Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ НА СТЕРИЛЬНОЙ ОСНОВЕ В УСЛОВИЯХ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОГО РАЙОНА

Горячих А.С. 1 Ступаков А.Г. 2 Куликова М.А. 2 Ломазов В.А. 2
1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова»
2 ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина»
Центрально-Черноземный регион является ведущим в России по производству сахарной свёклы. Однако применение традиционных агротехнологий в условиях характерного для этого региона неустойчивого увлажнения не позволяет достичь высокой урожайности сахарной свёклы и, как следствие, высокого уровня производства сахара. Одним из факторов недостаточной урожайности и сахаристости корнеплодов является несовершенство технологии производства семенных материалов. Существующие отечественные производственные сорта и гибриды сахарной свёклы не обеспечивают высокой полевой всхожести, раздельноплодности и не дают высокой продуктивности. При этом перспективные, основанные на использовании цитоплазматической мужской стерильности технологии семеноводства требуют исследования применительно к конкретным природным, климатическим и почвенным условиям. В статье на основе мелкоделяночных полевых опытов с гибридом РМС-73 рамонской селекции исследуется влияние схем размещения компонентов и оптимальных приёмов семеноводства на повышение продуктивности и улучшение качества семенного материала в условиях Центрального Черноземья. Анализ фенологических наблюдений, проведённый на семенниках гибрида при раздельном способе выращивания, свидетельствует о том, что на синхронность прохождения фаз развития компонентов существенное влияние оказывают сами компоненты, их биологические особенности, а также складывающиеся метеорологические условия в период вегетации. На основе проведенного анализа предложены наиболее предпочтительные способы выращивания семенников: выращивание смесью корнеплодов, получаемых в маточных посевах чередующимися рядами при соотношении 1:3, 1:4; посадка семенников смесью корнеплодов, содержащей 10–15 % гетерозисного опылителя; возделывание семенников раздельно по компонентам при соотношении 4:16 и 4:12. Полученные результаты могут быть использованы при разработке инструментария иерархического экспертного оценивания и научно обоснованного многокритериального выбора инновационных агротехнологий выращивания сахарной свёклы
сахарная свёкла
семенной материал
цитоплазматическая мужская стерильность
Центрально-Черноземный район
1. Бартенев И.И. Развитие и совершенствование приемов производства гибридных семян / И.И. Бартенев, В.И. Юров, О.В. Лукьянова // Сахарная свекла. – 2007. – № 6. – С. 20–23.
2. Бартенев И.И. Влияние площади питания на морфологические особенности семенных растений и посевные качества гибридных семян / И.И. Бартенев, В.И. Юров, И.И. Кислинский, О.М. Нечаева // Сахарная свекла. – 2007. – № 10. – С. 31–33.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (С основами статистической обработки результатов исследований). – Изд. 4-е, перераб. и доп. – М.: Колос, 1979. – 416 с.
4. Юров В.И. Совершенствование схем размещения компонентов диплоидных гибридов сахарной свеклы в условиях ЦЧР // Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата с.-х. наук. – Рамонь, 2009. – 24 с.
5. Мищенко В.М., Логвинов В.А., Логвинов А.В. и др. Теоретические и практические аспекты использования цитоплазматической мужской стерильности сахарной свёклы// Сахарная свекла. – 2016. – № 1. – С. 16–19.
6. Ломазов В.А., Михайлова В.Л., Петросов Д.А. Инструментарий оценивания эффективности региональных инновационных проектов в АПК // Новая наука: От идеи к результату. – 2016. – № 5–1 (84). – С. 141–143.
7. Ломазов А.В., Ломазов В.А., Петросов Д.А. Формирование иерархии оценочных показателей сложных динамических систем на основе экспертных технологий // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 7–4. – С. 760–764.
8. Балабанова Г.И. Перспективы и возможности импортозамещения основных видов продовольствия // Сахарная свекла. – 2014. – № 10. – С. 2–7.
9. Корниенко А.В., Парфёнов А.М. О выборе сортов и гибридов для сырьевой зоны сахарного завода // Сахарная свекла. – 2006. – № 6. – С .26–27.
10. Роик Н.В., Иващенко А.А., Пыркин В.И. и др. Интенсивная технология выращивания сахарной свёклы: Рекомендации: Пер. с укр. – М.: ООО «Лион Пресс», 2008. – 76 с.
11. Сахарная свёкла (изд. 2-е, перераб. и доп.). Под ред. В.Ф. Зубенко. – К.: Урожай, 1979. – 416 с.

Получение семян сахарной свёклы высокого качества (энергия прорастания, всхожесть, выполненность, одноростковость, выравненность) одно из важнейших требований интенсивной технологии возделывания фабричной свёклы, которая должна иметь, по мнению ряда авторов [10], такие показатели семенного материала, как лабораторная всхожесть, одноростковость и энергия прорастания не менее 95 % при влажности не более 14 %.

Семенной материал сахарной свёклы сам по себе разнообразен как по генетическим особенностям, так и по наличию односемянных плодов, многосемянных соплодий различной величины и формы.

Существующие производственные сорта и гибриды сахарной свёклы не обеспечивают высокой полевой всхожести, раздельноплодности и не дают высокой продуктивности. Особую озабоченность вызывает проблема, связанная с отсутствием достаточного количества отечественных семян и отставанием селекционной науки по выведению современных гибридов [8], наиболее адаптированных к конкретным регионам, максимально использующих их агро- и биоклиматические ресурсы [9, 11]. В связи с этим важнейшее значение имеет создание и внедрение в производство более продуктивных гибридов раздельноплодной сахарной свёклы, характеризующихся не только хорошей продуктивностью и технологичностью в фабричных посевах, но и имеющих высокую односемянность и выравненность плодов. В полной мере таким требованиям отвечают гибриды сахарной свёклы на стерильной основе, семеноводство которых ещё в достаточной мере не отработано и требует дальнейшего решения.

Семеноводство сахарной свёклы гибридов на стерильной основе – сложный процесс, зависящий от биологических особенностей используемых компонентов, избирательности при опылении, соотношения и размещения родительских форм в семенных посевах. Система агромероприятий по выращиванию семенников сахарной свёклы гибридов с использованием цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) должна строиться с учётом их биологических особенностей и требований к факторам внешней среды в отдельные периоды роста.

Не следует забывать, что между свёклой второго года жизни и маточной свёклой существует самая тесная взаимосвязь. Несоблюдение оптимальных условий при возделывании свёклы второго года жизни зачастую приводит к неиспользованию тех потенциальных возможностей по формированию урожая, качества семян, которые были заложены в корнеплодах, выращенных в качестве материнских растений. Свекловичное семеноводство располагает многочисленными данными, свидетельствующими о том, что и условия выращивания маточной свёклы влияют не только на урожайность корнеплодов и их качество, но и на продуктивные свойства семян [1, 2].

Некоторые авторы отмечают, что продуктивность гибридов на основе ЦМС, их качество зависят не только от подбора компонентов скрещивания, обладающих высокой продуктивностью и комбинационной способностью, но и от способа выращивания, соотношения компонентов и размещения их на участке гибридизации [4, 5]. В связи с этим для выбора оптимальной схемы размещения компонентов гибридов необходим также тщательный анализ входящих составляющих, такие как энергия развития, характер роста, пыльцеобразовательная способность опылителя, синхронность цветения и ряд других показателей.

Основная цель наших исследований заключалась в разработке и научном обосновании основных схем размещения компонентов и оптимальных приёмов семеноводства, направленных на повышение продуктивности и улучшение качества семенного материала.

Для решения данных вопросов проводили мелкоделяночные полевые опыты, а также лабораторные исследования по общепринятой в системе ВНИИСС методике, частично нами модифицированной с учётом специфики изучаемых вопросов.

Было предусмотрено черезрядное размещение компонентов при соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11, смесью корнеплодов при содержании 20, 15, 10, и 5 % опылителя и корнеплодами в чистоте каждого компонента при соотношении 1:2, 1:3, 1:3, 1:4, (схема посадки соответственно 4:8, 2:6, 4:12, 4:16).

В соответствии с этим изучались следующие варианты:

1–5. Посадка корнеплодами на стерильной основе, выращенными в мелкоделяночных посевах чередующимися рядами при соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11.

6–9. Посадка компонентов смесью корнеплодов, выращенных в маточных посевах семенной смесью, имеющей соответственно 20, 15, 10, 5 % гетерозисного опылителя.

10–13. Посадка корнеплодами на стерильной основе раздельно по компонентам при соотношении опылителя к МС форме соответственно 1:2, 1:3, 1:3, 1:4 (схема посадки 4:8, 2:6, 4:12, 4:16).

Исследования проводились в течение трёх лет (2012–2014 гг.) с гибридом РМС-73 рамонской селекции.

Анализ фенологических наблюдений, проведённый на семенниках гибрида при раздельном способе выращивания, свидетельствует о том, что на синхронность прохождения фаз развития компонентов существенное влияние оказывали сами компоненты, их биологические особенности, а также сложившиеся метеорологические условия в период вегетации.

Наблюдения за особенностями развития компонентов гибрида показали, что первые розетки растений опылителя и МС компонента появились одновременно. При этом у обоих компонентов соответственно 82,6 и 85,1 % семенных растений они появились в первую десятидневку.

В фазу стеблевания и бутонизации растения опылителя и МС формы вступили в одно время. В фазу цветения оба компонента вступили также одновременно, но продолжительность цветения опылителя была дольше МС растений (по годам) на 5–6 дней. К моменту начала уборки урожая семенных растений они имели среднюю высоту 90,7-97,0 см, количество продуктивных стеблей на одно растение – 6,0–7,5 штук, при этом 90,7–91,3 % кустов было второго и третьего типа, а 9,3–8,7 % – первого типа. Мощность развития семенников, количество стеблей, высота развития куста, а также формирование определённого типа куста в большей степени определялось количеством выпавших осадков, температурными условиями и в меньшей степени зависело от схемы посадки и соотношения компонентов.

По данным некоторых исследователей [1] для хорошего переопыленияи и затем завязываемости семян необходимо, чтобы цветение опылителя незначительно по времени опережало цветение мужского стерильного компонента и было более продолжительным. Поэтому подбор гетерозисного опылителя, который бы отвечал таким требованиям, – одна из основных задач при формировании гибрида на стерильной основе.

В проводимых нами исследованиях количество соцветий на одном гектаре посадочной площади семенных растений гибрида, а также степень их ветвления на данном этапе в зависимости от соотношения компонентов незначительно отличались друг от друга. Максимальное количество цветков на обоих компонентах формировалось на основных стеблях и ветвях первого порядка. Установлено, что вначале раскрываются хорошо развитые цветки на главном стебле, а затем побегах первого порядка. Причём несколько больше раскрывалось цветков опылителя по сравнению с МС формой, и такая же закономерность сохранялась до окончания фазы цветения. В среднем одно растение опылителя цветёт 28 дней (по годам 26, 28, 30 дней). В разрезе одного семенного куста МС компонента и опылителя наибольшей длительностью цветения обладали цветки, находившиеся на главном стебле и ветвях первого порядка. От 12 до 18 дней продолжалось их цветение. На ветвях же последующих порядков (ветви второго и третьего порядков) продолжительность цветения сокращалась до 5–8 дней. Длительность межфазных периодов от розетки до цветения соответственно составила 54–59 дней. В тот период, когда основная масса плодов на семенниках сахарной свёклы гибрида на стерильной основе уже сформировалась, а пустоцвет хорошо был заметен (период начала побурения плодов), нами проводилось определение степени завязывания плодов (табл. 1).

Таблица 1

Степень завязывания семян гибрида на стерильной основе (в среднем за 2012–2014 гг.)

Варианты

Ветви первого порядка

Ветви второго порядка

цветков,

шт./растение

плодов,

шт./растение

% завязывания

цветков,

шт./растение

плодов,

шт./растение

% завязывания

Посадка корнеплодами с ЦМС, выращенными в маточных посевах чередующимися рядами

соотношение 1:3

29

26

89,6

27

24

88,8

соотношение 1:4

30

26

86,6

27

23

86,1

соотношение 1:5

29

24

82,7

24

20

83,3

соотношение 1: 9

28

22

78,6

23

18

78,2

соотношение 1:11

28

20

71,4

24

16

66,6

Посадка смесью корнеплодов, содержащей гетерозисный опылитель

20 % опылителя

28

25

89,3

26

23

88,4

15 % опылителя

27

23

85,1

24

20

83,3

10 % опылителя

25

20

80,0

23

18

78,2

5 % опылителя

26

22

83,8

27

22

81,4

Посадка корнеплодами с ЦМС раздельно по компонентам

соотношение 4:16

32

28

87,5

28

24

85,7

соотношение 4:12

30

25

83,8

27

22

81,4

В условиях естественного цветения семенников сахарной свёклы гибрида на стерильной основе при посадке смесью корнеплодов и соотношении 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:11 лучшая завязываемость плодов на ветвях первого и второго порядков наблюдалась при соотношении 1:3 (89,6 % у ветвей первого порядка и 88,8 % у ветвей второго порядка) и при соотношении 1:4 (соответственно 86,6 и 86,1 %). При посадке смесью корнеплодов, содержащей от 5 до 20 % гетерозисного опылителя, наибольший процент завязавшихся плодов на ветвях первого порядка отмечен при содержании в смеси опылителя 20 и 15 % (соответственно 89,3 и 85,1 %), а также на ветвях второго порядка (соответственно 88,4 и 83,3 %). Снижение же количества опылителя в смеси до 10 и 5 % привело к заметному уменьшению степени завязывания плодов на ветвях как первого (соответственно 80,0 и 83,8 %), так и второго порядков (78,2 и 81,4 %). Вероятно, это можно объяснить формированием недостаточного количества пыльцы в период цветения растений для того, чтобы произошло полное переопыление МС формы. С другой стороны, по-видимому, опылитель явился слабым источником пыльцы.

При посадке корнеплодами с ЦМС раздельно по компонентам сужение соотношения от 4:16 (1:4) до 4:12 (1:3) обусловило заметное снижение процента завязавшихся плодов: на ветвях первого порядка от 87,5 до 83,8 % и на ветвях второго порядка от 85,7 до 81,4 %.

С целью более детального изучения опылителя, как источника пыльцы, была поставлена задача по выявлению роли места расположения опылителя по отношению к МС форме. Для этого изучали следующие соотношения компонентов и схемы посадки при черезрядном их размещении: 1:5 (схема посадки 4:20), 1:4 (схема посадки 8:32), 1:4 (схема посадки 4:16), 1:3 (схема посадки 4:12), 1:3 (схема посадки 2:6), 1:2 (схема посадки 4:8) и проводился анализ влияния удалённости опылителя на степень завязываемости семенников МС формы (табл. 2). Так, при черезрядном размещении компонентов гибрида при соотношении 1:5 (схема посадки 4:20) определялась завязываемость семян мужскостерильного компонента на 20 рядке (14,7 м от опылителя) и на втором рядке (2,1 м). Для последующих схем, соответственно, на втором и 32 рядке (23,1 м) при посадке 8:32, на втором и 16 рядке (11,9 м) при посадке 4:16, на втором и 12 рядке (9,1 м) при посадке 4:12, на втором и шестом (4,9 м) при посадке 2:6, на втором и восьмом (6,3 м) при посадке 4:8.

Таблица 2

Завязываемость семян гибрида на стерильной основе в зависимости от удалённости опылителя (в среднем за 2012–2014 гг.)

Варианты выращивания семян раздельным способом при соотношении

Расстояние МС формы от опылителя, м

2,1

4,9

6,3

9,1

11,9

14,7

23,1

4:20

87,6

80,2

8:32

88,4

71,1

4:16

88,8

89,2

4:12

89,0

88,9

2:6

88,0

89,1

4:8

89,3

90,0

По мере увеличения удалённости опылителя от мужскостерильной формы завязываемость семян снижалась. Причём это снижение устойчиво проявлялось при увеличении ширины полосы МС компонента от опылителя свыше 14,7 м при посадке 4:20 и свыше 23,1 м при посадке 8:32. Тогда как увеличение ширины полосы МС компонента от опылителя свыше 11,9 м при посадке 4:16, свыше 9,1 м при посадке 4:12, свыше 6,3 м при посадке 4:8 и свыше 4,9 м при посадке 2:6 не вызвало заметного варьирования завязываемости семян: соответственно 88,8 и 89,2 %, 89,0 и 88,9 %, 89,3 и 90,0 %, 88,0 и 89,1 %.

Полученные данные подтверждают мнение некоторых исследователей о том, что слишком широкая полоса мужскостерильного компонента является неэффективной для успешного переопыления, поскольку не обеспечила получение достаточного количества пыльцы опылителя, что снижает эффект гетерозиса, а следовательно, отрицательно сказывается как на продуктивности гибрида на стерильной основе, так и на его качестве. Так, при раздельном способе выращивания гибрида более высокая урожайность семян (1,62 т/га) получена при посадке компонентов по схеме 4:16. При одном и том же соотношении компонентов (1:4) увеличение ширины полосы под стерильными растениями в два раза (8:32) не давало повышения ни качества, ни урожайности семян по сравнению со схемой 4:16. Урожайность семян при этом снижалась на 0,16 т/га. От смеси компонентов, где МС компонент занимал 90–95 % площади, урожайность семян составила 1,87–1,84 т/га. В то же время посевные качества семян и односемянность снижались.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что в условиях неустойчивого увлажнения Центрально-Чернозёмного региона при семеноводстве гибрида сахарной свёклы на стерильной основе наиболее предпочтительным является использование следующих способов выращивания семенников:

– выращивание смесью корнеплодов, получаемых в маточных посевах чередующимися рядами при соотношении 1: 3, 1:4;

– посадка семенников смесью корнеплодов, содержащей 10–15 % гетерозисного опылителя;

– возделывание семенников раздельно по компонентам при соотношении 4:16 и 4:12.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке инструментария иерархического экспертного оценивания [5, 6] и научно обоснованного многокритериального выбора инновационных агротехнологий выращивания сахарной свёклы.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-29-12911.


Библиографическая ссылка

Горячих А.С., Ступаков А.Г., Куликова М.А., Ломазов В.А. ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ НА СТЕРИЛЬНОЙ ОСНОВЕ В УСЛОВИЯХ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОГО РАЙОНА // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 11-2. – С. 291-295;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36226 (дата обращения: 17.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074