Резкое снижение генетического разнообразия мягкой пшеницы по устойчивости к биотическим стрессам произошло в результате целенаправленной селекции на повышение урожайности и многовекового возделывания этой культуры [1]. В современных селекционных программах оценке исходного материала на адаптивность уделяется первоочередное внимание для создания перспективных сортов с высоким потенциалом продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды [2]. Совместное экологическое изучение сортов яровой пшеницы в различных научно-исследовательских учреждениях позволяет оценить адаптивный потенциал сортов и отобрать генотипы с комплексом хозяйственно ценных признаков [3, 4].
С 2000 г. реализуется селекционная программа по улучшению яровой пшеницы (КАСИБ), координируемая Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы CIMMYT (Мексика), которая объединила 20 селекционных и научно-исследовательских учреждений России и Казахстана. Омский ГАУ является координатором программы КАСИБ в Российской Федерации. Программа направлена на решение двух основных задач: 1) мультилокационные испытания сортов и линий яровой пшеницы и отбор лучших сортообразцов для включения в гибридизацию; 2) челночная селекция яровой пшеницы между участниками сети КАСИБ и CIMMYT для выделения адаптивного материала в конкретных почвенно-климатических условиях. В настоящее время в Омском ГАУ по программе КАСИБ на основе методов челночной селекции создан высокоурожайный селекционный материал яровой мягкой пшеницы, устойчивый к засухе, болезням, по качеству зерна на уровне мировых стандартов [5, 6].
Цель исследования
Оценка сортов Казахстанско-Сибирской сети улучшения яровой мягкой пшеницы в различных экологических пунктах России и Казахстана по ряду показателей продуктивности зерна, устойчивости к абио- и биострессорам, качества муки и теста.
Материалы и методы исследования
В течение 2005–2016 гг. изучены сорта Казахстанско-Сибирской сети улучшения яровой мягкой пшеницы (КАСИБ 6–17) – 242 генотипа 20 оригинаторов, выращенных в двух репродукциях в 10 пунктах сети КАСИБ: Актюбинская СХОС (г. Актобе), Карабалыкская СХОС (Костанайская обл.), Карагандинский НИИРС (Карагандинская обл.), Павлодарский НИИСХ (Павлодарская обл.), НПФ «Фитон» (Костанайская обл.), Алтайский НИИСХ (г. Барнаул), Курганский НИИСХ (г. Курган), Омский ГАУ (г. Омск), СибНИИСХ (г. Омск) и Челябинский НИИСХ (г. Челябинск).
Оценки, учеты и наблюдения проведены в соответствии с методикой Государственного сортоиспытания с.-х. культур [7] и с учётом принятой программы Казахстанско-Сибирской сети по улучшению яровой пшеницы. Площадь делянки – 3 м2, трехкратная повторность. В качестве стандартов использованы местные селекционные сорта среднеранней, среднеспелой и среднепоздней групп спелости (КАСИБ-6, 7), а в последующие годы также межрегиональные стандарты – Памяти Азиева, Астана 2, Терция, Саратовская 29 и Омская 35. Прибавку урожайности питомников КАСИБ рассчитывали на основе отклонений урожайности сортов от региональных стандартов трех групп спелости. Статистическую обработку экспериментальных данных (определение стандартных ошибок, НСР, вариационный анализ) проводили по методике, изложенной в пособии Б.А. Доспехова [8] c использованием программы SPSS версии PASWStatistics 20.
Результаты исследования и их обсуждение
В рамках данной селекционной программы за 2005–2016 гг. изучено 12 питомников КАСИБ в различных экологических пунктах России и Казахстана, что позволило выявить наиболее адаптивные генотипы с высокой продуктивностью, представляющие интерес в качестве исходного материала для селекции яровой пшеницы (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика пунктов сети КАСИБ по варьированию средней урожайности, изучаемых питомников яровой мягкой пшеницы
|
Пункт КАСИБ |
Урожайность, ц/га |
||||||
|
2005– 2006 гг. |
2007– 2008 гг. |
2009– 2010 гг. |
2011– 2012 гг. |
2013– 2014 гг. |
2015– 2016 гг. |
Средняя |
|
|
1. Актюбинская СХОС |
14,2 |
20,5 |
7,8 |
12,0 |
15,5 |
18,2 |
14,7 |
|
2. Карабалыкская СХОС |
36,2 |
25,2 |
32,3 |
30,0 |
18,7 |
33,9 |
29,4 |
|
3. Кар. НИИРС |
13,7 |
24,8 |
13,1 |
20,0 |
14,8 |
19,7 |
17,7 |
|
4. Павлодарский НИИСХ |
19,4 |
12,4 |
17,8 |
14,1 |
18,7 |
13,1 |
15,9 |
|
5. Фитон |
43,0 |
21,6 |
22,9 |
29,4 |
22,6 |
26,9 |
27,7 |
|
6. Алтайский НИИСХ |
28,4 |
35,8 |
45,8 |
18,4 |
33,4 |
28,7 |
31,8 |
|
7. Курганский НИИСХ |
29,8 |
22,7 |
13,9 |
20,4 |
18,4 |
17,9 |
20,5 |
|
8. Омский ГАУ |
– |
26,1 |
25,3 |
24,9 |
18,1 |
13,9 |
21,7 |
|
9. СибНИИСХ |
27,3 |
19,2 |
2241,0 |
33,1 |
25,8 |
18,6 |
27,5 |
|
10. ЧНИИСХ |
34,8 |
38,3 |
36,3 |
38,3 |
28,5 |
31,4 |
34,6 |
|
Средняя |
25,9 |
24,7 |
25,2 |
24,1 |
21,4 |
22,2 |
|
|
НСР0,05 |
1,09 |
1,40 |
1,14 |
1,12 |
1,18 |
1,26 |
|
|
CV, % |
9,9 ± 1,05 |
13,5 ± 1,31 |
11,6 ± 1,14 |
12,6 ± 1,19 |
14,3 ± 1,42 |
12,6 ± 1,22 |
|
Наименьшая урожайность сортов сети КАСИБ отмечена в Актюбинской СХОС в 2009–2010 гг. (7,8 ц/га), наибольшая – в Алтайском НИИСХ (45,8 ц/га) в эти же годы. В пунктах Актобе, Павлодарской и Карагандинской областях средняя урожайность изучаемых сортов составила 14,7–17,7 ц/га, при этом генетический потенциал урожайности сортов был реализован лишь на 40–50 %, что связано в основном с дефицитом влаги, а во влажные годы с ухудшением фитопатологической обстановки в данных географических пунктах.
В пунктах Карабалык, Барнаул и Челябинск, напротив, средняя урожайность сортов за годы исследований была выше и составила 29,4–34,6 ц/га, что связано, вероятно, с более высоким агрофоном в данных научных учреждениях. В Костанайской области (НПФ «Фитон»), Кургане и Омске средняя урожайность изучаемых сортов составила 20,5–27,7 ц/га. Изменчивость урожайности во всех пунктах сети КАСИБ обусловлена различными условиями вегетации, что существенно влияло на реализацию генетического потенциала изучаемых сортов. Наиболее благоприятные условия вегетации сложились в 2005–2006 гг. – средняя урожайность питомника КАСИБ-6, 7 составила 25,9 ц/га при слабой вариабельности признака (Сv = 9,9 %) и 2009–2010 гг. – средняя урожайность питомника КАСИБ-10, 11 – 25,2 ц/га (Сv = 11,6 %). Необходимо отметить, что также изменился набор изучаемых линий, что без сомнений (так же как и условия выращивания) повлияло на среднюю урожайность. Варьирование средней урожайности по пунктам изучения за 2005–2016 гг. представлено на рис. 1, 2.
Рис. 1. Изменчивость урожайности сортов пшеницы в зависимости от пункта сети КАСИБ, 2005–2010 гг.
Рис. 2. Изменчивость урожайности сортов пшеницы в зависимости от пункта сети КАСИБ, 2011–2016 гг.
За последние семь лет наблюдается тенденция возрастания степени поражения листовыми патогенами и частоты эпифитотийных лет ржавчинных заболеваний, что приводит к снижению урожайности сортов пшеницы [9]. В 2013–2014 гг. в питомниках КАСИБ-14, 15 средняя урожайность сортов составила 21,4 ц/га (Сv = 14,3 %) и в 2015–2016 гг. в питомниках КАСИБ-16, 17–22,2 ц/га (Сv = 12,6 %). Таким образом, к низкоурожайным пунктам сети КАСИБ можно отнести экологические пункты Актобе, Карагандинской и Павлодарской областей, к высокоурожайным пунктам – Карабалык, Барнаул и Челябинск. Лучшие сорта и линии питомников КАСИБ, имеющие максимальную урожайность в соответствующей группе спелости, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Урожайность лучших сортов питомников КАСИБ 8–17 (2007–2016 гг.)
|
№ п/п |
Сорт, линия |
Происхождение |
Урожайность, ц/га |
Ранг |
Прибавка урожайности, % |
|
КАСИБ – 8, 9 |
|||||
|
Среднеспелые |
|||||
|
1 |
Астана 2 |
Региональный стандарт |
25,1 |
14 |
– |
|
2 |
Эритроспермум 78 |
Карабалыкская СХОС |
30,6 |
1 |
24,0 |
|
3 |
Лютесценс 307/97-23 |
Фитон |
30,2 |
2 |
22,4 |
|
4 |
Лютесценс 716 |
СибНИИСХ |
28,4 |
3 |
14,9 |
|
КАСИБ – 10, 11 |
|||||
|
Среднеспелые |
|||||
|
5 |
Астана 2 |
Региональный стандарт |
25,4 |
23 |
– |
|
6 |
Лютесценс 363/96-4 |
Курганский НИИСХ |
29,1 |
1 |
14,5 |
|
Среднепоздние |
|||||
|
7 |
Омская 35 |
Региональный стандарт |
26,0 |
15 |
– |
|
8 |
Лютесценс 1599 |
Кар.НИИРС |
28,5 |
3 |
9,3 |
|
9 |
Лютесценс 290/99-7 |
Кургансемена |
28,4 |
4 |
9,2 |
|
КАСИБ – 12, 13 |
|||||
|
Среднепоздние |
|||||
|
10 |
Омская 35 |
Региональный стандарт |
24,5 |
24 |
– |
|
11 |
Экада 113 |
Самарский НИИСХ |
27,9 |
1 |
13,8 |
|
12 |
Линия 241-00-4 |
Кургансемена |
27,7 |
2 |
13,0 |
|
13 |
Фитон 43 |
Фитон |
27,2 |
3 |
10,9 |
|
КАСИБ – 14, 15 |
|||||
|
Среднеспелые |
|||||
|
14 |
Астана 2 |
Региональный стандарт |
18,8 |
44 |
– |
|
15 |
Лютесценс 1147 |
СибНИИРС |
23,9 |
5 |
27,2 |
|
16 |
Лютесценс 665/1 |
Алтайский НИИСХ |
23,9 |
6 |
26,9 |
|
Среднепоздние |
|||||
|
17 |
Омская 35 |
Региональный стандарт |
21,4 |
24 |
– |
|
18 |
Тобольская |
Алтайский НИИСХ |
25,0 |
1 |
16,5 |
|
19 |
Лютесценс 7/04-26 |
СибНИИСХ |
24,1 |
3 |
12,2 |
|
20 |
Лютесценс 141/03-2 |
СибНИИСХ |
24,0 |
4 |
12 |
|
КАСИБ – 16, 17 |
|||||
|
Среднепоздние |
|||||
|
21 |
Омская 35 |
Региональный стандарт |
25,6 |
12 |
– |
|
22 |
Эритроспермум 85-08 |
Омский ГАУ |
30,9 |
1 |
20,7 |
|
23 |
Лютесценс 186/04-61 |
СибНИИСХ |
29,1 |
2 |
13,7 |
|
24 |
ЛД 25 |
НИИСХ Юго-Востока |
28,0 |
3 |
9,4 |
|
25 |
Лютесценс 6/04-4 |
СибНИИСХ |
27,6 |
4 |
7,8 |
В питомниках КАСИБ 8–17 прибавка урожайности сортов на основе отклонений от региональных стандартов составила 2,3–27,2 %.
Максимальная прибавка урожайности в среднеспелой группе спелости отмечена в питомнике КАСИБ – 8, 9 – сорта Эритроспермум 78 (24 %), Лютесценс 307/97-23 (22,4 %), в питомнике КАСИБ – 10, 11 – Лютесценс 363/96-4 (14,5 %) и КАСИБ – 14, 15 – Лютесценс 1147 (27,2 %), Лютесценс 665/1 (26,9 %). В среднепоздней группе спелости наибольший генетический прогресс урожайности отмечен у сортов Экада 113 (13,8 %), Тобольская (16,5 %), Эритроспермум 85-08 (20,8 %). На фоне возрастания инфекционной нагрузки ржавчинных болезней в 2013–2016 гг. сорта, устойчивые к бурой и стеблевой ржавчине, превосходили по урожайности восприимчивые стандарты. В последние годы на фоне возрастания инфекционной нагрузки ржавчинных болезней проводится определенная работа в учреждениях России и Казахстана по созданию устойчивого селекционного материала к бурой и стеблевой ржавчине. Сорта питомника КАСИБ – 14, 15 Лютесценс 141/03-2, Сигма (СибНИИСХ) и питомника КАСИБ – 16, 17 – Эритроспермум 85-08 (в настоящее время сорт Элемент 22, Омский ГАУ), ЛД 25 (НИИСХ Юго-Востока), Лютесценс 6/04-4 и Лютесценс 186/04-61 (СибНИИСХ), устойчивые к бурой и стеблевой ржавчине и превышающие по урожайности стандарты, рекомендуются в качестве исходного материала для селекции пшеницы [10].
Сравнительный анализ лучших сортов питомников КАСИБ за последние десять лет показал, что в 2013–2016 гг. отмечен рост урожайности среднеспелых и среднепоздних сортов. В процессе селекции урожайность лучших сортов питомника выросла на 5 % или примерно на 1,3 % в год.
Выводы
1. Экологические пункты Актобе, Карагандинская и Павлодарская области характеризовались низкой урожайность сортов питомников КАСИБ (14,7–17,7 ц/га) в связи со схожими неблагоприятными климатическими факторами в данных географических пунктах. Пункты Карабалык, Барнаул и Челябинск характеризовались более высокой урожайностью (29,4–34,6 ц/га) благодаря высокому агрофону в данных научных учреждениях, что способствовало более полной реализации генетического потенциала по изучаемому признаку.
2. Сравнительный анализ лучших сортов питомников КАСИБ за последние двенадцать лет показал, что в 2013–2016 гг. отмечен рост урожайности среднеспелых и среднепоздних сортов. В процессе селекции урожайность лучших сортов питомников КАСИБ 14–17 выросла на 5 % или, примерно, на 1,3 % в год.
3. Выделены сорта, формирующие повышенную урожайность в большинстве пунктов изучения сети КАСИБ, представляющие интерес при создании сортов яровой пшеницы с высоким потенциалом продуктивности: КАСИБ – 8, 9: Эритроспермум 78, Лютесценс 307/97-23, Лютесценс 716, Лютесценс 706, Челяба юбилейная, А-125;
КАСИБ – 10, 11: Лютесценс 363/96-4, Лютесценс 1599, Лютесценс 290/99-7, Заульбинка, Самгау, Лютесценс 120-03;
КАСИБ – 12, 13: Экада 113, Линия 241-00-4, Фитон 43, Лютесценс 697, Лютесценс 9-33, Лютесценс 4;
КАСИБ – 14, 15: Тобольская, Лютесценс 7/04-26, Лютесценс 141/03-2, Лютесценс 1147, Лютесценс 665/1, Лютесценс 1669;
КАСИБ – 16, 17: Эритроспермум 85-08, Лютесценс 6/04-4, ЛД 25, Лютесценс 186/04-61, Лютесценс 248/05-3, Лютесценс 96-12.
Авторы выражают благодарность Международному центру по улучшению кукурузы и пшеницы CIMMYT и всем коллегам – участникам программы Казахстанско-Сибирской сети по улучшению яровой пшеницы (КАСИБ).