В современных экономических условиях работы агропромышленного комплекса Средневолжского региона перед аграриями как никогда остро стоит проблема увеличения и стабилизации производства продовольственного зерна. Выполнение поставленных больших задач для агропромышленного сектора возможно только благодаря совместным усилиям науки и производства, и чем выше будет расти уровень продуктивности сельскохозяйственных культур, тем больше будет и роль науки [1].
Для получения стабильно высоких по годам урожаев яровой пшеницы в производственных условиях первостепенное значение имеет правильно разработанная технология возделывания культуры, а также непосредственно сортовая агротехнология для отдельно взятого сорта [2]. Задача селекционера, внедряя в производственные условия хозяйств новые современные сорта, созданные в научном учреждении, сопроводить их всеми необходимыми рекомендациями по особенностям выращивания (технология, агрофон, качество семенного материала) [3].
Усовершенствуя даже один из элементов технологии возделывания сорта, можно добиться увеличения урожайности культуры и повышения ее хозяйственно ценных показателей. Посев высококачественными семенами – одно из важнейших условий получения высоких урожаев яровой пшеницы, которое позволяет более полно реализовывать биологический потенциал современных сортов [4]. Растения, полученные из крупных и здоровых семян, обладают способностью глубже закладывать узел кущения, у них более развитая корневая система. Важный агрономический прием, способствующий улучшению физических и биологических качеств семян – это тщательная очистка и сортирование посевного материала. Для посева пшеницы на семенные цели необходимо использовать наиболее крупные, полновесные семена с хорошими посевными качествами [5]. Особенно это актуально в технологиях первичных звеньев семеноводства [6].
Цель исследований заключалась в изучении влияния использования для посева семян различных фракций на урожайность и основные хозяйственно ценные признаки сортов яровой мягкой пшеницы различного генотипа и разработке рекомендаций по усовершенствованию элементов технологий семеноводства для условий Средневолжского региона.
Материалы и методы исследования
Научные исследования по данной теме выполнялись в 2015–2017 гг. на базе ФГБНУ «Поволжский НИИСС». Полевые опыты закладывались на полях селекционного севооборота института. Производственная база и опытные поля ФГБНУ «Поволжский НИИСС» расположены в центральной зоне Самарской области. Климат типичен для Среднего Поволжья, формируется под влиянием континентальных условий умеренных широт и характеризуется высокими температурами воздуха летом и низкими зимой. В целом климату области свойственны сильная контрастность погодных условий по годам, резкие температурные колебания, дефицит влаги и частое повторение засух, интенсивная ветровая деятельность. По многолетним данным в этом районе выпадает 410 мм осадков в год, среднегодовая температура воздуха плюс 3,7 °С, сумма активных температур составляет 2500–2600 °С.
Почва опытного участка – чернозем типичный малогумусный среднемощный легкосуглинистый. Содержание гумуса в среднем 5–6 %. Содержание питательных элементов в почве: подвижного фосфора 61,4–77,0 мг/кг (среднее), обменного калия 374,0–423,0 мг/кг (очень высокое), легкогидролизуемого азота 28,5–49,4 мг/кг (низкое и среднее). По степени кислотности почва опытного участка слабокислая, pH солевой вытяжки почвы 5,4 ед.
Полевые опыты проводились по общепринятой для региона агротехнике. При выполнении исследований использовалась малогабаритная селекционная техника (сеялка ССФК-7М, комбайн Сампо-130), современное лабораторное и компьютерное оборудование. Все научные исследования выполнялись в лаборатории селекции и семеноводства яровой пшеницы по общепринятым методикам [7–9].
В качестве объекта исследований использовались четыре современных сорта яровой мягкой пшеницы селекции института, включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ: Кинельская нива, Кинельская отрада, Кинельская 2010, Кинельская юбилейная. Категория семян по всем изучаем сортам – оригинальные семена (питомник размножения первого года). В однофакторном опыте изучалось четыре варианта различных фракций семян (сход с сита, мм): 2,0х20 мм, 2,3х20 мм, 2,5х20 мм, 2,8х20 мм. За контрольный вариант принята самая мелкая фракция семян 2,0х20 мм. Учетная площадь делянок 3 м2, повторность восьмикратная, предшественник – чистый пар.
Математическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакета прикладных программ «Agros», «Stat» и компьютерной программы «Excel».
Результаты исследования и их обсуждение
Посевные и урожайные качества семян находятся в зависимости не только от наследственных свойств (генотипа) сортов, но и от внешних условий, которые складываются в период формирования и созревания урожая яровой пшеницы. Агрометеорологические условия за годы исследований различались по годам. Вегетация яровой мягкой пшеницы в 2015 и 2016 гг. проходила в засушливых условиях, ГТК май – август составлял 0,59 и 0,38 соответственно при многолетнем значении данного показателя в регионе 0,73. Условия вегетации растений в эти годы сопровождались дефицитом осадков на фоне повышенных средних температур воздуха.
В 2015 г. благоприятная температура воздуха и осадки после посева способствовали появлению дружных всходов яровой мягкой пшеницы. Однако высокие температуры мая, особенно в третьей декаде (средняя температура выше среднемноголетней на 6,0 °С) немного угнетали развитие растений культуры, их корневой системы и кущения в целом. Июнь сопровождался высокими температурами воздуха, выше среднемноголетних значений на 4,6 °С (а в третьей декаде месяца выше на 7,9 °С) и практически полным отсутствием осадков. За весь июнь осадков выпало всего 0,5 мм, а ГТК имел критическое значение (показатель пустыни) и составил 0,01. Июньская засуха отрицательно повлияла на развитие растений яровой мягкой пшеницы и на закладку колоса. Июль отличался теплой погодой и достаточным увлажнением, за месяц осадков выпало больше нормы на 34,4 мм, что выправило положение и оказало положительное влияние на налив зерна и формирование урожая яровой мягкой пшеницы. В 2015 г. за вегетацию выпало 138,5 мм осадков, что на 24,5 мм меньше среднемноголетней нормы. Средняя температура воздуха за вегетацию составила 19,5 °С, что выше среднемноголетнего значения на 1,4 °С.
В 2016 г. хорошая влагозарядка почвы перед посевом, а также благоприятная температура воздуха и небольшие дожди после посева способствовали получению дружных всходов. Однако высокие среднесуточные температуры воздуха в третьей декаде мая (выше среднемноголетних значений на 4,4 °С) немного угнетали развитие растений, их вторичной корневой системы и кущения в целом. Первая декада июня сопровождалась прохладной и влажной погодой. Однако высокие температуры воздуха и практически отсутствие осадков во вторую и третьи декады месяца (выпало всего 3,4 мм) отрицательно повлияли на развитие растений яровой мягкой пшеницы и, в частности, на закладку колоса. Июль отличался жаркой погодой (средняя температура воздуха выше многолетних значений на 2,0 °С) и достаточно хорошим увлажнением, за месяц осадков выпало больше нормы на 8,2 мм. Это немного выправило положение и оказало положительное влияние на налив зерна и урожай изучаемой культуры. Средняя температура воздуха за вегетацию 2016 г. составила 20,9 °С, что выше среднемноголетнего значения на 2,8 °С. В целом за вегетацию выпало 99 мм осадков, что на 64 мм меньше среднемноголетней нормы.
В 2017 г. период вегетации яровой мягкой пшеницы был резко контрастный по увлажнению, ГТК май – август составил 1,04. Причем избыточное увлажнение и недостаток тепла в начальный период роста и развития растений (май и июнь месяц) сменились засушливыми условиями в последующий период вегетации. Недостаток тепла и осадки в третьей декаде мая (больше среднемноголетней нормы на 40 мм) способствовали избыточному переувлажнению и уплотнению почвы, что угнетало развитие растений пшеницы, их корневой системы и кущения в целом. Июнь месяц сопровождался прохладной погодой (средняя температура воздуха ниже многолетних значений на 2,2 °С и аномально избыточным количеством осадков. За весь месяц выпало 129,8 мм осадков, что выше среднемноголетней нормы на 90,8 мм. ГТК июня имел критически высокое значение и составил 2,67 при среднемноголетнем значении 0,70. Средняя температура воздуха за вегетацию 2017 г. составила 18,1 °С, что на уровне среднемноголетнего значения. В целом за вегетацию выпало 223,9 мм осадков, что на 60,9 мм больше среднемноголетней нормы для региона. Таким образом, агрометеорологические условия за 2015–2017 гг. послужили хорошим фоном для проведения наших исследований.
Агротехника на семеноводческих посевах яровой мягкой пшеницы должна разрабатываться с учетом биологических особенностей сортов, чтобы были созданы условия для лучшего развития главных стеблей, дающих основную массу высококачественных семян. Использование оптимальных фракций семян для посева является важным агротехническим приемом повышения урожая яровой мягкой пшеницы. В наших исследованиях мы постарались выяснить, какие по крупности фракции семян (крупная, средняя, мелкая) являются оптимальными для высева и получения максимальных урожаев и как влияет на это генотип современных сортов данной культуры. За контрольный вариант была принята самая мелкая фракция семян 2,0х20 мм.
В опытах 2015 г. по сорту Кинельская нива все три фракции обеспечили достоверную прибавку урожая зерна к контролю от 11 до 16 %, по сорту Кинельская отрада (генетически обусловленная «мелкозерность») лучшим вариантом по урожайности оказался посев только крупной фракцией 2,8х20 мм с массой 1000 семян на посев 37,2 г. В контрольном варианте с фракцией 2,0х20 мм масса 1000 семян на посев по сорту Кинельская нива составила 35,6 г, а по сорту Кинельская отрада 34,4 г. Посев крупной фракцией обеспечивал достоверную прибавку урожая, у сорта Кинельская нива на 0,48 т/га или 16 %, у сорта Кинельская отрада на 0,21 т/га или 9 %, а урожайность составила соответственно по сортам 3,57 и 2,64 т/га. Также в варианте опыта с фракцией 2,8х20 мм у сортов Кинельская нива и Кинельская отрада была получена самая высокая в урожае масса 1000 зерен 37,1 и 36,1 г соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Влияние фракций семян на урожайность и хозяйственно ценные признаки сортов яровой пшеницы, 2015 г.
|
№ п/п |
Вариант опыта |
Урожайность, т/га |
Отклонение от контроля |
Масса 1000 зерен, г |
Натура зерна, г/л |
||
|
т/га |
% |
||||||
|
Кинельская нива |
|||||||
|
1 |
2,0×20 мм |
3,09 |
– |
– |
36,0 |
798 |
|
|
2 |
2,3×20 мм |
3,55 |
0,46* |
15 |
36,0 |
799 |
|
|
3 |
2,5×20 мм |
3,43 |
0,34* |
11 |
35,9 |
797 |
|
|
4 |
2,8×20 мм |
3,57 |
0,48* |
16 |
37,1 |
796 |
|
|
Кинельская отрада |
|||||||
|
5 |
2,0×20 мм |
2,43 |
– |
– |
35,3 |
799 |
|
|
6 |
2,3×20 мм |
2,45 |
0,02 |
1 |
35,0 |
799 |
|
|
7 |
2,5×20 мм |
2,48 |
0,05 |
2 |
35,7 |
800 |
|
|
8 |
2,8×20 мм |
2,64 |
0,21* |
9 |
36,1 |
799 |
|
|
Кинельская 2010 |
|||||||
|
9 |
2,0×20 мм |
3,23 |
– |
– |
39,4 |
788 |
|
|
10 |
2,3×20 мм |
3,08 |
–0,15* |
–5 |
37,2 |
789 |
|
|
11 |
2,5×20 мм |
3,05 |
–0,18* |
–6 |
37,3 |
786 |
|
|
12 |
2,8×20 мм |
3,05 |
–0,18* |
–6 |
37,3 |
785 |
|
|
Кинельская юбилейная |
|||||||
|
13 |
2,0×20 мм |
3,04 |
– |
– |
37,3 |
802 |
|
|
14 |
2,3×20 мм |
2,79 |
–0,25* |
–8 |
36,4 |
799 |
|
|
15 |
2,5×20 мм |
2,68 |
–0,36* |
–12 |
36,5 |
800 |
|
|
16 |
2,8×20 мм |
2,80 |
–0,24* |
–8 |
36,1 |
797 |
|
|
НСР05 |
0,14 |
||||||
Примечание. * – достоверное превышение или снижение урожайности.
По сортам Кинельская 2010 и Кинельская юбилейная максимальная урожайность – 3,23 и 3,04 т/га получена в контрольных вариантах с фракцией 2,0х20 мм (масса 1000 зерен на посев соответственно 39,4 и 39,0 г, это существенно выше показателей предыдущих сортов). Остальные варианты фракций семян в засушливых условиях 2015 г. обеспечивали достоверно более низкую продуктивность зерна по данным сортам. Наиболее высокая масса 1000 зерен с урожая у этих сортов также была получена в контрольном варианте с мелкой фракцией, соответственно у сорта Кинельская 2010 – 39,4 г, сорта Кинельская юбилейная – 37,3 г.
В засушливых условиях 2016 г. наиболее высокими урожайными качествами обладали по всем изучаемым сортам наиболее крупные фракции семян 2,5х20 мм и 2,8х20 мм (табл. 2). Однако следует отметить, что существенной разницы между урожайностью вариантов с этих двух фракций нами не отмечено, а по сорту Кинельская юбилейная – все три фракции обеспечивали достоверную прибавку урожая одного уровня к контролю, по сорту Кинельская нива фракция 2,3х20 мм достоверно превышала по урожайности контрольный вариант, но в то же время достоверно уступала по продуктивности двум последующим фракциям. Посев крупными фракциями семян по всем сортам способствовал достоверному увеличению урожайности на 0,22–0,37 т/га (8–15 %), в сравнении с посевом (контрольной) мелкой фракцией семян. Также в вариантах с посевом крупными фракциями семян у изучаемых сортов была получена наибольшая масса 1000 семян и натурная масса убранного зерна.
Таблица 2
Влияние фракций семян на урожайность и хозяйственно ценные признаки сортов яровой мягкой пшеницы, 2016 г.
|
№ п/п |
Вариант опыта |
Урожайность, т/га |
Отклонение от контроля |
Масса 1000 зерен, г |
Натура зерна, г/л |
|
|
т/га |
% |
|||||
|
Кинельская нива |
||||||
|
1 |
2,0*20 мм |
2,34 |
– |
– |
32,0 |
827 |
|
2 |
2,3*20 мм |
2,49 |
0,15* |
6 |
33,2 |
828 |
|
3 |
2,5×20 мм |
2,66 |
0,32* |
14 |
33,7 |
830 |
|
4 |
2,8×20 мм |
2,68 |
0,34* |
15 |
35,0 |
830 |
|
Кинельская отрада |
||||||
|
5 |
2,0×20 мм |
2,07 |
– |
– |
29,9 |
820 |
|
6 |
2,3×20 мм |
2,12 |
0,05 |
2 |
31,2 |
825 |
|
7 |
2,5×20 мм |
2,31 |
0,24* |
12 |
33,6 |
825 |
|
8 |
2,8×20 мм |
2,36 |
0,29* |
14 |
33,6 |
826 |
|
Кинельская 2010 |
||||||
|
9 |
2,0×20 мм |
2,51 |
– |
– |
34,1 |
819 |
|
10 |
2,3×20 мм |
2,62 |
0,11 |
4 |
36,7 |
826 |
|
11 |
2,5×20 мм |
2,73 |
0,22* |
9 |
36,9 |
829 |
|
12 |
2,8×20 мм |
2,88 |
0,37* |
15 |
38,3 |
830 |
|
Кинельская юбилейная |
||||||
|
13 |
2,0×20 мм |
3,27 |
– |
– |
34,3 |
822 |
|
14 |
2,3×20 мм |
3,49 |
0,22* |
7 |
35,1 |
826 |
|
15 |
2,5×20 мм |
3,54 |
0,27* |
8 |
36,0 |
827 |
|
16 |
2,8×20 мм |
3,57 |
0,30* |
9 |
35,9 |
827 |
|
НСР05 |
0,13 |
|||||
Примечание. * – достоверное превышение урожайности.
В контрастных по увлажнению и температурному режиму условиях 2017 г. лучшими для посева фракциями по всем изучаемым сортам также оказались более крупные фракции семян 2,5х20 мм и 2,8х20 мм (табл. 3). В сравнении с контрольной мелкой фракцией семян (2,0х20 мм) посев крупными фракциями способствовал повышению урожайности зерна по сортам на 0,26–0,87 т/га или 6–27 % и получению достоверных прибавок. Также в вариантах с посевом крупными фракциями семян у изучаемых генотипов была отмечена максимально высокая масса 1000 семян и натура убранного зерна.
Таблица 3
Влияние фракций семян на урожайность и хозяйственно ценные признаки сортов яровой мягкой пшеницы, 2017 г.
|
№ п/п |
Вариант опыта |
Урожайность, т/га |
Отклонение от контроля |
Масса 1000 зерен, г |
Натура зерна, г/л |
|
|
т/га |
% |
|||||
|
Кинельская нива |
||||||
|
1 |
2,0×20 мм |
3,43 |
– |
– |
37,6 |
839 |
|
2 |
2,3×20 мм |
3,47 |
0,04 |
1 |
37,6 |
843 |
|
3 |
2,5×20 мм |
3,83 |
0,40* |
12 |
39,2 |
845 |
|
4 |
2,8×20 мм |
4,07 |
0,64* |
19 |
39,6 |
845 |
|
Кинельская отрада |
||||||
|
5 |
2,0×20 мм |
2,83 |
– |
– |
35,1 |
837 |
|
6 |
2,3×20 мм |
3,23 |
0,40* |
14 |
36,4 |
843 |
|
7 |
2,5×20 мм |
3,30 |
0,47* |
17 |
36,8 |
841 |
|
8 |
2,8×20 мм |
3,53 |
0,70* |
25 |
37,0 |
843 |
|
Кинельская 2010 |
||||||
|
9 |
2,0×20 мм |
3,26 |
– |
– |
39,9 |
836 |
|
10 |
2,3×20 мм |
3,37 |
0,11 |
3 |
40,1 |
836 |
|
11 |
2,5×20 мм |
4,00 |
0,74* |
23 |
40,8 |
837 |
|
12 |
2,8×20 мм |
4,13 |
0,87* |
27 |
42,0 |
838 |
|
Кинельская юбилейная |
||||||
|
13 |
2,0×20 мм |
4,17 |
– |
– |
37,0 |
836 |
|
14 |
2,3×20 мм |
4,30 |
0,13 |
3 |
38,4 |
841 |
|
15 |
2,5×20 мм |
4,43 |
0,26* |
6 |
39,1 |
839 |
|
16 |
2,8×20 мм |
4,63 |
0,46* |
11 |
39,1 |
844 |
|
НСР05 |
0,22 |
|||||
Примечание. * – достоверное превышение урожайности.
По результатам исследований 2015–2017 гг. производителям зерна и аграриям Средневолжского региона можно рекомендовать использовать для посева более крупные и выровненные фракции семян. При этом для получения максимально высоких урожаев, минимальная фракция при подготовке семян в любой год должна обеспечивать массу 1000 семян для сорта Кинельская отрада более 37,0 г, Кинельская нива – 38,5 г, Кинельская юбилейная – 39,0 г и Кинельская 2010 более 39,5 г. Необходимо также отметить, что крупная фракция (сход с решета 2,8х20 мм) только в 4 из 12 вариантов за три года обеспечила существенное превышение урожая над средней фракцией (2,5х20 мм), но при этом весовая норма высева семян увеличивалась к предыдущей фракции до 23,5 кг/га. В отдельные засушливые годы (2015 г.) у сортов Кинельская юбилейная и Кинельская 2010, обладающих генетически обусловленной «крупнозерностью», повышенной засухоустойчивостью и продуктивной кустистостью, признак крупности семян не являлся решающим фактором при формировании высокого урожая зерна.
Заключение
При создании новых современных сортов с высоким потенциалом продуктивности большую роль играет качество семенного материала, так как именно семенной материал позволяет реализовать биологические возможности сорта. Использование оптимальных фракций семян для посева является важным агротехническим приемом повышения урожая яровой мягкой пшеницы и снижения прямых затрат на семена.
По результатам проведенных исследований сельхозпроизводителям Средневолжского региона рекомендовано использовать для посева семенной материал с фракции, обеспечивающей получение массы 1000 зерен для сорта Кинельская отрада более 37,0 г, Кинельская нива – 38,5 г, Кинельская юбилейная – 39,0 г и Кинельская 2010 – 39,5 г. Данные фракции семян отличаются лучшими биологическими свойствами и способны формировать более высокую урожайность у современных генотипов яровой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ «Поволжский НИИСС». Полученные в ходе исследований данные рекомендованы для усовершенствования элементов технологий возделывания сортов в регионе.