Омск, Омская область, Россия
Россия
Россия
Цель исследования – совершенствование методологии селекции конкурентоспособных, адаптивных к местным экологическим факторам сортов овса с высоким качеством зерна. Исследование проводили в 2013–2020 гг. в отделе северного земледелия ФГБНУ «Омский аграрный научный центр». Задачи исследования: определение корреляционных зависимостей по урожайности и крупяному качеству зерна в питомнике первого года изучения (СП-1) и конкурсном сортоиспытании (КСИ); анализ динамики урожайности и качества зерна в зависимости от года изучения, питомника и происхождения. Изучался набор пленчатых и голозерных образцов овса ярового. Выявлено, что определение пленчатости, натуры, выхода крупы зерна из СП-1 дает в ряде случаев достоверную корреляционную зависимость с аналогичными показателями в КСИ – r > 0,64. Пленчатость и натура зерна в СП-1 корреляционно связаны с выходом крупы в КСИ – r = –0,27…–0,54 и r = 0,25–0,70 соответственно. В пределах каждого года урожайность сортов формировалась за счет числа зерен главной метелки (r = 0,27–0,80) и массы зерна главной метелки (r = 0,41–0,87), в среднем за три года изучения она в большей мере определялась количеством продуктивных побегов на единице площади – r = 0,54. Оценка образцов овса в СП-1 по числу продуктивных побегов и массе зерна метелки позволяет отобрать высокопродуктивные линии. Новая селекционная линия Тр. 17-24 обеспечила прибавку по урожайности зерна 0,36 т/га к стандарту Орион при высоких показателях гомеостатичности (Hom) и коэффициенте регрессии (bi) больше единицы. Повышению качества зерна нового селек-ционного материала способствует использование в гибридизации сортов Памяти Богачкова, Panfive, Rozmar, Ensiler, IL 85-1538, Texas 65с-306.
подтаежная зона, Омская область, методология селекции, овес яровой, урожайность, качество крупяного зерна, корреляция.
Введение. Овес в мировом земледелии является традиционной культурой. Изначально он встречался как засоритель в посевах хлебных злаков и был выделен как культурное растение (овес посевной) со второго тысячелетия до н. э. Отдельный род Avena определен в
Годовой объем производства зерна овса в России составляет порядка 4,5–5,5 млн т – около 20 % рынка [3]. Основные районы возделывания – Нечерноземная и Центрально-Черноземная зоны, Сибирь. Современное состояние продовольственного вопроса делает актуальным повсеместное распространение данной культуры как в Сибири, так и в стране в целом. Использование овса, как правило, ограничено зернофуражными целями, в то время как качественное зерно этой культуры является основой для производства пищевой и диетической продукции [4], но это всего лишь 1–2 % от валового сбора [5]. В настоящее время в Сибири потребность в зерне овса в 3 раза выше, чем объемы его выращивания.
Исследованиями ряда ученых показана перспективность возделывания овса на продовольственные цели в условиях подтайги Западной Сибири [6, 7]. Для этих целей требуется расширенный сортимент агрокультуры разных сроков созревания с достаточным потенциалом урожайности и качества зерна. Весьма важна адаптация сортов к условиям зоны возделывания, их стабильность [8].
Селекцией пленчатого и голозерного овса с высоким качеством зерна в условиях подтайги Омской области занимается коллектив ученых ФГБНУ «Омский АНЦ»: лаборатория зернофуражных культур (г. Омск), отдел северного земледелия (г. Тара) в сотрудничестве с лабораториями качества зерна, физиологии и биохимии растений, иммунитета растений. Индивидуальный отбор ведется в гибридных популяциях, начиная с F5, реже – с F3 – F4. Процентное содержание константных форм в популяции возрастает в более старших поколениях [9]. Ограничительным фактором при отборе служит уровень восприимчивости образцов к возбудителям головни и ржавчины.
Цель исследования – совершенствование методологии селекции конкурентоспособных, адаптивных к местным экологическим факторам сортов овса с высоким качеством зерна.
Методика и условия исследования. Исследование проводилось в 2013–2020 гг. в отделе северного земледелия ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» в два этапа:
1. Методический поиск (2013–2015 гг.) – изучение соответствий оценок линий и сортов овса между питомниками 1-го года изучения (СП-1) и конкурсного сортоиспытания (КСИ) по урожайности и крупяному качеству зерна. Высевался постоянный набор из 14 сортов и линий овса ярового (10 пленчатых и 4 голозерных) разных сроков созревания.
2. Испытание выделенных в СП-1 линий в последующих питомниках (СП-2, КП, КСИ), отбор лучших по урожайности, качеству зерна и устойчивости к грибным заболеваниям.
СП-1: посев вручную, делянки однорядковые, междурядье
СП-2, КП, КСИ: посев и уборка механизированные (СКС‑6‑10, Сампо 130 с шириной захвата 1,0 м), стандарт через каждые 9 номеров, ширина делянок 1,0 м.
СП‑2: площадь делянки 1,7 м2, без повторностей.
КП: площадь делянки 5 м2, повторность двухкратная.
КСИ: площадь делянки 10 м2, повторность четырехкратная.
В качестве стандартов использовались: в пленчатой выборке – Орион, в голозерной – Сибирский голозерный.
Изучение велось в условиях зернопарового трехпольного севооборота, предшественник – яровая пшеница. Срок посева – II–III декада мая. Почва серая лесная с мощностью гумусового горизонта от 15 до
Ежегодно по полевым и урожайным признакам в соответствии с Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [10] изучалось 350–1000 образцов, из них в СП-1 – 194–868; в СП-2 – 39–210; в КП – 4–50; в КСИ – 14–29 сортов и селекционных линий. Объем проработки селекционного материала по качеству зерна – 22–69 образцов в год. Содержание белка в зерне определялось по ускоренному полумикрометоду Кьельдаля для определения азота в растительном материале при генетических и селекционных исследованиях [11]. Технологические показатели определялись в соответствии с Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [12], уточненной для селекционных исследований в лаборатории качества зерна Омского АНЦ.
Обработка данных осуществлялась по методике Б.А. Доспехова в изложении А.В. Банкрутенко [13] с использованием пакета прикладных программ STATIST, Microsoft Excel.
Расчет индексов среды, параметров экологической пластичности – по S.A. Eberhart и W.A. Russell в изложении В.А. Зыкина и др. [14]; гомеостатичность и селекционная ценность – по В.В. Хангильдину в изложении А.Р. Ашиева и др. [15] с использованием пакетов прикладных программ STATIST и MS Excel; оценка тесноты сопряженности величин в работе – по градации Г.Ф. Лакина: r < 0,3 – слабая зависимость; 0,3 < r < 0,5 – умеренная; 0,5 < r < 0,7 – значительная; 0,7 < r < 0,9 – сильная; r > 0,9 – очень сильная, близкая к функциональной зависимости [16].
Климат подтаежной зоны Омской области характеризуется суровой и многоснежной зимой; теплым, но непродолжительным летом; короткими переходными сезонами весной и осенью и коротким безморозным периодом. Средняя температура июля (самого теплого месяца года) – 18 °С.
В целом за период исследования наиболее обеспеченными теплом были вегетационные сезоны 2015, 2016 и 2020 гг.; холодными были 2013, 2014 и 2018 гг. Сумма осадков за период «май – август» была наибольшей в 2015, 2017 и 2018 гг., в остальные годы она была близка к норме (225 мм).
Результаты исследования и их обсуждение. Посев по типу СП-1 обеспечивал формирование в среднем чуть более крупного, пленчатого, высокобелкового зерна, с меньшими показателями натуры и выхода крупы. Связь между питомниками СП-1 и КСИ по урожайности и показателям качества зерна в смешанной выборке (знаменатель) в большинстве случаев сильная или очень сильная (табл. 1). Различия в тесноте связи в анализируемых выборках
объясняется значительной разницей морфологии пленчатых и голозерных форм овса.
Таблица 1
Коэффициенты корреляции r показателей качества зерна пленчатого овса
между питомниками СП-1 и КСИ (2013–2015 гг.) (в числителе – пленчатые сорта,
в знаменателе – пленчатые + голозерные)
|
Год |
Масса 1000 зерен |
Натура |
Белок |
Пленчатость |
Выравненность |
Выход крупы |
Длина зерновки |
Ширина зерновки |
Толщина зерновки |
Урожайность |
|
2013 |
0,50 0,88* |
0,72* 0,96* |
0,24 0,93* |
0,90* 1,00* |
0,91* 0,67 |
0,64* 0,91* |
0,60 0,98* |
0,46 0,90* |
0,62 0,88* |
-0,43 0,80* |
|
2014 |
0,17 0,91* |
0,33 0,92* |
-0,12 0,94* |
0,69* 0,99* |
0,37 0,55 |
0,87* 1,00* |
0,40 0,95* |
0,56 0,93* |
0,16 0,80* |
0,36 0,80* |
|
2015 |
0,60 0,97* |
0,62 0,95* |
0,50 0,96* |
0,43 0,99* |
0,63 0,78 |
0,67* 0,99* |
0,32 0,96* |
0,59 0,95* |
0,70* 0,95* |
0,36 0,79* |
Здесь и далее: (*) – корреляции достоверны на 5 % уровне значимости.
В выборке пленчатых сортов на этапе первичного изучения достоверно с высокой степенью сопряженности можно определить потенциал образца по выходу крупы. Также в ряде случаев идентифицируются пленчатость, натура зерна, выравненность, толщина зерновки.
Поиск взаимозаменяемых, коррелирующих показателей качества зерна овса дал результаты, представленные в таблице 2. В 33,3 % случаев с выходом крупы из зерна овса в КСИ была напрямую связана натура зерна в СП-1. Увеличение ширины и толщины зерновки в СП-1 значительно снижало выход крупы из зерна в КСИ в 2015 г.
Таблица 2
Теснота связи признаков качества пленчатого зерна овса
в крайних звеньях селекционного процесса
|
КСИ |
СП-1 |
Год изучения |
||
|
2013 |
2014 |
2015 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Выход крупы |
Масса 1000 зерен |
0,42 |
0,03 |
–0,11 |
|
Натура |
0,70* |
0,38 |
0,25 |
|
|
Пленчатость |
–0,49 |
–0,27 |
–0,54 |
|
|
Белок |
0,44 |
0,17 |
0,27 |
|
|
Длина зерновки |
–0,71* |
0,01 |
–0,33 |
|
|
Ширина зерновки |
–0,21 |
–0,14 |
–0,66* |
|
|
Толщина зерновки |
0,50 |
–0,52 |
–0,65* |
|
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Натура |
Масса 1000 зерен |
0,33 |
–0,24 |
–0,30 |
|
Пленчатость |
–0,51 |
–0,31 |
–0,72* |
|
|
Выход крупы |
0,61 |
0,43 |
0,72* |
|
|
Белок |
0,22 |
0,32 |
0,05 |
|
|
Длина зерновки |
–0,58 |
–0,16 |
–0,50 |
|
|
Ширина зерновки |
–0,12 |
0,29 |
–0,33 |
|
|
Толщина зерновки |
0,52 |
–0,04 |
–0,50 |
|
|
Белок |
Масса 1000 зерен |
–0,05 |
0,21 |
0,71* |
|
Натура |
0,05 |
–0,33 |
–0,29 |
|
|
Пленчатость |
–0,06 |
0,26 |
0,16 |
|
|
Выход крупы |
0,29 |
–0,63 |
0,01 |
|
|
Длина зерновки |
–0,18 |
–0,06 |
0,29 |
|
|
Ширина зерновки |
–0,02 |
0,21 |
0,18 |
|
|
Толщина зерновки |
0,21 |
0,53 |
0,21 |
С содержанием белка в зерне овса в КСИ в 33,3 % случаев достоверно коррелировала масса 1000 зерен в СП-1.
Количество растений на 1 м2 в СП-1 составляло 29–41 % от аналогичного показателя в КСИ. Таким образом, увеличение площади питания растений давала большую интенсивность кущения (на 53–108 %) и формирование более продуктивных метелок (на 5–176 %).
Между питомниками СП-1 и КСИ в ряде случаев может проявляться сильная положительная связь по высоте растений (табл. 3).
Таблица 3
Коэффициенты корреляции r элементов структуры урожая овса
между питомниками СП-1 и КСИ (2013–2015 гг.)
|
Показатель |
Пленчатые + голозерные сорта |
Пленчатые сорта |
|||||
|
2013 г. |
2014 г. |
2015 г. |
2013 г. |
2014 г. |
2015 г. |
||
|
Высота растения |
– |
0,87* |
0,55 |
– |
0,94* |
0,29 |
|
|
Количество растений на 1 м2 |
– |
0,57 |
0,73* |
– |
0,30 |
–0,47 |
|
|
Количество стеблей на 1 м2 |
всего |
– |
0,50 |
0,59* |
– |
0,45 |
–0,36 |
|
продуктивных |
0,47 |
0,68* |
0,57 |
0,26 |
0,59 |
–0,26 |
|
|
Главная метелка |
Длина |
0,53 |
0,48 |
0,66* |
0,40 |
0,54 |
0,28 |
|
Число зерен |
0,62* |
–0,04 |
–0,35 |
–0,47 |
0,14 |
–0,20 |
|
В выборке из пленчатых и голозерных сортов обнаружена положительная корреляционная зависимость между питомниками по количеству растений и продуктивных стеблей на единице площади посева, а также по длине метелки. Это может быть связано с тем, что в среднем у голозерных сортов больше длина метелки (на 11 %) и меньше количество стеблей на единицу площади, как общее, так и продуктивных (на 18 %).
В пределах одного года урожайность сортов овса в питомнике КСИ (2013–2015 гг.) формировалась в основном за счет озерненности главной метелки и массы зерна главной метелки. Достоверная сопряженность определена в 2013 г. – r = 0,87. В среднем за три года изучения урожайность сортов овса в большей мере определялась количеством продуктивных побегов на единице площади.
В выборке пленчатых сортов в 2015 г. имелась достоверная (на 5 % уровне) прямая корреляционная зависимость между густотой продуктивного стеблестоя в СП-1 и натурой зерна в КСИ – r = 0,67. В 2014 г. коэффициент корреляции r = 0,61.
За период 2013–2019 гг. в питомнике СП-1 было изучено 4 094 селекционные линии ярового овса, в т. ч. 1 364 линии проанализировано в условиях лаборатории. Браковка велась по признакам продуктивности: количество продуктивных побегов, масса зерна линии и одной метелки, а также по внешнему виду зерновки: цвет, форма, остистость. Мерой сравнения по количественным признакам служила величина среднеквадратического отклонения, вычисленная по стандартному сорту.
В 2015 г. в контрольном питомнике изучалось два пленчатых образца – Тр. 15-22 (Памяти Богачкова × Мутика 910, 1) и Тр. 15-30 (Мутика 1049 × Орион, 3) в сравнении со стандартом Орион. Превосходство по содержанию белка, выявленное в СП-1, подтвердилось на последующих этапах селекционного процесса (табл. 4). Диапазон варьирования пленчатости зерна образцов составил 4,2–6,5 %, преимущество по данному показателю подтвердилось в 50 % случаев (один образец). Низкопленчатый образец с некрупным зерном из СП-1 2013 г. – Тр. 15-30 (Мутика 1049 × Орион, 4) – в последующих питомниках показал самые высокие значения по содержанию пленок в зерне с массой 1000 зерен чуть выше стандарта. Линия Тр. 15-22 стабильно выделялась по натуре, выравненности и выходу крупы на этапах изучения СП-1 – КП, проведенных в разные годы, отличающиеся погодными условиями.
Таблица 4
Динамика показателей урожайности и качества зерна образцов пленчатого овса
на разных этапах селекционного процесса (2013-2015 гг., Тара)
|
Питомник, год |
Образец |
Урожайность, т/га |
Белок, % |
Выход крупы, % |
Натура, г/л |
Выравненность, % |
Масса 1000 зерен, г |
Пленчатость, % |
|
|
СП-1, 2013 |
Орион, ст. |
7,14 |
11,12 |
57,2 |
446 |
90,8 |
38,0 |
25,3 |
|
|
Тр. 15-22 |
6,05 |
12,37 |
57,6 |
462 |
95,8 |
39,7 |
24,2 |
||
|
Тр. 15-30 |
7,04 |
12,60 |
60,2 |
454 |
89,8 |
36,8 |
22,9 |
||
|
СП-2, 2014 |
Орион, ст. |
1,72 |
9,06 |
61,3 |
460 |
89,3 |
32,3 |
27,7 |
|
|
Тр. 15-22 |
2,90 |
9,98 |
62,6 |
503 |
94,3 |
37,0 |
27,2 |
||
|
Тр. 15-30 |
1,68 |
9,26 |
60,8 |
432 |
88,7 |
33,4 |
29,4 |
||
|
КП, 2015 |
Орион, ст. |
4,64 |
11,17 |
61,3 |
475 |
87,1 |
38,9 |
22,8 |
|
|
Тр. 15-22 |
4,32 |
13,79 |
61,7 |
474 |
92,9 |
41,2 |
23,0 |
||
|
Тр. 15-30 |
4,32 |
12,03 |
61,1 |
434 |
91,3 |
39,6 |
26,2 |
||
|
НСР05 |
0,70 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
В питомнике СП-1 (2013 г.) линия Тр. 15-22 выделилась бóльшим количеством продуктивных побегов на делянке, Тр. 15-30 – более продуктивной, чем у Ориона, метелкой (+0,2 г), при меньшей густоте продуктивного стеблестоя. Общая продуктивность линий была на уровне или ниже сорта Ориона.
В 2015–2016 гг. в СП-1 среди прочих изучались линии, отобранные из гибридной популяции № 2617 Иртыш 22 × (Мутика 851 × Иртыш 15). Были выделены селекционные номера, успешно прошедшие испытание в СП-2 и КП и включенные в КСИ: Тр. 17-24 и Тр. 18-109. Например, образец Тр. 17-24 в СП-1 превосходил средние показатели Ориона по густоте продуктивного стеблестоя на 5,4 %, по массе зерна метелки – на 43,4 %. Тр. 18-109 был лучше стандарта по тем же элементам структуры соответственно на 2,4 и 36,6 %. Но по показателям качества зерна обе пленчатые сестринские линии уступали Ориону.
По урожайности зерна в КСИ 2018–2020 гг. Тр. 17-24 обеспечил прибавку к Ориону +0,36 т/га при высокой гомеостатичности (Hom) и значении коэффициента регрессии bi больше единицы.
В 2020 г. в контрольном питомнике выделены две сестринские линии Иртыш 22 × Rozmar, обладающие выравненным зерном с выходом крупы на уровне стандарта Орион. Также из КП 2018 г. были выделены образцы с несколько увеличенным содержанием белка, показателями натуры и выхода крупы, более низкой пленчатостью, в родословных которых есть пленчатые сорта Ensiler, IL 85-1538, Texas 65c-306, а также голозерный – Paul.
Заключение. В процессе селекции овса для поиска образцов с высоким крупяным качеством зерна в СП-1 целесообразно определять выход крупы – r = 0,64–0,87, натуру зерна – r = 0,62–0,72, а также выравненность – r = 0,63–0,91, пленчатость – r = 0,69–0,90. По содержанию белка статистически значимых корреляционных зависимостей между питомниками СП-1 и КСИ обнаружено не было.
Косвенно свидетельствовать о высоких крупяных достоинствах отбираемых образцов могут высокие показатели натуры зерна в СП-1 (r = 0,70). Пленчатость в СП-1 обратным образом связана с натурой зерна в КСИ.
Между питомниками СП-1 и КСИ обнаружена тесная связь по признаку «высота растений».
Оценка образцов овса в СП-1 по количеству продуктивных стеблей и массе зерна одной метелки в сравнении со стандартом способствует отбору наиболее продуктивных генотипов для дальнейшего изучения. Мерой сравнения может служить величина среднеквадратического отклонения, вычисленная по показателям стандартного сорта.
Благодаря включению в гибридизацию сортов Памяти Богачкова, Panfive, Rozmar, Ensiler, IL 85-1538, Texas 65с-306, создан новый селекционный материал с повышенным качеством зерна.
1. Горелова Е.И., Сандлер Ж.Я. Качество зерна – второй урожай. М.: Колос, 1984. 221 с.
2. Косяненко Л.П., Бобровский А.В., Васюкевич С.В. и др. Яровой овес в Сибири / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2011. 292 с.
3. Медведева А. Мировое производство овса: лидеры и аутсайдеры. Анализ рынка сельскохозяйственных товаров // Агропромышленный портал АГРО XXI. URL: https://www.agroxxi.ru/analiz-rynka-selskoho¬zjaistvennyh-tovarov/mirovoe-proizvodstvo-ovsa-lidery-i-autsaidery.html (дата обращения: 15.11.2020).
4. Абугалиева А.И., Ажгалиев Т.Б., Савин Т.В. Характеристика сортового генофонда овса по продуктивности и качеству // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2011. № 9. С. 44–51.
5. Ушаков Т.И., Чиркова Л.В. Овес и продукты его переработки // Хлебопродукты. 2015. № 11. С. 49–51.
6. Белкина Р.И., Марикова М.И. Выход крупы и ее качество у сортов овса в условиях Северного Зауралья // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 3. С. 28–30.
7. Игнатьева Е.Ю., Колмаков Ю.В., Пыко Т.Ю. и др. Изменчивость и соответствие оценок качества зерна овса в различных условиях выращивания // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (148). С. 11–16.
8. Заушинцена А.В. Источники биологических свойств и хозяйственно ценных признаков для селекции ячменя // Вестник КрасГАУ. 2019. № 12. С. 64–68.
9. Васюкевич С.В., Кравцова Т.И., Никола-ев П.Н. и др. Подбор исходного материала и результативность селекции ярового овса в «Омском АНЦ» (СибНИИСХ) // Состояние и перспективы научного обеспечения АПК Сибири: мат-лы науч.-практ. конф., посвящ. 190-летию опытного дела в Сибири, 100-летию сельскохозяйственной науки в Омском Прииртышье и 85-летию образования Сибирского НИИ сельского хозяйства / отв. за вып. В.С. Бойко. Омск, 2018. С. 165–169.
10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры / Государственная комиссия по сортоиспытанию с.-х. культур. М., 1989. 195 с.
11. Базавлук И.М. Ускоренный метод полумикро Кьельдаля для определения азота в растительном материале при генетических и селекционных исследованиях // Цитология и генетика. 1968. Т. 2, № 3. С. 249–250.
12. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Технологическая оценка зерновых, крупяных и зернобобовых культур. М., 1988. 121 с.
13. Банкрутенко А.В., Казанцев В.П. Статистическая обработка результатов научных исследований в агрономии: учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГАУ, 2009. 136 с.
14. Зыкин В.А., Мешков В.В., Сапега В.А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: метод. рекомендации. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1984. 24 с.
15. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В. Агроэкологическая оценка новых линий сои селекции ФГБНУ «АНЦ “Донской”» // Зерновое хозяйство России. 2019. № 6(66). С. 7–11. DOI:https://doi.org/10.31367/2079-8725-2019-66-6-7-11.
16. Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1990. 352 с.
