ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Пакуль В.Н.¹, Мартынова С.В.², Андросов Д.Е.³

¹Доктор сельскохозяйственных наук, ²младший научный сотрудник, ³научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ  ФАКТОРОВ

Аннотация

В статье представлены результаты научно-исследовательской работы по изучению влияния гидротермического режима на формирование элементов продуктивности ярового ячменя в северной лесостепи Кузнецкой котловины. Изучено более 130 образцов коллекции ВИР, выделены наиболее ценные источники для дальнейшего их включения в селекционный процесс с целью создания нового высокопродуктивного адаптивного сорта ярового ячменя.

Ключевые слова: яровой ячмень, полевая всхожесть, сохранность растений, источники ценных признаков.

Pakul V.N.¹, Martynova S.V.², Androsov D.E.³

¹Doktor agricultural sciences, ²mladshy research associate, ³nauchny employee, Federal public budgetary scientific institution "Kemerovo Research Institute of Agriculture"

CHANGE OF INDICATORS OF ELEMENTS OF EFFICIENCY OF SUMMER BARLEY UNDER THE INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS

Abstract

Results of research work on studying of influence of the hydrothermal mode on formation of elements of efficiency of summer barley in the northern forest-steppe of  Kuznetsk Depression are presented in article. More than 130 samples of the VIR collection are studied, the most valuable sources for their further inclusion in selection process for the purpose of creation of a new highly productive adaptive grade of summer barley are allocated.

Keywords: summer barley, field viability, safety of plants, sources of valuable signs.

Проблемы низкой влагообеспеченности в критические фазы развития зерновых культур в зоне рискованного земледелия Кузнецкой котловины являются на сегодняшний день актуальными. Решение данной проблемы возможно при использовании ресурсосберегающих технологий возделывания, а также при создании новых высокопродуктивных сортов с высокими адаптивными свойствами.   Яровой ячмень – это одна из ведущих зернофуражных культур в Кемеровской области. При недостатке влаги в фазу кущения и колошения яровой ячмень значительно снижает урожайность.

Различные условия влагообеспеченности и температурного режима в годы исследований позволили дать объективную оценку коллекционным образцам ярового ячменя.

Гидротермический коэффициент в период посев – кущение в 2010 г. составил 1,0, что наиболее близко к оптимальному показателю.   Во второй половине вегетации обильные осадки, в июле выпало 136 мм (норма 64), в августе 124 (норма 59 мм).

Для вегетационного периода 2011 г. характерна недостаточная обеспеченность влагой  в период посев – кущение зерновых культур (ГТК = 0,15), что в значительной степени сказалось на формировании генеративных органов и определило урожайность ячменя.  Недостаток влаги в мае и июне сопровождался  высокими температурами, на 2 – 3⁰С выше нормы соответственно в сравнении с среднемноголетними показателям. Период цветение – начало молочной спелости характеризовался высокими среднесуточными температурами – 19,5⁰С,  при непродуктивном выпадении осадков – 2,0 мм., ГТК = 0,10.

Остро - засушливые условия сложились в 2012 году, гидротермический коэффициент в мае – 1,04, июне – 0,26, июле – 0,22. Среднесуточные температуры превышали в июне и в июле среднемноголетние показатели на 5 и 3⁰С.  Дневные температуры поднимались выше 30⁰С.  В период цветения  ячменя  дневные температуры  достигали более 30⁰С, что значительно снизило завязываемость зёрен. Осадки, выпавшие в первую декаду августа, не оказали положительного влияния на урожайность  культуры, так как в этот период растения находились в фазе восковой спелости.

В 2013 г.  после града, выпавшего 30 июля растения ячменя подверглись повреждению и гибели до 95%. Поэтому оценить образцы в коллекционном питомнике ячменя не было возможным.

Перед посевом и в период всходы - начало появления четвёртого листа в 2014 г. влагообеспеченность находилась в оптимальных пределах, ГТК = 1,34, но при этом отмечены  среднесуточные температуры ниже среднемноголетних показателей на 2⁰С. Содержание продуктивной влаги в корнеобитаемом слое  к фазе полного кущения снизилось до 16 мм, колошения  до 10,1 мм. Для вегетационного периода 2014 г. характерна недостаточная обеспеченность влагой  в период выход в трубку – молочная спелость (ГТК=0,70), что сказалось на формировании урожайности ячменя.

Почва, на которой проводились исследования – выщелоченный чернозём, тяжелосуглинистый по механическому составу, средней мощности. Содержание гумуса 7,8%, реакция почвенного раствора близка к нейтральной,  рН – 6,0. Содержание элементов питания в горизонте 0 – 40 см N – NO₃  - 45,1 мг/кг, Р₂О₅ –140 мг/кг, К₂О – 102 мг/кг.

При формировании урожайности ярового ячменя  основными элементами продуктивности определены – полевая всхожесть и количество продуктивных стеблей сохранившихся к уборке  (Пакуль В.Н. 2005, 2006, 2010, Боме Н.А., Боме А.Я., Тетянников Н.В. 2015) [1,  2, 3, 4].

В период, когда идет начало роста и развития растений ячменя, закладка генеративных органов, налив зерна, в Кузнецкой котловине отмечается в большинстве случаев недостаток влаги (из 20 лет в 69% наблюдалась засуха в мае и первой декаде июня, в 58% в июле).

Поэтому сорта ярового ячменя, отличающиеся устойчивостью к неблагоприятным факторам среды, в частности к водному дефициту и повышенным температурам могут  формировать высокую продуктивность (Гудинова Л.П., Федулова Н.М., 1988)  [5].

Засухоустойчивость, как правило, не является каким-либо специфическим признаком, постоянно или неизменно присущим тому, или иному сорту. В зависимости от длительности фаз развития, а также от распределения засух один и тот же сорт может проявить себя в разной степени устойчивости (Вавилов Н.И., 1966) [6].

Изучение сортов ярового ячменя различного эколого-географического происхождения мировой коллекции ВИР в количестве 130 образцов показало, что полевая всхожесть ярового ячменя в значительной степени определяется влагообеспеченностью в период посев- всходы, r = 0,6737.  В среднем по опыту при  ГТК = 1,7 в данный период,  полевая всхожесть составила 73%, ГТК = 0,77 – 37%, ГТК=1,34 – 60%.  При среднем показателе полевой всхожести в 2011 г. в целом по коллекционному питомнику 37,0% выделены источники у которых он превышает 70%: Victor (Чехия, к-30738) – 71%, Никита (Кемерово) – 80%, Grosso (Нидерланды, к-29618) – 88%.  Установлено, что выделившиеся образцы с высокими показателями полевой всхожести имеют в зависимости от условий среды низкую или среднюю вариабельность признака (таблица 1).

Таблица 1 - Вариабельность полевой всхожести ярового ячменя в коллекционном питомнике, 2009-2014 гг.

Так за годы исследований у сорта Victor (Чехия, к-30738) вариабельность признака – полевая всхожесть составила 7,43%, Никита (Кемерово) – 11,8%, Grosso (Нидерланды, к-29618) – 23,9%, Рубикон (Краснодар, к-30881) – 25,4%.  Средние показатели полевой всхожести у выделившихся образцов составили от 66 до 85%. Для условий Кузнецкой котловины – это высокие показатели.

С вариабельностью признака до 30% (23,3-26,8%) и средней полевой всхожестью 60-61% по показателям за 2009-2014 гг. выделено три образца: Stein (Канада, к-30172), Ladik (Чехия, к-30734), Symko (Канада, к-30265). Средние показатели полевой всхожести отмечены у 27% образцов (61-72%), но при этом её изменчивость по годам варьирует от 33,1% до  5    8,4%.

Выявлено до 40% образцов с низкой полевой всхожестью (от 40 до 59%), которая    в зависимости от условий среды имела значительную изменчивость, V= 32,4-66,3%.

Признак – количество продуктивных стеблей сохранившихся к уборке позволяет судить об адаптивных свойствах изучаемых генотипов ярового ячменя. Установлена тесная взаимосвязь между количеством продуктивных стеблей сохранившихся к уборке и полевой всхожестью, r = 0,7086* (рисунок 1).

Рис. 1 – Взаимосвязь между полевой всхожестью и количеством продуктивных стеблей сохранившихся к уборке. Признак 1 – количество продуктивных стеблей сохранившихся к уборке, шт./м². Признак 2 -  полевая всхожесть, %

На основе многолетних исследований при разработке модели сорта  определено, что при количестве 400-450 шт./м² сохранившихся к уборке продуктивных стеблей урожайность ярового ячменя составляет при продуктивности колоса 1,0 г – 4,0-4,4 т/га, при 1,5 г – 6,0-6,7 т/га.

По результатам проведённого анализа за 2009-2014 гг. выделены образцы ярового ячменя, имеющие более 400 шт./м² количество продуктивных стеблей сохранившихся  к уборке: Symko (Канада, к-30265) – 402 шт./м² (V=43,4%), Stein (Канада, к-30172) – 411 шт./м² (V=37,5%), Grosso (Нидерланды, к-29618) – 420 шт./м² (V=51,0%),  Приморский 98 (Приморский край, к-30778) – 429 шт./м² (V=66,2%),  Симон (Кемерово) – 426 шт./м² (V=29,3%),   Ladik (Чехия, к-30734) – 437 шт./м² (V=37,6%),   Stabil (Чехия, к- 30736) – 453 шт./м² (V=51,8%),  Рубикон (Краснодар, к-30881) – 463 шт./м² (V=43,2%),  Азов (Ростовская обл., к-30800) – 481 шт./м² (V=42,6%),  Никита (Кемерово) – 497 шт./м² (V=13,6%).

На сохранность продуктивных стеблей к уборке на единице площади значительное влияние оказала влагообеспеченность  по периодам роста и развития, коэффициент корреляции  в период посев –всходы составил 0,8430, всходы –кущение, r = 0,5464, кущение-колошение r = 0,6258.  Доля влияния фактора среда (условия года) на количество сохранившихся к уборке продуктивных стеблей составляет 74,0%, поэтому вариабельность данного признака высокая и составляет 37,5-66,2%, только сорт Никита имеет среднюю изменчивость признака, V= 13,6%.

Таким образом,  по комплексу основных признаков – полевая всхожесть и количество продуктивных стеблей сохранившихся к уборке, определяющих урожайность ярового ячменя в условиях Кузнецкой котловины выделены ценные источники:  Никита (Кемерово), Grosso (Нидерланды, к-29618), Рубикон (Краснодар, к-30881), Stein (Канада, к-30172), Symko (Канада, к-30265), Ladik (Чехия, к-30734), которые используются в селекционном  процессе для создания сортов с высокими адаптивными свойствами.

Литература

1. Пакуль В.Н. Влияние экологических факторов на полевую всхожесть ячменя // Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири: сб. докладов научно-практической конференции. Кемерово. – 2005. –С.118-120.
2. Пакуль В.Н. Полевая всхожесть ячменя // Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири: сб. докладов научно-практической конференции.  Кемерово. – 2006. – С.118-124.
3. Пакуль В.Н.  Изменчивость признака – полевая всхожесть и её связь с урожайностью ячменя //Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России: сб. материалов IX Международной научно-практической конференции. Кемерово. – 2010. – С. 108-111.
4. Боме Н.А., Боме А.Я., Тетянников Н.В. Полевая всхожесть семян и выживаемость растений ячменя как показатели адаптации к меняющимся условиям среды / Аграрный вестник Урала. 2015. – № 4 (134). – С. 15-18.
5. Гудинова Л.П., Федулова Н.М.  Оценка ячменя на засухоустойчивость  Теоретические основы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур в Западной Сибири. – Новосибирск. – 1988. – С.76-81.
6. Вавилов Н.И. Генетика и селекция / Избр. соч. – М., 1966. – 558 с.

References

1. Pakul V. N. Influence of ecological factors on field viability of barley//Tendencies and factors of development of agro-industrial complex of Siberia: сб. reports of scientific and practical conference. Kemerovo. – 2005. – P. 118-120.
2. Pakul V. N. Field viability of  barley//Tendencies and factors of development of agro-industrial complex of Siberia: сб. reports of scientific and practical conference. Kemerovo. – 2006. – P. 118-124.
3. Pakul V. N. Variability of a sign – field viability and its communication with productivity of  barley//Tendencies of agricultural production in modern Russia: sb. Materials  IX of the International scientific and practical conference. Kemerovo
4. Bauma N. A., Baume A.Ja., Tetyannikov  N. V. Field viability of seeds and survival of plants of  barley as indicators of adaptation to the changing environment conditions / the Agrarian bulletin of the Urals. 2015. – No. 4 (134). – P. 15-18.
5. Gudinova L.P., Fedulova N. M. Otsenk of  barley on drought resistance Theoretical bases of selection and seed farming of crops in Western Siberia. – Novosibirsk, 1988. – P. 76-81.
6. Vavilov N. I. Genetika and selection / Izbr. соч. – M, 1966. – 558 p.