DEVELOPMENT OF A DROUGHT-RESISTANT CULTIVAR OF SPRING BARLEY FOR THE STEPPE ZONE OF THE MIDDLE VOLGA REGION
Abstract and keywords
Abstract (English):
The aim of the research is developing an intermediate variety of spring barley with a high heat and xyrophytism, major diseases resistance, heavy yield and standing ability for the Middle Volga region steppe zone. As a result of a breeding program including spring barley with xerophytism ability in the Samara Scientific Research Agriculture Institute the Finist variety was developed for grain fodder use. The new breed is two-rowed refers to the medicum variety and the traditional steppe agroecotype area contained into the study. This is an intermediate variety, the duration of its growing season is 80-87 days. Finist is a medium-grown barley with a height of up to 80 cm in opti-mal conditions, dropping to 50 cm in a dry year. It shows a tendency to lodging, but over the years of testing, demonstrated standing ability even at a yield level of 5 t/ha. Finist is characterized by a very high xerophytism toler-ance. Over the years of testing its pea predecessor (2016-2018), the new cultivar formed a grain yield of 2.16–5.29 t/ha, on average 3.27 t/ha, surpassing the Berkut variety by 0.06-0.24 t/ha (on average 0.18 t/ha or 5.8%). The advantage in the yield of the new cultivar is reliably realized in years with severe xerophytism; during more favorable conditions, the grain yield is formed at the standard level. Finist is characterized by a weight of 1000 grains of 37-46 g, high natural weight (662-703 g/l), and protein content in the grain at the level of standard – 11.2-12.5%. The economic effect of Finist cultivating in comparison with the widely Bercut spread amounted to 1525 rubles/ha, and the profitability level was 156%. The new Finist cultivar is recommended for testing and subsequent cultivation for grain fodder in the steppe zone of the Middle Volga region.

Keywords:
barley, breeding, variety, yield, xerophytism
Text
Publication text (PDF): Read Download

Яровой ячмень – важная зернофуражная и продовольственная культура. Его посевы в Российской Федерации за период 2015-2019 гг. составили 7,49-8,34 млн га, что составляет 15,7-17,9% от всех площадей, занятых зерновыми и зернобобовыми культурами, в Приволжском федеральном округе – 2,81-3,19 млн га, 21,5-24,8% соответственно. В Самарской области яровой ячмень ежегодно высевают на площади 290,4-318,5 тыс. га, что составляет 26,1-28,7% от зернового клина [1].

Селекцию ячменя в Самарской области традиционно проводят в Поволжском НИИСС – филиале СамНЦ РАН, а с середины 1990-х годов – и в Самарском НИИСХ – филиале СамНЦ РАН. Несмотря на недолгую историю селекционной работы с культурой ярового ячменя в Самарском НИИСХ селекционеры добились существенных результатов. На 2020 год в Госреестр селекционных достижений включено 6 сортов, созданных в Самарском НИИСХ [2], в том числе сорта Ястреб, Орлан и Беркут, эффективность которых доказана исследованиями как на территории Самарской области [3, 4], так и в других регионах [5, 6, 7]. В настоящее время сорта селекции Самарского НИИСХ занимают около 50% сортовых посевов ячменя в Самарской области.

Тем не менее, по-прежнему существует необходимость повышения стабильности урожаев культуры селекционным путём, обусловленная, в первую очередь, возрастающей нестабильностью метеоусловий в засушливом климате степной зоны Поволжья, что требует сочетания во вновь создаваемых сортах ячменя высокого потенциала урожайности с засухоустойчивостью и жаростойкостью [8].

Цель исследований – создание среднеспелого сорта ярового ячменя с высоким уровнем жаро- и засухоустойчивости, высокой зерновой продуктивностью, устойчивостью к полеганию и основным болезням для степной зоны Среднего Поволжья.

Задачи исследований подобрать родительские формы для скрещиваний, создать гибридные популяции, провести отбор и оценку перспективных линий, передать лучший сорт на государственное сортоиспытание, оценить его экономическую эффективность.

Материал и методы исследований. Исследования проводили в 2003-2018 гг. на чернозёмах южной степной зоны Самарской области в специализированном селекционном севообороте Самарского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН. Объект исследований – гибридные популяции и селекционные линии ячменя. Из селекционных методов использовали внутривидовую гибридизацию, метод пересева, индивидуальный отбор. Питомник конкурсного сортоиспытания закладывали по методике государственного сортоиспытания в четырёхкратной повторности («Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры» (1989)). Предшественник – горох, агротехника зональная. Стандартом служил лучший сорт собственной селекции Беркут. Полевые и лабораторные учёты и оценки проводили в соответствии с общепринятыми методиками («Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры» (1989), «Методические указания ВИР по изучению мировой коллекции ячменя и овса» (1987), «Методы оценки и формирование качества зерна» (Н. С. Беркутова, 1991)).

Результаты исследований. На предыдущем этапе исследований была создана селекционная линия степного агроэкотипа Медикум 63 (Одесский 100/Прерия//Престиж), которая характеризовалась высоким потенциалом урожайности и комплексом адаптивных свойств, но была склонна к полеганию. В 2003 году она была использована в качестве материнской формы в скрещивании с высокозасухоустойчивым и более устойчивым к полеганию сортом Безенчукский 2 (Перелом/Медикум 135). В 2011 году из гибридной популяции поколения F5 был отобран ряд индивидуальных линий, прошедших в 2012-2015 годах скрининг в питомниках ранних этапов селекции. Три линии проходили комплексное изучение в питомнике конкурсного сортоиспытания, из них по итогам трёх лет, с 2016 г. по 2018 г., выделилась линия под селекционным номером Медикум 921/16.

Погодные условия в годы конкурсного сортоиспытания ячменя были различными. 2017 год характеризовался достаточным увлажнением: осадков за вегетацию ячменя выпало 191 мм
(при среднемноголетнем значении 146 мм), при этом около 60% пришлось на первую половину вегетации, которая, к тому же, отличалась пониженными температурами воздуха; ГТК составил 1,3. 2016 год и 2018 год были засушливыми: осадков выпало 88 и 92 мм соответственно, ГТК – 0,49
и 0,50. При этом, если в 2016 году распределение осадков было относительно равномерным, то в 2018 году осадков до наступления фазы молочной спелости зерна было немного, 75% их пришлось на вторую половину налива. Из болезней следует отметить сильное развитие тёмно-бурой пятнистости в 2016 году.

По итогам испытаний сорт Медикум 921/16 был признан перспективным и передан на Государственное сортоиспытание в 2018 году под названием Финист (номер заявки 8153778, дата приоритета 16.11.2018). Авторы сорта – А. А. Бишарев, Т. В. Дворцова, Д. О. Долженко, М. А. Дюльдина, В. А. Железникова, И. А. Калякулина, С. Н. Шевченко.

Сорт Финист относится к таксону Hordeum vulgare L., subsp. distichon (L.) Koern., var. medicum Koern. Форма куста – промежуточная. Высота растений средняя. Стебель средней толщины, полый. Опушение влагалищ нижних листьев отсутствует. Ушки листа без антоциановой окраски. Восковой налёт на влагалище флагового листа и на колосе средний. Колос цилиндрический, длиной 6-7 см (без остей), рыхлый (8-12 члеников на 4 см колосового стержня), при созревании от полупрямостоячего до горизонтального, соломенно-жёлтой окраски. Первый членик колосового стержня от среднего до длинного, со слабым изгибом. Стерильный колосок от параллельного до слегка отклонённого. Ости эластичные, гладкие, длинные, параллельны колосу. Колосковая чешуя узкая, ≤ 1 мм;
её длина с остью равна длине зерновки. Переход цветочной чешуи в ость постепенный. Нервация цветочных чешуй хорошо выражена, не окрашена, без зазубренности. Зерно крупное, продолговато-округлой формы. Основная щетинка зерновки длинноволосистая, брюшная бороздка без опушения, лодикулы охватывающие.

Сорт Финист в среднем за три года испытаний сформировал урожайность зерна 3,27 т/га, превзойдя стандартный сорт Беркут на 0,18 т/га (или 5,8%) (табл. 1). При этом в первые два года прибавки урожайности зерна были несущественными. Однако в острозасушливом 2018 году прибавка в 0,24 т/га (или 12,5%) при урожайности стандарта 1,92 т/га оказалась статистически достоверной. В этом же году на дополнительном агрофоне (предшественник – овёс) новый сорт сформировал урожайность зерна 2,15 т/га, достоверно превысив стандарт Беркут на 0,28 т/га (или 15%). Таким образом, сорт Финист подтвердил высокий уровень засухоустойчивости и жаростойкости, добиться которого было основной селекционной задачей.

Таблица 1

Урожайность и качество зерна ячменя сорта Финист в конкурсном сортоиспытании

Показатель

Финист

Беркут (стандарт)

2016

2017

2018

среднее

2016

2017

2018

среднее

Урожайность зерна, т/га

2,36

5,29

2,16

3,27

2,30

5,04

1,92

3,09

НСР05, т/га

0,26

0,42

0,23

Натура зерна, г/л

678

703

662

681

695

701

664

687

Масса 1000 зерен, г

42,8

46,4

37,2

42,1

44,4

50,4

37,0

43,9

Содержание белка в зерне, %

11,2

12,5

11,6

11,8

11,2

12,9

10,9

11,7

Выравненность зерна, %

81

86

93

86,7

79

83

88

83,3

 

Анализ элементов структуры зерновой продуктивности показал, что прибавка урожайности у нового сорта Финист в засушливых условиях достигается за счёт увеличения продуктивного кущения, показателей Кхоз растения и колоса. Натура зерна у нового сорта высокая, 662-703 г/л, масса 1000 зёрен средняя – 37,2-46,4 г. Сорт также отличается повышенной на 2-5% выравненностью зерна. Содержание сырого протеина в зерне 11,2-12,5% (в среднем 11,8%, на уровне стандарта).

Сорт Финист среднерослый, высота растений достигает 75-80 см в благоприятный год, снижается до 50 см в сильную засуху (табл. 2). Устойчивость к полеганию на уровне стандарта и выше (7-8 баллов по девятибалльной шкале). Как сорт степного агроэкотипа, имеющий довольно тонкую соломину, сорт Финист склонен к полеганию, однако за годы испытаний значительного полегания не отмечалось даже при уровне урожайности 5 т/га.

Таблица 2

Биологические признаки и свойства сорта ячменя Финист, 2016-2018 гг.

Показатель

Финист

Беркут (стандарт)

min-max

среднее

min-max

среднее

Вегетационный период, дней

80-87

84,3

79-88

84,0

Период «всходы – колошение», дней

36-44

40,0

35-41

39,7

Период «колошение – восковая спелость», дней

42-47

44,3

42-47

44,3

Высота растений, см

48-75

58

50-76

59

Продуктивная кустистость

1,6-2,4

1,9

1,5-2,2

1,8

Густота продуктивного стеблестоя, шт./м2

260-520

362

272-458

372

Число зерен в колосе, шт.

12,5-14,9

13,4

11,1-13,5

13,4

Кхоз растения (выход зерна), %

46-54

49,7

42-51

47,5

Кхоз колоса, %

81-84

81,8

69-91

76,7

Устойчивость к полеганию, балл*

7,7-8,0

7,9

7,3-8,0

7,7

Засухоустойчивость, балл*

9

9

7

7

Поражение болезнями, %

 

тёмно-бурой пятнистостью

0-60

0-60

мучнистой росой на естественном фоне

0-10

0-10

мучнистой росой при искусственном заражении в 2018 г.

60

80

Примечание: * – по девятибалльной шкале.

 

 

Сорт Финист относится к средней группе по срокам наступления колошения и созревания, с уклонением в сторону среднеранних сортов: все фазы развития он проходит одновременно со стандартом Беркут, продолжительность периода вегетации составляет 80-87 дней. Жаро- и засухоустойчивость сорта Финист высокие (9 баллов), выше, чем у сорта Беркут (7 баллов), что подтверждается и лучшими показателями налива зерна (оценка зерна 7 и 6 баллов соответственно).

Сорта селекции Самарского НИИСХ отличаются устойчивостью к грибным заболеваниям, что для сорта-стандарта Беркут отмечалось и в исследованиях, проведённых в ФАНЦ Северо-Востока [9]. Новый сорт среднеустойчив к поражению тёмно-бурой пятнистостью. Максимальная степень поражения отмечена в 2016 году – 60%, что соответствует уровню поражения сортов Прерия и Беркут, в 2018 году поражение составило 10% (Прерия – 40%, Беркут – 10%). Поражение мучнистой росой за годы конкурсного сортоиспытания отмечалось только в 2017 году (10%, на уровне сортов Беркут и Прерия). При искусственном заражении мучнистой росой степень поражения растений нового сорта составила 60% (Беркут – 80%, Прерия – 90%). Поражения головнёвыми болезнями за годы изучения не наблюдали.

Новый сорт рекомендуется для использования на зернофураж в степной зоне Среднего Поволжья.

Экономический эффект от использования сорта Финист обусловлен прибавкой урожайности в среднем 0,18 т/га к стандарту, что при стоимости фуражного зерна 10000 руб./т даёт продукции дополнительно на 1800 руб./га. Экономическая эффективность, с учётом возросших на 2,2% производственных затрат, составила 1525 руб./га. При этом себестоимость единицы продукции снизилась на 3,4%, а рентабельность производства увеличилась на 8,8%, по сравнению с возделыванием наиболее распространённого сорта Беркут, и составила 156%.

Заключение. В результате проведённых исследований создан и передан на ГСИ новый сорт ячменя Финист с урожайностью в среднем на 0,18 т/га (5,8%) выше стандарта Беркут, с содержанием в зерне белка 11,2-12,5%. Сорт отличается очень высокой засухоустойчивостью. Предназначен для испытания и последующего возделывания в степной зоне Среднего Поволжья. Экономический эффект от возделывания сорта Финист по отношению к стандарту составил 1525 руб./га, уровень рентабельности – 156%.

References

1. Selskoe hoziaistvo [Agriculture]. rosstat.gov.ru. Retrieved from https:/rosstat.gov.ru/folder/11186 [in Russian].

2. Gosudarstvennii reestr selekcionnyh dostizhenii, dopushchennyh k ispolzovaniiu. T. 1. Sorta rastenii [State Register of Breeding Achievements Approved for Use. Vol. 1. Plant Varieties]. (2020). Moscow: Rosinformagrotekh [in Russian].

3. Bisharev, A. A., Shevchenko, S. N., Madiakin, E. V., Zheleznikova, V. A., Kaliakulina, I. A. & Diuldina, M. A. (2017). Selektciia iarovogo jachmenia v Samarskom NIISKH [Breeding of Spring Barley in the Samara Re-search Scientific Institute of Agriculture]. Izvestiia Samarskogo nauchnogo centra Rossiiskoi Akademii Nauk - Izvestiya of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences,19, 2-4, 616-619 [in Russian].

4. Gorianin, O. I. (2017). Ispytanie sortov iarovogo jachmenia dlia sovremennykh tekhnologiy vozdelyvaniia v Srednem Zavolzhje [Test of Spring Barley Varieties for Modern Cultivation Technologies in Mid Trans-Volga Re-gion]. Scientific Support of Innovative Development of Agriculture under Conditions of Frequently Repeated xero-phytism '17: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentcii - Materials of the International Scien-tific and Practical Conference. (pp. 260-266). Orenburg [in Russian].

5. Kosheliaev, V. V., Kosheliaeva, I. P. & Kudin, S. M. (2012). Sortovoi potentcial iarovoi miagkoi pshenitcy i jach-menia v usloviiakh Penzensko ioblasti [Varietal Potential of Spring Soft Wheat and Barley in the Penza Region]. Niva Povolzhiia - Niva Povolzhya, 1, 17-21 [in Russian].

6. Leontiev, I. P. (2013). Gosudarstvennoe ispytanie sortov jachmenia, ovsa i opyt vnedreniia novykh sortov v selskohoziaistvennoe proizvodstvo Respubliki Bashkortostan [State Testing of Barley Cultivars and Experience of New Cultivars Application to Agriculture Production in Bashkiria]. Trudy po pricladnoi botanike, genetike i selektcii - Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 171, 281-283 [in Russian].

7. Lovkevich, A. V., & Subbotin, A. G. (2019). Vliianie razlichnykh fonov mineralnogo pitaniia na produktivnost iarovogo jachmenia v usloviiakh Sarahtovskogo Levoberezhia [Mineral Nutrition affect on spring barley yield in The Conditions of the Saratov Left Bank]. Youth and Innovation '19: Materialy XV Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentcii molodykh uchenykh, aspirantov i studentov - Proceedings of the XV All-Russian Scientific and Practi-cal Conference of Young Scientists, Postgraduates and Students (pp. 81-84). Cheboksary: Chuvash SAA [in Rus-sian].

8. Ilyin, A. V. (2014). Selektciia iarovogo jachmenia na ustoichivost k zasukhe i povyshenie produktivnosti [Spring Barley Breeding for Resistance to xerophytism and Productivity Increasing]. Agrarnyj vestnik Yugo-Vostoka - Agrar-ian Reporter of South-East, 1-2, 40-42 [in Russian].

9. Sheshegova, T. K., & Shchennikova, I. N. (2019). Istochniki cennykh priznakov jachmenia (Hordeumvulgare L.) i ikh ispolzovanie v FANTC Severo-Vostoka [The Sources of Valuable Traits of Barley (Hordeumvulgare L.) and their Use in the Federal Agricultural Research Center of the North-East].Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta - Bulletin of Altai State Agrarian University, 3, 25-31 [in Russian].

Login or Create
* Forgot password?