Подбор исходного материала для селекции ломкоколосника ситникового на юге Средней Сибири

УДК 633.2:631.52

Подбор исходного материала для селекции ломкоколосника ситникового на юге Средней Сибири

Кадоркина В. Ф.

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии»

655132, Россия, Республика Хакасия, Усть-Абаканский р-н, с. Зелёное, ул. Садовая, д. 5

E-mail: qeenmaria@yandex.ru

Исследования проводились в Республике Хакасия в сухостепном Усть-Абаканском районе на маломощных малогумусных каштановых почвах в 2014–2018 годах. Новизна исследований заключается в оценке и выделении лучших биотипов из дикорастущего образца ломкоколосника ситникового. Цель настоящей работы — подбор и оценка исходного материала ломкоколосника ситникового по комплексу хозяйственно ценных признаков, приспособленных к почвенно-климатическим условиям региона. При выборе направления исследований с ломкоколосником в ФГБНУ «НИИАП Хакасии» исходили из следующих критериев: экономического значения культуры, биологических особенностей культуры в условиях Хакасии, направления селекции, условий проведения исследований, подбора исходного материала. Установлено, что у популяции дикорастущего участка такие признаки растений, как число генеративных побегов, масса семян на одно растение, мощность травостоя, форма куста в фазе колошения, устойчивость к полеганию растений, варьируются в средней степени, что говорит о выравненности исходного материала. Значительный коэффициент варьирования отмечен у высоты растений и длины колоса — 23,2 и 26,6% соответственно. В дальнейшем, согласно схеме селекционного процесса, в 2015 году заложен коллекционный питомник исходного материала на территории ботанического сада ФГБНУ «НИИАП Хакасии» на каштановых почвах разных видов и разновидностей по гранулометрическому составу и мощности гумусового горизонта. Незначительная вариабельность признаков наблюдалась у образцов в 2016 году по устойчивости к полеганию — 7,22%. Значительное варьирование отмечено по остальным признакам изучаемых биотипов — от 20,04 до 93,22%. В 2017 году значительный коэффициент вариации отмечался по мощности травостоя, массе семян на одно растение, длине колоса — от 20,13 до 48,82%, по другим признакам отмечалась средняя вариабильность — от 13,29 до 15,64%. Таким образом, в условиях юга Средней Сибири выделены источники хозяйственно ценных признаков для селекции ломкоколосника ситникового. Отобранные образцы обладали большим числом генеративных побегов, высотой растений, массой семян на одно растение, мощностью травостоя, формой куста и устойчивостью к полеганию, т.е. тем комплексом признаков, от которых зависит общая продуктивность.

Ключевые слова: ломкоколосник ситниковый, экотип, отбор, засухоустойчивость, исходный материал.

Адаптивность сельского хозяйства связана с многолетними травами, которые являются естественным растительным покровом кормовых угодий. Благодаря им кормопроизводство использует природные силы воспроизводимых ресурсов: энергии солнца, фотосинтеза трав, плодородия почвы (Трофимова, Кулаков, Новиков, 2008).

В условиях юга Средней Сибири в повышении продуктивности степных пастбищ большую роль играют засухоустойчивые кормовые культуры.

К таким культурам относится ломкоколосник ситниковый (Psathyrostachуs juncea (Fisch)), или волоснец сизый, многолетний рыхлокустовой злак. Создание и внедрение в производство новых сортов кормовых культур — один из наиболее эффективных способов увеличения производства высококачественных кормов. Фактором успешной селекции конкурентоспособных сортов любой сельскохозяйственной культуры является использование её генетического разнообразия. Для создания конкурентоспособного сорта важно подобрать источники, адаптивные к экологическим факторам конкретной почвенно-климатической зоны, иметь представление о варьировании признака и корреляции между урожайностью и различными морфобиологическими показателями (Коряковцева, Волкова, Харина, 2011), а также почвенно-климатическими особенностями территории, для которой создают сорт. Ломкоколосник ситниковый относится к небольшому количеству видов многолетних трав с диплоидным числом хромосом (2n = 14), при этом внутривидовая изменчивость, имеющая комбинационный и мутационный характер, ограничена рамками базисной изменчивости на диплоидном уровне генома. Из этого следует, что он является одним из наиболее подходящих объектов для получения экспериментальных полипоидов и использования их в практической селекции (Колесникова, 1979).

Цель настоящей работы — подбор и оценка исходного материала ломкоколосника ситникового по комплексу хозяйственно ценных признаков, приспособленных к почвенно-климатическим условиям региона.

Методика исследований. Правильный выбор исходного материала и использование его в селекции имеет большое значение. Источником исходного материала ломкоколосника ситникового послужил участок с дикорастущими травами, расположенный в сухостепной зоне Хакасии. Отбор биотипов проводили в 2014 году по комплексу признаков: высоте растений, числу генеративных побегов, количеству семян на одно растение, мощности куста и другим. Отбор проводили в соответствии с методикой селекции кормовых трав Сибири (Новосёлова, Константинова, 1978). Математическая обработка проведена по Б. А. Доспехову (Доспехов, 1985). Объекты исследований — 30 биотипов ломкоколосника ситникового. Сухая степь Хакасии, где проводился отбор, отличается наибольшей в пределах республики континентальностью климата и повышенной теплообеспеченностью. Сумма температур больше +10°С повышенная (1900‒2000°С), период с такими температурами составляет 110‒120 дней. Среднегодовое количество осадков низкое (275 мм). Резкий дефицит влаги, особенно в период кущения полевых культур, сильно снижает их продуктивность. Средняя температура воздуха самого холодного месяца (января) составляет ‒18,1°С, абсолютный его минимум — ‒42°С. Зимы, как правило, малоснежные, снеговой покров не превышает 10‒15 см. Ветры сдувают снег с открытых пространств и возвышенностей, обнажая поверхность почвы, что создаёт неблагоприятные условия для перезимовки многолетних трав. Средняя температура воздуха самого тёплого месяца составляет +20,4°С, абсолютный максимум достигает +36°С. Весной, до появления растительности, бывают сильные ветры и пыльные бури. Почвенный покров слагается из южных чернозёмов, маломощных и малогумусных, каштановых почв, развитых на красноцветных породах, характеризуется общими признаками: маломощностью, лёгким гранулометрическим составом, бесструктурностью и сухостью.

Результаты исследований. В условиях Хакасии дополнением к созданным сортам кормовых бобовых и злаковых многолетних трав может стать лугопастбищный засухоустойчивый многолетний злак ломкоколосник ситниковый. При выборе направлений селекционной работы с этой культурой исходили из следующих моментов: экономического значения культуры (он долговечен, в условиях Хакасии держится в посевах 10‒12 и более лет), пригоден к пастбищному использованию, даёт ранний весенний корм, а осенью остаётся в зелёном состоянии и прекрасно используется как пастбищная трава. Ломкоколосник — одна из первых культур пастбищного конвейера в сухостепной и степной зонах Хакасии, он не требователен к почвам, часто его можно встретить на щебнистых и солонцеватых почвах.

Ломкоколосник ситниковый произрастает среди степной растительности в сообществе с такими ксерофитами, как типчак, ковыль, полыни, волоснец пушистоколосый и гигантский. В год посева в ранние сроки он формирует кусты с хорошо развитой корневой системой, проникающей до глубины 85 см. В последующем корневая система может достигать глубины 2 м. Работы по технологии возделывания на корм и семена в условиях Хакасии проводились в 1980-х годах. По данным Л. П. Свиренко, в Хакасии в благоприятные по влажности годы (320‒350 мм) ломкоколосник на выведенных из сельскохозяйственного оборота землях формировал довольно хороший травостой. Урожайность зелёной массы на второй и последующий годы жизни за два укоса достигала 8,0‒8,5 т/га (Возделывание волоснеца ситникового, 1993). Ломкоколосник ситниковый хорошо приспособлен к местным почвенно-климатическим условиям, однако в острозасушливые годы всходы могут погибнуть от воздушной засухи. В Хакасии ломкоколосник ситниковый пока не нашёл широкого распространения. В сухостепной зоне площадь его посевов составляет не более 200 га. Расширение посевов сдерживается отсутствием семян и его медленным ростом в первые годы жизни. В настоящее время выращиваются сорта Бозойский и Шортандинский, но районированных для данного региона сортов пока нет. При подборе исходного материала для успешной селекции надо исходить из того, что будущий сорт должен по своим свойствам отвечать зоне возделывания и обладать способностью давать высокие стабильные урожаи при высоком качестве продукции и наименьших затратах труда и материальных ресурсов. Вместе с тем сорт должен отличаться достаточно широкой генетической гомеостатичностью, т.е. пригодностью для весьма разнообразных условий возделывания (Гончаров, 2003). На первых этапах селекции ломкоколосника ситникового ставилась задача выявления и отбора лучших сортотипов из природного травостоя. В дальнейшем при развёртывании селекционного процесса по созданию сорта с определёнными новыми хозяйственными и биологическими свойствами возможен более широкий и разнообразный по происхождению и экологическим условиям произрастания материал. Источником исходного материала для селекции ломкоколосника ситникового послужил участок с природным травостоем площадью около 5 га, который находится в сухостепном агроэкологическом районе (Усть-Абаканский). Помимо ломкоколосника в травостое этого участка присутствовали и другие многолетние злаковые травы: кострец, житняк гребенчатый. Каждый биотип хорошо просматривался и находился в 2 м и более друг от друга. При создании сорта отбор является необходимым звеном селекционного процесса. Основным методом селекции ломкоколосника ситникового являлся массовый экотипический отбор. Отбирались биотипы или отдельные растения из одной популяции, отвечающей задачам селекции (табл. 1).

1. Вариабельность признаков отобранных биотипов ломкоколосника ситникового (2014 г.)

Признак Пределы варьирования Популяция Коэффициент вариации, V %
S
Высота растений, см 48‒105 77,03 3,3 17,9 23,2
Число генеративных побегов, шт. 66‒120 93,7 2,6 14,2 15,2
Масса семян на одно растение, г 0,65‒1,2 0,9 0,02 0,1 14,8
Длина колоса, см 6‒17 10,7 0,5 2,8 26,6
Мощность травостоя, балл 3‒5 4,2 0,1 0,6 13,8
Форма куста в фазе колошения, балл 3‒5 4,4 0,1 0,6 13,0
Устойчивость к полеганию, балл 3‒5 4,5 0,09 0,5 11,9

Критериями отбора могут быть разные статистические показатели: дисперсия признаков, характер распределения его частот и др. В данном случае в табл. 1 приводятся показатели, характеризующие отбор на основании статистического анализа морфологических признаков и семенной продуктивности 30 образцов исходного материала ломкоколосника ситникового.

Установлено, что у популяции природного травостоя такие признаки растений, как число генеративных побегов, масса семян на одно растение, мощность травостоя, форма куста в фазе колошения, устойчивость к полеганию растений, варьируются в средней степени, что говорит о выравненности исходного материала. Значительный коэффициент варьирования отмечен по высоте растений и длине колоса — соответственно 23,2 и 26,6%.

В 2015 году заложен коллекционный питомник исходного материала ломкоколосника ситникового на территории Ботанического сада ФГБНУ «НИИАП Хакасии» на каштановых почвах разных видов и разновидностей по гранулометрическому составу и мощности гумусового горизонта. Почвообразующая порода представлена супесью и лёгким суглинком. Коллекционный питомник заложен 15 июля из 30 отобранных образцов. Всходы отмечены 5 августа, густота стояния растений перед уходом в зиму — от 4 до 5 баллов.

В 2016 году проведён подсчёт количества перезимовавших и погибших растений согласно методике определения густоты стояния травостоя (Гончаров, 2003): оно изменялось от 3 до 5 баллов. Больше половины всех растений погибло (50‒60%) у трёх биотипов (К-10, К-20, К-30). Весеннее отрастание было дружным — от 4 до 5 баллов. Для характеристики роста и развития, устойчивости и продуктивности изучаемых образцов, их реакции на неблагоприятные условия в коллекционном питомнике с 2016 по 2018 год проводились фенологические наблюдения. Плодоношение в 2016 году не было отмечено у девяти биотипов: К-8, К-8а, К-17, К-21, К-22, К-23, К-24, К-25, К-26.

Образцы К-10, К-20, К-30 после зимовки в 2017 году полностью погибли, а в 2018 году у номеров К-8а, К-17, К-25, К-26 гибель растений составила 40‒50%. На территории Ботанического сада ФГБНУ «НИИАП Хакасии» также был заложен селекционный питомник ломкоколосника ситникового вегетативным размножением и отобранными семенами лучших биотипов из коллекционного исходного материала в количестве 60 образцов (А1-18 ‒ А60-18). Наряду с выделенными образцами ломкоколосника ситникового высеяны сорта селекции Якутского НИИСХ Боотур и Манчаары.

Как видно из табл. 2, в 2016 году у образцов наблюдалась незначительная вариабельность по устойчивости к полеганию — 7,22%. Значительное варьирование отмечено по остальным признакам изучаемых биотипов — от 20,04 до 93,22%. В 2017 году значительным был коэффициент вариации по мощности травостоя, массе семян на одно растение, длине колоса — от 20,13 до 48,82%. По другим признакам отмечалась средняя вариабильность — от 13,29 до 15,64%.

2. Вариабельность признаков в коллекционном питомнике исходного материала ломкоколосника ситникового (2016‒2017 гг.)

Признак Пределы варьирования Популяция Коэффициент вариации, V %
S
2016 год
Высота растений, см 40,0‒89,0 65,34 2,72 14,64 22,40
Число генеративных побегов, шт. 28,0‒100,0 68,66 3,95 21,26 30,97
Масса семян на одно растение, г 2,2‒20,0 5,81 1,01 5,42 93,22
Длина колоса, см 4,4‒12,0 5,01 0,77 4,13 82,41
Мощность травостоя, балл 3‒5 4,28 0,12 0,65 15,18
Форма куста в фазе колошения, балл 3‒5 4,0 0,15 0,80 20,04
Устойчивость к полеганию, балл 3‒5 4,86 0,06 0,35 7,22
2017 год
Высота растений, см 48,0‒85,0 67,50 3,04 13,51 20,13
Число генеративных побегов, шт. 66‒110 89,10 2,91 13,03 14,62
Масса семян на одно растение, г 5,2‒29,0 15,59 1,44 7,61 48,82
Длина колоса, см 5,5‒13 9,38 0,43 1,95 20,81
Мощность травостоя, балл 3‒5 4,12 0,64 0,14 15,64
Форма куста в фазе колошения, балл 3‒5 4,37 0,62 0,13 14,30
Устойчивость к полеганию, балл 3‒5 4,55 0,60 0,14 13,29

Таким образом, в условиях юга Средней Сибири выделены источники с хозяйственно ценными признаками для селекции ломкоколосника ситникового. Среди отобранных образцов имеются растения с большим числом генеративных побегов, высотой растений, массой семян на одно растение, мощностью травостоя, формой куста и устойчивостью к полеганию, т.е. с тем комплексом признаков, от которых зависит общая продуктивность.

Литература

  1. Свиренко Л. П. Возделывание волоснеца ситникового на корм и семена: рекомендации / Л. П. Свиренко. — Абакан, 1993.
  2. Гончаров П. Л. Методика селекции кормовых трав в Сибири / П. Л. Гончаров. — Новосибирск, 2003. — 396 с.
  3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
  4. Колесникова Е. В. Многолетние злаковые травы и их селекция на севере Казахстана / Е. В. Колесникова // Селекция полевых трав в Северном Казахстане. — Целиноград: Изд-во ВО ВАСХНИЛ, ВНИИ зернового хозяйства, 1979. — С.51‒58.
  5. Коряковцева Л. А. Исходный материал яровой мягкой пшеницы для селекции на продуктивность в условиях Северо-Востока Нечернозёмной зоны России / Л. А. Коряковцева, Л. В. Волкова, А. В. Харина // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2011. — № 5. — С.7‒12.
  6. Новосёлова А. С. Селекция и семеноводство многолетних трав / А. С. Новосёлова, А. М. Константинова. — М.: Колос, 1978. — 303 с.
  7. Трофимова Л. С. Продуктивность и средообразующий потенциал луговых агрофитоценозовов и пути его повышения / Л. С. Трофимова, В. А. Кулаков, С. А. Новиков // Кормопроизводство. — 2008. — № 9 — С.17‒18.

Selection of parent material for Russian wildrye breeding in the south of Central Siberia

Kadorkina V. F.

Research Institute for Agricultural Issues of Khakassia

655132, Russia, the Republic of Khakassia, Ust-Abakanskiy rayon, selo Zelenoe (village), Sadovaya str., 5

E-mail: qeenmaria@yandex.ru

Experiment took place on minor low-humus chestnut soil in 2014–2018. The goal was to select biotypes of Russian wildrye, adapted to the region conditions and evaluate its economically important traits. Such traits as number of generative shoots, seed mass per 1 plant, stand vigor, tiller form at the heading time and resistance to lodging had average variation, suggesting uniformity of parent lines. Plant height and head length had significant variation coefficients — 23.2 and 26.6%, respectively. Selected material grew on different types of chestnut soils since 2015 in the nursery of the Institute. Insignificant variation in lodging-resistance happened in 2016 — 7.22%. Other traits showed high variation — from 20.04 to 93.22%. In 2017 plant had significant variation in stand vigor, seed mass per 1 plant and head length — from 20.13 to 48.82%, while other traits had average variation — from 13.29 to 15.64%. As a result, lines were selected as the sources for economically important traits. Selected genotypes had high number of generative shoots, adequate height, seed mass per 1 plant, stand vigor, tiller form and resistance to lodging — complex of traits, affecting total productivity.

Keywords: Russian wildrye, ecotype, selection, drought tolerance, parent material.

References

1. Svirenko L. P. Vozdelyvanie volosnetsa sitnikovogo na korm i semena: rekomendatsii / L. P. Svirenko. — Abakan, 1993.

2. Goncharov P. L. Metodika selektsii kormovykh trav v Sibiri / P. L. Goncharov. — Novosibirsk, 2003. — 396 p.

3. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy) / B. A. Dospekhov. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 351 p.

4. Kolesnikova E. V. Mnogoletnie zlakovye travy i ikh selektsiya na severe Kazakhstana / E. V. Kolesnikova // Selektsiya polevykh trav v Severnom Kazakhstane. — Tselinograd: Izd-vo VO VASKhNIL, VNII zernovogo khozyaystva, 1979. — P.51‒58.

5. Koryakovtseva L. A. Iskhodnyy material yarovoy myagkoy pshenitsy dlya selektsii na produktivnost v usloviyakh Severo-Vostoka Nechernozemnoy zony Rossii / L. A. Koryakovtseva, L. V. Volkova, A. V. Kharina // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. — 2011. — No. 5. — P.7‒12.

6. Novoselova A. S. Selektsiya i semenovodstvo mnogoletnikh trav / A. S. Novoselova, A. M. Konstantinova. — Moscow: Kolos, 1978. — 303 p.

7. Trofimova L. S. Produktivnost i sredoobrazuyushchiy potentsial lugovykh agrofitotsenozovov i puti ego povysheniya / L. S. Trofimova, V. A. Kulakov, S. A. Novikov // Kormoproizvodstvo. — 2008. — No. 9 — P.17‒18.

Обсуждение закрыто.