Гибриды кукурузы для северных регионов России, к которым относится и Зауралье, должны обладать комплексом признаков, обеспечивающих локальную адаптацию культуры к совокупности неблагоприятных факторов.
Существенное отличие урало-сибирского региона заключается в дефиците тепла. Основным источником этого дефицита является короткий период вегетации, тогда как температурный режим летних месяцев зачастую вполне благоприятен для развития и продукционного процесса кукурузы.
Вследствие этого главным условием продвижения кукурузы на север стала селекция на скороспелость. Изменчивость кукурузы по продолжительности вегетационного периода имеет весьма широкие границы. Один из источников скороспелости в селекции – местные популяции, возникшие в результате миграции населения центральных районов России, переселенцев с Украины и Северного Кавказа в северо-восточном направлении и известные с конца XVIII века. Наиболее скороспелыми в мире формами кукурузы являются сибирские сорта. Кроме того, при создании раннеспелых линий эффективны периодический (рекуррентный) отбор на раннее цветение из более позднеспелых гибридов и популяций, выделение инцухт-линий из раннеспелых гибридов.Тенденция развития селекции кукурузы на скороспелость отчетливо прослеживается в экологическом испытании, проводимом более тридцати лет в Курганском НИИСХ и Институте агроэкологии Челябинской ГАА (рис. 1). Так, в первый десятилетний период пик частоты распределения гибридов по скороспелости (около 16 %) приходился на класс ФАО 180, а более 40 % испытываемых образцов входило в группу ФАО 170-190.
На втором этапе заметен сдвиг частоты в сторону уменьшения чисел ФАО: пик (14 %) соответствует значению ФАО 150, при этом около 40 % гибридов в испытании входит в диапазон ФАО 140-160. Третий этап отражает дальнейшее развитие этой тенденции – распределение частот характеризуется сдвигом максимума в интервал ФАО 120-130.
Роль скороспелости в селекции кукурузы для севера вытекает из анализа корреляционных связей между этим признаком, с одной стороны, и параметрами продуктивности и качества урожая кукурузы – с другой (табл. 1). На всех трех этапах исследований наблюдается тесная обратная зависимость от значений ФАО для урожайности зерна и еще более выраженная прямая – для уборочной влажности зерна.
Связь чисел ФАО с урожайностью сухой массы изменялась по этапам в зависимости от ассортимента гибридов. На первом этапе она, как и для урожайности зерна, была обратной, но выраженной лишь в средней степени. На втором этапе, с увеличением доли потенциально менее продуктивных ультраранних гибридов, эта связь практически не прослеживается. Наконец, для третьего этапа вновь характерна средняя связь между числами ФАО и урожайностью, но в связи с еще большей долей ультраранних и скороспелых гибридов она трансформируется в прямую.
Содержание сухого вещества в зеленой массе и концентрация обменной энергии в сухом веществе, определяющие в конечном счете качество силоса, находились в обратной зависимости от числа ФАО в течение всего периода исследований. Таким образом, селекция кукурузы на скороспелость играет определяющую роль в формировании как зерновой, так и силосной продуктивности.
Как показывают исследования последних лет, на протяжении которых среди гибридов наиболее полно представлен диапазон ФАО 110-150, максимальная и стабильная урожайность сухой массы характерна для ультраранних и раннеспелых форм, тогда как зерновая – для скороспелых и ультраранних (табл. 2).
Температурный фон в урало-сибирском регионе отличается широким размахом колебаний как по годам, так и в пределах одного периода вегетации. Поэтому необходимым направлением селекции является создание холодостойких форм кукурузы. При этом наиболее важны устойчивость к температурам охлаждения (ниже биологического минимума) как условие получения полноценных всходов, а также к субоптимальным температурам (ниже биологического оптимума), обеспечивающая высокие темпы стартового роста и стабильное развитие растений.
Механизмы холодостойкости гибридов разнообразны и связаны с уровнем непредельных жирных кислот в зародыше, с возникающим при охлаждении пулом «стрессовой м-РНК», со способностью к быстрому гидролизу проламинов и другими биохимическим особенностями. Надежным показателем холодостойкости может служить высокая полевая всхожесть семян на фоне пониженных температур, поэтому холодостойкие формы могут регистрироваться лишь периодически. В этом отношении наиболее показательны данные 2013 года, когда при посеве кукурузы в третьей декаде апреля период прорастания семян на фоне средней температуры почвы около 10°С составил 25 суток. В этих условиях наблюдалась существенная дифференциация гибридов по полевой всхожести: полноценные всходы обеспечили лишь гибриды Машук 150 МВ, Нур и Машук 220 МВ, у остальных всхожесть колебалась от 39 до 50 % (табл. 3).
Поскольку в условиях короткого лета механизмы компенсации, работающие обычно в разреженных посевах, малоэффективны, урожайность зерна была тесно связана с густотой растений, что обеспечило преимущество холодостойких гибридов по продуктивности. При позднем сроке посева существенных различий между гибридами по обоим признакам не обнаружено, следовательно, отмеченные особенности связаны именно с реакцией образцов на температуру, а не с качеством семян.
Вероятность интенсивной засухи в Зауралье колеблется по зонам от 25 до 40 %, средней и слабой – приближается к 100 %. Поэтому при селекции гибридов для этих условий засухоустойчивость играет большую роль на всех стадиях развития. Наиболее жесткая атмосферная и почвенная засуха наблюдалась в 2012 году, что позволило выявить существенные различия между гибридами по устойчивости к данному фактору (рис. 2). При этом в качестве устойчивых для выращивания на зерно выделены Машук 185 и Кубанский 141СВ, а на силос, кроме того, и Машук 170МВ, обеспечившие в условиях засухи урожайность зерна более 5 т/га, сухой массы – в среднем около 9 т/га.
Наличие засухоустойчивых форм тесно связано с условиями, в которых получен исходный материал для селекции. Традиционно в советской и российской селекции засухоустойчивость достигается благодаря комплексу механизмов: мощно развитой корневой системе и раннему формированию вторичных корней, морфологической выравненности гибрида и отсутствию дифференциации по срокам цветения, способности сбрасывать нижние листья, повышенной водоудерживающей способности, высокому содержанию хлорофилла «b», стабильности дыхания и фотосинтеза. Этот комплекс обеспечивает толерантность к длительному дефициту воды.
При создании гибридов интенсивного типа европейского и американского происхождения устойчивость к засухе чаще основана на реактивности водной проводимости, т.е. способности к быстрому переходу на различные по интенсивности уровни транспирации. Как показывает сравнительная оценка случайно выбранных гибридов российской селекции и лучших образцов компании «Сингента», на засушливом и увлажненном фонах, при хроническом дефиците воды, гибриды интенсивного типа слабее реализуют потенциал продуктивности (табл. 4). Так, на фоне засухи 2012 года европейские гибриды уступали российским в среднем около 9 ц/га зерна.
На фоне высокого увлажнения между двумя группами гибридов не обнаружено существенных различий, что свидетельствует об их близкой потенциальной продуктивности. Следовательно, для континентальных территорий северной зоны кукурузосеяния России необходимость селекции кукурузы на интенсивный тип растений является слабо обоснованной.
При создании гибридов зернового направления использования для севера в качестве необходимого признака зачастую рассматривается быстрая потеря влаги зерном в период созревания, иногда – как альтернатива селекции на ультраскороспелость [12-14]. Однако вопрос о том, насколько вероятна реализация этого признака на фоне высокого увлажнения в осенний период, остается открытым. В опыте 2013 года гибриды с разным типом эндосперма, аналогичные по срокам цветения початка (Нур и Росс 130СВ, а также Обский 140СВ и Кубанский 141СВ), не показали различий в динамике влагоотдачи.
Таким образом, результаты многолетних исследований Курганского НИИСХ и Института агроэкологии в условиях лесостепи Зауралья позволяют заключить, что приоритетным признаком в селекции кукурузы для северных регионов, как для силосного, так и для зернового использования является скороспелость, причем для стабильного производства необходимо углубление работы с группами ФАО 100-120 (скороспелые гибриды) и 130-150 (ультраранние). В данном направлении селекционные центры Российской Федерации имеют серьезный приоритет перед европейскими и американскими компаниями, что обеспечивает для них наиболее успешную конкуренцию на рынке именно в северной зоне кукурузосеяния.
В числе признаков второго и третьего уровней значимости необходимо отметить устойчивость к низкотемпературному и водному стрессу, а также быструю потерю влаги зерном в период созревания. Однако данные признаки будут достаточно полно проявляться в фенотипе лишь в сочетании с необходимым уровнем скороспелости.
А.Э. Панфилов
Институт агроэкологии – филиал Челябинской государственной агроинженерной академии
"Нивы Зауралья" №11 (133) ДЕКАБРЬ 2015
.gif)
.jpg)
Нет комментариев. Ваш будет первым!