Научная работа: Создание высокопродуктивных сортов и гибридов сорговых культур

Научная работа: Создание высокопродуктивных сортов и гибридов сорговых культур

научно-исследовательская работа

Создание высокопродуктивных сортов и гибридов сорговых культур

Симферополь 2008

Реферат

Объект исследования - самоопыленные линии, стерильные аналоги, сорта и гибриды сорго.

Цель работы – на основе новых методов генетической селекции, создания и изучения исходного материала, выведения новых сортов и гибридов сорго с комплексом ценных морфологических и хозяйственных признаков, а также их ускоренное размножение и внедрение в производство.

Метод исследований - полевой, лабораторный, статистический.

Приведены результаты исследований за 2008 г. За отчетный период в селекционных питомниках изучалось 1345 образцов зернового, сахарного, веничного сорго, суданской травы и сорго-суданковых гибридов. Часть из них оценена на комбинационную способность, по реакции на ЦМС и комплексу хозяйственно-ценных признаков. В предыдущих и конкурсном испытаниях выделены новые высокоурожайные сорта и гибриды зернового, пищевого, сахарного, веничного сорго, суданской травы и сорго-суданковых гибридов. На регистрацию в Государственную службу по охране сортов растений на 2007 год передан сорт сахарного сорго памяти Шепеля и гибрид сориз НАШ.

В питомниках первичного семеноводства (отбора и семенных) размноженны оригинальные семена и семена суперэлиты, а также гибриды первого поколения разных направлений использования в количестве 6210 кг.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ, КОНКУРСНОЕ ИСПЫТАНИЕ, ОБРАЗЕЦ, СТЕРИЛЬНЫЕ АНАЛОГИ, САМОЗАПИЛЕННЫЕ ЛИНИИ, СОРТА, ГИБРИДЫ, ГЕТЕРОЗИС, УРОЖАЙНОСТЬ, ПЕРВИЧНОЕ СЕМЕНОВОДСТВО, ПИТОМНИК ОТБОРА, СЕМЕННОЙ ПИТОМНИК, ОРИГИНАЛЬНЫЕ СЕМЕНА, СУПЕРЭЛИТА, ЭЛИТА, СОРГОВЫЕ КУЛЬТУРЫ, КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ, ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МУЖСКАЯ СТЕРИЛЬНОСТЬ, РЕГИСТРАЦИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

При создании крепкой кормовой базы в южных засушливых районах большое значение имеют культуры, которые могут обеспечить высокие и стабильные урожаи зеленой и сухой массы в экстремальных условиях. Весомую роль в этой связи может сыграть сорго разного направления использования – зерновое, силосное, суданская трава, сорго-суданковые гибриды. Как техническую культуру для изготовления веников используют веничное сорго.

Сорговые культуры, имея высокую жаровыносливость и засухоустойчивость и одновременно стабильность по продуктивности, в то же время хорошо реагируют на орошение, обеспечивая при небольших оросительных нормах высокие прибавки урожая. Это свойство необходимо использовать в условиях дефицита поливной воды, а также при планировании культуры на условно орошаемых землях - спутниках.

В зеленом конвеере, из кормовых однолетних культур, сорго является одним из экономически выгодных: во-первых: сорго хорошо отрастает после скашивания, что дает возможность получать на неполивных землях 2-3, а на орошении - до 4 укосов зеленой массы и урожайность соответственно 400-500, 1000 и больше центнеров с 1 га. Во-вторых, норма высева семян сорго в 3-5 раз меньше кукурузы, почти в 10 раз меньше бобово-злаковых смесей, а урожайность - существенно превышает последние. В третьих, при использовании сортов и гибридов сорговых культур разных групп спелости и посевов их в разный срок, достигается гарантированное обеспечение кормами в конкретно намеченные периоды и в необходимом количестве. При этом срок поступления зеленой массы можно изменять в зависимости от сложных условий без существенного влияния на общую производительность посевов, что не наблюдается у других одноукосных однолетних культур.

В последнее время создана новая культура зернового сорго - сориз или крупяное сорго, предназначенное для переработки его зерна на крупу. Выход крупы из зерна сорго составляет 75-85%, а по пищевым качествам она не вступает крупе из риса и кукурузы. Выведены сорта сориза из которых можно получать после термической обработки и воздушные изделия.

Сорго зерновое и сахарное целесообразно использовать как сырье для получения биоэтанола.

Однако, несмотря на большие преимущества сорговых культур, площади посевов в Крыму остаются незначительными. Одна из главных причин этого - плохо налаженное семеноводство, недостаточное количество высокоурожайных низкорослых сортов и гибридов зернового сорго, приспособленных к механизированному сбору и к местным засушливым условиям, недостаточная разработка зональной и сортовой агротехники выращивания их на неполивных землях, слабая пропаганда и реклама.

Таким образом, широкое распространение сорговых культур дает возможность улучшить кормопроизводство в хозяйствах Крыма, повысить урожайность и стабильность кормовых культур и существенно снизить себестоимость кормов.

Целью наших исследований является разработка и совершенствование методов генетической селекции, создание на основе ЦМС новых гибридов сорговых культур с комплексом ценных морфологических и хозяйственных признаков, устойчивых к засухе, полеганию, повреждению вредителями и болезнями, превышающих по продуктивности районированные сорта на 20-30%, а также их ускоренное размножение и внедрение в производство.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Создать и выучить новый исходный материал для селекции сорго.

2. Провести испытание новых сортов и гибридов, лучшие передать на экспертизу в Государственную службу по охране сортов Украины.

3. Размножить в звеньях первичного семеноводства оригинальные и элитные семена сорго разного направления использования

1. ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В условиях преобразования сельскохозяйственного производства, одним из главных факторов его подъема и стабильности являются достижения научно-технического прогресса и новые экономические механизмы. В этой связи главной задачей научно-исследовательских учреждений является правильный выбор высокоприоритетных направлений в работе с целью достижения максимального эффекта короткие сроки. Одно из таких направлений в настоящее время является ускорение процесса создания и использования в широком масштабе высокоурожайных, с высоким качеством продукции, пищевых, зернофуражных и кормовых культур.

Для южных регионов нашей страны и в засушливых условиях Крыма, одной из таких культур является сорго. Универсальность в использовании, высокая засухоустойчивость, и в тоже время отзывчивость на орошение солевыносливость, неприхотливость к почвам, малая норма высева и высокий коэффициент размножения позволяют в короткий срок осуществлять необходимое расширение посевных площадей сорго лучшими сортами и гибридами. Всестороннее изучение и использование эффекта гетерозиса, устойчивости основных признаков к биотическим и абиотическим факторам у разных видов сорговых культур (сорго зерновое и сахарное, сорго-суданковые гибриды и суданская трава), надёжное промышленное семеноводство – главная задача селекции и семеноводства на современном этапе.

В результате многолетних исследований (1988-2007 гг.) сотрудниками проблемной НИ лаборатории сорго проведена значительная работа по созданию исходного материала сорговых культур и выведению новых сортов и гибридов: создано более 1200 самоопыленных линий, 50 стерильных аналогов, включено в Реестр сортов растений Украины 15 сортов и гибридов сорговых культур различного направления использования.

Дальнейшее расширение и углубление исследований по сорговым культурам, разработка новых направлений в использовании продукции (получение крупы, воздушных хлопьев, крахмала, сахара, спирта и др.) дает возможность более полно оценить сорго с народно-хозяйственной точки зрения, выявить потенциальные возможности в качестве пищевой, кормовой и технической культуры.

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

Научные исследования по селекции сорговых культур проводились в специально выделенном селекционном севообороте, который размещен на опытном поле Крымского агротехнологического университета НАУ.

При постановке и проведении исследований руководствовались специальными методами полевого опыта (Б.А.Доспехов. 1979,1985), Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (2000), Методикой по селекции и семеноводству гибридного сорго (Н.А. Шепель, 1985).

Селекционные опыты размещались в опытном поле, а питомники первичных звеньев семеноводства на полях университета.

Предшественник - зерновые колосовые. Вслед за уборкой предшественника проводилось двукратное лущение стерни дисковой бороной, а затем вспашка на глубину 23-25 см. Под вспашку вносились фосфорные удобрения в виде простого суперфосфата навесным разбрасывателем НРУ-0,5. В таком состоянии поле оставляли под зиму.

Весенняя допосевная подготовка почвы состояла из ранневесенней культивации зяби на глубину 5-7 см. За месяц до посева сорго для борьбы с многолетними сорняками вносили гербицид Луварам - 2л/га.

Посев семеноводческих и селекционных участков в отчетном году начиначали, когда среднесуточная температура воздуха составляла 15°С, то есть после 6 мая. Вслед за посевом поле прикатывали кольчато-шпоровыми катками ЗККШ-6. Через 4-5 дней после посева проводили довсходовое боронование средними зубовыми боронами поперёк направления посевов. Участки гибридизации и участки размножения сеяли с соотношением рядов материнской стерильной линии и опылителя 10:2 и 6:6.

Уход за посевами состоял из обработки гербицидами 2,4Д (Диаленом) дозой 2 л/га в фазе 4-5 листьев у растений сорго и одной междурядной обработки (КРН-4,2), ручной прополки (удаление куриного проса и мышея).

Для посева селекционных питомников, конкурсного, предварительного испытания и участков гибридизации применяли переоборудованную селекционную сеялку СПЧ-6. Размещение делянок селекционных опытов проводилось систематическим методом, трехярусно, шахматным способом. Элементарные делянки в испытаниях зернового сорго были площадью 21 м2, повторность трех- и четырёхкратная, в предварительном испытании сахарного сорго и сорго-суданковых гибридов – делянки двухрядковые, площадью 14 м2, повторность трехкратная, во всех селекционных питомниках – без повторений, однорядковые, площадью 7 м2.

Уборку зернового сорго в испытаниях проводили прямым комбайнированием финским комбайном “Сампо-500” в фазе полной спелости зерна, с определением его влажности полевым влагомером ВЗПК-1. Урожай зерна проводили к стандартной (14%) влажности.

Скашивание и сбор зеленой массы сорговых культур проводили вручную (серпами) с одновременным взвешиванием всей массы на платформенных почтовых весах. Первый укос суданской травы и сорго-суданковых гибридов убирали на 50-55 день после всходов, или за 7-10 дней до выметывания, второй на 40-45 день после первого и третий – на 45 после второго. С каждой делянки отбирали два пробных снопа по 3-5 кг для определения выхода сена, абсолютно сухого вещества, а также структуры урожая. Силосное сорго убирали в фазе восковой спелости зерна.

В качестве стандарта приняты районированные в Крыму сорта и гибриды сорговых культур: для сортов и линий зернового сорго- сорт Крымбел; для гибридов – гибрид зернового сорго Крымдар10; по сахарному – сорт Крымское 15; по сорго-суданковым гибридам – Юбилей 50, по суданской траве - сорт Многоукосная.

Для всесторонней оценки сортообразцов, изучаемых факторов в опытах проводили: фенологические наблюдения, биометрические измерения, полевую оценку устойчивости к бактериозу, головне, тле и кукурузному мотыльку; определяли: содержание сахаров в соке стеблей, оценку образцов по реакции на цитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС) и другие наблюдения и исследования.

Кроме этого в селекционных питомниках проводили оценку образцов по комплексу хозяйственно-ценных признаков. В результате жесткой браковки выделены наиболее продуктивные номера для различных направлений использования. Отдельные из них предложены для регистрации.

В семенных питомниках первичного семеноводства проводились видовые и сортовые прополки, апробация и массовый отбор типичных растений.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по Вольфу (1966), Доспехову (1985) и Методике государственного сортоиспытания (2000) в вычислительном центре ЮФ «Крымский агротехнологического университета» НАУ и на персональных компьютерах.

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

сорго сорт гибрид самоопыленный

3.1 Почвы опытного участка

Опытное поле Крымского агротехнологического университета, где проваодились опыты расположено в зоне предгорных степей. Почвы этой зоны были изучены Н.Н. Клепининым (1935); П.Г. Гусевым (1966), В.Н. Ивановым (1966) и И.Я. Половицким (1979) и выделены в тип - чернозем южный, карбонатный, малогумусный, среднемощный, местами щебенчато-хрещеватый на красно-бурых плиоценовых глинах. Почвенный разрез данного типа почв характеризуется следующими показателями:

- горизонт А1 (0-24 см). Темно-серый с буроватым оттенком, вверху – рыхлый, к низу – плотнее. Структура комковато-пористая с примесью пыли;

- горизонт А2 (24-34 см). Окраска несколько темнее, плотность значительно выше. Структура хорошо выравненная, комковато-зернистая;

- горизонт В (34-94 см). Характерна серовато-бурая окраска с постепенным переходом в желто-бурую. Отмечается наличием псевдомицелия, уплотнен, часто со значительными включениями щебня. Структура комковато-ореховая;

- горизонт С (94-150 см). Характерна желто-бурая или палево-бурая окраска, глинистый с включением белоглазки. Структура комковато-призмовидная.

По механическому составу почвы следует отнести к пылевато-иловатым легким глинам, в которых содержание ила с глубиной уменьшается, а количество пылеватых частиц увеличивается. Однако, не смотря на более высокое содержание илистой фракции в слое почвы 0-20 см, количество структурных агрегатов здесь несколько меньше, чем в слое 20-40 см, где их содержание наибольшее и достигает 72%. Это может быть объяснено постоянным разрушением структуры верхнего слоя почвы сельскохозяйственными орудиями в момент обработки почвы.

Анализируя водно-физические свойства, необходимо отметить, что объемная масса почвы до глубины 60 см изменяется в оптимальных пределах. Постепенное увеличение объемной и удельной массы по профилю почвы объясняется снижением содержания органического вещества с глубиной и постепенной заменой его минеральной частью почвы, обладающей более высокими показателями плотности и удельной массы. Высокая скважность таких почв является важнейшим фактором высокой их влагоемкости. Поэтому зимние осадки накапливаются в почве преимущественно в корнеобитаемом слое. Однако, количество доступной влаги в почве не достаточно, вследствие высокого порога влажности завядания.

Содержание гумуса в верхних горизонтах колеблется от 2,7 до 2,9%. В метровом объёме запасы его составляют 200-230 т/га, из них в слое 0-20 – 25,7%, полуметровом – около 68%, в слое 50-100 см – до 32% [30, 64].

Содержание валового азота в верхнем гумусовом слое составляет 0,20-0,26%, в нижнем 0,085-0,097%. Запасы общего азота в слое 0-100см – свыше 22 т/га. Гидролизуемого азота в пахотном слое – 11 мг/100 г сухой почвы. Фосфора в пахотном слое содержится 0,098%, в подпахотном – снижается до 0,075%. Подвижного фосфора (Р2О5 по Мичигану) – 1,15 мг/100 г сухой почвы. Обеспеченность карбонатных почв доступными фосфатами при таком содержании для зерновых культур считается низкой. Поэтому отмечается высокая эффективность фосфорных удобрений. В то же время, отсутствует эффективность калийных удобрений, так как обеспеченность данных почв калием считается высокой. Содержание валового К – 1,18-1,22% и подвижного 27,8-33,5%. Почва вскипает с поверхности: с глубиной количество карбонатов резко возрастает, pH водной суспензии составляет 7,2-7,4.

Данные почвы по водно-физическим и агрохимическим свойствам вполне пригодны для возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и такой культуры как сорго, и являются типичными для предгорных степей Крыма. Сорго на таких почвах при оптимальных метеорологических условиях всегда даёт сравнительно высокие и стабильные урожаи, что предопределяет его широкое возделывание в указанном регионе.

3.2 Агрометеорологические особенности

Среднегодовая температура воздуха +10,1ºС. Сумма эффективных температур выше +10º составляет 3162º. Продолжительность безморозного периода – 182 дня. Среднемноголетняя норма осадков составляет 509 мм. Этого количества влаги недостаточно для нормального произрастания многих сельскохозяйственных культур. Дефицит влаги, в значительной мере, усиливается за счет неблагоприятного распределения осадков по периодам года и характера их выпадения. Так, летние осадки, выпадая в виде ливней на иссушенную продолжительным бездожьем почву, дает большой сток или испаряется из верхних ее слоев, не успевая просачиваться вглубь. Среднемесячная относительная влажность воздуха с апреля по октябрь составляет 55%, а в июле – сентябре – 45-47%. За эти три месяца набирается 23 дня, когда она опускается ниже 30%, а в отдельные засушливые дни - до 8-10%, что губительно влияет на вегетирующие растения (Агроклиматический справочник по Крымской области, 1960).

Весна отличается небольшим количеством осадков, которые выпадают преимущественно во второй ее половине. В среднем выпадает около 107 мм осадков. Однако, в отдельные годы сумма осадков за весну выпадает ниже. Значительная часть их может оказаться непродуктивной, вследствие ливневого характера их выпадения и высоких температур воздуха. В марте, и особенно в апреле, вероятны сильные северо-восточные ветры, которые вызывают пыльные бури. Температурный режим весной очень неустойчив. Возможны частые возвраты холодов; даже в начале мая возможны заморозки. Среднесуточная температура выше +10ºС устанавливается с 19 апреля.

Лето очень жаркое. Среднесуточная температура в июле и августе превышает 20-21ºС, а дневные достигают 34-40º С. В среднем за лето выпадает 166 мм осадков, преимущественно в виде ливней. При таком характере осадков почвенные запасы влаги пополняются слабо. Ежегодно отмечаются суховеи.

В таких условиях влага является основным лимитирующим фактором, сдерживающим рост урожая сельскохозяйственных культур.

3.3 Агрометеорологические условия за период вегетации сорго в 2008 году

Агрометеорологические условия за период вегетации сорго в отчетном году были разнообразными. Первая декада апреля была прохладной, температура составила 5-10оС. Минусовые температуры не наблюдались. До конца декады воздуха прогрелось до 10оС. Осадки за этот период составили 22,5 мм, и они выпали за два дня. Во второй декаде температура воздуха повысилась по сравнению с первой на 8о, что составило 14,5оС, осадков не было. В третьей декаде наблюдалось в первые дни высокая температура воздуха. В дневные времена она составляла 24-25о, а с 24-25 апреля началось ее снижение, осадков практически не наблюдалось (4,5 мм). В целом за месяц осадков выпало меньше средней многолетней нормы на 7,0 мм, а температура воздуха при этом была выше среднемноголетней на 1,7о (табл. 3.1). Посев сорго начали 24-25 апреля. В этот период в почве находилось достаточное количество влаги, и сама почва на глубине 10 см прогревалась до 14-16о.

Первая декада мая была влажной и сравнительно прохладной. Среднесуточные температуры были на уровне третьей декады апреля. Осадков выпало всего 21,0 мм. Во второй декаде мая сохранилась прохладная погода, осадки составили 17 мм, температура почвы на глубине 10 см была как в первой, так и во второй декаде 15-16оС, что на 1 градус ниже многолетнего значения. В таких условиях было невозможно получить дружные всходы сорго. Начало всходов у культур сорго фиксировали от 5 до 22 мая. В третьей декаде также наблюдалась прохладная погода. На конец мая среднесуточная температура составила 15оС, осадков было достаточно - выпало 33,5 мм дождей. В целом май отчетного года по температурному фактору был ниже многолетних значений на 1,7оС, а по осадкам, напротив, влажным, на 15,5 мм превысил среднюю многолетнюю норму.

В первой и второй декаде июня преобладала сухая погода за исключением небольших осадков в первой декаде – 8,7 мм. Температура воздуха варьировала от 15-17оС в начале первой декады до 20 в конце нее. Дневная температура на конец декады составляла 26-28оС. Со второй декады началось стойкое нарастание температур (22-25оС), почва на глубине 10 см прогревалась к 21-23оС, что выше многолетнего значения на 1-3о, а в отдельные дни она составляла 25-26оС, что неблагоприятно сказывалось на растениях. В третьей декаде июня наблюдалась такая же погода. Среднесуточная температура воздуха составила 22,2оС, осадков было 7,5 мм. В целом за месяц выпало 16,2 мм осадков, что составило 23,8% от средней многолетней нормы. Высокие дневные температуры до 30-34оС способствовали интенсивному прохождению фаз развития растений сорго.

Таблица 3.1- Характеристика основных элементов погоды за вегетационный период сорговых культур, в 2008 г.

Анализируя погодные условия месяца, следует отметить, что в июне наблюдалась погода с необычным тепловым режимом. Среднемесячная температура воздуха была на 2,7оС выше многолетней при небольших осадках – 16,2 мм. Июль характеризуется сухой и жаркой погодой. Осадки были незначительными: в первой декаде, выпало 8,8 мм, во второй – не было и в третьей – 12,0 мм. Всего за месяц выпало 20,8 мм, что на 42,2 мм или 66,7% меньше многолетнего значения. Температурный режим в июле был на 0,4о выше многолетней нормы, в отдельные дни максимальная температура днем поднималась к 30-35оС, а ночные температуры были 13-18оС. Недостаток влаги и высоких дневных температур способствовало слабому росту и развитию сорго. Цветение сорговых культур проходило в таких условиях очень быстро и интенсивно и на 2-3 недели раньше обычного года, а у некоторых образцов, напротив – задержалось на 8-10 дней.

Температура первой декады августа была выше третьей декады июля на 3оС, осадков не наблюдалось. Вторая и третья декады характеризовались сухой и жаркой погодой, осадков практически не было (8,5 мм в конце третьей десятидневки). Наблюдались дни, когда максимальная температура воздуха составляла 37-38оС. В этот период поверхность почвы днем нагревалась к 56-58оС, температура почвы на глубине 10 см снова повысилась к неблагоприятным для растений значений – 24-26оС, что на 1-2оС превышала норму. Во второй половине третьей декады температура стала падать, с 27 августа в среднем за сутки она составила 15-20оС. В целом, август характеризуется высоким тепловым режимом, на 1,7оС превысил среднее многолетнее значение. Сумма осадков за месяц была на 26,5 мм ниже средней многолетней, что составило 24,5% от нормы. На конец августа-начало сентября большинство образцов имело полную спелость зерна.

Сентябрь был теплым: среднесуточная температура в первую-вторую декаду держалась на уровне 18-20оС. Только на конец второй и в третью, температура стала немного ниже – 12-14оС. Основные дожди прошли во вторую декаду – 31,5 мм, за месяц выпало 42,5 мм осадков, что превысило среднемноголетнее значение на 7,5 мм. Погодные условия сентября месяца способствовали хорошему накоплению силосной массы у сахарного сорго и дозреванию у него зерна. Таким образом, агрометеорологические условия 2008 года, за период вегетации сорго разного направления использования, можно характеризовать, как благоприятные в мае по влаге и неудовлетворительные по температурному фактору и экстремальными - в основной период вегетации сорго: осадков за вегетационный период сорго выпало всего 164 - на 112 мм или 59,4% от многолетней нормы. Сорго в таких условиях сформировало достаточно невысокий урожай, как зеленой массы, так и зерна.

4  ИЗУЧЕНИЕ, РАЗМНОЖЕНИЕ, СОХРАНЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА И СОЗДАНИЕ КОЛЛЕКЦИИ СОРГО

Создание нового исходного материала на стерильной основе, всестороннее изучение коллекционного и селекционного материала, использование его в селекции на гетерозис, изучение и использование ЦМС, подбор родительских пар для гибридизации, включение селекционных образцов в гибридизацию и оценка их на комбинационную способность, а также возможность обмена селекционным материалом между научными учреждениями является главным заданием исследований по сорго разного направления использования.

Для решения комплекса проблем наибольшие расходы труда приходяться на селекционно-генетическую работу по созданию нового селекционного материала, особенно стерильных аналогов и самоопыленных линий. Здесь применяются новые методы практической селекции: инцухтирование, поворотные скрещивания, разные отборы, гибридизация, мутагенез и др. Это дает возможность проводить широкую комплексную оценку количественных признаков и биологических свойств образцов на высоком методическом уровне.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21