Введение. В Татарстане ячмень обыкновенный (Hordeum, vulgare L.) – это одна из самых широко возделываемых зерновых культур, востребованная как в продовольственной, кормовой, так и в перерабатывающей отрасли АПК [1, 2].
Как полевая культура ячмень обладает коротким периодом вегетации, раннеспелостью и экономным расходом запасов влаги, что позволяет рационально планировать агротехнические мероприятия [3, 4]. Яровой ячмень отличается стабильными и высокими показателями урожайности. В Республике Татарстан средняя урожайность в 2019-2020 годах составила 3,3 т/га, а в острозасушливом 2021 году – 1,5 т/га [5, 6].
Опыт передовых хозяйств свидетельствует, что при грамотно организованной технологии, учитывающей природно-климатические особенности зоны и биологические особенности сорта, эта культура способна обеспечить до 7 тонн зерна с гектара [7, 8, 9].
В настоящее время в сельскохозяйственном производстве большое внимание уделяется новым сортам, способным заменить старые менее урожайные и не устойчивые к стрессовым факторам среды [10, 11]. Обоснованный выбор сорта, учитывающий зональные почвенно-климатические ресурсы, позволяет в полной мере использовать потенциал современных сортов [12, 13].
Ограниченность природных ресурсов многих сельскохозяйственных регионов, вероятность потерь урожая от влияния неблагоприятных экологических факторов (биотических и абиотических) требует вовлечения в технологию возделывания дорогостоящих техногенных ресурсов, что снижает экономическую эффективность возделывания, влияет на экологическую безопасность среды и качество получаемой продукции [14, 15, 16]. В этой связи устойчивость современных сортов к стрессовым факторам должна быть сопряжена и с высокими показатели урожайных свойств семян, что особенно актуально для семенных посевов.
Целью наших исследований стало изучение влияния агроклиматических факторов на формирование семенных качеств урожая ярового ячменя в Предкамской зоне Республики Татарстан и выявление сортов, способных сохранять качественные характеристики на уровне, обусловленном сортовыми особенностями.
Условия, материалы и методы. Объектами исследования были семена 14 новых сортов ярового ячменя различного эколого-географического происхождения с урожая 2020 и 2021 года, репродуцированные на Арском сортоучастке Предкамской зоны Республики Татарстан. Семена для посева в 2022 году были отобраны с опытов конкурсного сортоиспытания 2020 и 2021 года, где были созданы одинаковые для всех сортов условия роста, развития и формирования урожая.
Опыты по сравнительному изучению качественных характеристик семян сортов ярового ячменя были заложены в ООО «Агробиотехнопарк» Казанского государственного аграрного университета, на территории Лаишевского муниципального района. Определение семенных качеств проводили на кафедре общего земледелия, защиты растений и селекции Института агробиотехнологий и землепользования.
По данным метеопоста Арского сортоучастка, в период налива зерна урожая 2020 года отмечался дефицит осадков, который составил относительно нормы 27 % в июне и 50% в июле. В 2021 г весь период вегетации ярового ячменя характеризовался как острозасушливый. В мае дефицит осадков составил 25% при среднесуточной температуре выше многолетней нормы на 4,3 градуса, в июне дефицит осадков относительно многолетней нормы составил 50%, а температура воздуха превышала норму на 4,0 градуса, в августе осадков выпало меньше нормы на 58% при среднесуточной температуре выше нормы на 3,8 градусов.
Вегетационный период 2022 года на территории ООО «Агробиотехнопарк» отличался сравнительно умеренными температурами и достаточным количеством атмосферных осадков для формирования высокого урожая. Температура воздуха в июле и в августе несколько превысила норму и составила 21,3 °C и 22,5 °C соответственно. Обильные осадки в мае месяце сменились дефицитом атмосферной влаги до 70% к норме в июне, в июле дожди выпадали регулярно, август был острозасушливым. В результате посевы, выполненные в более поздние сроки, пострадали от влияния почвенной засухи в период налива зерна. Сорта, фаза налива и созревания которых проходила в критических по влагообеспеченности условиях сформировали зерно с низкой натурной массой
Результаты и обсуждения. Исследования проводились на сортах, выведенных в селекционно-семеноводческих учреждениях, территориально находящихся в различных эколого-географических зонах. Происхождение сортов и их ботаническая характеристика представлены в таблице 1.
Таблица 1–Ботаническая характеристика сортов ярового ячменя и их происхождение
|
№ п/п |
Сорт |
Учреждение - оригинатор |
Ботаническая характеристика |
|
|
подвид |
разновидность |
|||
|
1 |
Финист st |
ФГБУН «Самарский ФИЦ РАН» |
distichum |
submedicum |
|
2 |
Камашевский |
ТатНИИСХ ФИЦ КАЗНЦ РАН |
distichum |
nutans |
|
3 |
Эндан |
distichum |
submedicum |
|
|
4 |
Тевкеч |
vulgare |
ricotense |
|
|
5 |
Рафаэль |
ФГБНУ «ФИЦ Немчиновка» |
distichum |
nutans |
|
6 |
Поволжский-49 |
ФГБУН «Самарский ФИЦ РАН» |
distichum |
submedikum |
|
7 |
Орда |
ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» |
distichum |
nutans |
|
8 |
Соратник |
ООО «Кургансемена» |
distichum |
nutans |
|
9 |
Корнет стойкий |
РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию» |
distichum |
deficienc |
|
10 |
Колдун |
distichum |
deficienc |
|
|
11 |
Ейфель |
SECOBRA RECHERCHES S.A.S, Франция |
distichum |
nutans |
|
12 |
Гузель |
distichum |
deficienc |
|
|
13 |
Норд 17/2645 |
Германия ГСА |
distichum |
- |
|
14 |
Живаго |
distichum |
deficienc |
|
Неблагоприятные климатические и почвенные условия отрицательно влияют на посевные качества семян, а впоследствии и на их урожайность [17]. Из качественных характеристик семян нами были определены лабораторная всхожесть, масса 1000 семян и натура зерна.
Данные по лабораторной всхожести семян сортов, представленных в таблице 1, определяли рулонным методом (ГОСТ 12038-84).
Таблица 2 – Влияние семенных качеств материнских растений ярового ячменя различных лет урожая на всхожесть семян 2022 г.
|
№ п/п |
Сорт |
Всхожесть семян, % |
Отклонение от уровня 2020 года, % |
|
|
с урожая материнских растений посева 2020 г. |
с урожая материнских растений посева 2021 г. |
|||
|
1 |
Финист- st |
94 |
94 |
0 |
|
2 |
Камашевский |
76 |
80 |
16 |
|
3 |
Эндан |
84 |
84 |
0 |
|
4 |
Тевкеч |
100 |
90 |
-10 |
|
5 |
Рафаэль |
94 |
92 |
-2 |
|
6 |
Орда |
98 |
98 |
0 |
|
7 |
Соратник |
94 |
100 |
6 |
|
8 |
Корнет стойкий |
76 |
92 |
16 |
|
9 |
Колдун |
98 |
92 |
-6 |
|
10 |
Ейфель |
90 |
94 |
4 |
|
11 |
Гузель |
18 |
76 |
58 |
|
12 |
Норд 17/2645 |
96 |
92 |
-4 |
|
13 |
Живаго |
68 |
100 |
32 |
Всхожесть семян с урожая 2020 года у сортов Камашевский, Эндан, Корнет стойкий, Гузель, Живаго была ниже уровня, установленного ГОСТом. В относительно благоприятном по гидротермическим показателям 2020 году (в сравнении с 2021 годом) их лабораторная всхожесть составила 76, 84, 76, 18, и 68 процентов соответственно.
Столь большие различия по всхожесть, могут быть связаны с эпигенетической реакцией сортов в связи с новыми для них агропочвенными и гидротермическими условиями при которых формировалось новое поколение семян. В следующем поколении семян, от высева родительского урожая 2020 года, у сорта Камашевский и Корнет стойкий всхожесть повысилась на 16%, у сорта Гузель – на 58%, у сорта Живаго на 32%. Таким образом, не смотря на довольно жесткие засушливые условия, при которых формировался урожай 2021 года, всхожесть семян следующего поколения, в следствии адаптации, повысилась. Сорт многорядного ячменя Тевкеч, снизил всхожесть на 10 % по сравнению с предыдущим годом. Можно предположить, что для реализации более мощного потенциала колоса этого сорта в засушливых условиях 2021 года было недостаточно фотосинтетических ресурсов.
Лабораторная всхожесть сортов Финист, Эндан, Рафаэль, Орда, Соратник, Колдун, Норд 17/2645 за 2020 и 2021 года имела сходные значения, что свидетельствует о стабильности этого признака у сортов.
Максимальную лабораторную всхожесть потомства семян 2021 года урожая имели сорта Соратник и Живаго, их всхожесть составила 100%, что превысило стандарт на 6%.
Обобщая этот анализ, можно сказать, что на формирование такого признака, как всхожесть семян, влияют условия роста и развития исходных материнских растений. Варьирование этого признака по годам, при прочих равных условиях, может быть связано с экологической устойчивостью сортов.
Даты начала фенологических фаз развития растений в 2022 году представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Даты начала фенологических фаз развития растений ярового ячменя в 2022 году
|
Фенологическая фаза |
Дата начала фазы |
|
Всходы |
7 июня |
|
Кущение |
15 июня |
|
Выход в трубку |
29 июня |
|
Колошение |
11 июля |
|
Молочная спелость |
20 июля |
|
Полная спелость |
15 августа |
Засушливые условия периода налива зерна нивелировали сортовые различия по срокам созревания. Продолжительность вегетационного периода изученных сортов ярового ячменя в условиях Предкамской зоны Республики Татарстан в 2022 году составила 69 дней.
Потенциальная продуктивность культурных растений зависит от множества факторов, в том числе от их устойчивости к экологическим воздействиям, характерным для данной местности [19, 20, 21].
Наиболее характерным и стабильным показателем урожайности является масса 1000 семян, степень выраженности которой влияет и на величину урожая.
Определение массы 1000 семян проводили по принятой методике (ГОСТ 12042-80). Для этого, урожай зерна был предварительно откалиброван на лабораторных решетах и для анализа была использована семенная фракция сходом с решет 2,5 × 20 мм. По данным исследований, масса 1000 семян значительно зависит от биологических особенностей сортов и климатических условий формирования семян (табл. 4).
Известно, что крупность семян у сортов обусловлена генетическими факторами, на степень реализации которой влияют условия роста и развития материнских растений, а также агроклиматические условия года формирования урожая. Реакцию сортов на процесс формирования свойств материнских растений мы оценили путем сравнения данных массы 1000 семян с урожая 2020 и 2021 гг.
Таблица 4– Технологические характеристики сортов ярового ячменя при посеве семенами различных лет репродукции (Казанский ГАУ, 2022 г.)
|
№ п/п |
Сорт |
Масса 1000 зерен, г |
Натура зерна, г/л |
||
|
Семена Арской репродукции 2020 г. |
Семена Арской репродукции 2021 г. |
Семена Арской репродукции 2020 г. |
Семена Арской репродукции 2021 г. |
||
|
1 |
Финист-st |
46,7 |
56,8 |
670,0 |
674,5 |
|
2 |
Камашевский |
52,9 |
60,4 |
668,0 |
677,0 |
|
3 |
Эндан |
50,9 |
53,1 |
668,0 |
679,0 |
|
4 |
Тевкеч |
49,9 |
46,8 |
657,5 |
655,5 |
|
5 |
Рафаэль |
48,9 |
47,0 |
677,0 |
659,5 |
|
6 |
Орда |
45,9 |
56,5 |
670,0 |
690,0 |
|
7 |
Соратник |
59,3 |
52,4 |
679,0 |
668,0 |
|
8 |
Корнет стойкий |
58,7 |
55,7 |
679,0 |
659,5 |
|
9 |
Колдун |
54,9 |
49,7 |
655,0 |
672,5 |
|
10 |
Ейфель |
54,7 |
49,4 |
670,5 |
666,0 |
|
11 |
Гузель |
53,9 |
50,1 |
597,0 |
640,5 |
|
12 |
Норд 17/2645 |
56,7 |
66,5 |
653,0 |
646,5 |
|
13 |
Живаго |
57,5 |
45,5 |
633,5 |
664,0 |
|
НСР05 |
3,49 |
2,19 |
- |
- |
|
Как свидетельствуют данные таблицы 4, масса 1000 семян урожая с посева семенами 2020 года варьировала в диапазоне от 45,9 до 59,3 г. Большинство сортов достоверно превышали стандартный сорт по массе 1000 зерен. В их числе были сорта местной селекции Камашевский и Эндан, сорт Соратник ООО «Кургансемена» и все сорта зарубежной селекции включая и белорусские. К числу наиболее крупнозерных, с массой 1000 зерен от 54 до 59 г можно отнести сорта курганской селекции – Соратник, Республики Беларусь – Корнет стойкий и Колдун, сорта Франции и Германии – Ейфель, Гузель, Норд, Живаго. Многорядный сорт Тевкеч, и двурядные сорта отечественной селекции имели крупность зерна на уровне стандартного сорта.
Семена с урожая 2021 в условиях 2022 года дали более крупнозерное потомство у сорта стандарта (56,8 г). В допустимых пределах точности опыта в одной группе со стандартом были сорта Камашевский и Эндан, Орда, Корнет стойкий. Наиболее крупнозерным в опыте был сорт немецкой селекции Норд 17/2645 с массой 1000 семян 66,5 г, достоверно, как и в предыдущем году превысивший на 9,7 г стандарт Финист.
Объемная масса (натура) зерна потомства с урожая 2020 года у изучаемых сортов варьировала в узком интервале (от 633 до 679 г/л). Наиболее тяжеловесным было зерно у сортов Соратник, Колдун (679 г/л). Близкие к ним значения имели все сорта отечественной селекции, за исключением многорядного сорта Тевкеч и сорт Ейфель (Франция). В этом варианте крупнозерные сорта зарубежной селекции имели более низкую натуру зерна, в сравнении со стандартом.
Объемная масса зерна потомства с урожая засушливого 2021 года у сортов варьировала в интервале от 640 до 690 г/л.
Сорта отечественной селекции в 2022 году не обнаружили существенных различий в формировании выполненности зерна в зависимости от условий роста и развития материнских растений различных лет урожая. Сорта зарубежной селекции Гузель, и Живаго, высеянные семенами 2021 года несколько повысили объемную массу зерна.
Таким образом, по нашим данным признак массы 1000 семян сильнее варьирует в зависимости от условий формирования материнских растений в отличии от объемной массы зерна.
Обобщая проведенный анализ следует отметить, что агроклиматические условия формирования урожая обнаружили сортовую специфичность как при формировании всхожести семян материнских растений, так и при формировании крупности и выполненности зерна урожая следующего поколения. Изменения в особенностях роста и формирования качества семян у сортов в опыте, высеянном авторскими семенами в первый год испытаний, могут дать не объективные данные о возможном потенциале сортов в условиях зоны испытаний. На стабильность формирование таких признаков, как всхожесть семян и масса 1000 зерен, влияют агроклиматические условия роста и развития материнского растения, а степень варьирования этих признаков зависит от уровня экологической устойчивости сорта. Относительно высокую стабильность этих признаков проявили сорта Тевкеч, Рафаэль, Соратник, Эйфель и Норд 17/2645.
