Сельское хозяйство /5 Растениеводство, селекция и семеноводство

УДК 631.527:575:633:1

Тохетова Л. А., доктор сельскохозяйственных наук,

Сариев Б.С., доктор биологических наук

Шермагамбетов К.,

Бодык Н.

Казахский научно-исследовательский институт рисоводства

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ ЯЧМЕНЯ ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ РИСОВЫХ СИСТЕМ ПРИАРАЛЬЯ

Одним из факторов, оказывающих влияние на ухудшение мелиоративного состояния орошаемых земель, является повышение солевого режима грунтовых вод из-за неудовлетворительного состояния коллекторно-сбросной и дренажной сети, повсеместно имеющих деформации в результате их заиленности. Жаркий и сухой климат обуславливают высокую испаряемость почвенной влаги, что усиливает процессы засоления, особенно при близком залегании (на глубине 1,5 – 2,0 м) минерализованных грунтовых вод: от 1 до 3 г/л – 77,3 тыс.га; от 3 до 5 г/л – 35,5 тыс.га; от 5 до 10 г/л – 67,5 тыс.га, а также на отдельных участках от 10 до 30 г/л – 34,4 тыс.га, тип засоления сульфатно-хлоридный и хлоридно-сульфатный натриевого состава. Ухудшилось качество воды из-за поступления в русло реки минерализованных коллекторно-дренажных вод, обогащенных солями, пестицидами, ядохимикатами, а также сточных вод. Так, в верховьях реки Сырдарьи минерализация воды не превышает 0,3 – 0,5 г/л, то в створе г.Кызылорды – 1,6 – 2,5 г/л. Таким образом, агроэкологическая обстановка орошаемых земель в Кызылординской области взаимосвязана с минерализацией коллекторно-дренажного стока воды, которая изменяется в пределах от 2 до 5 г/л и имеет тенденцию к увеличению, за последние десять лет она повысилась на 60 % [1].

В Кызылординской области по состоянию на 1 января 2008 года из имеющихся 214977 га орошаемых земель 62343 га – неиспользованные орошаемые земли, из которых 729 га по причине засоления. При этом только в 2008 – 2009 годы из-за засоления из оборота вышли 430 га земли, из-за неисправности оросительных систем - 504 га и коллекторно-дренажных сетей – 807 га. Также преобразование бывших рисоводческих совхозов и колхозов в агроформирования рыночного типа, привело к разрушению эксплуатации оросительных систем и нарушению использования рисово-люцерновых севооборотов, что наряду с другими причинами привело к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Содержание гумуса в почвах Казахстанского Приаралья за последние 30 лет снизилось на 30-40% и составляет менее 1%. Идет процесс засоления и иссушения почв, особенно в пойменно-дельтовой части реки Сырдарьи [2]. Сложившаяся острокризисная ситуация в орошаемом земледелии Казахстанского Приаралья снизила валовой сбор растениеводческой продукции в 1,6-1,8 раза. В таких сложных экологических условиях решающее значение приобретают сорта местной селекции, потому что, как показывает мировая практика, никакая интродукция не может в полной мере решить проблему преодоления негативного комплексного влияния лимитирующих факторов среды, сугубо специфичных для зоны конкретного районирования. Увеличение урожайности базируется как на факторах повышения культуры земледелия, так и на сорте, который играет первостепенную роль в повышении сборов продукции с единицы площади.

Если учесть, что высокое содержание солей в пахотном горизонте почвы, засушливость климата Кызылординской области являются главными лимитирующими факторами региона, а наиболее эффективный и экономичный способ снижения их негативных воздействий на культурную растительность – селекционно-генетический, то исследовательские работы по изучению и созданию новых резистентных сортов ячменя в данных почвенно-климатических условиях являются актуальными.

В селекционном процессе для характеристики тех или иных свойств изучаемого сорта или группы сортов, как правило, рассматривается множество различных признаков растения на основании интуиции исследователя, его практического опыта, в лучшем случае – логического анализа. При этом, зачастую, часть признаков оказывается ненужной, так как не несет в себе содержательной информации или же является весьма изменчивой. Факторный анализ позволяет, во-первых, выделить из всего многообразия изучаемых параметров наиболее существенные и, во-вторых, объединить некоторые из них в группы, обладающие общей внутренней сущностью, т. е. выразить исследуемые параметры в терминах внешне скрытых факторов. Ценность факторного анализа заключается также в том, что он не требует предварительных гипотез, наоборот, он сам может служить методом выдвижения гипотез, опирающихся на данные, полученные другими методами [3,4].

Отбор по одному или нескольким признакам, без учета других, с ними связанных, может привести к нежелательным последствиям. Поэтому для выявления групп признаков, единых по своей сущности, из всей совокупности изучаемых, мы использовали метод главных компонент [5]. Факторизация с помощью компонентного анализа позволила выявить восемь главных факторов, на долю которых приходилось 77 % генотипической дисперсии исходных признаков, объясняющих взаимозависимость исследовавшихся показателей.

Первый фактор объясняет 25 % от общего варьирования и имеет максимальные нагрузки на длину 14-суточных проростков (0,33 и 0,32), длину (0,33 и 0,32) и площадь листа проростков (0,32), общую массу 14-суточных проростков (0,32) в 1,5 % растворе NaCl. Также наибольшие нагрузки имеют интенсивность прорастания в 1,5 % растворе NaCl (0,32) и число зародышевых корешков 7-дневных проростков в растворе сахарозы (0,31). Исходя из смысла этих признаков, первую компоненту можно назвать фактором адаптивности, который оказывает наибольшее влияние на величину и качество урожая в экологически неблагоприятных условиях Казахстанского Приаралья. Так, интенсивность начального роста определяет устойчивость к засолению на ранних стадиях онтогенеза растений ячменя, соответственно, на полноту всходов, оптимальный стеблестой и общий урожай. Число зародышевых корешков в растворе сахарозы в значительной мере предопределяет приспособленность к засухе, связанная с низкой относительной влажностью воздуха в период формирования генеративных органов (таблица 1).

Таблица 1

Факторная таблица селекционных признаков образцов ячменя в условиях Приаралья

Признаки	1	2	3	4	5	6	7	8
Вегетационный период, дней	0,01	-0,13	0,15	0,20	0,07	0,33	0,18	0,13
Высота растений, см	0,02	0,21	0,16	0,01	0,37	-0,29	0,10	0,31
Количество колосьев 1 м²	0,03	0,13	0,31	0,26	-0,11	0,24	-0,08	-0,01
Длина верхнего межд., см	-0,01	0,25	-0,06	0,34	0,15	-0,12	0,09	0,12
Длина колоса, см	-0,04	0,18	0,01	0,07	0,01	-0,08	-0,21	-0,07
Число зерен в колосе, шт	-0,06	0,33	0,25	-0,07	0,22	-0,07	-0,05	0,15
Масса 1000 зерен, г	0,06	-0,02	0,30	0,25	-0,18	0,06	0,03	-0,36
Масса зерна с колоса, г	-0,04	0,31	0,30	0,13	0,07	-0,05	-0,15	0,00
Урожайность, г/м²	-0,05	0,26	0,32	0,24	0,05	0,05	-0,08	0,09
Протеин, %	-0,01	0,27	-0,35	-0,01	0,09	-0,29	-0,11	-0,11
Крахмал, %	-0,01	-0,18	0,26	0,12	-0,09	0,31	0,26	0,19
Экстрактивность, %	0,01	-0,02	0,13	-0,02	0,10	0,45	-0,02	-0,23
Интенсивность прорастания в 1,5% растворе NaCl	0,32	-0,04	0,12	0,12	0,18	0,16	0,08	-0,01
Длина 14-суточных проростков, см	0,33	0,02	0,06	-0,09	0,03	-0,02	0,08	-0,02
Длина зародышевых корней, см	0,25	-0,13	0,12	-0,01	0,03	-0,21	0,01	0,06
Длина листа проростков, см	0,33	-0,01	0,13	-0,09	0,01	-0,06	0,05	-0,04
Площадь листьев проростков, см	0,32	-0,01	0,12	-0,11	0,01	-0,06	0,05	0,01
Поверхностная плотность листьев, мг/см²	-0,14	0,14	-0,28	0,08	0,24	0,09	0,36	0,03
Масса листьев проростков, г	0,29	0,12	-0,04	-0,11	0,17	0,08	0,27	-0,04
Масса корней проростков, г	0,18	-0,28	0,05	0,30	-0,08	-0,22	-0,07	0,01
Толщина корешка, мм	-0,01	0,21	0,09	-0,04	-0,39	-0,16	0,45	-0,13
Толщина стебля, мм	0,06	-0,21	-0,11	0,05	0,44	0,14	-0,33	0,19
Ярусы листьев, шт	-0,02	-0,08	0,05	-0,15	0,33	0,03	0,09	-0,49
Общая масса 14-сут. проростков, г	0,32	-0,04	0,16	0,07	0,09	-0,05	0,18	-0,02
Отношение общей массы к площади листьев, мг/см²	-0,06	-0,03	-0,26	0,37	0,15	-0,01	0,28	0,04
Отношение надземной массы к массе корней, мг	-0,04	0,09	-0,01	-0,43	-0,14	0,18	0,02	0,35
Отношение массы корней к надземной массе, мг	0,09	-0,31	0,07	0,31	-0,20	-0,20	-0,15	0,02
Интенсивность прорастания в р-ре сахарозы 14 атм., %	0,29	0,19	-0,23	0,04	-0,14	0,16	-0,02	0,30
Число зародышевых корней 7-дневных проростков в р-ре сахарозы, шт	0,31	0,22	-0,17	0,24	-0,13	0,04	-0,28	-0,08
Длина зародышевых корней 7-дн. проростков в р-ре сахарозы, см	0,29	0,20	0,18	0,06	-0,12	0,19	-0,12	0,06
Дисперсия компонент, %	8,16	4,03	3,59	2,55	2,11	1,93	1,73	1,47
Доля влияния компонент, %	25	12	11	8	6	6	5	4
Кумулятивное значение, %	25	37	48	56	62	68	73	77

Максимальные нагрузки по второму фактору (13 % общей дисперсии) признаки продуктивности условно разделены на два типа, так на втором факторе, с максимальной нагрузкой общей дисперсии 12 %, включал число зерен в колосе, массу зерна с колоса, содержание белка и назван фактором продуктивности колоса, третий фактор (11 % общей дисперсии), объединивший количество колосьев с 1 м², массу 1000 зерен и урожайность – фактором продуктивности растений. Суммарная дисперсия фактора конечной продуктивности составляет 23 %.

Четвертый (8 %), седьмой (5%) и восьмой (4%) охарактеризованы нами как физиологические. Основным лимитирующим фактором в условиях Казахстанского Приаралья является засушливость климата, в этом аспекте физиологический фактор, имеющий максимальные нагрузки на длину верхнего междоузлия (0,34), массу корней 14-суточных проростков (0,30), отношение общей массы растений к площади листьев (0,37), отношение массы корней к надземной массе (0,31), толщина корешка (0,45) определяет устойчивость сортов в критические периоды вегетации, т.е. в более раннем возрасте. Пятый фактор (6 %) определен как морфологический, включающий высоту растений, ярусы листьев в 1,5 % растворе NaCl. Шестой фактор (6 %) характеризуется величинами содержания крахмала и экстрактивности, т.е. связан с качественными показателями зерна, в сочетании с более продолжительным периодом вегетации, а протеин – со скороспелостью.

Представленные результаты исследования подтвердили доминирующее значение приспособительных реакций для нормального роста и развития ячменя в экологических условиях Казахстана. Особо актуальна селекция ячменя на адаптивность в условиях Казахстанского Приаралья, где основными лимитирующими факторами среды являются засоление и засуха. К наиболее адаптивно ценным признакам относятся интенсивность прорастания в условиях засоления, общая масса 14-суточных проростков, число и длина зародышевых корней проростков. Из признаков продуктивности наиболее значимы число зерен в колосе, масса зерна с колоса и содержание белка в сочетании со скороспелостью.

Таким образом, учитывая особенности почвенно-климатических и агроэкологических условий зоны рисовой системы Кызылординской области, анализируя морфо-биологические признаки районированных сортов, на основе селекционно-генетических параметров (изменчивость количественных признаков, факторизация хозяйственно-ценных и биологических признаков, комбинационная ценность генотипов, наследуемость в широком и узком смысле) и непосредственно практической работы, нами разработана модель сорта ярового ячменя для данного региона (таблица 2).

Таблица 2

Модель сорта ярового ячменя для условий засоленных почв Приаралья (кормового направления)

Хозяйственно-биологические признаки	Параметры
	существующих		создаваемых
	Асем	Сауле
1	2	3	4
Потенциальная урожайность зерна, ц/га	26,2	29,2	27-35
Структура урожая:
количество продуктивных стеблей, шт/м²	410	400	420-450
продуктивная кустистость, шт	1,5	1,4	1,3-1,5
число зерен в колосе, шт	22	20	22-24
масса зерна с колоса, г	0,65-0,84	0,59-0,79	0,75-0,90
масса 1000 зерен, г	38,5	39,5	39 - 41
Биологические признаки:
длина вегетационного периода, дней	80	78	73-75
кущение - трубкование, дней	15	15	20
тип куста	прямостоячий	прямостоячий	прямостоячий
высота растений, см	50,0	48,0	55-60
длина колоса, см	7,0	7,0	7,0-7,5
плотность колоса, шт	12-14	11-13	13-15
тип колоса	двурядный	двурядный	двурядный
колос	остистый	остистый	остистый
расположение листьев	плантофильное	плантофильное	эректофильное
опушение	без опушения	без опушения	без опушения
зерно	пленчатое	пленчатое	пленчатое
длина верхнего междоузлия, см	0,5	0,5-1,0	2,5 – 5,5
жаростойкость, балл	4	5	5
засухостойчивость, балл	4	5	5
солеустойчивость, балл	5	4	5
холодостойкость, балл	5	5	5
устойчивость к полеганию, балл	5	5	5
устойчивость к осыпанию, балл	5	5	5
Качество урожая:
Содержание сырого протеина в зерне, %	13,5	13,8	14,5 – 16,0
Экстрактивность, %	-//-	-//-	-//-
Натура зерна, г/л	642,2	640,0	640,0 – 647,5
Интенсивность прорастания в процентах к существующим сортам:
в засоленной среде	100	100	110
в условиях сахарозы	100	100	110
при низких температурах	100	100	110
Устойчивость к фузариозной корневой гнили	устойчив	устойчив	устойчив

Необходимо отметить, что практическая реализация разработанной модели может внести некоторые коррективы в указанные показатели, но самым главным условием является оптимальное сочетание необходимых признаков сортов для конкретных условий среды, способных реализовать свои возможности в неблагоприятных условиях среды.

В результате проведенной селекционной работы, нами создан новый сорт ярового ячменя Сыр Аруы (3/95-14), приближенный к разработанной модели сорта для засоленных почв Казахстанского Приаралья и в 2008 году передан в Государственное сортоиспытание. Отличительной особенностью является скороспелость, вегетационный период не более 75, на 5-10 дней короче, чем у стандарта Асем. Характеризуется более высокой солеустойчивостью, формирует дружные всходы, устойчив к атмосферной засухе и к поздним весенним заморозкам. Урожайность в конкурсном сортоиспытании достигала 35,0 – 35,5 ц/га, что выше стандарта в среднем на 9,02 ц/га. Сорт Сыр Аруы характеризуется хорошими качественными показателями зерна кормового направления и рекомендуется для возделывания в качестве покровной культуры многолетних трав в условиях засоленных почв рисовых систем.

Литература:

1 Баймбетов К., Сагимбаев С. Агромелиоративный мониторинг орошаемых земель и перспективы рисосеяния в условиях Приаралья // Вестник с.-х. наук Казахстана. - № 4. – 2005. – С. 12-14

2 Система сельскохяйственного производства Кызылординской области // Алматы: “Бастау”, 2002. – 511 с.

3 Сариев Б. С., Перуанский Ю. В. Теоретические и прикладные аспекты селекции ячменя в Казахстане. - Алматы: “Бастау”, 2002 . – 114 с.

4 Тохетова Л.А. Принципы экологической селекции ярового ячменя в связи с проблемами адаптации // Ізденістер, нәтижелер, КазНАУ. - № 1. - 2009. – С. 45-48

5 Макогонов Е.И. Применение факторного анализа для изучения взаимосвязей признаков // Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений, Изд.: «Наука», 1978. – С. 213-214