Получение семян сахарной свёклы высокого качества (энергия прорастания, всхожесть, выполненность, одноростковость, выравненность) одно из важнейших требований интенсивной технологии возделывания фабричной свёклы, которая должна иметь, по мнению ряда авторов [10], такие показатели семенного материала, как лабораторная всхожесть, одноростковость и энергия прорастания не менее 95 % при влажности не более 14 %.
Семенной материал сахарной свёклы сам по себе разнообразен как по генетическим особенностям, так и по наличию односемянных плодов, многосемянных соплодий различной величины и формы.
Существующие производственные сорта и гибриды сахарной свёклы не обеспечивают высокой полевой всхожести, раздельноплодности и не дают высокой продуктивности. Особую озабоченность вызывает проблема, связанная с отсутствием достаточного количества отечественных семян и отставанием селекционной науки по выведению современных гибридов [8], наиболее адаптированных к конкретным регионам, максимально использующих их агро- и биоклиматические ресурсы [9, 11]. В связи с этим важнейшее значение имеет создание и внедрение в производство более продуктивных гибридов раздельноплодной сахарной свёклы, характеризующихся не только хорошей продуктивностью и технологичностью в фабричных посевах, но и имеющих высокую односемянность и выравненность плодов. В полной мере таким требованиям отвечают гибриды сахарной свёклы на стерильной основе, семеноводство которых ещё в достаточной мере не отработано и требует дальнейшего решения.
Семеноводство сахарной свёклы гибридов на стерильной основе – сложный процесс, зависящий от биологических особенностей используемых компонентов, избирательности при опылении, соотношения и размещения родительских форм в семенных посевах. Система агромероприятий по выращиванию семенников сахарной свёклы гибридов с использованием цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) должна строиться с учётом их биологических особенностей и требований к факторам внешней среды в отдельные периоды роста.
Не следует забывать, что между свёклой второго года жизни и маточной свёклой существует самая тесная взаимосвязь. Несоблюдение оптимальных условий при возделывании свёклы второго года жизни зачастую приводит к неиспользованию тех потенциальных возможностей по формированию урожая, качества семян, которые были заложены в корнеплодах, выращенных в качестве материнских растений. Свекловичное семеноводство располагает многочисленными данными, свидетельствующими о том, что и условия выращивания маточной свёклы влияют не только на урожайность корнеплодов и их качество, но и на продуктивные свойства семян [1, 2].
Некоторые авторы отмечают, что продуктивность гибридов на основе ЦМС, их качество зависят не только от подбора компонентов скрещивания, обладающих высокой продуктивностью и комбинационной способностью, но и от способа выращивания, соотношения компонентов и размещения их на участке гибридизации [4, 5]. В связи с этим для выбора оптимальной схемы размещения компонентов гибридов необходим также тщательный анализ входящих составляющих, такие как энергия развития, характер роста, пыльцеобразовательная способность опылителя, синхронность цветения и ряд других показателей.
Основная цель наших исследований заключалась в разработке и научном обосновании основных схем размещения компонентов и оптимальных приёмов семеноводства, направленных на повышение продуктивности и улучшение качества семенного материала.
Для решения данных вопросов проводили мелкоделяночные полевые опыты, а также лабораторные исследования по общепринятой в системе ВНИИСС методике, частично нами модифицированной с учётом специфики изучаемых вопросов.
Было предусмотрено черезрядное размещение компонентов при соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11, смесью корнеплодов при содержании 20, 15, 10, и 5 % опылителя и корнеплодами в чистоте каждого компонента при соотношении 1:2, 1:3, 1:3, 1:4, (схема посадки соответственно 4:8, 2:6, 4:12, 4:16).
В соответствии с этим изучались следующие варианты:
1–5. Посадка корнеплодами на стерильной основе, выращенными в мелкоделяночных посевах чередующимися рядами при соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11.
6–9. Посадка компонентов смесью корнеплодов, выращенных в маточных посевах семенной смесью, имеющей соответственно 20, 15, 10, 5 % гетерозисного опылителя.
10–13. Посадка корнеплодами на стерильной основе раздельно по компонентам при соотношении опылителя к МС форме соответственно 1:2, 1:3, 1:3, 1:4 (схема посадки 4:8, 2:6, 4:12, 4:16).
Исследования проводились в течение трёх лет (2012–2014 гг.) с гибридом РМС-73 рамонской селекции.
Анализ фенологических наблюдений, проведённый на семенниках гибрида при раздельном способе выращивания, свидетельствует о том, что на синхронность прохождения фаз развития компонентов существенное влияние оказывали сами компоненты, их биологические особенности, а также сложившиеся метеорологические условия в период вегетации.
Наблюдения за особенностями развития компонентов гибрида показали, что первые розетки растений опылителя и МС компонента появились одновременно. При этом у обоих компонентов соответственно 82,6 и 85,1 % семенных растений они появились в первую десятидневку.
В фазу стеблевания и бутонизации растения опылителя и МС формы вступили в одно время. В фазу цветения оба компонента вступили также одновременно, но продолжительность цветения опылителя была дольше МС растений (по годам) на 5–6 дней. К моменту начала уборки урожая семенных растений они имели среднюю высоту 90,7-97,0 см, количество продуктивных стеблей на одно растение – 6,0–7,5 штук, при этом 90,7–91,3 % кустов было второго и третьего типа, а 9,3–8,7 % – первого типа. Мощность развития семенников, количество стеблей, высота развития куста, а также формирование определённого типа куста в большей степени определялось количеством выпавших осадков, температурными условиями и в меньшей степени зависело от схемы посадки и соотношения компонентов.
По данным некоторых исследователей [1] для хорошего переопыленияи и затем завязываемости семян необходимо, чтобы цветение опылителя незначительно по времени опережало цветение мужского стерильного компонента и было более продолжительным. Поэтому подбор гетерозисного опылителя, который бы отвечал таким требованиям, – одна из основных задач при формировании гибрида на стерильной основе.
В проводимых нами исследованиях количество соцветий на одном гектаре посадочной площади семенных растений гибрида, а также степень их ветвления на данном этапе в зависимости от соотношения компонентов незначительно отличались друг от друга. Максимальное количество цветков на обоих компонентах формировалось на основных стеблях и ветвях первого порядка. Установлено, что вначале раскрываются хорошо развитые цветки на главном стебле, а затем побегах первого порядка. Причём несколько больше раскрывалось цветков опылителя по сравнению с МС формой, и такая же закономерность сохранялась до окончания фазы цветения. В среднем одно растение опылителя цветёт 28 дней (по годам 26, 28, 30 дней). В разрезе одного семенного куста МС компонента и опылителя наибольшей длительностью цветения обладали цветки, находившиеся на главном стебле и ветвях первого порядка. От 12 до 18 дней продолжалось их цветение. На ветвях же последующих порядков (ветви второго и третьего порядков) продолжительность цветения сокращалась до 5–8 дней. Длительность межфазных периодов от розетки до цветения соответственно составила 54–59 дней. В тот период, когда основная масса плодов на семенниках сахарной свёклы гибрида на стерильной основе уже сформировалась, а пустоцвет хорошо был заметен (период начала побурения плодов), нами проводилось определение степени завязывания плодов (табл. 1).
Таблица 1
Степень завязывания семян гибрида на стерильной основе (в среднем за 2012–2014 гг.)
Варианты |
Ветви первого порядка |
Ветви второго порядка |
||||
цветков, шт./растение |
плодов, шт./растение |
% завязывания |
цветков, шт./растение |
плодов, шт./растение |
% завязывания |
|
Посадка корнеплодами с ЦМС, выращенными в маточных посевах чередующимися рядами |
||||||
соотношение 1:3 |
29 |
26 |
89,6 |
27 |
24 |
88,8 |
соотношение 1:4 |
30 |
26 |
86,6 |
27 |
23 |
86,1 |
соотношение 1:5 |
29 |
24 |
82,7 |
24 |
20 |
83,3 |
соотношение 1: 9 |
28 |
22 |
78,6 |
23 |
18 |
78,2 |
соотношение 1:11 |
28 |
20 |
71,4 |
24 |
16 |
66,6 |
Посадка смесью корнеплодов, содержащей гетерозисный опылитель |
||||||
20 % опылителя |
28 |
25 |
89,3 |
26 |
23 |
88,4 |
15 % опылителя |
27 |
23 |
85,1 |
24 |
20 |
83,3 |
10 % опылителя |
25 |
20 |
80,0 |
23 |
18 |
78,2 |
5 % опылителя |
26 |
22 |
83,8 |
27 |
22 |
81,4 |
Посадка корнеплодами с ЦМС раздельно по компонентам |
||||||
соотношение 4:16 |
32 |
28 |
87,5 |
28 |
24 |
85,7 |
соотношение 4:12 |
30 |
25 |
83,8 |
27 |
22 |
81,4 |
В условиях естественного цветения семенников сахарной свёклы гибрида на стерильной основе при посадке смесью корнеплодов и соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11 лучшая завязываемость плодов на ветвях первого и второго порядков наблюдалась при соотношении 1:3 (89,6 % у ветвей первого порядка и 88,8 % у ветвей второго порядка) и при соотношении 1:4 (соответственно 86,6 и 86,1 %). При посадке смесью корнеплодов, содержащей от 5 до 20 % гетерозисного опылителя, наибольший процент завязавшихся плодов на ветвях первого порядка отмечен при содержании в смеси опылителя 20 и 15 % (соответственно 89,3 и 85,1 %), а также на ветвях второго порядка (соответственно 88,4 и 83,3 %). Снижение же количества опылителя в смеси до 10 и 5 % привело к заметному уменьшению степени завязывания плодов на ветвях как первого (соответственно 80,0 и 83,8 %), так и второго порядков (78,2 и 81,4 %). Вероятно, это можно объяснить формированием недостаточного количества пыльцы в период цветения растений для того, чтобы произошло полное переопыление МС формы. С другой стороны, по-видимому, опылитель явился слабым источником пыльцы.
При посадке корнеплодами с ЦМС раздельно по компонентам сужение соотношения от 4:16 (1:4) до 4:12 (1:3) обусловило заметное снижение процента завязавшихся плодов: на ветвях первого порядка от 87,5 до 83,8 % и на ветвях второго порядка от 85,7 до 81,4 %.
С целью более детального изучения опылителя, как источника пыльцы, была поставлена задача по выявлению роли места расположения опылителя по отношению к МС форме. Для этого изучали следующие соотношения компонентов и схемы посадки при черезрядном их размещении: 1:5 (схема посадки 4:20), 1:4 (схема посадки 8:32), 1:4 (схема посадки 4:16), 1:3 (схема посадки 4:12), 1:3 (схема посадки 2:6), 1:2 (схема посадки 4:8) и проводился анализ влияния удалённости опылителя на степень завязываемости семенников МС формы (табл. 2). Так, при черезрядном размещении компонентов гибрида при соотношении 1:5 (схема посадки 4:20) определялась завязываемость семян мужскостерильного компонента на 20 рядке (14,7 м от опылителя) и на втором рядке (2,1 м). Для последующих схем, соответственно, на втором и 32 рядке (23,1 м) при посадке 8:32, на втором и 16 рядке (11,9 м) при посадке 4:16, на втором и 12 рядке (9,1 м) при посадке 4:12, на втором и шестом (4,9 м) при посадке 2:6, на втором и восьмом (6,3 м) при посадке 4:8.
Таблица 2
Завязываемость семян гибрида на стерильной основе в зависимости от удалённости опылителя (в среднем за 2012–2014 гг.)
Варианты выращивания семян раздельным способом при соотношении |
Расстояние МС формы от опылителя, м |
||||||
2,1 |
4,9 |
6,3 |
9,1 |
11,9 |
14,7 |
23,1 |
|
4:20 |
87,6 |
– |
– |
– |
– |
80,2 |
– |
8:32 |
88,4 |
– |
– |
– |
– |
– |
71,1 |
4:16 |
88,8 |
– |
– |
– |
89,2 |
– |
– |
4:12 |
89,0 |
– |
– |
88,9 |
– |
– |
– |
2:6 |
88,0 |
89,1 |
– |
– |
– |
– |
– |
4:8 |
89,3 |
– |
90,0 |
– |
– |
– |
– |
По мере увеличения удалённости опылителя от мужскостерильной формы завязываемость семян снижалась. Причём это снижение устойчиво проявлялось при увеличении ширины полосы МС компонента от опылителя свыше 14,7 м при посадке 4:20 и свыше 23,1 м при посадке 8:32. Тогда как увеличение ширины полосы МС компонента от опылителя свыше 11,9 м при посадке 4:16, свыше 9,1 м при посадке 4:12, свыше 6,3 м при посадке 4:8 и свыше 4,9 м при посадке 2:6 не вызвало заметного варьирования завязываемости семян: соответственно 88,8 и 89,2 %, 89,0 и 88,9 %, 89,3 и 90,0 %, 88,0 и 89,1 %.
Полученные данные подтверждают мнение некоторых исследователей о том, что слишком широкая полоса мужскостерильного компонента является неэффективной для успешного переопыления, поскольку не обеспечила получение достаточного количества пыльцы опылителя, что снижает эффект гетерозиса, а следовательно, отрицательно сказывается как на продуктивности гибрида на стерильной основе, так и на его качестве. Так, при раздельном способе выращивания гибрида более высокая урожайность семян (1,62 т/га) получена при посадке компонентов по схеме 4:16. При одном и том же соотношении компонентов (1:4) увеличение ширины полосы под стерильными растениями в два раза (8:32) не давало повышения ни качества, ни урожайности семян по сравнению со схемой 4:16. Урожайность семян при этом снижалась на 0,16 т/га. От смеси компонентов, где МС компонент занимал 90–95 % площади, урожайность семян составила 1,87–1,84 т/га. В то же время посевные качества семян и односемянность снижались.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что в условиях неустойчивого увлажнения Центрально-Чернозёмного региона при семеноводстве гибрида сахарной свёклы на стерильной основе наиболее предпочтительным является использование следующих способов выращивания семенников:
– выращивание смесью корнеплодов, получаемых в маточных посевах чередующимися рядами при соотношении 1: 3, 1:4;
– посадка семенников смесью корнеплодов, содержащей 10–15 % гетерозисного опылителя;
– возделывание семенников раздельно по компонентам при соотношении 4:16 и 4:12.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке инструментария иерархического экспертного оценивания [5, 6] и научно обоснованного многокритериального выбора инновационных агротехнологий выращивания сахарной свёклы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-29-12911.
Библиографическая ссылка
Горячих А.С., Ступаков А.Г., Куликова М.А., Ломазов В.А. ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ НА СТЕРИЛЬНОЙ ОСНОВЕ В УСЛОВИЯХ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОГО РАЙОНА // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 11-2. – С. 291-295;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36226 (дата обращения: 16.08.2024).