, дн.
Алтайская 75 4,37 3,03 4,09 5,11 4,12 2,44 3,86 92
Алтайская 100, стандарт 3,36 2,95 4,16 4,73 3,30 2,23 3,46 89
Алтайская 325 3,71 2,95 3,98 4,73 3,34 2,13 3,47 92
НСР05 0,27 0,18 0,25 0,27 0,21 0,20 — —
выводы. За период с 2007 по 2014 гг. в Алтайском НИИСХ на базе обширного экспериментального материала были проведены аналитические исследования и ретроспективный анализ, которые позволили выяснить признаковую структуру экологических реакций яровой мягкой пшеницы на улучшение внешних условий роста и развития. Стало очевидным, что при создании сортов с выраженными реакциями адаптации к нестабильным условиям, как в период онтогенеза, так и в ряду лет, в процессе отбора необходимо гармонизировать развитие следующих признаков: продуктивность главного колоса, интенсивность кущения и зерновая продуктивность вторичных побегов, крупность зерна
Сопоставление сортов противоположных по уровню урожайности (низко- и высокоурожайные) на фоне двух экологических ситуаций (благоприятные и лимитированные условия) позволило рассчитать долю генотипических вкладов в прибавку, достигнутую в результате селекционного отбора на продуктивность у среднеспелых и среднепоздних сортов. Установлено, что в засушливой степной зоне западной Кулунды в относительно благоприятные годы, когда урожайность зерна наиболее приспособленных генотипов
превышает 2,5 т/га, различия в продуктивности сортов на 55% определяются густотой стояния растений. Достаточно весомая доля прибавки (31,5%) урожайности лучших генотипов обусловлена преимуществом в продуктивности колоса через положительный генотипический вклад его озерненности. В острозасушливые годы уровень урожайности сорта в степи на 90% обусловлен продуктивностью колоса в тесной связи с его озерненностью при слабом генотипическом эффекте массы 1000 зерен. Базируясь на установленных закономерностях, в Алтайском селекцентре за последние годы создан ряд урожайных сортов степного экотипа, обладающих отдельными элементами или их сочетанием характерным для перспективных моделей. В частности, новый среднеспелый сорт Степная волна, районированный в Алтайском крае с 2013 г., превышает стандарт по урожайности на 0,21 т/га (9%) и не уступает ему по качеству зерна. Среднепоздний сорт Степная нива, находящийся в ГСИ, отличается высокой засухоустойчивостью до колошения, формирует продуктивный главный колос с хорошо выполненным зерном. Он превосходит стандарт по урожайности на 0,28 т/га, а также превышает его по содержанию в зерне белка и клейковины.
Генотипические вклады структурных элементов в прирост урожайности интенсивных и полуинтенсивных сортов имеют свои особенности и в целом обладают более широ-
ким спектром сочетаний, в сравнении с сортами степного экотипа. При этом стабильным положительным эффектом характеризуется средняя продуктивность отдельных растений, определяемая в благоприятных условиях как главным колосом, так и побегами кущения, а также крупность зерна. Следует подчеркнуть, что в неблагоприятные годы достаточно высокий вклад в дифференциацию генотипов по урожайности вносят различия по плотности растений на единице площади к периоду созревания. Кроме того, в лимитированных условиях для продуктивных средне-поздних генотипов характерен крупный главный колос, а дополнительным показателем высокой урожайности среднеспелых сортов служит развитие полноценного побега кущения. Использование перечисленных основных подходов к идентификации высокоурожайных генотипов в лабильных условиях отбора позволило создать и районировать за последние 8 лет восемь новых сортов интенсивного и полуинтенсивного типа: Алтайская 530 (2007 г.), Алтайская 70 (2009 г.), Алтайская 110 (2011 г.), Сибирски й альянс и Апасовка (2012 г.), Алтайская жница и Тобольская (2014 г.), Алтайская 75 (2015 г.). В 2014 г. указанные сорта высевали в Алтайском крае на площади более 850 тыс. га, что косвенно свидетельствует о высокой эффективности проводимых в Алтайском НИИСХ селекционных исследований и конкурентоспособности новых сортов.
Литература.
1. Жученко А.А. Возможности создания сортов и гибридов растений с учетом изменения климата //Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальными изменениями климата. Саратов, 2004. С. 10-16.
2. Гончаров П.Л. Оптимизация селекционного процесса //Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений. Новосибирск, 2002. С. 5-16.
3. Халипский А.Н. Оценка селекционного прогресса на примере сортосмены яровой пшеницы в Красноярском крае: ав-тореф. диссерт. на соиск. уч. степ. канд. с.-х. наук. Новосибирск, 1990. 18 с.
4. Прогресс и регресс в селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири/В.А. Зыкин, И.А. Белан, Г.Я. Козлова, Ю.В. Колмаков// Селекция сельскохозяйственных культур: итоги, задачи, пути решения. Новосибирск, 1997. С. 36-38.
5. Коробейников Н.И., Борадулина В.А. Селекционный прогресс по признакам продуктивности у сортов яровой мягкой пшеницы и стратегия отбора на урожайность // Адаптивный подход в земледелии, селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири. Новосибирск, 1996. С. 48-49.
6. Коробейников Н.И. Основные параметры моделей сортов яровой мягкой пшеницы для степных зон Алтайского края // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве. Барнаул, 2003. Ч. 1. С. 27-32.
7. Коробейников Н.И. Морфобиологические особенности новых сортов яровой мягкой пшеницы Алтайского селекцентра // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве. Барнаул, 2003. Ч. 1. С. 32-36.
8. Association analysis of grain yield and its components in spring wheat (Triticum aestivum L.) / R. Iftikhar, I. Khalik, M. Ijaz, M.A.R. Rashid//American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 2012. Vol. 12(3). P. 389-392.
9. Коробейников Н.И. Влияние метеофакторов на признаки продуктивности и урожайность мягкой яровой пшеницы в условиях Приобья Алтайского края //Проблемы селекции и семеноводства полевых культур в западной Сибири и Казахстане. Барнаул, 2001. С. 56-70.
10. Рутц Р.И., Мешкова Л.В. Селекция зерновых культур на устойчивость к биотическим факторам среды //Селекция сель -скохозяйственных культур на иммунитет. Новосибирск, 2004. С. 12-18.
11. Коробейников Н. И. Обоснование направлений селекции и основных параметров моделей сортов яровой мягкой пшеницы для условий лесостепи Алтайского края // Современные проблемы и достижения аграрной науки в земледелии, селекции и животноводстве. Барнаул, 2005. С. 183-218.
12. Breeding for yield potential and adaptation in cereals / J.L. Araus, G.A. Slafer, C. Royo, M.D. Serret // Critical Reviews in Plant Science. 2008. 27. P. 377-412.
13. Мережко А.Ф. Система генетического изучения исходного материала для селекции растений. Ленинград, 1984. 70 с.
14. Ильина Л.Г. Селекция яровой мягкой пшеницы на Юго-Востоке. Саратов, 1989. 134 с.
PRINCIPLES AND MAIN RESuLTS OF BREEDING OF SPRING SOFT wHEAT IN ALTAI TERRITORY
(2007-2014)
N.I.Korobeinikov, V.S. Valekzhanin, N.V. Peshkova
Altai Research Institute of Agriculture, Nauchny gorodok, 35, Barnaul city, 656910, Russia
Summary. Taking into account that not all released in Altai Territory varieties of spring soft wheat completely meet the requirements of production in the yield level, grain quality and resistance to environmental stresses, we set a task for the period 2008-2014: to develop a range of more productive varieties of spring soft wheat of various agro-ecological morphotypes (steppe, semi-intensive and intensive), which reliably exceed the standard varieties in the grain yield. As a result of the research the basic principles of the formation of plant morphometric structure for varieties of specific ecotypes during the selection were established. For the development of varieties of steppe agro-ecotype the selection should be focused on the spike productivity, mainly on the number of grains per a spike. Developing the varieties of semi-intensive and intensive types the positive selection should be concentrated on the increase in the plant productivity, both bythe increase in productivity of main spike and of additional shoots. The density of productive crops and grain size should be constantly controlled. The revealed regularities helped to raise the selection efficiency and to develop 11 high-yield varieties of spring soft wheat during the last eight years. Among them are varieties of the steppe ecotype: Altaiskaya 105, Stepnaya Volna and Stepnaya Niva, as well as semi-intensive and intensive varieties Altaiskaya 530, Altaiskaya 70, Altaiskaya 110, Sibirsky Aliyans, Apasovka, Altaiskaya Zhnitsa, Tobolskaya and Altaiskaya 75. The total sowing area of these varieties was about 1 150 000 ha in 2014 in Altai Territory. Key words: soft wheat, ecotype, genotypic contribution, variety, yield, grain quality.
Author Details: N.I. Korobeinikov, Cand. Sci. (Biol.), Head of Laboratory, (e-mail: [email protected]); V.S. Valekzhanin, Cand. Sci. (Agr.), Senior Researcher; N.V. Peshkova, Researcher
For citation: Korobeinikov N.I., Valekzhanin V.S., Peshkova N.V. Principles and main results of breeding of spring soft wheat in Altai territory (2007-2014). Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №6. pp. 21-26 (In Russ)
