Изучение стрессоустойчивости к засухе сортов овса ярового дальневосточной селекции

Полный текст

Россия – одна из мировых лидеров зерновой отрасли, где производится свыше 130 млн т зерна ежегодно. Доля овса в зерновом производстве – 2…3% общего объема. В 2023 году овса в России намолачивали 3,3 млн т, в начале 2000-х – в два раза больше. Несмотря на то, что внутренний российский спрос на овес угасает, интерес Китая к российскому производству овса возрастает, стимулируя дальневосточных сельхозтоваропроизводителей к его наращиванию.

У овса широкий ареал возделывания. Это связывают с богатством экотипов и его хорошей приспособленностью к условиям окружающей среды. Его часто используют как первую культуру при освоении новых земель и завершающую в севообороте. [7]

Для восстановления прежних объемов производства овса и их последующего увеличения необходимы высокопродуктивные сорта и интенсивные технологии возделывания. Уровень урожайности сельскохозяйственных культур – генетически детерминированный признак, но конечный урожай определяется сочетанием наследственных и средовых факторов, воздействию которых растение подвергается в течение вегетации. [2]

Овес среди зерновых культур выделяется повышенной чувствительностью к недостатку влаги в почве. Нарушение режима увлажнения почвы вызывает резкое снижение нарастания биомассы растений, завязываемости зерна, озерненности метелки, урожайности. [2]

Современные исследования показали, что засухоустойчивость сортов зависит как от генотипа, так и внешних факторов (температурный режим, влажность почвы, минеральное питание и другие). Если в первом случае устойчивость к дефициту влаги в почве можно обеспечивать только при создании сорта, то внешние факторы, особенно уровень питания, регулируются достаточно успешно. [5]

Наибольший вред овсу наносит засуха весной и летом, когда у растений формируются генеративные органы и опыляются цветки. Это обусловливает необходимость выявления генотипов, устойчивых к недостатку влаги для включения их в селекционный процесс. Такие сорта должны обладать высокими адаптивными свойствами и быть пригодными для возделывания в экстремальных условиях производства. Критерий оценки адаптационной способности сортов – поиск физиологических особенностей, обеспечивающих эту устойчивость к засухе и другим факторам. В системе адаптивной селекции особое внимание уделяется нахождению, сохранению, идентификации и использованию генетических источников. Все более значимыми становятся методы исследования культурных растений в оптимальных и экстремальных условиях искусственного климата. [7]

Цель работы – изучение устойчивости овса ярового селекции ДВ НИИСХ к неблагоприятным климатическим факторам Хабаровского края.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования – сорта овса ярового (Avena sativa L.) хабаровской селекции, различающиеся по засухоустойчивости. Сорт Передовик – среднеспелый, период вегетации – 78…91 день, потенциальная урожайность зерна – 10,0 т/га, масса 1000 семян – 40,2 г. Содержание в семенах белка составляет до 14,8%, лизина – 234 мг/100 г, жира – 4,7%, пленчатость семян – 22,6%. Устойчив к длительному переувлажнению и осыпанию зерна на корню. На естественном инфекционном фоне резистентный к патогенам пыльной головни и корончатой ржавчине, неустойчив к стрессу по признаку урожайность зерна. Сорт Дальневосточный Золотой имеет преимущество по удлиненному периоду вегетации (90…100 дн.) и хорошей переносимости избыточного увлажнения почвы во время муссонных дождей в регионе. Его высокая приспособленность к стрессовым факторам обусловлена характерными особенностями растения: метелка средняя с хорошим наливом зерна, мощная корневая система и прочный стебель, выдерживающий высокий урожай (растение не полегает). Сорт пригоден для возделывания на зернофуражные и кормовые цели (масса 1000 зерен – 34,2…39,4 г). Средняя урожайность зерна – 6,9 т/га, максимальная – 8,4 т/ га. [2] Оба сорта имеют средние значения признаков по всем показателям адаптивной реакции в контрастных условиях внешней среды.

Тестирование сортов в лабораторных условиях выполняли по проросткам с помощью метода В.Г. Сычева с соавторами. [8] Опыт проведен четырехкратно во времени и трехкратной повторности в каждом опыте. В чашки Петри на фильтровальную бумагу закладывали по 30 зерен изучаемых сортов овса. В каждую добавляли растворы сахарозы с концентрацией 4,4, 7,4 и 10,5%, что соответствовало осмотическому давлению в 6, 9 и 12 атм. Контроль – дистиллированная вода. Чашки Петри с зерном помещали в термостат (20°С) на семь суток. Засухоустойчивость определяли как среднее на чашку число проросших в контроле семян, которое принимали за 100%. Среднее число семян, проросших в растворе сахарозы (а), выражали в процентах от числа семян, проросших в контроле (b) по формуле:

 $P=\frac{a}{b}\times 100\%.$ (1)

Чем выше процент прорастания семян в растворе сахарозы, тем более засухоустойчивым считается сорт.

Также определяли степень снижения ростовых процессов:

$Z=100-\frac{y}{x}\times 100\%,$ (2)

где Z – степень снижения (депрессия) ростовых процессов, %; y – сухая масса проростков (корни и росток) в вариантах с различной концентрацией сахарозы, г; х – сухая масса проростков в контроле, г.

Депрессия показывает степень угнетения прорастания при различном осмотическом давлении. Более засухоустойчивые сорта характеризуются меньшим проявлением депрессии при повышенной концентрации сахарозы. Это косвенное доказательство генетической устойчивости сортов к дефициту влаги. Также рассчитывали показатель силы влияния реакции сортов на уровень осмотического давления, соответствующего различной степени увлажнения почвы при посеве зерновых. [5]

На опытном поле ДВ НИИСХ проводили исследования для сравнительной оценки сортов овса по величине урожайности. Посев семян – 5 мая на делянках 4 м², учетная площадь – 1 м². Расположение делянок – систематическое, повторность четырехкратная. В полевом опыте осуществляли фенологические наблюдения с учетом наступления всех фаз роста и развития растения. Овес убирали в фазе полного созревания с учетной площади делянки, определяли биометрические и качественные показатели зерна по методике ГСИ. [6] Полученные результаты статистически обрабатывали по Б.А. Доспехову. [3]

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Выработка механизмов устойчивости у сельскохозяйственных культур необходима как для накопления биомассы и получения урожая семян, так и сортовой конкурентоспособности. Реакция растений на водный дефицит сопровождается экономией и сохранением воды, что, как правило, снижает фотосинтез и продуктивность сорта. Оценить устойчивость растения к засухе можно, определив осмотическую адаптацию в лабораторных условиях при прорастании семян. Сорта полевых культур, адаптированных к засухе, сочетают высокую концентрацию осмотически активных веществ в тканях с низкой интенсивностью фотосинтеза и устьичной проводимостью. [4] В классической селекции длительное время используется метод отбора доноров ценных признаков с повышенной устойчивостью к изучаемому фактору при выращивании. Успешно проводится отбор доноров по устойчивости к засухе у зерновых и зернобобовых культур. Среди зерновых овес более влаголюбив, чем пшеница и ячмень, что требует создания засухоустойчивых сортов для сельскохозяйственного производства.

Реакцию сортов овса на условия засухи определяли в условиях изменяющегося осмотического давления от 0 до 9 атм. для семян при их прорастании в лаборатории (табл. 1).

 

Таблица 1.

Устойчивость сортов овса к засухе по показателям посевных качеств семян, %

Показатель	Передовик				Дальневосточный Золотой
	осмотическое давление, атм.
	0	6	9	12	0	6	9	12
Прорастание семян	100,0	21,7	7,0	0,0	100,0	31,1	22,6	0,0
Степень снижения ростовых процессов	0,0	94,4	93,3	100,0	0,0	93,2	94,9	100,0

 

При увеличении осмотического давления сахарозы от 6 до 9 атм. прорастание семян у сорта Передовик снизилось на 14,7 п. п., Дальневосточного Золотого – 8,5. Доля проросших семян у сорта Дальневосточный Золотой при 6 атм. была выше на 9,4 п. п., 9 атм. – 15,6 п. п., по сравнению с Передовиком. При доведении осмотического давления до 12 атм. у обоих сортов не проросло ни одного семени. Доля проросших семян у сорта Дальневосточный Золотой была больше, чем у Передовика. Следовательно, Дальневосточный Золотой более устойчив к засухе. Степень снижения ростовых процессов у сорта Передовик при 6 атм. была на 1,2 п. п. выше, чем у Дальневосточного Золотого, что считается косвенным признаком подтверждения меньшей устойчивости сорта Передовик к засухе. В проведенных ранее полевых исследованиях установлена положительная устойчивость Передовика к перенесению засухи относительно сортов Премьер, Кардинал, Дальневосточный кормовой. [1] Были изучены сорта Передовик и Дальневосточный Золотой при выращивании в полевых условиях для их сравнения по влиянию засушливых условий на показатели биометрического анализа и продуктивности семян (см. рисунок).

 

Морфологические показатели растений сортов овса при выращивании в полевых условиях.

 

Недостаток влаги в июле (осадков на 61 мм меньше нормы) повлиял на развитие растений и формирование урожая. Растения сорта Передовик уступали по высоте сорту Дальневосточный Золотой на 19,8 см, массе 1000 зерен – 3,4 г, что обусловлено реакцией сорта на недостаток влаги в почве и повышенной температурой в июле. В результате продуктивность зерна с растения была у сорта Передовик на 2 г меньше, чем у Дальневосточного Золотого. Продуктивное кущение, которое проходило в июне при благоприятной влажности почвы и оптимальном температурном режиме, у обоих сортов находилось на одном уровне.

Оценка влияния продуктивного кущения на формирование зерна у сортов овса позволила определить коррелятивную взаимосвязь с массой 1000 зерен и продуктивностью зерна одного растения (табл. 2).

 

Таблица 2.

Коэффициенты парной корреляции продуктивного кущения сортов овса с массой 1000 зерен и продуктивностью зерна с одного растения

Сорт	Продуктивное кущение
	масса 1000 зерен, г	продуктивность зерна, г/раст.
Передовик	–0,27	0,89
Дальневосточный Золотой	–0,13	0,63

 

У обоих сортов связь между продуктивным кущением и массой тысячи зерен была слабая отрицательная (обратная). У Передовика она была сильнее, чем у Дальневосточного Золотого. Положительная прямая зависимость от продуктивного кущения выявлена у сортов по формированию зерна на каждом растении. Максимальной она была у сорта Передовик (r = 0,89), на 79% урожайность зерна овса зависела от количества продуктивных стеблей. У сорта Дальневосточный Золотой зависимость составила 40%, корреляция между этими факторами была средней.

Выводы. Тестирование сортов овса в лабораторных условиях с использованием реакции на уровень осмотического давления сахарозы установило большую устойчивость к засухе сорта Дальневосточный Золотой, по сравнению с Передовиком. Выращивание растений обоих сортов в полевых условиях подтвердило преимущество сорта Дальневосточный Золотой в резистентности к засушливым условиям по высоте растений и продуктивности зерна с растения. У обоих сортов выявлена корреляционная зависимость семенной продуктивности от продуктивного кущения растений. Дальневосточный Золотой следует рекомендовать для использования в селекционном процессе в качестве источника устойчивости к засухе почвы.

Об авторах

Валентина Тимофеевна Синеговская

ФГБУН Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Автор, ответственный за переписку.
Email: valsin09@gmail.com

Академик РАН, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Россия, с. Восточное, Хабаровский край

Ирина Борисовна Трифунтова

ФГБУН Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: valsin09@gmail.com

Кандидат сельскохозяйственных наук

Россия, с. Восточное, Хабаровский край

Михаил Олегович Синеговский

ФГБУН Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: valsin09@gmail.com

Кандидат экономических наук

Россия, с. Восточное, Хабаровский край

Список литературы

Дополнительные файлы