Оценка перспективных селекционных образцов ломкоколосника ситникового (Psathyrostachys juncea (Fisch.)) по хозяйственно ценным признакам на юге Средней Сибири

УДК 633.31:631.527(571:513)

Оценка перспективных селекционных образцов ломкоколосника ситникового (Psathyrostachys juncea (Fisch.)) по хозяйственно ценным признакам на юге Средней Сибири

Кадоркина В. Ф.

Шевцова М. С, кандидат сельскохозяйственных наук

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 сухостепной зоне Республики Хакасия в 2018–2020 годах с целью оценки и отбора перспективных селекционных образцов ломкоколосника ситникового по хозяйственно ценным признакам. Материалом исследований служили 16 образцов, высеянных семенами, и 8 сортообразцов вегетативного способа размножения, отобранных из питомника исходного материала 2015 года посева и в дальнейшем проанализированных в селекционных питомниках. В качестве стандарта взят сорт селекции Якутского НИИСХ Манчаары. В период вегетации проводились учёты и фенологические наблюдения за развитием растений. Работа проведена в соответствии с методическими указаниями по селекции кормовых культур. Исходя из биологических особенностей ломкоколосника ситникового, с целью увеличения урожайности семян для дальнейшей селекционной работы при вегетативном размножении их можно получить уже на второй год жизни. По основным показателям семенной продуктивности в селекционном питомнике вегетативного размножения отобраны образцы А 1, А 2, А 6 и А 12, также эти биотипы отмечены и по скороспелости: период от начала вегетации до созревания семян составил 88–94 дня. По кормовой продуктивности достоверная прибавка получена у А 1, А 2, А 6, А 10, А 12. В селекционном питомнике семенного размножения по основным показателям кормовой продуктивности выделены номера А 1, А 3, А 4.1, превышающие стандарт (сорт Манчаары) по продуктивности зелёной массы в 1,4–1,8 раза, по продуктивности сухой массы — в 1,2–1,6 раза. В этом питомнике образцы сформировали продуктивные стебли только на третий год жизни.

Ключевые слова: ломкоколосник ситниковый, селекция, биотип, сортообразцы, кормовая и семенная продуктивность.

В условиях юга Средней Сибири в повышении продуктивности степных пастбищ большую роль играют засухоустойчивые кормовые культуры. К таким культурам относится ломкоколосник ситниковый (Psathurostachys juncea (Fisch.)), рыхлокустовой злак с мощной корневой системой мочковатого типа. Он характеризуется высокой засухо- и солеустойчивостью, в год посева и в последующие 2 года в условиях юга Средней Сибири развивается медленно. По темпам развития относится к среднеспелым злакам. Весной отрастает довольно рано, но на несколько дней позже житняка. Фаза колошения наступает во второй половине мая, цветёт во второй-третьей декаде июня (Новосёлова, Константинова, 1978). Он обладает высокой зимостойкостью и его посевы не вымерзают как в степной малоснежной Кулунде, так и высокогорных безлесных долинах Горного Алтая (Соколова, Трофимов, Толстов, 2018).

Ломкоколосник ситниковый долговечен (в условиях юга Средней Сибири держится в посевах 10–12 и более лет), пригоден к пастбищному использованию, плодоносит со второго-третьего года жизни, даёт ранний весенний корм, а осенью остаётся в зелёном состоянии и прекрасно используется как пастбищная трава. Является одной из первых культур пастбищного конвейера в сухостепной и степной зонах Хакасии. Исходя из биологических особенностей вида, это перекрёстноопылитель, многолетник, способен к вегетативному размножению.

Цель исследования — оценка и отбор перспективных селекционных образцов ломкоколосника ситникового в селекционных питомниках по семенной и кормовой продуктивности для создания нового сорта.

Исследования проведены в ФГБНУ «НИИАП Хакасии» в рамках федерального задания по теме «Создать новый сорт ломкоколосника ситникового для экстремальных природных условий Хакасии».

Методика исследований. Из питомника исходного материала 2015 года посева выделены высокопродуктивные формы, которые в дальнейшем были размножены двумя способами: восемь образцов — вегетативным и 16 образцов — семенами с целью отбора образцов по кормовой и семенной продуктивности. В качестве стандарта использовался сорт Манчаары (селекции Якутского НИИСХ). Размножение биотипов в селекционных питомниках проводили квадратно-гнездовым способом. Размер делянки 100×100 см, повторность трёхкратная. Селекционные питомники заложены в 2018 году на территории ботанического сада ФГБНУ «НИИ аграрных проблем Хакасии» на каштановой карбонатной легкосуглинистой почве, которая отличается невысоким содержанием гумуса (не превышает 3,5%) и подвижных форм элементов питания (содержание P₂O₅ низкое — 19,6 мг/кг почвы), по запасам обменного калия характеризуется лучшей обеспеченностью — 341 мг/кг почвы, с неблагоприятными физическими свойствами и большой подверженностью ветровой эрозии. Снижение запасов подвижного фосфора за последние 45 лет по республике составило 11,1 мг/кг почвы, или 26 кг/га, содержание обменного калия уменьшилось на 73 мг/кг почвы, или 175 кг/га (Градобоева и др., 2019).

Климат сухостепной зоны Хакасии, где проводились исследования, отличается резкой континентальностью, засушливостью и отрицательными среднегодовыми температурами (–0,9°С). Самый тёплый месяц — июль (+18,5°С), самый холодный — январь (–20,8°С), средняя продолжительность безморозного периода — 89 дней, средняя температура за вегетационный период — +14°С. Годовая сумма осадков составляет в среднем 290 мм с очень неравномерным распределением в течении года. Более 50% их выпадает летом, в основном в июле и августе, зима малоснежная. Снег сдувается с полей, почва глубоко промерзает.

Сложившие погодные условия за годы исследований были относительно благоприятными для роста и развития растений. 2018 год был менее благоприятным для ломкоколосника ситникового. Температура воздуха в июле и августе была выше среднемноголетних значений на 2–5ºС, в мае и июне — в пределах нормы. Осадков выпало с мая по август 79 мм, что ниже среднемноголетних показателей (177 мм).

Погодные условия 2019 года характеризовались достаточным увлажнением и повышенной температурой воздуха, которая была на 2–7ºС выше нормы. Осадков за весь период развития культуры выпало 311,5 мм, что на 46,3 мм больше нормы.

Температурный режим вегетационного периода 2020 года был выше среднемноголетних значений, данный год характеризовался неравномерным выпадением осадков: в июне выпало осадков в 4,2 раза больше нормы, осадки в июле и августе соответствовали норме.

При проведении научных исследований использовали следующие методики: «Методические указания по селекции многолетних злаковых трав» (Косолапов и др., 2012), «Методические основы селекции растений» (Гончаров, Гончаров, 2004), «Методические указания по селекции многолетних трав» (Новосёлова, Константинова, 1978), «Методика по селекции многолетних трав» (Константинова и др., 1969); статистическая обработка данных проведена по Б. А. Доспехову (1985) с использованием программы Excel и пакета прикладных программ Snedecor (Сорокин, 2004).

Результаты исследований. Выделенные из питомника исходного материала 2015 года посева образцы по хозяйственно ценным признакам проанализированы в селекционных питомниках.

В 2018 году 16 мая проведено размножение восьми образцов ломкоколосника ситникового вегетативным способом. В фазу кущения высота составляла 18–30 см, а через 15 дней — 24,6–44,0 см, 6 августа — 27,4–50,0 см. В конце вегетационного периода приживаемость растений составила 100%. Только три биотипа — А 12, А 13 и А 2 — в 2018 году сформировали продуктивные стебли в количестве от 3 до 32 шт./м², масса семян — 0,1–0,51 г/м².

В течение вегетационного периода 2019–2020 годов велись наблюдения за фазами развития растений. Установлено, что в 2019 году зимостойкость всех номеров составила 5 баллов, фаза полного кущения наступила 29 мая, выход в трубку — 10 июня, колошение — 17 июня, цветение — 27 июня. В 2020 году со сложившимися благоприятными погодными условиями все фазы развития наступили раньше, так как в марте, апреле и мае температура воздуха была выше среднемноголетних значений на 4,5, 5,2 и 3,8°С соответственно, осадки в марте были выше среднемноголетних показателей в 2,3 раза, а в апреле и мае составили 81–74% от нормы. Начало весеннего отрастания — 30 марта при высоте растений 3,0–5,0 см. Кущение отмечено 21 апреля, выход в трубку — 13 мая, колошение — 18 мая.

При учёте основных показателей биотипов по семенной продуктивности в среднем за 2 года установлено, что по числу продуктивных стеблей в сравнении со стандартом Манчаары достоверная прибавка получена у А 1, А 12, А 6, А 2; по массе семян с одного растения — у А 1, А 10, А 12, А 6, А 5, А 13, А 2; по массе, количеству семян с одного колоса, длине — у всех номеров (табл. 1).

1. Основные показатели семенной продуктивности в селекционном питомнике вегетативного размножения (2019–2020 гг.)

По основным показателям семенной продуктивности выделены номера А 1, А 12, А 6 и А 2. По числу продуктивных стеблей и массе семян с одного растения данные сортообразцы превосходили стандарт в 1,3–1,6 и 5,5–8,2 раза. Также эти биотипы отмечены по скороспелости: период от начала вегетации до созревания семян составил 88–94 дня.

По форме побегообразования ломкоколосник относится к низовым злакам, то есть большая часть остаётся укороченной, а меньшая часть образует генеративные (цветоносные) побеги. Основу кормовой массы при ежегодной уборке на сено составляют укороченные вегетативные побеги. Они являются наиболее облиственными, что повышает их кормовую ценность (Свиренко, 1993).

Урожайность зелёной массы и сбор сухого вещества являлись показателями оценки кормовой продуктивности отбираемых номеров в селекционном процессе. Учёт урожая зелёной массы проведён в 2019 году 18 мая и 22 мая — в 2020 году (в фазу кущения) при высоте растений 30–35 см. По числу вегетативных стеблей в сравнении со стандартом Манчаары выделились номера А 1, А 10, А 12, А 6, А 2. Достоверная прибавка по урожаю зелёной массы отмечена у всех номеров; по сухому веществу — у А 1, А 10, А 12, А 6, А 14, А 13 и А 2 (табл. 2).

2. Кормовая продуктивность биотипов в селекционном питомнике вегетативного размножения ломкоколосника ситникового (2019–2020 гг.)

По показателям кормовой продуктивности достоверная прибавка получена у А 1, А 10, А 12, А 6, А 2.

Посев семенами в селекционном питомнике проведён 16 июля 2018 года, появление всходов дружное, 06 августа. Высота растений перед уходом в зиму — 8–10 см, зимостойкость всех биотипов — 5 баллов. Начало весеннего отрастания в 2019 году наступило 25 марта при высоте растений 3–4 см, в дальнейшем растения достигли только фазы кущения (25–30 см) и находились в ней до конца вегетации, продуктивных стеблей образцы этого питомника на второй год жизни не сформировали.

При учёте кормовой продуктивности в этом питомнике по числу вегетативных побегов достоверную прибавку в сравнении со стандартом Манчаары показали номера А 2, А 14, А 12, А 4, А 3, А 1, А 4.1 (на 3–199 шт./м²); по урожайности зелёной массы — А 2, А 4, А 3, А 3.1, А 1, А 4.1, А 7 (на 15,7–47,8 г/м²), по сухому веществу — А 3, А 1, А 20, А 4.1, А 7 (на 3,6–18,0 г/м²).

3. Кормовая продуктивность биотипов в селекционном питомнике ломкоколосника ситникового (2019–2020 гг.)

По основным показателям кормовой продуктивности отмечены номера А 3, А 1, А 4.1.

Исходя из биологических особенностей ломкоколосника ситникового, образцы селекционного питомника, высеянные семенами в 2018 году, сформировали продуктивные стебли только на третий год жизни.

При учёте основных показателей семенной продуктивности в 2020 году установлено, что достоверную прибавку по числу продуктивных стеблей показали образцы А 2, А 3.1, А 7; по массе семян с одного растения — А 2, А 14, А 12, А 4, А 21, А 3, А 3.1, А 1, А лс2014, А 7; по длине колоса — все номера; по массе семян с одного колоса — А 2, А 14, А 12, А 4, А 4гж, А 3.1, А лс2014, А 2.1; по количеству семян с одного колоса — все образцы, кроме А 17 (табл. 4).

4. Основные показатели семенной продуктивности в селекционном питомнике (2020 г.)

Впрочем, делать заключение о семенной продуктивности биотипов ломкоколосника ситникового по одному году рано.

Заключение. В селекционном питомнике вегетативного размножения по хозяйственно ценным признакам и скороспелости отмечены номера А 1, А 12, А 6, А 2; эти же образцы выделены по семенной продуктивности.

В селекционном питомнике при семенном размножении по кормовой продуктивности за 2 года выделены биотипы А 1, А 3, А 4.1, по семенной продуктивности — номера А 2, А 14, А 12, А 4, А 3, А 3.1, А лс2014 и А 7.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гончаров П. Л. Методические основы селекции растений / П. Л. Гончаров, Н. П. Гончаров. — Новосибирск: Издательство Новосибирского университета, 2004. — 312 с.
2. Состояние почвенного плодородия пахотных почв Республики Хакасия / Н. А. Градобоева, В. В. Елизарьев, Н. В. Сиренева, Т. В. Кравченко // Экологические проблемы земледелия в новых социально-экономических условиях. — Абакан: ООО «Книжное издательство «Бригантина», 2019. — С.75–85.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследования / Б. А. Доспехов. — 5-е изд. перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
4. Кадоркина В. Ф. Подбор исходного материала для селекции ломкоколосника ситникового на юге Средней Сибири / В. Ф. Кадоркина // Кормопроизводство. — 2018. — № 9. — С.38–41.
5. Методика селекции многолетних трав / А. М. Константинова, П. А. Вощинин, А. С. Новосёлова, Г. Ф. Кулешов. — М.: Колос, 1969. — 110 с.
6. Методические указания по селекции многолетних злаковых трав / В. М. Косолапов, С. И. Костенко, С. В. Пилипко, В. С. Клочкова и др. — М.: Издательство РГАУ – МСХА, 2012. — С.45–46.
7. Новосёлова А. С. Селекция и семеноводство многолетних трав / А. С. Новосёлова, А. М. Константинова. — М.: Колос, 1978. — 303 с.
8. Свиренко Л. П. Возделывание волоснеца ситникового на корм и семена: рекомендации / Л. П. Свиренко. — Абакан, 1993.
9. Соколова Г. Г. Опыт интродукции ломкоколосника ситникового (Psathurostachys juncea (Fisch)) на засолённых почвах Предалтайской провинции / Г. Г. Соколова., И. Т. Трофимов., М. В. Толстов // Биологические науки. — 2018. — № 11. — С.52–54.
10. Сорокин О. Д. Прикладная статистика на компьютере / О. Д. Сорокин. — Новосибирск, 2004. — 162 с.

The evaluation of economically important traits of promising genotypes of Russian wildrye (Psathyrostachys juncea (Fisch.)) in the south of Central Siberia

Kadorkina V. F.

Shevtsova M. S, PhD Agr. Sc.

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

The research was conducted in the dry steppe of the Republic of Khakassia in 2018–2020 to evaluate and select promising genotypes of Russian wildrye. The objects of this study were 16 genotypes grown from seeds and 8 genotypes of vegetative reproduction obtained from the nursery of parent material in 2015. Variety “Manchaary” from the Yakutian Agricultural Research Institute performed as the standard. Plant phenology was analyzed according to the recommended methods for forage crop breeding. To increase seed yield for plant breeding vegetative reproduction of Russian wildrye can be of great importance allowing seed production in the second year already. Genotypes A1, A2, A6, and A12 showed the highest seed productivity in the nursery of vegetative reproduction. They also were characterized by rapid maturation: the period from germination to maturation amounted to 88–94 days. A1, A2, A6, A10, and A12 had significant forage yield increase. Genotypes A1, A3, and A4.1 showed the best feed productivity in the nursery of seed reproduction. They exceeded the standard by 1.4–1.8 times in green mass yield and 1.2–1.6 times — in dry mass productivity. Genotypes formed productive stems only in the third year in the nursery.

Keywords: Russian wildrye, breeding, biotype, genotype, forage and seed productivity.

References

1. Goncharov P. L. Metodicheskie osnovy selektsii rasteniy / P. L. Goncharov, N. P. Goncharov. — Novosibirsk: Izdatelstvo Novosibirskogo universiteta, 2004. — 312 p.

2. Sostoyanie pochvennogo plodorodiya pakhotnykh pochv Respubliki Khakasiya / N. A. Gradoboeva, V. V. Elizarev, N. V. Sireneva, T. V. Kravchenko // Ekologicheskie problemy zemledeliya v novykh sotsialno-ekonomicheskikh usloviyakh. — Abakan: OOO “Knizhnoe izdatelstvo “Brigantina”, 2019. — P.75–85.

3. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniya / B. A. Dospekhov. — 5-e izd. pererab. i dop. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 351 p.

4. Kadorkina V. F. Podbor iskhodnogo materiala dlya selektsii lomkokolosnika sitnikovogo na yuge Sredney Sibiri / V. F. Kadorkina // Kormoproizvodstvo. — 2018. — No. 9. — P.38–41.

5. Metodika selektsii mnogoletnikh trav / A. M. Konstantinova, P. A. Voshchinin, A. S. Novoselova, G. F. Kuleshov. — Moscow: Kolos, 1969. — 110 p.

6. Metodicheskie ukazaniya po selektsii mnogoletnikh zlakovykh trav / V. M. Kosolapov, S. I. Kostenko, S. V. Pilipko, V. S. Klochkova et al. — Moscow: Izdatelstvo RGAU – MSKhA, 2012. — P.45–46.

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

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

9. Sokolova G. G. Opyt introduktsii lomkokolosnika sitnikovogo (Psathurostachys juncea (Fisch)) na zasolennykh pochvakh Predaltayskoy provintsii / G. G. Sokolova., I. T. Trofimov., M. V. Tolstov // Biologicheskie nauki. — 2018. — No. 11. — P.52–54.

10. Sorokin O. D. Prikladnaya statistika na kompyutere / O. D. Sorokin. — Novosibirsk, 2004. — 162 p.