SOURCES OF SUMMER BARLEY ON DROUGHT RESISTANCE IN THE CONDITIONS OF THE FOREST-STEPPE OF WESTERN SIBERIA

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

¹ ORCID:0000-0003-0681-6273 Доктор сельскохозяйственных наук, ² ORCID:0000-0003-3476-7392 младший научный сотрудник, ³ ORCID: 0000-0003-2173-9878,  научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

ИСТОЧНИКИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ПО ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аннотация

В статье представлены результаты научно-исследовательской работы по изучению признаков засухоустойчивости ярового ячменя: корневой системы, биомассы, коэффициента хозяйственной эффективности в условиях Западной Сибири. Изучено 106 образцов коллекции ВИР, по комплексу признаков выделено семь.                                                                                         

Ключевые слова: яровой ячмень, засухоустойчивость, корневая система, масса 1000 зёрен, количество зёрен в колосе, источники ценных признаков.

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

¹ ORCID: 0000-0003-0681-6273, PhD in Agriculture, ² ORCID: 0000-0003-3476-7392, junior research associate, ³ ORCID: 0000-0003-2173-9878,  research employee, Kemerovo Research Institute of Agriculture

SOURCES OF SUMMER BARLEY ON DROUGHT RESISTANCE IN THE CONDITIONS OF THE FOREST-STEPPE OF WESTERN SIBERIA

Abstract

Results of research work on studying of signs of drought resistance of summer barley are presented in article: root system, biomass, coefficient of economic efficiency in the conditions of Western Siberia. 106 samples of the VIR collection are studied, on a complex of signs is allocated seven.

Keywords: summer barley, drought resistance, root system, weight is 1000 grains, amount of grains in an ear, sources of valuable signs.

На огромной территории Сибири протяжённостью с запада на восток 4500 км и с юга на север – 2650 км жёсткие весенне-летние засухи повторяются с периодичностью 4-5 лет, а засухи слабой интенсивности наблюдаются почти ежегодно. Наиболее засушливой зоной являются южные районы Зауралья и Западной Сибири, включая значительную часть Кузнецкой котловины [1].

Наличие в Сибири большого количества склоновых земель, неравномерное выпадение осадков, иссушающие ветры – все эти факторы усиливают пагубное воздействие засух. Вот почему в селекционных программах Сибири проблеме повышения засухоустойчивости сортов отводится особое место. Выведение и внедрение в производство засухоустойчивых сортов с высокой адаптивностью представляется одной из актуальнейших задач селекции, что во многом определяет решение проблемы стабилизации зернового производства в регионе [2].

Для успешного решения этой задачи ведущая роль принадлежит научно-обоснованному подбору исходного материала. При изучении генофонда исходного материала имеет значение выбор правильных критериев отбора с учётом условий внешней среды [3].

Для прогнозирования отбора форм с высокими адаптивными свойствами необходима оценка по комплексу биологически ценных признаков на разных этапах онтогенеза. Большое значение имеет изучение первичной корневой системы и надземных органов, изменчивость которых может характеризовать степень устойчивости популяции, способность её противостоять неблагоприятным факторам среды [4].

Исследования проведены в Кемеровском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в северной лесостепи Кузнецкой котловины. Объект исследования – яровой ячмень, 106 образцов мировой коллекции ВИР. Сорт стандарт – Биом. Изучение развития корневой системы проведено по методике Г.М. Добрынина [5].

Ранее проведёнными исследованиями  установлено, что у растений  ячменя, проросших большим количеством первичных корешков, образуется больше узловых корней, увеличивается масса корневой системы, они отличаются большей зерновой продуктивностью [6].

Масса корневой системы 100 растений составила у выделившихся образцов 1,45-2,28 г.  Лучшим развитием корневой системы (масса корней 100 растений) отличались образцы: CDC Guardian (Канада, к-30166) – 1,45 г, Sk-983 (Чехия, к-29305) – 1,55 г, Гармония (Украина, к-30997) – 1,69 г, Deuce (Канада, к-30168) – 1,72 г, Grosso (Нидерланды, к-29618) – 1,86 г, Messina (Германия, к-30967) – 2,18 г, Козак (Украина, к-31037) – 2,28 г, сорт стандарт Биом – 1,01 г (таблица 1). Данные образцы имеют достоверную прибавку по массе корневой системы со 100 растений к сорту стандарту Биом.

Сорт Козак максимально превышает по массе сформировавшейся корневой системы стандарт Биом на 1,27 г/100 растений (рисунок 1).

Установлена достоверная взаимосвязь между массой корневой системы и биомассой растений в фазу восковой спелости, r = 0,3409*-0,3424** при пороге достоверности равным 0,3233 (* здесь и далее по тексту – выше порога достоверности).  Биомасса 100 растений  у выделившихся образцов ячменя от 445 г до 734 г. Но выход зерна при  сформировавшейся биомассе растений имеет различия.   Зерновая продуктивность тесно связана со структурой растения и в значительной степени зависит от скорости оттока ассимилянтов из вегетативных органов в репродуктивные, интенсивности процессов, связанных с перераспределением и утилизацией процессов фотосинтеза.

Таблица 1 – Развитие корневой системы и надземной массы у ярового ячменя

Выход зерна в зависимости от сформировавшейся биомассы растений, характеризует хозяйственную полезность фотосинтетической деятельности посевов – коэффициент хозяйственной эффективности (К_хоз.) [7, 8].

Рис. 1 – Масса корневой системы ярового ячменя у сортов различного эколого-географического происхождения, г/100 растений.

В условиях типичной сибирской засухи важнейшее значение приобретает способность сортов удовлетворительно расти при недостатке влаги и накапливать значительную биомассу к началу налива зерна. Даже достаточное или избыточное количество осадков после цветения не будет способствовать росту урожайности у сортов, растения которых не смогли сформировать достаточную биомассу к этому моменту [9].

Биомасса растений оказала  влияние на урожайность ярового ячменя, r = 0,3204, достоверная взаимосвязь установлена с коэффициентом хозяйственной эффективности, r = 0,8414*(R=0,7067).

Оценка по коэффициенту хозяйственной эффективности образцов ярового ячменя, позволяет выделить наиболее ценные  источники, рационально использующие ассимилянты из вегетативных органов для создания зерновой продуктивности в конкретно складывающихся почвенно-климатических условиях Западной Сибири.

Выход зерна в зависимости от сформировавшейся биомассы растений образцов ярового ячменя (К_хоз.) составляет от 15,5% у сорта стандарта Биом до 21,9%  у образца Deuce (Канада, к-30168). Наиболее высокие показатели К_хоз имеют в сравнении со стандартом: Grosso (Нидерланды, к-29618) – 17,1%, CDC Guardian (Канада, к-30166) – 18,2%, Sk-983 (Чехия, к-29305), Козак (Украина, к-31037) – 18,9%, Гармония (Украина, к-30997) – 20,8% (таблица 2).

Таблица 2 – Коэффициент хозяйственной эффективности и элементы продуктивности  ярового ячменя

Выявлена  взаимосвязь между массой корневой системы  у ярового ячменя и количеством зёрен, r = 0,4141 (R=0,4438).  Количество сформировавшихся зёрен, определено как  основная составная часть продуктивности колоса, r = 0,8332* (R=0,4438).

Ведущим  элементом урожайности  у ярового ячменя является количество растений сохранившихся к уборке, r = 0,6196* (рисунок 2).

По урожайности с единицы площади превышение к сорту стандарту Биом от 30 до 96 г/м²  имеют образцы ярового ячменя: Messina (Германия, к-30967), CDC Guardian (Канада, к-30166),  Grosso (Нидерланды, к-29618), Sk-983 (Чехия, к-29305), Козак ( к-31037),  Гармония (Украина, к-30997), Deuce (Канада, к-30168).

Признак 1 – Урожайность ярового ячменя, г/м²; Признак 2 – Количество растений сохранившихся к уборке, шт./м².

Рис. 2 - Взаимосвязь урожайности ярового ячменя с количеством растений сохранившихся к уборке на единице площади

Таким образом, по комплексу признаков,  характеризующих засухоустойчивость  ярового ячменя,  выделены для дальнейшей селекционной работы ценные источники: Messina (Германия, к-30967), CDC Guardian (Канада, к-30166),  Grosso (Нидерланды, к-29618), Sk-983 (Чехия, к-29305), Козак   (к-31037),  Гармония (Украина, к-30997), Deuce (Канада, к-30168).          \

Литература

1. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овёс). – Новосибирск. – 2011. – С. 327-354.
2. Гончаров П.Л. Селекция зерновых и кормовых культур на засухоустойчивость в Сибири // Селекция зерновых и кормовых культур для районов недостаточного увлажнения. – ВАСХНИЛ. Сибирское отделение. – Новосибирск. – 1985. – С. 3-18.
3. Дорофеев В.Ф. Мировой генофонд культурных растений и его использование в селекции // Сельскохозяйственная биология. – 1981. – Т. XVI. - № 3. – С. 337-349.
4. Жученко А.А. Адаптивный потенциал (эколого-географические основы). – Кишинёв. 1988. – 768 с.
5. Добрынин Г.М. Рост и формирование хлебных кормовых злаков. – Л.: Колос. – 1969.         –  С. 182-210.
6. Пакуль В.Н. Формирование первичной корневой системы ячменя и его продуктивность // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2003. –№ 2. – С. 54-57.
7. Пьянов В.П., Сивухо Н.В. Коэффициент хозяйственной  эффективности  фотосинтеза  яровой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области // Селекция и семеноводство зерновых культур. – Омск. – 1983. – С. 33-36.
8. Сухарева С.В. Коэффициент хозяйственной  эффективности  фотосинтеза  яровой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области  // Селекция и семеноводство зерновых культур: сб. науч. тр.  – Омск. –  1983. – С. 64-67.
9. Лепехов С.Б. Некоторые принципы селекции яровой мягкой пшеницы на засухоустойчивость и урожайность в Алтайском крае. –  Барнаул. – 2015. – С. 68-70.

References

1. Surin N. A. Adaptive potential of grades of grain crops of the Siberian selection and way of its improvement (wheat, barley, oats). – Novosibirsk. – 2011. – Page 327-354.
2. Potters P. L. Selection of grain and forage crops on drought resistance in Siberia//Selection of grain and forage crops for areas of insufficient moistening. – VASHNIL. Siberian office. – Novosibirsk. – 1985. – Page 3-18.
3. Dorofeyev V.F. A world gene pool of cultural plants and its use in selection//Agricultural biology. – 1981. – T. XVI. - No. 3. – Page 337-349.
4. Zhuchenko A.A. Adaptive potential (ekologo-geographical bases). – Kishinev. 1988. – 768th page.
5. Dobrynin G.M. Growth and formation of grain fodder cereals. – L.: Ear. – 1969. – Page 182-210.
6. Pakul V.N. Formation of primary root system of barley and its efficiency//Siberian messenger of agricultural science. – 2003. –№ 2. – Page 54-57.
7. Pyanov V.P.,  Sivukho N. V. Koeffitsiyent of economic efficiency of photosynthesis of a spring-sown field in the conditions of the southern forest-steppe of the Omsk region//Selection and seed farming of grain crops. – Omsk. – 1983. – Page 33-36.
8. Sukhareva S.V. Koeffitsiyent of economic efficiency of photosynthesis of a spring-sown field in the conditions of the southern forest-steppe of the Omsk region//Selection and seed farming of grain crops: сб. науч. тр. – Omsk. – 1983. – Page 64-67.
9. Lepekhov S.B. Some principles of selection of spring-sown soft field on drought resistance and productivity in Altai Krai. – Barnaul. – 2015. – Page 68-70