Устойчивость к осыпанию сортов гречихи различного морфотипа Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.12:631.526.32

Устойчивость к осыпанию сортов гречихи различного морфотипа

«о о

СЧ 1Л

Ф

S ^

ш

4

ш ^

5

ш со

А.Н. ФЕСЕНКО, доктор биологических наук, зав. лабораторией (е-mail: [email protected]) О.В. БИРЮКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник О.А. ШИПУЛИН, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, корп. 1, Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация

Исследования проведены в 2012-2015гг. в севообороте лаборатории селекции крупяных культур Всероссийского НИИ зернобобовых и крупяных культур с целью определения устойчивости косыпанию семян имеющегося сортимента гречихи. Материалом послужили 30 сортов гречихи: 2 местных традиционного индетерминантного морфотипа из Орловской области и 28 районированных - 4 традиционного индетерминантного морфотипа, 12 - индетерминантного «красностре-лецкого» морфотипа; 3 - индетерминантного ограниченноветвящегося морфотипа; 8 - де-терминантного морфотипа; детерминантный зеленоцветковый сорт Дизайн. Опытные образцы выращивали в полевых условиях по методике конкурсного сортоиспытания: посев рядовой, норма высева 3 млн всхожих зёрен/га, площадь делянки 10 м2, учет урожая поделяночный сплошной. Для анализа отбирали по 40 типичных растений каждого сорта. Устойчивость к осыпанию определяли по стандартной методике путем воздействия вибрацией на сухие соцветия на специальном приборе (частота 1400 колебаний в мин., амплитуда 10 мм, время вибрации 20 с). В результате селекции снизилась устойчивость к осыпанию у сортов индетерминантного «краснострелецкого» и детерминантного морфотипа по причине повышения массы 1000 семян. Величина этого показателя положительно коррелирует с размерами потерь от осыпания в полевых условиях при запаздывании с уборкой (г= 0,65; р0<0,01). Повышение толщины и прочности плодоножеку детерминантного сорта Дизайн не привело к росту устойчивости к осыпанию семян - потери от осыпания у него выше, чем у большинства белоцветковых сортов из-за обламывания сильно разросшихся элементарных соцветий. В селекции гречихи необходимо учитывать, что создание слишком крупносемянных сортов может привести к сильному снижению их устойчивости к осыпанию. В производственной практике остается актуальным своевременное проведение уборки современных сортов гречихи.

Ключевые слова: гречиха, морфотипы, масса 1000 зерен, устойчивость к осыпанию.

Для цитирования: Фесенко А.Н., Бирюкова О.В., Шипулин О.А. Устойчивость к осыпанию сортов гречихи различного морфотипа// Земледелие. 2016. № 5. С. 46-48.

Растянутость цветения и плодоо-бразования - характерная особенность гречихи [1, 2], поэтому семена, сформировавшиеся в течение первой декады цветения, находятся на растении в созревшем состоянии около месяца и могут осыпаться вследствие перелома плодоножек из-за их колебания ветром. В опытах на Шатиловской опытной станции было установлено, что средние размеры потерь сорта Богатырь при перестое на корню в течение 20 дн. составляли 29,1%, причем в отдельные годы они достигали 58,8% урожая, а в течение одного ветреного дня могло осыпаться около 1 ц/га [3]. Еще в шестидесятые годы прошлого века были разработаны методические подходы и создано оборудование для проведения отбора устойчивых образцов к осыпанию семян [3], однако в последние десятилетия селекцию гречихи на этот признак практически не проводили.

Цель исследований - установить устойчивость к осыпанию семян имеющегося сортимента гречихи.

Исследования проводили в 20122015 гг. в севообороте лаборатории селекции крупяных культур Всероссийского НИИ зернобобовых и крупяных культур. Предшественник - пар.

Почвы - тёмно-серые лесные, сред-несуглинистые, средне окультуренные. Микрорельеф участка выровненный. По основным физико-химическим показателям почвы типичны для природно-экономической зоны. Пахотный и метровый слои почвы характеризуются высокой водоудерживающей способностью (118 и 345 мм, соответственно). Возможные запасы доступной растениям влаги в слое 0-30 см - 88 мм, 0-100 см - 262 мм. Максимальная гигроскопическая влажность - 6,8-7,5% от массы почвы, влажность устойчивого завядания - 9,613,3%.

Содержание гумуса (по Тюрину) -4,89%, легкогидролизуемого азота (по Кононовой) - 125 мг/кг почвы, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 17,0 мг/100 г почвы, обменного калия (по Кирсанову) - 13,5 мг/100 г почвы, рН солевой вытяжки (ГОСТ 26483-85) - 5,3 ед., гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212.-84) - 4,5 мэкв/100 г почвы.

В 2013 г среднемесячные температуры мая и июня (18,0 °С и 19,8 °С) были выше среднемноголетней на 4,2 и 3,0 °С, соответственно, при этом в первой и второй декадах осадков выпало в 6 раз меньше обычного (5 мм против 30 мм по норме). В июле количество осадков составило 61% от среднемноголетне-го, температурный режим отличался превышением нормы в первой декаде (на 2,5 °С) и значением ниже среднего (на 2,9 °С) в третьей декаде. ГТК (по Селянинову) вегетационного периода гречихи составил 0,94.

В 2014 г среднемесячная температура мая (16,9 °С) была выше среднемноголетней на 3,1 °С, количество осадков в первой и третьей декадах мая - в 2 и 3 раза больше обычного. Осадки в июне составляли 83% от нормы на фоне снижения температуры воздуха в первой и второй декадах июня. В июле количество осадков находилось на уровне 25% от среднемноголетнего. ГТК вегетационного периода гречихи был равен 0,70.

Среднемесячная температура мая в 2015 г составляла 15,1 °С, что выше среднемноголетней на 1,3 °С, а в третьей декаде величина этого показателя превышала норму на 4,8 °С. Количество осадков в мае также было больше обычного (65 мм против 51 мм по норме). В июне осадки выпадали неравномерно и составили 52% от нормы на фоне повышенной температуры воздуха (18,4 °С) в течение месяца. В июле и начале августа количество осадков составило около 70% от средней многолетней, температурный режим отличался превышением нормы на 2,6 °С в конце июля и на 2,9 °С в начале августа. ГТК вегетационного периода гречихи находился на уровне 0,83.

Объектом исследований были 30 сортов и образцов гречихи различного морфотипа: местные сорта традиционного индетерминантного морфотипа к-406 и к-1709 (коллекция ВИР, Орловская область), которые характеризуют «исходную точку» селекции гречихи, так как на основе местных популяций Орловской области был выведен первый селекционный сорт Богатырь, получивший очень широкое распространение на территории Российской Федерации и активно вовлекавшийся в гибридизацию на протяжении десятков лет селекции [3]; районированные сорта традиционного индетерминантного морфотипа (Богатырь, Калининская, Шатиловская 5, Аромат); районированные сорта индетерминантного «краснострелецкого» морфотипа - крупноплодные дружно-созревающие с физиологически детерминированным ростом (Куйбышевская 85, Каракитянка, Кама, Казанка, Саулык, Черемшанка, Агидель, Инзерская, Чатыр-Тау, Батыр, Илишевская, Башкирская красностебельная); районированные сорта индетерминантного ограниченноветвящегося морфотипа

Рис. 1. Устойчивость к осыпанию соцветий сортов различного морфотипа (среднее за 2012-2014 гг.): 1 — местные сорта традиционого индетерминантного морфотипа; 2 — селекционные сорта традиционого индетерминантного морфотипа; 3 — сорта ограниченноветвящегося индетерминантного морфотипа; 4 — сорта индетерминантного «краснострелецкого» морфотипа; 5 — сорта детерминантного морфотипа; 6 — детерминантный зеленоцветковый сорт Дизайн.

(Баллада, Есень, Молва); районированные сорта детерминантного морфотипа (Сумчанка, Деметра, Дождик, Дикуль, Девятка, Диалог, Темп, Дружина); районированный детерминантный зеленоцветковый сорт Дизайн.

Исследуемый материал выращивали в полевых условиях по методике конкурсного сортоиспытания: посев рядовой, норма высева 3 млн всхожих семян/га, площадь делянки 10 м2, учет урожая поделяночный сплошной. Для анализа отбирали по 40 типичных растений каждого сорта. Устойчивость к осыпанию определяли по стандартной методике путем воздействия вибрацией на сухие соцветия на специальном приборе (частота 1400 колебаний в минуту, амплитуда 10 мм, время вибрации 20 секунд) [3]. Показатель устойчивости к осыпанию - доля зерен, оставшихся на соцветиях после вибрации.

Подсчет числа проводящих пучков в плодоножках изученных сортов осуществляли на временных препаратах, приготовленных по общепринятой методике [4].

Потери семян при перестое растений на корню (21 дн. после достижения уборочной спелости) подсчитывали на площадках размером 0,2 м2 [3]. Долю потерь при перестое вычисляли в процентах от сформировавшегося урожая (с учетом потерь).

Обработку экспериментальных данных проводили дисперсионным и корреляционным методами по Б.А. Доспехову [5], с использованием программы статистической обработки данных Excel.

Изучение прочности плодоножек в лабораторных условиях показало, что в ходе селекции не удалось повысить устойчивость сортов гречихи к осыпанию. У сортов традиционного и огра-ниченноветвящегося морфотипов она

находилась на уровне местных образцов Орловской обл., а у сортов наиболее распространенных морфотипов («краснострелецкого» и детерминантного) выявлена тенденция к снижению - на 3,8 и 3,1%, соответственно (рис. 1).

Аналогичные результаты были получены при изучении потерь семян сортов

гречихи при длительном перестое на корню: наибольшие их размеры отмечены у сортов «краснострелецкого» и детерминантного морфотипов (рис. 2а). Следует отметить, что на протяжении последних 20 лет в Российской Федерации были районированы в основном сорта именно этих двух морфотипов [7].

Устойчивость гречихи к осыпанию в основном зависит от двух факторов: масса семени (то есть нагрузка на плодоножку) и развитие механических тканей в плодоножке (в первую очередь, число проводящих пучков) [3].

Результаты наших исследований показывают, что масса 1000 семян селекционных сортов, по сравнению с местными образцами (23,3 г), значительно возросла, причем наибольшее увеличение отмечено у сортов краснострелецкого (на 8,0 г) и детерминантного (на 6,9 г) морфотипов. Разница с сортами традиционного и ограниченноветвящегося индетерминантного морфотипа была меньше (3,6 и 3,2 г соответственно).

При проведении анализа анатомического строения плодоножек было установлено, что в них несколько возросло среднее число проводящих пучков, по сравнению с местными образцами, от 0,09 шт. у традиционного индетерминантного морфотипа до 1,02 шт. у сорта Дизайн (см. рис. 2б).

Рис. 2. Потери зерна гречихи (а) вследствие осыпания при перестое на корню (2015 г.) и число проводящих пучков в плодоножках (б) сортов различного морфотипа: 1 — местные сорта традиционого индетерминантного морфотипа; 2 —селекционные сорта традиционого индетерминантного морфотипа; 3 — сорта ограниченноветвящегося индетерминантного морфотипа; 4 — сорта индетерминантного «краснострелецкого» морфотипа; 5 — сорта детерминантного морфотипа; 6 — детерминантный зеленоц-ветковый сорт Дизайн.

СО (D 3 ь

(D

д

(D Ь 5

(D

сл 2

О ^

О)

Поскольку прямой отбор на увеличение числа проводящих пучков не осуществляли, то отмеченная картина может быть обусловлена известной в селекционной практике тенденцией к увеличению числа проводящих пучков в плодоножках у более крупнозерных растений [3]. Очевидно, это связано с повышенной потребностью более крупных зерен в питании, которая особенно ярко проявляется у гречихи в связи с тем, что период налива семени ограничен строгими временными рамками (10 дн.). Поэтому отбор крупнозерных растений с хорошо выполненными семенами может вести к выделению генотипов с более развитой проводящей системой в плодоножках. Мы установили положительную корреляцию между массой 1000 семян и числом проводящих пучков в плодоножках изученных сортов (г= 0,49; р0<0,01). Следует отметить, что среднее число проводящих пучков в плодоножках изученных сортов практически не коррелировало ни с результатами определения устойчивости к осыпанию в лабораторных условиях (г= -0,27; р0>0,05), ни с величиной потерь зерна при перестое на корню (г= 0,15; р0>0,05).

В то же время масса 1000 семян изученных сортов была сопряжена, как с устойчивостью к осыпанию при лабораторной оценке (г= 0,43; р0<0,05), так и с величиной потерь в полевых условиях (г= 0,65; р0<0,01).

По всей видимости, увеличение крупности семян у современных сортов гречихи ведет к значительному росту нагрузки на плодоножки, которое лишь частично компенсирует повышение их прочности.

Вместе с тем, селекционеры предпринимали попытки создания сортов гречихи с повышенной устойчивостью к осыпанию путем использования мутант-ных форм с четким морфологическим проявлением, отличающихся высокой прочностью плодоножек. Первой была вовлечена в селекционную проработку мутация зеленоцветковости с эффектом увеличения толщины плодоножек [7, 8]. На ее основе был создан первый в мире детерминантный зеленоцветковый сорт Дизайн. Во время изучения устойчивости к вибрации его соцветий было выявлено, что плодоножки этого сорта отличаются повышенной прочностью, однако общая устойчивость к осыпанию несколько ниже, чем у большинства белоцветко-вых сортов (см. рис. 1, 2). По сравнению «о с белоцветковыми сортами, у сорта о Дизайн резко возрастают потери из-за ¡^ обламывания фрагментов соцветий (см. ^ табл.), в первую очередь, элементарных о» (мутация зеленоцветковости вызывает | их сильное разрастание). Очевидно, одна из причин такой ситуации - слишком вы® сокая масса 1000 семян (32,8 г). 5 Таким образом, устойчивость к $ осыпанию сортов гречихи традицион-

Устойчивость к осыпанию различных сортов гречихи, среднее за 20122014 гг.

Образец, сорт Устойчивость к осыпанию с учетом

потерь от обламывания плодоножек, % всех потерь, %

к-1709 88,4 87,4

Богатырь 87,2 86,5

Батыр 87,3 86,5

Дикуль 86,0 85,6

Дизайн 91,5 80,7

ного и ограниченноветвящегося мор-фотипов находится на уровне местных образцов Орловской области, а у сортов «краснострелецкого» и детер-минантного морфотипов снизилась на 3,8 и 3,1% соответственно.

Полученные результаты следует учитывать при проведении селекции гречихи. Создание крупносемянных сортов, считавшееся одним из основных путей селекции на увеличение выхода крупы, не оправдало себя: выход крупы у них снизился, по сравнению с такими сортами, как Богатырь и Шатиловская 5 [9]. Одновременно у них произошло снижение устойчивости к осыпанию зерна. Необходимо ориентироваться на создание сортов с умеренной крупностью семян, поскольку селекция слишком крупносемянных сортов может привести к значительному снижению их устойчивости к осыпанию. В производственной практике при возделывании современных сортов гречихи необходимо обращать внимание на своевременность ихуборки.

Литература.

1. Важов В.М., Козил В.Н., Одинцев А.В. Состояние и пути повышения производства зерна гречихи в лесостепи Алтая // Фундаментальные исследования. 2011. № 12 (4). С. 752-756.

2. Campbell C.G. Present state and future prospects for buckwheat // Proc. 9th Int. Symp. Buckwheat (August 18-22, 2004; Prague, Czech Republic). Pp. 26-29.

3. Фесенко Н.В. Селекци я и семеноводство гречихи. М.: Колос, 1983. 191 с.

4. Жестяникова Л.Л., Москалева Г.И. Методические указания по технике анатомических исследований культурных растений. Л.: ВИР, 1981. 65 с.

5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с

6. Важов В.М. Гречиха на полях Алтая. М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2013. 188 с.

7. MukasaY, Suzuki T, HondaY Inheritance of green-flower trait and the accompanying strong pedicel in common buckwheat // Fagopyrum. 2008. V.25. Pр. 15-20.

8. Алексеева Е.С. Селекция подольских сортов гречихи. Черновцы: Рута, 1999. 120 с.

9. Grain qualities of Russian buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) varieties / L. Varlakhova, S. Bobkov, V. Zotikov, I. Mikhailova

// The Proc. 12-th Int. Symposium on Buckwheat. Lasko. 2013. Pp. 181-182.

Resistance to Seed Shedding of Buckwheat Varieties of Different Morphological Types

A.N. Fesenko, O.V. Biryukova, O.A. Shipulin

All-Russian Research Institute of Legumes

and Groat Crops,

ul. Molodezhnaya, 10, corp. 1,

pos. Streletskiy, Orlovskii r-n, Orlovskaya

obl., 302502, Russian Federation.

Summary. The work was carriedout in 20122015 in crop rotation of the groats crop breeding laboratory of the All-Russian Research Institute of Grain Legumes and Groats Crops with the aim to evaluate the shedding resistance ability of commercial varieties of buckwheat. Thirty varieties of buckwheat was the material for the investigation: 2 local varieties of the indeterminate morphotype from Orel region and 28 released varieties, among which four varieties of usual indeterminate morphotype, 12indeterminate varieties of "kras-nostreletsky" morphotype, three indeterminate varieties with limited secondary branching, eight varieties of determinate growth habit and the determinate cultivar Design with green flowers. Experimental material was grown in field using the standard approach for variety testing: drillseeding with sowing rate of 3 million germinating seeds per a hectare, plot area of 10 m2, total grain harvest per any experimental plot had been sampled for weighting. Forty typical plants of every variety were selected for the analysis. Resistance to shedding was evaluated by the standard method with vibration of dry inflorescences on a special device during 20 seconds (the vibration frequency was 1400 oscillations per a minute with 10 mm in amplitude). Cultivars of indeterminate "krasnos-treletskiy" and determinate morphotypes showed weaker resistance to shedding. It was caused by the increase in the weight of 1000seeds of these varieties. The value of this index in the studied varieties positively correlated with the size of losses from shedding in the field at later harvest (r = 0.65; p0 < 0.01). Increase in the thickness and strength of the pedicels of the determinate variety with green flowers Design did not lead to an increase in the variety resistance to the shedding of grain. This variety showed even higher loss of grain due shedding than most varieties with white flowers because the strongly overgrown flower clusters are fractured. It must be taken into account that breeding of buckwheat varieties with larger grain can lead to a significant reduction of the resistance to shedding. In agricultural practice with contemporary buckwheat varieties the timely harvesting remains essential.

Keywords: buckwheat, morphotype, 1000 grains weight, resistance to shedding.

Author details: A.N. Fesenko, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: office@ vniizbk.orel.ru); O.V. Biryukova, Sc. (Agr.), senior research fellow; O.A. Shipulin, Sc. (Agr.), leading research fellow.

For citation: Fesenko A.N., Biryukova O.V., Shipulin O.A. Resistance to Seed Shedding of Buckwheat Varieties of Different Morphological Types. Zemledelie. 2016. No.5. Pp. 46-48 (In Russ.).