Перспективы использования новой сельскохозяйственной культуры трититригии (×Trititrigia cziczinii Tsvelev) в кормопроизводстве

УДК 631.52:633.25

Перспективы использования новой сельскохозяйственной культуры трититригии (×Trititrigia cziczinii Tsvelev) в кормопроизводстве

Иванова Л. П.

Щуклина О. А., кандидат сельскохозяйственных наук

Ворончихина И. Н.

Ворончихин В. В.

Завгородний С. В.

Энзекрей Е. С.

Комкова А. Д.

Упелниек В. П., кандидат биологических наук

ФГБУН «Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН»

127276, г. Москва, ул. Ботаническая, д. 4

E-mail: oashuklina@gmail.com

Исследования проведены в 2013–2018 годах в условиях ЦРНЗ РФ (Московская область, Истринский район). Трититригия (×Trititrigia cziczinii Tsvelev) — это новый синтетический вид, созданный Н. В. Цициным и его коллегами методом многоступенчатой гибридизации. Уникальность культуры заключается в адаптивности, неприхотливости, устойчивости к ряду заболеваний, способности к регенерации после каждого укоса или уборки на зерно, многолетности некоторых линий, повышенном качестве зерна (содержание белка — 17,9–19,1%, клейковины 30,2–36,0%). Родительскими формами при создании трититригии в разные годы являлись перспективные сорта озимой и яровой пшеницы отечественной и зарубежной селекции и два вида пырея — Agropyron glaucum Roem. et Shult. (=Elytrigia intermedia (Host) Nevski subsp. Intermedia) и A. elongatum Roem. et Shult. (=E. elongate (Host) Nevski). Цель исследований — сравнить современные линии трититригии по урожайности зерна и зелёной массы с традиционными зерновыми культурами региона: озимыми пшеницей и рожью. В среднем за 6 лет исследований было получено от 27,7 до 35,1 т/га зелёной массы и от 12,3 (линия ЗП 548) до 13,7 т/га (линия ЗП 1692) сена. При этом урожайность сена озимых пшеницы и ржи оказалась в 2–3 раза меньше, чем трититригии. Урожайность зерна трититригии составила от 2,7 (ЗП 548) до 3,2 т/га (М 3202). Сорт трититригии Памяти Любимовой (стандарт) в среднем сформировал 2,9 т/га зерна, что на 1,5 и 1,1 т/га ниже, чем урожайность озимого пшенично-элимусного гибрида Рубежная и сортообразца озимой ржи Снегирёвская соответственно. Линия ЗП 1692 отрастающего типа трититригии рекомендуется для передачи на испытание в Госссорткомиссию в качестве сорта зернокормового направления.

Ключевые слова: трититригия, отдалённая гибридизация, зелёная масса, сорт, сено, урожайность.

Одним из наиболее перспективных селекционно-генетических методов для создания новых форм растений является отдалённая межродовая и межвидовая гибридизация (Вавилов, 1938). В мире уже достаточно распространена и нашла свою нишу сельскохозяйственная культура тритикале (×Triticosecale Wettm. Ex. A. Camus) — гибрид пшеницы и ржи (Ворончихин, Пыльнев, Рубец, Ворончихина, 2018; Абделаал, Энзеркей, Соловьёв и др., 2019; Грабовец, Крохмаль, 2000). Использование генетического пула диких злаков всегда считалось перспективным направлением селекционных программ по повышению устойчивости к болезням, улучшению качества зерна и адаптивности сельскохозяйственных культур (Махалин, 1992). Целесообразность использования отдалённой гибридизации при решении ряда селекционных задач подтверждена многочисленными практическими достижениями. Работы по гибридизации пшеницы с пыреем открыли новые возможности для создания ценных многолетних и отрастающих форм злаков (Цицин, 1978). В период с 1930 по 1933 год Н. В. Цицин успешно скрестил пшеницу с четырьмя видами пырея: Elytrigia intermedia (Host) Nevski (1930 год), E. elongate (Host) Nevski (1931 год), E. trichophora (Link) Nevski (1932 год), E. juncea (1933 год). Наиболее перспективными по ряду показателей в качестве родительских форм оказались первые два вида пырея (Упелниек, Белов, Иванова и др., 2012). Программа скрещиваний была направлена на получение яровых и озимых форм пшениц, которые по комплексу хозяйственно ценных признаков превосходили бы существующие на тот момент сорта, а также на создание оригинальной, принципиально новой культуры — многолетней пшеницы. Результатом длительной и кропотливой работы Н. В. Цицина и его коллег стало получение 42-хромосомных озимых и яровых пшенично-пырейных гибридов (ППГ), которые успешно сохраняли хозяйственно ценные признаки исходных форм (урожайность, качество зерна, устойчивость к болезням и т.д.). Наибольшую популярность приобрели следующие пшенично-пырейные гибриды: озимые ППГ-186, ППГ-599, ППГ-1, ППГ-44 (Снегирёвка), ППГ-71 (Истринка) ; яровые ППГ Восток, ППГ-172, Грекум 114, Ботаническая, Радуга, Истра, которые успешно прошли государственное сортоиспытание в 62 областях на территории республик бывшего СССР (Кузьмин, Шатко, 2013).

Новый вид культурного растения Н. В. Цицин описал как Triticum agropyrotriticum Cicin — многолетняя пшеница (Цицин, 1978). Однако наибольшее распространение получило название этого вида, данное Н. Н. Цвелёвым: ×Trititrigia cziczinii Tzvel., трититригия (Цвелёв, 1976; 2006). Это название в 2020 году было включено в Государственный реестр селекционных достижений как отдельная сельскохозяйственная культура (Белов, Завгородний, 2020).

Производственное значение получили две формы трититригии: многолетняя (ssp. perenne Cicin) и отрастающая (ssp. submittans Cicin). Основной особенностью многолетних форм трититригии является способность вегетировать и плодоносить в течение 2–3 и более лет. Отрастающие формы обладают способностью к отрастанию после многократного скашивания и перезимовки в благоприятные годы. Обе формы трититригии являются стабильными; они имеют октоплоидный набор хромосом (2n=56), из которых 42 получены от пшеницы и 14 — от пырея. Созревание зерна трититригии начинается с верхней части колоса. В отличие от однолетних злаков, при достижении зерном фазы полной спелости растение продолжает вегетировать. Такая солома, а по сути — сено, содержит значительное количество питательных веществ, в том числе 5–7% сырого протеина. После укоса на зерно или скашивания на зелёный корм трититригия отрастает вновь, образуя новые колосья, что значительно увеличивает питательность корма.

Целью исследований являлось сравнение образцов трититригии с озимыми пшеницей и рожью по урожайности зерна, зелёной массы и сена.

Методика исследований. Исследования проводились в 2013–2018 годах на полях отдела отдалённой гибридизации ФГБУН «Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН». Почва опытных участков дерново-подзолистая тяжелосуглинистая, со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса — 1,5–1,7%; подвижного Р₂О₅ (по Кирсанову) — 10–20 мг на 100 г почвы; обменного К₂О (по Маслову) — 15–23 мг на 100 г почвы; рН_сол — 5,6–7,0.

Объектами исследований являлись: новый сорт трититригии Памяти Любимовой (стандарт), включённый в Государственный реестр селекционных достижений в 2020 году, перспективные зернокормовые и многолетние линии трититригии ЗП 548, ЗП 26, ЗП 1692, М 3202, озимая пшеница (пшенично-элимусный гибрид) Рубежная, перспективный сортообразец озимой ржи Снегирёвская. Все сорта и линии получены в отделе отдалённой гибридизации Главного ботанического сада (ГБС) РАН в разные годы.

Опыты заложены в четырёхкратной повторности, размещение вариантов рендомизированное, учётная площадь делянки — 10 м². Посев трититригии проводился во второй декаде августа, озимой пшеницы и озимой ржи — в общепринятые сроки, но на 7–10 дней позже трититригии. Закладку полевых опытов, проведение учётов и наблюдений осуществляли по общепринятым методикам для озимых зерновых культур. Норма высева при посеве на зерно составляла: трититригии и озимой пшеницы — 5,5 млн шт./га, озимой ржи — 5 млн шт./га. На зелёную массу высевали трититригии 6 млн шт./га, озимой пшеницы — 6,5 млн шт./га, озимой ржи — 7 млн шт./га. Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

Сложившиеся погодные условия 2013–2018 годов были относительно благоприятными для роста и развития растений, однако значительно отличались по температурному режиму и количеству выпавших осадков. Наиболее засушливыми были июль 2014 года (ГТК = 0,15), август 2015 года (ГТК = 0,35), май и август 2018 года (ГТК = 0,88 и 0,32 соответственно). Засушливые условия в фазы цветения, формирования и налива зерна привели к снижению урожайности зерна, а также повлияли на процессы послеукосного отрастания трититригии и озимой ржи. Наиболее контрастные метеорологические условия сложились в 2017–2018 сельскохозяйственном году. Осадки практически полностью отсутствовали в августе 2017 года (выпало 10% от нормы), что сказалось на сроках посева и всхожести. Дефицит влаги и повышенная температура воздуха в третьей декаде сентября и третьей декаде октября (в 2 раза выше среднемноголетних показателей) отрицательно сказались на условиях подготовки всех изучаемых культур к уходу в зиму. Засушливые условия с резкими перепадами температур в течение вегетации 2018 года отрицательно сказались на урожайности зерна и зелёной массы всех исследуемых образцов и культур.

Результаты исследований. В результате многолетних исследований в ГБС РАН было установлено, что использовать возможности трититригии в производственных условиях можно разными способами (Упелниек, Иванова, Кузнецова и др., 2017):

1) выращивание на зерно и последующее использование отавы для скашивания или свободного выпаса;

2) выращивание на зелёный корм с возможностью получения двух-трёх укосов за полевой сезон.

Один из важнейших продуктов, который нам дают злаковые культуры, — это продовольственное и кормовое зерно. Зерно трититригии отличается исключительным качеством, по ряду показателей превосходит зерно мягкой пшеницы. Согласно данным, полученным в испытательном лабораторном центре, зерно трититригии обладает следующими характеристиками: сырой протеин — 18,2–19,1%, сырой жир — 1,3%, сырая клетчатка — 2,8–5,0%. Обменная энергия зерна — 11,7–12,0 МДж/кг (птица), 0,52 МДж/кг (свинья), 0,52–0,53 МДж/кг (КРС).

Согласно проведённым исследованиям в среднем за 2013–2018 годы урожайность зерна различных сортов и линий трититригии составила от 2,7 т/га (ЗП 548) до 3,2 т/га (М 3202). Максимальная урожайность — 3,7 т/га — была получена в 2016 году у линии ЗП 1692. 2018 год характеризовался плохими условиями перезимовки. Посевы трититригии в осенний период были значительно повреждены шведской мухой, а резкие колебания температуры воздуха сказались на густоте стояния, общем состоянии и последующей урожайности. В этот год была получена самая низкая урожайность всех озимых культур за весь период проведения эксперимента: от 2,1 т/га у сорта Памяти Любимовой до 2,5 т/га у линии ЗП 1692. Однако это не помешало трититригии сформировать отаву после уборки на зерно. Вегетационный период от весеннего отрастания до уборочной спелости зерна трититригии (когда 85% колосьев имеют влажность зерна 16–20%) длиннее аналогичного периода озимой пшеницы и озимой ржи на 7–10 дней и составляет в среднем 110–120 дней. Это связано с биологическими особенностями трититригии: её способностью куститься и образовывать колосья в течение всего периода вегетации до снижения температуры воздуха ниже +5°С. Период вегетации трититригии составляет в среднем 340–350 дней. Урожайность зерна озимой ржи в среднем за 6 лет исследований составила 4,4 т/га, озимой пшеницы — 4,0 т/га (табл. 1).

1. Урожайность зерна трититригии в сравнении с озимой рожью и озимой пшеницей, т/га (2013–2018 гг.)

Трититригия в условиях ЦРНЗ РФ способна формировать до трёх укосов высококачественной зелёной массы в год. Однако каждый последующий укос будет на треть меньше предыдущего, но при этом лучше по качеству. Первый укос зернокормовых сортов трититригии можно делать на месяц раньше, а второй — на 15–20 дней позже викоовсяной смеси. Это имеет практическое значение при организации зелёного конвейера в животноводческих комплексах. Для лучшего отрастания зелёной массы укосы начинают проводить в фазу начала колошения. Основное внесение удобрений под предпосевную культивацию и благоприятные метеорологические условия позволили получить в среднем за 6 лет от 27,7 (ЗП 548) до 35,1 т/га (ЗП 1692) зелёной массы в сумме за три укоса. Озимая пшеница не отрастает после первого укоса, поэтому урожайность зелёной массы представлена только за 1-й укос (табл. 2). Озимая рожь Снегирёвская является тетраплоидной формой ржи Державина (S. Derzhavinii Tsvel. = S. cerealе L. × S. montanum Guss.), которая была получена путём скрещивания стародавних сортов озимой ржи (S. cerealе L.) с дикорастущей многолетней рожью (S. montanum Guss.). Этот сортообразец обладает огромным потенциалом послеукосной регенерации наравне с трититригией. В исследованиях было получено равное количество укосов ржи и трититригии. В среднем за 6 лет урожайность зелёной массы озимой ржи составила 31,5 т/га. Это на 1–13% выше, чем у трититригии, кроме образца ЗП 1692, и на 140 % выше, чем у озимой пшеницы.

2. Урожайность зелёной массы трититригии в сравнении с озимой рожью и озимой пшеницей за все возможные укосы, т/га (2013–2018 гг.)

Способность трититригии отрастать после каждого укоса и каждый раз формировать колос позволяет в значительной мере повысить питательную ценность зелёного корма. Кроме того, высокая кустистость (до 20–30 стеблей на одном растении) позволяет получить зелёную массу с преобладанием листьев. В среднем за 6 лет урожайность сена трититригии за все укосы в 2–3 раза превышала урожайность сена, полученного с озимой ржи и озимой пшеницы, и составила от 12,3 т/га у линии ЗП 548 до 13,7 т/га у ЗП 1692 (табл. 3). Следует отметить, что несмотря на высокую урожайность зелёной массы озимой ржи, полученную за три укоса, количество сухих веществ в её ворохе было гораздо меньше, чем у трититригии, поэтому суммарная урожайность сена получилась практически в 2 раза ниже — 7,7 т/га.

3. Урожайность сена трититригии в сравнении с озимой рожью и озимой пшеницей, т/га (2013–2018 гг.)

Заключение. В результате исследований было установлено, что испытываемые образцы новой синтетической культуры трититригии формируют стабильные урожаи качественного зерна, а также обладают высокой способностью к послеукосному отрастанию и могут давать до трёх укосов зелёной массы. Образец трититригии ЗП 1692 показал наибольшую урожайность зерна и зелёной массы и рекомендуется для дальнейшей передачи в Государственную комиссию по сортоиспытанию в качестве сорта зернового и зернокормового направления.

Работа выполнена в рамках Госзадания ГБС РАН «Гибридизация у растений в природе и культуре: фундаментальные и прикладные аспекты» (№ 19-119012390082-6).

Литература

1. Вавилов Н. И. Значение межвидовой и межродовой гибридизации в селекции и эволюции / Н. И. Вавилов. — Известия АН СССР, сер. биол. наук. — 1938. — С.543–563.
2. Грабовец А. И. Селекция озимых зерновых тритикале на Дону / А. И. Грабовец, А. В. Крохмаль // Тритикале России. — Ростов-на-Дону, 2000. — С.12–18.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — М., 1985. — 352 с.
4. Кузьмин З. Е. Николай Васильевич Цицин (1898–1980): сборник статей, посвящённый 115-летию со дня рождения / З. Е. Кузьмин, В. Г. Шатко. — М.: Издательство РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2013. — 156 с.
5. Махалин М. А. Межродовая гибридизация зерновых колосовых культур / М. А. Махалин. — М.: Наука, 1992. — 236 с.
6. Наследие академика Н. В. Цицина — современное состояние и перспективы использования коллекции промежуточных пшенично-пырейных гибридов / В. П. Упелниек, В. И. Белов, Л. П. Иванова и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. — 2012. — № 3. — С.667–674.
7. Патент РФ № 11203 от 22.07.2020. Селекционное достижение Трититригия Памяти Любимовой / Белов В. И., Завгородний С. В.; Заявл. 14.01.2019. Опубл. 22.07.2020.
8. Урожайность зерна и зелёной массы нового сорта яровой тритикале Тимирязевская в зависимости от применения разных доз азотных удобрений в условиях ЦРНЗ / Х. К. Абделаал, Е. С. Энзекрей, А. А. Соловьёв и др. // Кормопроизводство. — 2019. — № 2. — С.18–22.
9. Урожайность и элементы структуры урожая озимой гексаплоидной тритикале в Центральном районе Нечернозёмной зоны / В. В. Ворончихин, В. В. Пыльнев, В. С. Рубец, И. Н. Ворончихина // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. — 2018. — № 1. — С.69–81.
10. Успехи отдалённой гибридизации — новая сельскохозяйственная культура трититригия / В. П. Упелниек, Л. П. Иванова, Н. Л. Кузнецова и др. // Идеи Н. И. Вавилова в современном мире: тезисы докладов IV Вавиловской международной научной конференции. — Санкт-Петербург, 2017. — С.57.
11. Цвелёв Н. Н. Злаки СССР / Н. Н. Цвелев. — Л.: Наука, 1976. — 788 с.
12. Цвелёв Н. Н. Краткий конспект злаков (Poaceae) Восточной Европы: начало системы (трибы Bambuseae – Bromeae) / Н. Н. Цвелёв // Новости систематики высших растений. — 2006. — Т. 38. — С.66–113.
13. Цицин Н. В. Многолетняя пшеница / Н. В. Цицин. — М.: Наука, 1978. — 287 с.

References

1. Vavilov N.I. Znachenie mezhvidovoy i mezhrodovoy gibridizatsii v selektsii i evolyutsii / N.I. Vavilov. — Izv. AN SSSR, Ser. biol. — 1938. — P. 543–563.

2. Grabovets A.I. Selektsiya ozimyh zernovyh tritikale na Donu / A.I. Grabovets, A.V. Krohmal // Tritikale Rossii. — Rostov-na-Donu, 2000. — P.12–18.

3. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy) / B.A. Dospekhov. — M., 1985. — 352 p.

4. Kuzmin Z.E. Nikolay Vasilevich Tsitsin (1898–1980): sbornik statey, posvyaschennyy 115-letiyu so dnya rozhdeniya / Z.E. Kuzmin, V.G. SHatko. — M.: Izdatelstvo RGAU–MSKHA imeni K.A. Timiryazeva, 2013. — 156 p.

5. Mahalin M.A. Mezhrodovaya gibridizatsiya zernovyh kolosovyh kultur / M.A. Mahalin. — M.: Nauka, 1992. — 236 p.

6. Nasledie akademika N.V. Tsitsina — sovremennoe sostoyanie i perspektivy ispolzovaniya kollektsii promezhutochnyh pshenichno-pyreynyh gibridov / V.P. Upelniek, V.I. Belov, L.P. Ivanova et al. // Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii. — 2012. — No. 3. — P.667–674.

7. Patent RF №11203 22.07.2020. Selektsionnoe dostizhenie Trititrigiya Pamyati Lyubimovoy / Belov V.I., Zavgorodniy S.V.; Zayavl. 14.01.2019. Opubl. 22.07.2020.

8. Urozhaynost zerna i zelenoy massy novogo sorta yarovoy tritikale Timiryazevskaya v zavisimosti ot primeneniya raznyh doz azotnyh udobreniy v usloviyah TSRNZ / H.K. Abdelaal, E.S. Enzekrey, A.A. Solovev et al. // Kormoproizvodstvo. — 2019. — No. 2. — P. 18–22.

9. Urozhaynost i elementy struktury urozhaya ozimoy geksaploidnoy tritikale v Tsentralnom rayone Nechernozemnoy zony / V.V. Voronchihin, V.V. Pylnev, V.S. Rubets, I.N. Voronchihina // Izvestiya Timiryazevskoy selskohozyaystvennoy akademii. — 2018. — No.1. — P.69–81.

10. Uspekhi otdalennoy gibridizatsii — novaya selskohozyaystvennaya kultura trititrigiya / V.P. Upelniek, L.P. Ivanova, N.L. Kuznetsova et al. // Idei N.I. Vavilova v sovremennom mire: tezisy dokladov IV Vavilovskoy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii. — St. Petersburg, 2017. — P. 57.

11. Tsvelev N.N. Zlaki SSSR / N.N. Tsvelev. — L.: Nauka, 1976. — 788 p.

12. Tsvelev N.N. Kratkiy konspekt zlakov (Poaceae) Vostochnoy Evropy: nachalo sistemy (triby Bambuseae – Bromeae) / N.N. Tsvelev // Novosti sistematiki vysshih rasteniy. — 2006. — T. 38. — P. 66–113.

13. Tsitsin N.V. Mnogoletnyaya pshenitsa / N.V. Tsitsin — M.: Nauka, 1978. — 287 p.

Trititrigia (×Trititrigia cziczinii Tsvelev) — a new crop in feed production

Ivanova L. P.

Schuklina O. A., PhD Agr. Sc.

Voronchihina I. N.

Voronchihin V. V.

Zavgorodniy S. V.

Enzekrey E. S.

Komkova A. D.

Upelniek V. P., PhD Biol. Sc.

Main Botanical Garden n. a. N.V. Tsitsin RAS

127276, Moscow, Botanicheskaya str., 4

E-mail: oashuklina@gmail.com

The investigation took place in the Central Non-Chernozem zone (the Moscow region, Istra district) in 2013–2018. Trititrigia (×Trititrigia cziczinii Tsvelev) is a new synthetic species created by N. V. Tsitsin and his colleagues with multistage hybridization method. The crop’s uniqueness lies in its adaptability, unpretentiousness, resistance to a number of diseases, the ability to regenerate after each mowing or harvesting for grain, the perenniality of some lines, and increased grain quality (protein content 17.9–19.1%, gluten 30.2–36,0%). In different years, the promising varieties of winter and spring wheat of domestic and foreign breeding and two species of wheatgrass (Agropyron glaucum Roem et Shult (=Elytrigia intermedia (Host) Nevski subsp. Intermedia) and A. elongatum Roem et Shult (=E. elongate (Host) Nevski)) were used as a parental forms for creating trititrigia. The research aimed at comparing grain and green mass yields of modern trititrigia lines with conventional grain crops — winter wheat and rye. Green mass yield varied from 27.7 to 35.1 t ha^-1, hay yield — from 12.3 (line “ZP 548”) to 13.7 t ha^-1 (line “ZP 1692”). At the same time, hay yields of winter wheat and rye were 2–3 times less than that of trititrigia. Grain yield of trititrigia was from 2.7 (“ZP 548”) to 3.2 t ha-1 (line “M 3202”). The trititrigia variety “Pamyati Lyubimovoy” (standard) formed 2.9 t ha^-1 of grain — 1.5 and 1.1 t ha^-1 less than that of the winter wheat-elimus hybrid “Rubezhnaya” and the winter rye line “Snegirevskaya”, respectively. The regrowing trititrigia line “ZP 1692” is recommended to the State Commission for Selection Achievements Test and Protection as a grain-fodder variety.

Keywords: trititrigia, distant hybridization, green mass, variety, hay, productivity.