Влияние репродукций на формирование посевных и урожайных качеств озимой мягкой пшеницы

Ключевые слова: озимая пшеница, репродукция, посевные качества, семена, урожайность, белок, клейковина, всхожесть.

Аннотация: в исследованиях, проведенных в 2015–2018гг. в степной зоне Кабардино-Балкарии, изучены посевные, урожайные свойства и качество зерна озимой пшеницы, в процессе репродуцирования. Исследования проводили на сорте озимой мягкой пшеницы Южанка, совместной селекции ФГБНУ «Национального центра зерна им.П.П.Лукьяненко» и Института сельского хозяйства Кабардино-Балкарского научного центра РАН. В исследованиях использовались семена питомника размножения, суперэлиты, элиты и последующих репродукций.

В результате проведенных исследований выяснены основные закономерности формирования урожайности и качества зерна в зависимости от репродукций семян и условий возделывания. Полученные данные показали, что урожайность и показатели качества зерна и семян, полевая всхожесть, сохранность продуктивных стеблей к уборке, имеют тенденцию к снижению от высших репродукций (питомник размножения) до семян массовой репродукции. Следует отметить, что в смежных репродукциях величины по указанным показателям были несущественны.

Согласно полученным в ходе исследований данным, по мере репродуцирования снижаются количество зерен и масса зерна с одного колоса, масса 1000 семян. Репродуцирование семян влияло и на качественные показатели зерна, т.е. на содержание белка и клейковины. По мере репродуцирования эти показатели снижались: от элиты к массовой репродукции содержание белка и клейковины уменьшилось на 0,6% и 1% соответственно. Стекловидность зерна характеризует химический состав и технологические свойства зерна. При посеве семенами массовой репродукции она также снижалась по сравнению с элитой на 2,5%. Важным показателем качества зерна является его натурная масса, которая в зависимости от изучаемых факторов изменялась несущественно.

ВВЕДЕНИЕ

Учитывая особое значение озимой пшеницы, ключевой проблемой сельского хозяйства является увеличение производства высококачественного зерна. Изучение продукционного процесса этой культуры, установление факторов и их оптимальных параметров, позволяющих целенаправленно влиять на рост, развитие, продуктивность и качество зерна представляет важную задачу современной сельскохозяйственной науки.

На современном этапе развития селекции и семеноводства, когда ежегодно создаются и внедряются в производство высокоурожайные сорта озимой пшеницы с большим потенциалом продуктивности (10-12т/га), особенно повышенные требования предъявляются вопросам семеноводства, качеству посевного материала, так, как только хороший семенной материал может раскрыть и использовать генетический потенциал новых сортов [1].

Один из актуальных моментов в семеноводстве – это изменение качества элитных семян при дальнейшем репродуцировании. Вопросы сортосмены и сортообновления – основные вопросы в семеноводстве, направленные на продлении эффективного использования сорта в производстве, сохранении положительных свойств и реализации биологического потенциала нового сорта. В связи с этим, возникает необходимость более глубокого изучения вопроса сортообновления [2].

Достижения селекции на практике реализуются путем посева семян новых сортов, размножение которых признано осуществлять семеноводство. Именно уровень семеноводства является одним из главных показателей высокой культуры земледелия, и в свою очередь, выступает важнейшей его составляющей. Низкий уровень питания или несоблюдение технологии, как правило, формируют семена с низкими посевными качествами, которые не могут реализовать наследственный потенциал сорта. Быстрая реализация достижений селекции во многом определяется системой внедрения новых сортов, а также уровнем развития семеноводства [3].

Расширение ассортимента возделываемых сортов и гибридов зерновых культур и их производство является приоритетным направлением в развитии АПК РФ, и не смотря, на сложное положение в аграрном секторе, вопросам селекции и семеноводства необходимо уделять больше внимания, что связано с импортозамещением и обеспечением продовольственной безопасности в стране, а актуальность этого вопроса с каждым годом растет [4].

В системе факторов, определяющих эффективность производства зерна высококачественным семенам принадлежит ведущая роль. Только за счет использования высококачественного посевного материала, дополнительно можно получить по колосовым культурам 0,3–0,5т/га. Система семеноводства успешно решает проблему быстрого внедрения новых сортов в производство. Это позволяет ускоренно размножать семена нужного сорта на всю площадь товарного посева. Быстрая сортосмена в 3–4 года является одной из наиболее верных и дешевых способов повышения урожайности и улучшения качества зерна. Больше того, при низком качестве семян резко снижается эффективность всех других агроприемов. При правильном способе их выращивания имеются почти неограниченные возможности дальнейшего улучшения качества семян, за счет сортосмены и сортообновления и повышения культуры земледелия [5].

Практика сельскохозяйственного производства доказала потребность замены семян низких репродукций на семена элиты. Семена каждого сорта являются носителями генетического потенциала культурных растений. Семеноводство позволяет за счёт использования потенциальных возможностей сорта повысить отдачу всех вкладываемых в производство ресурсов. Переход полностью на сортовые посевы, замена менее урожайных сортов более продуктивными, а также посев высококачественными семенами в условиях рыночных отношений остаются средствами повышения экономической эффективности растениеводческой отрасли АПК России [6]. В процессе размножения и производственного использования хозяйственно ценные признаки и свойства сорта постепенно ухудшаются в результате механического засорения, переопыления другими сортами, расщепления, появления мутаций, увеличения заболеваемости растений и других причин, из-за которых у сорта постепенно ухудшаются сортовые и посевные качества, и урожайность. Сохранение и поддержание длительное время высоких сортовых и посевных качеств семян – основа ведения семеноводства любого сорта [7].

Практика семеноводства показала, что в процессе длительного размножения качество семенного материала может ухудшаться. Это происходит в тех случаях, когда пренебрегают правилами сохранения сортовой чистоты. Механическое засорение, расщепление, мутации, снижение устойчивости к болезням – частые причины ухудшения качества посевного материала. Такие проблемы решают путем сортообновления, которое предусматривает периодическую замену низких репродукций распространенных в производстве сортов более высокими. Это обеспечивает поддержание урожайности возделываемого сорта на уровне его биологического потенциала. По озимой пшенице сортообновление обычно проводят один раз в 3–5 лет, однако если в хозяйстве семеноводство поставлено хорошо, то его можно осуществлять на один-два года позже. Семена низких посевных кондиций и массовых репродукций даже при высоком уровне агротехники, благоприятных климатических и почвенных условиях снижают урожайность. Исследованиями ряда ученых доказано, что доля оригинальных посевов относительно общей площади озимой пшеницы должна быть не менее 4–5 %, элитных 10–15 % и репродукционных 86–90 % [8].

Производство высококачественных семян элиты является основой системы семеноводства при проведении сортосмены и сортообновления [9].

Исследования по изучению влияния различных репродукций на урожайность и качество зерна озимой пшеницы проводились и ранее, 40–50 лет назад, но сейчас в производстве используются новые высокопродуктивные сорта, которые превышают по урожайности на 1–3т/га, поэтому изучение данного вопроса имеет практическое значение. В условиях производства продолжительность использования сортов озимой пшеницы может значительно отличаться. Вопрос о сроках сортообновления и сортосмене стоит отдельно, так как есть сорта завершающие свой путь после районирования, и те, которые возделываются достаточно долго и используются в селекционной практике и это имеет практическое значение [10].

По мнению Э.Д.Неттевича (1978), не может быть одинаковых сроков сортообновления для разных климатических зон возделывания, так как использование сорта в производственных условиях идет с разной скоростью [11].

Исследования (М.Х.Ханиев,1965) по сравнительному изучению семян разных репродукций и их влияние на урожайность и качество зерна озимой пшеницы Безостая 1 в условиях вертикальной зональности центрального Кавказа показала, что разница в урожае между суперэлитой и семенами V–VI репродукциями достигает 0,36–0,37т/га.

В условиях Дагестанской Республики ухудшение сортовых и урожайных качеств элитных семян в процессе их репродуцирования идет по –разному (М.К.Залов, 1965–1968гг.) в зависимости от конкретных условий возделывания. Автор отмечает, что процесс ухудшения в условиях производства протекает тем медленнее, чем выше агрофон возделывания и чем строже соблюдаются требования семеноводства. Приведенные данные показывают, что урожайные качества элитных семян в условиях высокого агрофона не находятся в прямой зависимости от количества репродуцирования, по крайней мере до шестой репродукции. После шестой репродукции появилась некоторая тенденция к снижению урожайности зерна [12].

Результаты испытания семян элиты и последующих репродукций подтверждают данные других научных учреждений о том, что в условиях высокого агрофона и строгого соблюдения всех требований семеноводства урожайные качества элитных семян могут быть сохранены довольно длительное время.

Однако процессы ухудшения сортовых качеств полностью не прекращаются. В опытах по испытанию различных репродукций, элитные семена обеспечивали повышение урожайности в среднем 0,15–0,54т/га. Семена высших репродукций и элиты обеспечивали повышение урожайности главным образом, за счет увеличения количества продуктивных стеблей на 1м² и вес зерна с одного колоса.

Исследованиями Филенко Г.А., Марченко Д.М. и др. (2016–2018гг.) установлено, что урожайные, сортовые и посевные показатели семян озимой пшеницы по мере репродуцирования снижаются от высших к низшим репродукциям. Семена – носители биологических и хозяйственных свойств растений, поэтому от их качества при посеве зависят величина и качество получаемого урожая. Урожайные, сортовые и посевные качества оригинальных и элитных семян являются центральным вопросом первичного семеноводства, что в значительной мере предопределяет ценность семян последующих репродукций [13].

Работами многих исследователей доказано, что урожайные свойства семян зависят от многих факторов – метода выращивания элиты, числа лет репродуцирования в производстве и агротехнических и географических условий их воспроизводства и использования. Каждый из этих факторов в разной степени влияет на качество семян, причем действие их чаще наслаивается. Анализируя результаты исследований Кишева, Мамсирова (2018г.) можно предположить, что при современном уровне культуры земледелия сортообновление по озимой пшенице в хозяйствах центральной части Северного Кавказа целесообразно проводить с учетом вертикальной зональности: в горных зонах–1 раз в 3–4 года, в предгорных – 1 раз в 4–5 лет и в хозяйствах степной зоны – 1 раз в 5–6 лет должно быть организовано в учреждениях, расположенных в степной зоне, в семеноводческих хозяйствах [14].

Академик П.П.Лукьяненко (1973) утверждал, что условия возделывания семян совершенно определенно и довольно сильно влияют на урожайные качества семян. Сорта зерновых культур со временем могут изменяться и ухудшаться вследствие механического и биологического засорения и изменений, возникающих под влиянием внешних условий. В опытах Краснодарского НИИ сельского хозяйства им.П.П.Лукьяненко (1961–1964) семена шестой репродукции дали урожай равный элите, тенденция к снижению при высокой агротехнике, во всяком случае до шестой репродукции не наблюдалось [15].

В связи с вышеизложенным была поставлена цель–изучить и выявить меры сохранения семенами своих качеств при их воспроизводстве в репродукциях.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Объектом исследований был высокопродуктивный сорт озимой мягкой пшеницы Южанка, совместной селекции («Национальный центр зерна им.П.П.Лукьяненко» и Институт сельского хозяйства КБНЦ РАН). Предшественник – просо, учетная площадь делянки – 25м², повторность – 3-х кратная. Общий фон удобрений – N60P90K40. Качество зерна оценивали в лаборатории химических анализов Института сельского хозяйства КБНЦ РАН. Исследования проводились в степной зоне КБР. Климат степной зоны континентальный, жаркий. Среднемесячная температура июля составляет +22°С, максимальная достигает +41°С. Увлажнение недостаточное и неустойчивое, среднегодовое количество осадков составляет 435–480мм, из которых 310–350мм выпадает в период вегетации сельскохозяйственных растений. Почвы данной зоны представлены предкавказскими мощными и средний мощности карбонатными и обыкновенными черноземами. Гумус 3,0–4,9%; азот 0,21–0,35%, обменный калий 361–430 мг/кг, подвижный фосфор 15,6–28,7%.

Исследования проводились в 2015–2018гг., погодно–климатические условия складывались благоприятно для роста и развития озимой пшеницы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению влияния репродуцирования на посевные качества и урожай показали, что количество продуктивных стеблей перед уборкой в вариантах массовой репродукции и четвертой уменьшалось на 9,4% и 13,4% по сравнению с семенами элиты. По мере репродуцирования снижается, и масса зерна с одного колоса. Отмечена тенденция незначительного изменения количества зерна с колоса, массы 1000 семян (табл.1).

Таблица 1 – Структура урожая озимой пшеницы в зависимости от репродукций семян (среднее за 2015–2018)

Репродукция

Количество продуктивных стеблей перед уборкой,

шт/м²

Масса зерна с 1 колоса,

г

Количество зерен в колосе,

шт

Масса 1000 семян,

г

Полевая всхожесть

%

Сохранилось продуктивных стеблей к уборке,

%

Питомник размножения второго года

407

1,23

40,9

41,3

76,4

75,2

Суперэлита

403

1,21

40,7

41,2

76,2

75,1

Элита

395

1,20

40,5

40,7

76,0

74,8

Первая репродукция

389

1,17

40,3

40,4

75,6

74,5

Вторая репродукция

382

1,14

39,9

40,0

75,1

74,2

Третья репродукция

367

1,13

38,6

39,0

74,4

74,1

Четвертая репродукция

358

1,12

38,4

38,6

73,8

73,8

Массовая репродукция

342

1,11

38,2

38,3

72,5

72,5

В наших опытах полевая всхожесть семян озимой пшеницы снижалась по мере увеличения длительности репродуцирования. В вариантах элиты она достигает в среднем 76%. При посеве семенами массовой репродукции данный показатель был на 3,5% ниже по сравнению с элитой. Снижается и масса 1000 семян, в сравнении, у массовой репродукции этот показатель меньше на 2,4г, чем у элитных семян. Снижение отмечено и по другим показателям.

За годы проведения исследований снижение урожайности отмечено при посеве семенами четвертой репродукции по сравнению с элитой, при этом снижение составило 0,51т/га. Еще большее снижение урожайности отмечено при сравнении с питомником размножения второго года (табл.2).

Таблица 2 – Урожайность озимой пшеницы в зависимости от репродуцирования семян (2015-2018)

Репродукция

Урожайность, т/га

Среднее

-

2015

2016

2017

2018

Питомник размножения

4,08

6,12

3,94

5,33

4,86

Суперэлита

4,03

6,00

3,92

5,21

4,79

Элита

3,86

5,86

3,91

5,10

4,68

РС1

3,75

5,71

3,87

5,07

4,60

РС 2

3,68

5,54

3,82

4,87

4,48

РС 3

-

5,42

3,75

4,81

4,66

РС 4

-

-

3,72

4,62

4,17

Массовая репродукция

4,57

НСР 05

0,19

0,21

0,24

0,18

На основании проведенных исследований можно заключить, что урожайность зерна озимой пшеницы в условиях степной зоны снижается по мере репродуцирования семян. Снижение урожайности в более низких репродукциях, по сравнению с элитой и суперэлитой, связано со снижением полевой всхожести семян, формированием меньшего количества продуктивных стеблей на единице площади, некоторое снижение массы зерна с одного колоса и массы 1000 семян, то есть тех элементов структуры, которые определяют величину урожая.

Изучение влияния продолжительности репродуцирования на качество зерна показало, что содержание белка зависело от репродукции семян, в зерне смежных репродукций различия в содержании были незначительными. При сравнении показателя в элите с четвертой и массовой репродукциями разница оказалась существенной. Семена элиты содержали белка 14,1%, в то время в вариантах четвертой и массовой репродукций эта величина была на 0,4–0,6% меньше (табл.3).

Таблица 3 – Качество зерна озимой пшеницы в зависимости от репродуцирования семян (2015-2017)

Репродукция

Масса 1000 зерен,

г

Натурная масса зерна,

г/л

Содержание,

%

Стекловидность,

%

белка

клейковины

Питомник размножения второго года

40,0

756

14,5

28,8

56,0

Суперэлита

39,7

754

14,3

28,5

54,0

Элита

39,5

750

14,1

28,3

54,0

Первая репродукция

39,2

748

14,0

28,1

53,0

Вторая репродукция

38,8

746

14,0

28,0

52,7

Третья репродукция

38,3

745

13,8

27,7

52,3

Четвертая репродукция

38,1

743

13,7

27,5

52,0

Массовая репродукция

37,7

740

13,5

27,3

51,5

Содержание клейковины и ее свойства – основные показатели качества зерна, характеризующие его. По мере репродуцирования снижается содержание клейковины. Так, если в зерне элиты его содержалось 28,3%, то при посеве семенами четвертой и массовой репродукций клейковины в зерне было на 0,8–1,0% меньше.

Химический состав и технологические свойства зерна характеризуют его стекловидность. Нашими исследованиями отмечено снижение стекловидности по мере репродуцирования. Стекловидность семян массовой репродукции ниже по сравнению с элитой на 2,5%.

Важным показателем качества зерна является его натурная масса, которая в зависимости от изучаемых факторов изменялась несущественно.

На основании полученных данных можно сделать заключение, что основные показатели качества зерна в значительной степени зависят от особенностей сорта, длительности его репродуцирования и погодных условий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

– на основании анализа экспериментального материала можно сделать вывод, что в условиях степной зоны показатели качества зерна и семян, урожайность, полевая всхожесть имеют тенденцию к снижению по мере репродуцирования,

– урожайность зерна озимой пшеницы за годы исследований снижается по мере репродуцирования семян от элиты до четвертой репродукции на 0,51т/га,

– содержание белка и клейковины также снижается при репродуцировании на 0,4–0,6% и 0,8–1,0% соответственно,

– длительность репродуцирования влияла на полевую всхожесть семян, чем продолжительнее репродуцирование, тем больше снижение всхожести. При посеве семенами элиты она достигала в среднем 76,0%. При использовании семян массовой репродукции данный показатель был на 3,5% ниже по сравнению с элитой.

Результаты исследований дают основание предложить в условиях степной зоны КБР товарные посевы озимой пшеницы засевать семенами второй репродукции, применяя 3-х годичную периодичность сортообновления и обеспечить повышение урожайности зерна по сравнению с четвертой и массовой репродукциями на 0,22–0,31т/га.

ЛИТЕРАТУРА

1. Волков, О.А. Формирование урожая и качества зерна сортов озимой пшеницы в зависимости от репродукции [Текст] /О.А.Волков//Зерновое хозяйство.–2007.–№6.–С.10–11.

2.Гуляев, В.Г. Генетические основы семеноводства. Семеноводство зерновых культур: сб. научных трудов [Текст] /В.Г.Гуляев// М.: ВО Агропромиздат, 1988.–С.3–7.

3. Гуляев, В.Г.Приемы ускоренного внедрения новых сортов семеноводства зерновых культур: сб. научных трудов [Текст] /В.Г.Гуляев, В.В.Беляков// М.: ВО Агропромиздат.–1988.–С.45–52.

4.Спиридонов, АМ. Семеноводство как фактор повышения эффективности производства зерна [Текст] /А.М.Спиридонов, П.Г.Николенко// Известия Санкт-Петербургского ГАУ.– 2017.–31.– С.174–182.

5. Малкандуев, Х.А. Влияние репродуцирования семян на урожайность и качество озимой пшеницы [Текст] /Х.А.Малкандуев, А.Х.Малкандуева, Р.И.Шамурзаев, Р.А.Гажева// Нальчик: Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. –2017. –№ 1 (75). –С. 129–131.

6. Новиков, В.А. Производство высококачественного семенного материала основа эффективности зернового хозяйства Оренбургской области [Текст] /В.А. Новиков, Л.А.Мухитов // Известия ОГАУ. –2014.– №2.– С.24–26.

7. Алабушев, А.В. Семеноводство сорго зернового в Ростовской области [Текст] /А.В.Алабушев, В.В.Ковтун, Н.А.Ковтунова, С.И.Горпиниченко// Аграрная наука Евро-Северо-Востока.–2016.–№1 (50).– С.12–15.

8. Марченко, Д.М. Семеноводство озимой пшеницы в Ростовской области [Текст] /Д.М.Марченко, Г.А.Филенко, Е.И.Некрасов// Достижения науки и техники АПК. –2016. –№11.– С.57–59.

9. Тимошенкова, Т.А. Состояние и особенности семеноводства зерновых культур в условиях степи Оренбургского Предуралья [Текст] /Т.А.Тимошенкова, Л.А.Мухитов//Известия Оренбургского ГАУ.–2017.– №3(65).–С.8–11.

10.Беспалова, Л.А. Сорта пшеницы и тритикале [Текст] /Л.А.Беспалова, А.А. Романенко, И.Н.Кудряшов, И.Б. Аблова И.Б. и др. //Краснодар.– 2017. – С.94–95.

11.Неттевич, Э.Д. Рождение и жизнь сорта [Текст] /Э.Д.Неттевич// М.: Московский рабочий.–1978.–С.149–156.

12.Залов, М.К. Научные основы производства семян зерновых колосовых культур в Дагестанской АССР. Автореферат дис. доктора сельхоз. наук [Текст] / М.К.Залов// Орджоникидзе.–1971.– 48с.

13. Филенко, Г.А. Урожайные, сортовые и посевные качества семян озимой пшеницы в зависимости от репродукции. [Текст] /Г.А.Филенко, Д.М.Марченко, Ю.Г.Скворцова и др. //Зерновое хозяйство России.– 2019.–№1 (61).– С.10–13.

14. Кишев, А.Ю. Семеноводство пшеницы озимой в условиях центрального Предкавказья. Новые технологии [Текст] /А.Ю.Кишев, Н.И.Мамсиров// Майкоп: ФГБОУ ВО «Майкопский ГТУ».–2018.–№3.–С. 74–78. 15.Лукьяненко, П.П. К вопросу о сроках сортообновления озимой пшеницы на Северном Кавказе: избранные труды [Текст] /П.П.Лукьяненко//М.: Колос, 1973.–С.233–244.