Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 4 (84)

УДК 631.527:633.358

Сравнительное изучение хозяйственно-биологических признаков у сортов гороха, созданных в Республике Башкортостан за последние 30 лет*

Ф.А. Давлетов ¹, д-р с.-х. наук; К.П. Гайнуллина ^{1, 2}, канд. биол. наук; Ф.Ф. Магафурова ¹, канд. с.-х. наук

¹ Башкирский НИИСХ УФИЦ РАН

² Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН

Проблема растительного белка многие годы остаётся одной из основных в аграрной науке. Решение её возможно путём создания новых высокоурожайных, адаптивных к местным условиям сортов высокобелковых культур. Известно, что зернобобовые культуры – ценный источник растительного белка, который используется как на пищевые, так и на кормовые цели.

Горох (Pisum sativum L.) – наиболее распространённая зернобобовая культура в России и Республике Башкортостан. Ценность гороха обусловлена прежде всего высоким содержанием в его семенах белка – в 1,5 – 2,0 раза больше, чем у злаковых культур [1, 2]. В расчёте на 1 кормовую единицу горох содержит 170 г переваримого белка, тогда как кукуруза – 59 г, ячмень – 70 г, овёс – 83 г, пшеница – 100 г при зоотехнической норме 120 г. В зелёной массе гороха на 1 кормовую единицу приходится 175 г переваримого протеина, т.е. почти в 1,5 раза больше оптимальной нормы [3].

Горох можно использовать не только в основных, но и в промежуточных посевах для получения дополнительных урожаев. Велика роль гороха и в повышении плодородия почвы. Отличаясь повышенной азотфиксацией, новые сорта гороха оставляют после себя в почве до 70 % биологического азота. Корневые и пожнивные остатки, богатые азотом, быстро разлагаются в почве, стимулируют биологическую активность почвенной микрофлоры, способствуя повышению урожайности зерна выращиваемых после него культур [4].

Горох в Республике Башкортостан является традиционной культурой и возделывается с давних времён. В посевах крестьянских хозяйств бывшей Уфимской губернии он появился ещё в первой половине XIX в. [5]. На сегодняшний день является актуальным создание высокоурожайных сортов, наиболее приспособленных к местным условиям и обладающих высокой экологической пластичностью.

В работах В.Х. Хангильдина (1972) по селекции гороха на высокую продуктивность отмечается, что размер и стабильность урожая определяются действием всех генов организма и способностью генотипа к саморегуляции при изменениях условий выращивания [6]. Сорта с листочковым типом листа во влажные годы обычно израстают, а это приводит к снижению урожайности, ухудшению качества зерна и затрудняет механизированную уборку. Наиболее приспособлены к таким условиям формы с усатым типом листа [7]. Так, снижение облиственности растений у зерновых сортов гороха благоприятно сказывается на фитосанитарном состоянии агроценоза. В работах А.В. Амелина с соавторами (1994), В.М. Вербицкого с соавторами (1997) отмечается, что усатые морфотипы отличаются от обычных пониженной транспирацией и большей устойчивостью к полеганию [8, 9].

Значительная роль в повышении урожайности и увеличении валовых сборов зерна гороха принадлежит селекции новых сортов. В результате продолжительной целенаправленной селекционной работы за последние 80 лет урожайность гороха в Республике Башкортостан увеличилась с 12 – 15 до 25 – 30 ц/га, а в благоприятные по погодным условиям годы она составляет 40 – 45 ц/га. Однако резервы селекционного улучшения растений гороха пока ещё не исчерпаны [10, 11]. Сорта гороха, включённые в Государственный реестр селекционных достижений, допущенные к использованию, не в полной мере удовлетворяют требованиям производства по технологичности возделывания и урожайности, что и определило цель и задачи нашего исследования.

Целью исследования является сравнительное изучение морфобиологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств у сортов гороха башкирской селекции для уточнения изменений, которые произошли в них в результате продолжительной селекции на высокую семенную продуктивность в течение последних 30 лет, а также для прогнозирования последующего улучшения селекционно важных признаков при создании новых сортов.

В соответствии с целью исследования были сформулированы следующие задачи:

– изучить характер и продолжительность основных фаз развития сортов гороха;

– провести оценку сортов по элементам структуры урожая;

– изучить изменения показателей элементов структуры урожая гороха в результате селекции на высокую семенную продуктивность.

Материал и методы исследования. Погодные условия в годы проведения исследования были различными. 2018 и 2019 гг. характеризовались жаркой и сухой погодой. В 2017 г. температурный режим был близким к норме, но обильные осадки, выпавшие в конце июля, затруднили уборку, что привело к снижению урожая гороха. Контрастные погодные условия в годы исследования позволили объективно оценить хозяйственно-ценные признаки изучаемого материала.

Для проведения исследования по изучению изменений морфобиологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств в результате селекции были использованы следующие сорта гороха: Чишминский 80, Чишминский 95, Чишминский 229 (листочковые морфотипы); Памяти Хангильдина, Юлдаш, Памяти Попова (усатые морфотипы). Посев осуществляли селекционной сеялкой СН-10Ц в трёхкратной повторности. Площадь питания растений – 15 × 5 см. Норма высева – 1,2 млн шт. всхожих семян на гектар. Общая площадь одной делянки – 25 м ², учётная – 24 м ². Уборку проводили комбайном «Хеге-125». После уборки семена очищали от мёртвого сора, определяли урожай с делянки и влажность семян, после чего урожай с каждой делянки приводили к 14%-ной влажности и 100%-ной чистоте. Фенологические наблюдения, учёт урожая гороха вели в соответствии с методическими указаниями ВИР [12] и методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [13]. Статистическая обработка данных была проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [14].

Результаты исследования. Продолжительность вегетационного периода является важнейшим биологическим свойством растений. Продолжительность полного вегетационного (всходы–созревание) и межфазных (всходы–цветение, цветение–созревание) периодов устанавливают путём фенологических наблюдений. Данные признаки зависят от генотипа сорта и условий выращивания. Наибольшее влияние на длительность вегетационного периода оказывают такие условия, как температура воздуха, влажность почвы, относительная влажность воздуха, свет. Рядом исследователей установлено, что созревание растений гороха, как правило, наступает быстрее у тех сортов, которые раньше начинают цветение [3, 4, 15]. Это подтверждено и нашими опытами.

Сортовые различия по изучаемому признаку значительно больше проявились в относительно благоприятный для роста и развития растений гороха 2017 г. Продолжительность периода всходы–созревание в большей степени определялась генотипом сорта. В среднем за 2017 – 2019 гг. продолжительность периода всходы–созревание у изучаемых сортов составляла 67 – 72 сут. (табл. 1).

1. Продолжительность вегетационного периода у сортов гороха в 2017 – 2019 гг.

Как видно по данным, приведённым в таблице 1, продолжительность периода всходы–созревание у сортов изменялась по годам и в зависимости от условий года колебалась от 11 до 13 сут. Она зависела от суммы осадков и температурного режима.

Так, погодные условия, сложившиеся в период вегетации гороха в 2017 г., значительно удлинили продолжительность полного вегетационного периода: у сортов Чишминский 95, Памяти Хангильдина, Юлдаш продолжительность периода всходы–созревание составила 75 сут., у сорта Чишминский 80 – 73 сут., у сортов Чишминский 229, Памяти Попова – 78 сут.

В относительно сухой и жаркий 2018 г., когда в межфазные периоды всходы–цветение и цветение–созревание выпало соответственно 28,1 и 33,8 мм осадков, или 48,4 и 53,7 % от среднемноголетней нормы, продолжительность полного вегетационного периода у изучаемых сортов гороха сократилась на 11 – 13 сут. Так, продолжительность периода всходы–созревание у сортов Чишминский 80, Чишминский 95, Памяти Хангильдина, Юлдаш составила 62 сут., у сортов Чишминский 229, Памяти Попова – соответственно 65 и 67 сут. (табл. 1).

Результаты нашего исследования показывают, что сорта гороха Чишминский 80, Чишминский 95, Памяти Хангильдина, Юлдаш являются скороспелыми, а Чишминский 229 и Памяти Попова – среднеспелыми.

Продуктивность является важнейшим показателем оценки сортов и зависит от генетических особенностей, метеорологических факторов, агротехнических приёмов и др. Продуктивность сортов гороха складывается из отдельных элементов: числа продуктивных узлов, бобов на продуктивном узле, семян в бобе и массы 1000 семян.

Число бобов на растении зависит от числа продуктивных узлов на растении и бобов на продуктивном узле. В среднем за 2017 – 2019 гг. относительно большим числом бобов на растении выделялись сорта Чишминский 229 (4,2 ± 0,15 шт.) и Чишминский 95 (3,8 ± 0,13 шт.). Меньшим числом бобов на растении характеризовался сорт Юлдаш (табл. 2).

Наибольшая озернённость бобов (число семян в бобе) была отмечена у сортов Памяти Попова (4,5 ± 0,12 шт.) и Юлдаш (3,8 ± 0,10 шт.). В наших опытах наименьшим числом семян в бобе выделялся крупносемянный сорт Чишминский 80 (3,3 ± 0,10 шт.). В среднем за 2017 – 2019 гг. озернённость боба у сортов Чишминский 95, Чишминский 229, Памяти Хангильдина составляла соответственно 3,4 ± 0,08; 3,4 ± 0,11; 3,6 ± 0,08 шт. (табл. 2).

2. Показатели элементов структуры урожая у сортов гороха (в среднем за 2017 – 2019 гг.)

Масса 1000 семян (крупность семян) является важнейшим показателем оценки сортов гороха и зависит от генетических особенностей, погодных условий и прочих факторов. В нашем исследовании в среднем за 2017 – 2019 гг. наибольшей крупностью семян отличались сорта Чишминский 80 и Чишминский 229 (табл. 2). Масса 1000 семян у этих сортов составляла соответственно 241 ± 5,4 и 236 ± 5,6 г. Относительно меньшей величиной данного признака характеризовался сорт Памяти Попова (205 ± 4,2 г). Масса 1000 семян у сортов Чишминский 95, Памяти Хангильдина, Юлдаш составляла соответственно 216 ± 4,3; 226 ± 5,1; 232 ± 4,7 г.

Продуктивность (масса семян с растения) является сложным признаком, зависящим от таких элементов структуры урожая, как число продуктивных узлов на растении, бобов на продуктивном узле, озернённость боба и масса 1000 семян. Их роль в формировании урожая при выращивании гороха в различных почвенно-климатических условиях неодинакова. Так, в условиях Республики Башкортостан наиболее сильное влияние на урожайность оказывает озернённость боба [3, 6]. В наших опытах в среднем за 2017 – 2019 гг. наибольшей семенной продуктивностью выделялись сорта Памяти Попова, Юлдаш, Чишминский 229. Масса семян с растения у сортов Чишминский 80, Чишминский 95, Памяти Хангильдина составляла соответственно 2,62 ± 0,20; 2,82 ± 0,23; 3,18 ± 0,30 г (табл. 2). Кроме того, высокопродуктивные сорта Памяти Попова и Юлдаш с усатым типом листа характеризовались высокой устойчивостью к полеганию.

Урожайность зерна является важнейшим показателем в характеристике сортов гороха и зависит от генотипа сорта, внешних факторов, агротехнических приёмов и других причин. Величина урожая зависит от продуктивности отдельного растения и количества растений на единицу площади [16]. В нашем исследовании урожайность зерна колебалась по годам. Так, в неблагоприятный для роста и развития растений гороха 2018 г. у изучаемых сортов урожай зерна значительно снизился. В более благоприятный 2017 г. урожайность зерна у них составляла 19,0 – 26,9 ц/га (табл. 3).

Наиболее высокоурожайными оказались сорта Памяти Попова (26,9 ц/га), Юлдаш (25,3 ц/га), Чишминский 229 (25,0 ц/га). В среднем за годы исследования наибольшую прибавку урожая зерна показали сорта гороха Памяти Попова (+3,4 ц / га) усатого морфотипа и Чишминский 229 (+1,9 ц / га) листочкового морфотипа (табл. 3).

3. Показатели урожайности зерна сортов гороха в 2017 – 2019 гг.

В процессе селекции на высокую семенную продуктивность у гороха происходит изменение элементов структуры урожая. Создание урожайных, высокотехнологичных, устойчивых к стрессовым факторам среды сортов гороха сопровождается значительным изменением у растений элементов структуры урожая. Так, в результате селекции за прошедшие 30 лет у листочковых сортов Чишминский 95 и Чишминский 229 по сравнению с сортом Чишминский 80 число бобов на растении увеличилось соответственно на 5,6 и 16,7 %, число семян с растения – на 11,1 и 13,6 % соответственно. Масса 1000 семян у сортов Чишминский 95 и Чишминский 229 несколько уменьшилась (на 10,4 и 2,1 % соответственно) по сравнению с сортом Чишминский 80.

В результате селекции озернённость боба у усатых сортов Юлдаш и Памяти Попова по сравнению с высокопродуктивным сортом Памяти Хангильдина увеличилась соответственно на 5,6 и 25,0 %. Общая озернённость растений гороха сорта Памяти Попова возросла на 26,4 %. Это позволило не только компенсировать снижение у данного сорта массы 1000 семян (до 205 г), но и добиться существенного роста урожайности зерна, а также оптимизировать некоторые показатели элементов структуры урожая.

Таким образом, в настоящее время сохраняется возможность улучшения элементов структуры урожая у сортов гороха за счёт их внутреннего генетического потенциала методами селекции. Так, путём сложных ступенчатых скрещиваний с многократным индивидуальным отбором по продуктивности нам удалось создать ряд скороспелых высокопродуктивных, устойчивых к полеганию и осыпанию семян линий. Новые линии 31626, 31507, 31118 обладают усатым морфотипом и характеризуются повышенным числом бобов на растении, семян с растения и массой 1000 семян. На примере нового сорта гороха Памяти Попова видно, что в результате селекции на высокую семенную продуктивность и технологичность удалось увеличить продуктивность (массу 1000 семян с растения) на 32,8 % по сравнению со стародавним сортом Чишминский 80.

Выводы. Наше исследование показало, что среди изученных листочковых сортов гороха лучшими показателями элементов структуры урожая характеризовался сорт Чишминский 229, а из усатых – Памяти Попова. Сорта Чишминский 229 и Памяти Попова отличаются не только высокой продуктивностью семян, но и засухоустойчивостью. Важной биологической особенностью этих сортов является высокий темп роста на ранних этапах онтогенеза. Кроме того, сорт Памяти Попова устойчив к полеганию.

Таким образом, за последние 30 лет селекционных работ с горохом в Республике Башкортостан возросла урожайность его зерна, а также технологичность и адаптивность сортов к условиям среды. В настоящее время в Чишминском селекцентре по растениеводству Башкирского НИИСХ УФИЦ РАН продолжается селекция гороха в направлении создания новых высокопродуктивных, технологичных, устойчивых к стрессовым факторам среды сортов.

DOI 10.37670/2073-0853-2020-84-4-72-77

Опубликовано Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 4 (84), стр. 72-77

Аннотации

_________________

* Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России АААА-А19-119021190011-0.