CC BY
23
УДК: 633.14:631.526.32:631.524.85
реакция сорта озимой ржи фаленская 4 в экстремальных условиях средовых факторов
Е.И. УТКИНА1, кандидат биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected])
Л.И. КЕДРОВА1, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Е.А. ШЛЯХТИНА2, зав. лабораторией Е.С. ПАРФЕНОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
М.Г. ШАМОВА1, научный сотрудник В.А. СЫСУЕВ1, академик РАН, директор (е-mail: [email protected])
Жень ЧАНЧЖУН3, академик РАН (иностранный член), президент
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока, ул. Ленина, 166-а, Киров, 610007, Российская Федерация
2Фаленская селекционная станция, ул. Тимирязева, 3, пос. Фаленки, Кировская обл., 612500, Российская Федерация
3Байченская Сельскохозяйственная академия, ул. Шаньхе, 17, Байчен, провинция Цзилинь, 137000, КНР
Резюме. Озимая рожь - наиболее приспособленная к условиям северного земледелия России культура. Существенный фактор формирования максимально возможной и стабильной урожайности зерна - сорт. Один из широко распространенных и востребованных в России сортов ржи - Фаленская 4. За годы изучения в условиях г. Кирова (2000-2013 гг.) его средняя урожайность составила 5,21 т/ га, регенерационная способность растений при ежегодном 100%-ном поражении снежной плесенью - 96%, зимостойкость - 8,6 балла, устойчивость к полеганию - 7,7 балла. При изучение сорта на разных почвенных фонах (обычном и провокационном по кислотности и содержанию алюминия) на Фаленской селекционной станции (Кировская область, Россия) средняя урожайность Фаленской 4 в условияхэда-фической нагрузки составила 3,04 т/га (61,2% к обычному фону), что значительно выше, чем у сорта-индикатора Кировская 89. В нейтральных условиях почвенного фона сбор зерна сорта Кировская 89 достигал 4,14 т/га, а эда-фическая нагрузка привела к его снижению до 1,8 т/га, или до 43,5% к обычному фону. Недобор урожая происходит в основном из-за снижения регенерационной способности растений на 39,8% и продуктивной кустистости на 26,7%. Благодаря высокой адаптивности и устойчивости сорта Фаленская 4 к условиям эдафической нагрузки, он входит в число лидеров по занимаемым площадям озимой ржи в России. Сорт можно рекомендовать в качестве источника алюмо- и кислотоустойчивости в селекции культуры. В 2013-2014 гг. сорт Фаленская 4 проходил испытание в КНР (Baicheng, China). Выявлена возможность его выращивания на солончаковых почвах при дефиците влаги. Ключевые слова: озимая рожь, сорт, урожайность, зимостойкость, регенерация, кислотность почвы, солончаковые почвы, ионы алюминия, устойчивость. Для цитирования: Реакция сорта озимой ржи Фаленская 4 в экстремальных условиях средовых факторов /Е. И. Уткина, Л.И. Кедрова, Е.А. Шляхтина, Е.С. Парфенова, М.Г. Шамова, В.А. Сысуев, Жень Чанчжун // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №11. С. 55-57.
Перед селекцией сельскохозяйственных культур стоит постоянная задача совершенствования сортов с учетом интенсификации земледелия и почвенно-климатических особенностей региона [1]. В условиях северного земледелия России, к которым наиболее
приспособлена озимая рожь, сорт - один из значимых факторов формирования максимально возможной и стабильной урожайности зерна.
Для Северо-Востока европейской части Российской Федерации характерны подзолистые и дерново-подзолистые почвы с низким уровнем естественного плодородия, более 70% которых отличаются повышенной кислотностью и высоким содержанием подвижных форм ионов А13+ [2]. Отрицательное действие алюминия на растения усиливается при рН ниже 4,5 [3].
Кислые почвы имеют неблагоприятные биологические, химические и физические свойства. Их коллоидная часть бедна кальцием и другими основаниями, деятельность полезных почвенных микроорганизмов сильно подавлена, повышенная кислотность способствует развитию в почве грибов, среди которых много возбудителей болезней растений. В таких условиях снижение урожайности зерновых культур может достигать 85% [4].
Рожь характеризуется большей устойчивостью к кислым почвам, чем другие зерновые культуры. Она меньше реагирует на кислую среду и развивается весьма успешно в широком диапазоне рН [5]. Тем не менее, на фоне эдафического стресса рост ржи ослабевает, ухудшается перезимовка.
Селекция на алюмо- и кислотоустойчивость озимой ржи получила большое развитие в Польше и Португалии, в которых так же существует проблема создания кислотовыносливых сортов. Однако изучение сортов, устойчивых к эдафическому стрессу, выведенных в этих странах, в условиях Евро-Северо-Востока России показало их абсолютную неприспособленность к агроклиматическим особенностям региона по зимостойкости и биотической устойчивости.
В результате исследований с использованием классических методов селекции, а также естественных жестких провокационных фонов,способствовавших отбору алюмоустойчивых и высокозимостойких биотипов, ученые НИИСХ Северо-Востока и Фаленской селекционной станцией создали уникальный сорт озимой ржи Фаленская 4. Он характеризуется высокой зимостойкостью и регенерацией после поражения снежной плесенью, потенциал урожайности более 9 т/га, высота растений 98-115 см. С 1999 г. сорт внесен в Госреестр селекционных достижений РФ по Северному, Северо-Западному, Центральному и Волго-Вятскому регионам с допуском к использованию в 27 республиках и областях Российской Федерации. На сегодняшний день это один из наиболее распространенных и востребованных в стране сортов озимой ржи. По количеству высеянных семян в 2014 г. сорт Фаленская 4 занял четвертое место среди более чем 70 сортов, внесенных в Госреестр РФ.
Цель наших исследований - выявить потенциал сорта Фаленская 4 для расширения ареала его распространения и получения стабильного урожая в экстремальных условиях средовых факторов северного земледелия и на низкоплодородных малопригодных почвах.
Для ее достижения решали следующие задачи: проанализировать пластичность сорта за многолетний период по комплексу показателей в естественных условиях произрастания;
выявить степень депрессии основных признаков на фоне эдафического стресса;
изучить возможность выращивания сорта на засоленных почвах.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в НИИСХ Северо-Востока (2000-2014 гг.) на нейтральном фоне (рН - 5,0-5,4), а также на Фаленской селекционной станции (2010-2014 гг.) -на двух почвенных фонах: нейтральном (рН - 6,5; следы подвижного алюминия) и естественном жестком провокационном (рН - 3,78-3,76; А1 - 25,526,7 мг/100 почвы). В качестве сорта-индикатора по алюмо- и кислотоустойчивости использовали сорт Кировская 89.
Агротехника - общепринятая для региона. Посев проводили по чистому пару в оптимальные сроки с нормой высева 6 млн всхожих семян на 1 га. Опыты заложены в шести повторениях с учетной площадью делянок 10 м2. Наблюдения, оценки и учет урожая осуществляли в соответствии с действующей методикой [6].
В годы исследований в НИИСХ Северо-Востока (г. Киров) условия вегетации и зимнего периода отличались между собой по температурному режиму и количеству осадков. За период изучения были годы с оптимальными и экстремальными условиями развития растений.
Критические условия перезимовки сложились в 2005 г., когда температура на глубине залегания узла кущения достигала минус 10°С, что ниже биологической нормы для культуры ржи, однако это позволило оценить сорт на морозоустойчивость.
Неблагоприятным по перезимовке был 2009 г. Резкие перепады температур в осенне-зимний период, вызвавшие многократное промерзание и оттаивание почвы, привели к истощению растений и спровоцировали 100%-ное поражение посевов снежной плесенью. Этот негативный фактор предоставил возможность для определения способности сорта к регенерации.
Резкий дефицит влаги в летний период 2010 г., когда в июле осадков выпало на 74 мм меньше нормы при температуре выше средних многолетних значений на 4°С, создали провокационный фон для оценки засухоустойчивости.
На Фаленской селекционной станции в 2010 г. помимо засухи в период формирования зерна, сложились неблагоприятные условия в зимний период. Во второй декаде декабря наблюдали снижение температуры воздуха до -40 °С при высоте снежного покрова до 4 см, что позволило оценить сорта на морозоустойчивость. Условия вегетации 2011-2013 гг. способствовали 100%-ному поражению растений снежной плесенью, повышенная влажность в период летней вегетации - полеганию посевов. В 2014 г. отмечен продолжительный период осенней вегетации (на 43 дн. дольше обычных сроков), что привело к перерастанию растений ржи и поражению снежной плесенью. Также к особенностям этого года относятся жаркая погода и недостаточное количество осадков в конце мая - начале июня, в результате чего фаза колошения наступила почти на 2 недели раньше средних многолетних сроков.
Возможность выращивания сорта Фаленская 4 на засоленных почвах определяли на опытном поле Байченской сельскохозяйственной академии провинции Цзилинь, расположенной на северо-востоке КНР. Почвы опытного участка солончаковые - рН < 8, содержание растворенных катионов натрия до 50%. Метеоусловия теплые и влажные. Для провинции характерны ярко выраженные особенности муссонного умеренно-континентального климата. За год накапливается примерно 2700-3600 оС тепла, средняя норма осадков - 550-910 мм, безморозный период длится 120-160 дн. в году. В 2013-2014 гг. первые холода наступили в последней декаде сентября и держались до конца апреля - начала мая.
результаты и обсуждение. О пластичности сорта свидетельствует анализ показателей хозяйственно ценных признаков по результатам многолетнего (20002014 гг.) конкурсного испытания в НИИСХ Северо-Востока (г. Киров). На обычном почвенном фоне, но в разных гидротермических условиях средний урожай зерна культуры был равен 5,21 т/га. Регенерацион-ная способность растений при 100%-ном поражении снежной плесенью составила 96%; зимостойкость по Международному классификатору - очень высокая (8,6 балла), устойчивость к полеганию - высокая (7,7 балла). Хлебопекарные свойства сорта Фаленская 4 соответствуют 1-11 классам качества ГОСТа РФ.
За 5 лет изучения в условиях Фаленской селекционной станции (Кировская область) средняя урожайность сорта на обычном почвенном фоне составила 4,97 т/га с разбросом от 4,23 до 5,67 т/га. Небольшой диапазон ее варьирования в годы с различными условиями перезимовки, отрастания и формирования зерна подтверждает высокую пластичнось сорта.
В условиях эдафической нагрузки средняя урожайность сорта Фаленская 4 составила 3,04 т/га (61,2% к обычному фону). Это выше, чем у сорта-индикатора Кировская 89, у которого в условиях нейтрального почвенного фона сбор зерна достигал 4,14 т/га, а эдафическая нагрузка приводила к его снижению до 1,8 т/га, или 43,5% к обычному фону (см. рисунок).
Степень депрессии таких элементов продуктивности сорта Фаленская 4, как длина колоса и озер-
4,97
Фаленская 4 Кировская 89
рисунок. Влияние эдафического стресса на урожайность сортов озимой ржи, 2010-2014 гг.: - обычный почвенный фон; ■ - провокационный почвенный фон.
Таблица. Степень депрессии показателей продуктивности сорта Фаленская 4 на фоне эдафического
стресса, 2010-2014 гг.
Показатель Фон К обычному фону, % Степень де-прессии,%
обычный эдафический стресс
Отрастание после поражения снежной плесе-
нью, % 83 50 60,2 39,8
Продуктивная кустистость, шт. 4,5 3,3 73,3 26,7
Число колосков, шт. 38,8 32,4 83,5 16,5
Высота стебля, см 125 124 99,2 0,8
Длина колоса, см 11,4 10,3 90,4 9,6
Озерненность,% 82 79 96,3 3,7
Продуктивных стеблей, шт./м2 485 432 89,1 10,9
ненность была незначительной - 9,6 и 3,7% соответственно и не оказывала существенного влияния на урожайность. Это, на наш взгляд, обусловлено сортовыми особенностями.
Снижение урожайности произошло в основном из-за уменьшения регенерационной способности после поражения растений снежной плесенью на 39,8%, продуктивной кустистости - на 26,7% и числа колосков в колосе - на 16,5% (см. табл.).
В предварительных испытаниях на солончаковых почвах КНР сорт Фаленская 4 в 2013 г. при недостатке влаги сформировал урожай 20,3 ц/га с крупностью зерна - 27,8 г. В 2014 г. урожайность составила 22 ц/га, высота растений при этом была равна 127 см, масса 1000 зерен - 29,2 г, устойчивость к полеганию - хорошая. Испытание сортов озимой ржи в таких условиях проводили впервые. Другие изучаемые сорта погибли при перезимовке.
выводы. Результаты многолетнего конкурсного сортоиспытания на нейтральном почвенном фоне в
разных гидротермических условиях свидетельствуют о высокой адаптационной способности сорта озимой ржи Фаленская 4. Сорт характеризуется высокой кис-лото- и алюмоустойчивостью. Эдафический стресс (кислая реакция почвенного раствора и повышенное содержание подвижных ионов алюминия) провоцирует снижение его урожайности в среднем на 38,8%, что на 17,7% меньше, чем у сорта-индикатора Кировская 89. Недобор зерна в таких условиях происходит из-за снижения регенерационной способности растений на 39,8% и продуктивной кустистости на 26,7%. Установлено, что сорт может произрастать на солончаковых почвах.
Учитывая высокие возможности сорта Фаленская 4 в экстремальных условиях средовых факторов, его можно рекомендовать для расширения производства зерна в условиях северного земледелия на низкоплодородных кислых почвах. Кроме того, он может служить источником алюмо- и кислотоустойчивости в селекции озимой ржи.
Литература.
1. Неттевич Э.Д. Избранные труды. Селекция и семеноводство яровых зерновых культур. Москва-Немчиновка: НИИСХ ЦРНЗ, 2008. 348 с.
2. Сысуев В.А., Кедрова Л. И., Уткина Е. И. Рожь - стратегическая зерновая культура в развитии адаптивного растениеводства и обеспечении продовольственной безопасности России // Образование, наука и производство. № 2-3 (Апрель-сентябрь), 2014. Издательство Орел ГАУ. С. 31-33.
3. Стихин М.Ф., Денисов П.В. Озимая рожь и пшеница в Нечерноземной полосе / Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: «Колос», 1997. 320 с.
4. Кедрова Л.И. Озимая рожь в Северо-Восточном регионе России. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. 158 с.
5. Жученко А.А. Рожь - стратегическая культура в обеспечении продовольственной безопасности России в условиях глобального и локального изменения погодно-климатических условий. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2009. 52 с.
6. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: «Колос», 1972. Вып. 2. Ч. 2. 230 с.
reaction of the winter rye variety falenskaya 4 under extreme conditions of environmental factors
E.I. utkina1, L.I. Kedrova1, E.A. Shlyakhtina2, E.S. Parfenova1, M.G. Shamova1, V.A. Sysuev1, Ren Changzhong3
1North-East Agricultural Research Institute, ul. Lenina, 166-a, Kirov, 610007, Russian Federation 2Falenki breeding station, ul. Timiryazeva, 3, pos. Falenki, Kirovskaya obl., 612500, Russian Federation 3Baicheng Agricultural Academy, Sanhe Road, 17, Baicheng, Jilin Peoples, 137000, Republic of China
Summary. Winter rye is the most adapted crop to conditions of the northern agriculture of Russia. A variety is an essential factor of obtaining of the maximal and stable grain productivity. Falenskaya 4 variety of winter rye is one of the widespread and important rye varieties in Russia. Its average productivity under conditions of Kirov (2000-2013) was 5.21 t/ha. The regenerative ability of plants was about 96% at annual 100% defeat by snow mold. The winter hardiness was 8.6 points, lodging resistance-7.7 points. During the studying of the variety against different soil backgrounds (usual and provocative ones on acidity and aluminum content) at Falenskaya breeding station (Kirov region, Russia) the average productivity under conditions of an edaphic stress was 3.04 t/ha (61.2% of the usual background). This is considerable higher than for the standard variety Kirovskaya 89. Under neutral conditions of the soil background the yield of the Kirovskaya 89 variety reached 4.14 t/ha; and the edaphic stress led to its decrease to 1.8 t/ha, or to 43.5% of the usual background. The yield shortage occurs mainly due to the decrease in the regenerative ability of plants by 39.8% and in productive tilling capacity by 26.7%. Falenskaya 4 belongs to leaders among winter rye on the occupied areas in Russia because of its high adaptability and edaphic resistance. It is possible to recommend the variety as a source of aluminum- and acid-resistance in winter rye breeding. In 2013-2014 the Falenskaya 4 variety passed tests in the PRC (Baicheng, China). Possibility of its cultivation on saline soils at the deficiency of moisture was revealed.
Keywords: winter rye, variety, productivity, winter hardiness, regeneration, soil acidity, saline soils, aluminum ions, resistance. Author Details: E.I. Utkina, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: [email protected]); L.I. Kedrova, D. Sc. (Agr.), head of department; E.A. Shlyakhtina, head of laboratory; E.S. Parfenova, Cand. Sc. (Agr.), research fellow; M.G. Shamova, research fellow; V.A. Sysuev, member of the RAS, director (e-mail: [email protected]); Ren Changzhong, foreign member of the RAS, president.
For citation: Utkina E.I., Kedrova L.I., Shlyakhtina E.A., Parfenova E.S., Shamova M.G., Sysuev V.A., Changzhong Ren. Reaction of the Winter Rye Variety Falenskaya 4 under Extreme Conditions of Environmental Factors. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. V.29. No11. Pp. 55-57 (In Russ.).
