Продуктивность и структура урожая яровой тритикале при разных уровнях азотного питания
Введение
гибридизация яровой тритикале
Продовольственная безопасность государства всегда была и является первоочередной задачей. Основой сельского хозяйства является выращивание зерновых культур, а в частности таких хлебных злаков, как пшеница и рожь. В тоже время все большую популярность приобретает такая зерновая культура, как тритикале. Этот злак был получен путем скрещивания пшеницы с рожью. Пристальное внимание к тритикале объясняется, тем, что она сочетает в себе положительные качества и пшеницы (пищевая ценность зерна) и ржи (устойчивость к почвам с высокой кислотностью).
Тритикале по продуктивности и показателям качества зерна имеет высокие потенциальные возможности. Так же она представляет интерес, как культура с обширным генофондом для дальнейшей селекции и получения сортов, сочетающих в себе устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды и высокую продуктивность. В большей степени производство зерна тритикале удовлетворяет кормовые нужды. Пшеница пока превосходит по хлебопекарным качествам муку из зерна тритикале. Однако в последнее время разрабатываются стандарты на зерно и муку тритикале.
В настоящее время до конца не изучены особенности минерального питания тритикале. В частности стоит вопрос об азотном питании. Потребность в этом элементе имеет особое значение. Азот влияет на ростовые процессы, продуктивность и показатели качества зерновых злаковых культур.
В этой связи в 2009-2010 гг. был заложен микрополевой опыт с удобрениями на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, в условиях которого изучалось влияние трех уровней азотного питания на продуктивность и структуру урожая трех сортов яровой тритикале.
Особенности биологии и агротехники яровой тритикале
Яровое тритикале - новая зерновая культура, обладающая высокой продуктивностью и огромными потенциальными возможностями увеличения урожайности и улучшения качества зерна (Кочурко, Савченко, 1998)
Впервые описание пшенично-ржаного гибрида опубликовано в 1876 году английским ботаником С.А.Вильсоном. Гибрид был синтезирован автором в процессе изучения биологии опыления пшеницы и ржи. Несколько позже также такие гибриды получил в США Е.С.Кармен. В его работе приведена первая иллюстрация пшенично-ржаного гибрида, отличавшегося опушением под колосом и низкой фертильностью (1,9 зерна в колосе). Старейшая из существующих октоплоидных линий - тритикале Римпау. Это первый искусственно полученный пшенично-ржаной амфидиплоид. Он был синтезирован в 1988 году известным немецким селекционером В.Римпау. Амфидиплоид возник в потомстве пшенично-ржаного гибрида F1 (местная саксонская пшеница X рожь Шланштедская), по-видимому, в результате возвратного скрещивания с родительскими видами.
Также одним из первых пшенично-ржаные гибриды изучал австрийский генетик и селекционер Е.Чермак. Исследования он начал в 1902 году и продолжал более трех десятилетий. Была поставлена задача на основе лучших скороспелых сортов пшеницы и ржи получить плодовитый, имеющий хозяйственное значение пшенично-ржаной гибрид. Е.Чермак скрестил с рожью Sekale cereale L. гексаплоидные виды пшеницы Tritikum aestivum L. compactum Host и T. Spelta L. , а также тетраплоидные виды T.durum Desf., T. Turgidum L. и Т. dicoccum Schuebl. Были получены пшенично-ржаные гибриды с участием видов дикорастущей ржи.
У истоков исследования гибридов стоят работы итальянских селекционеров. В 1906 году Стрампелли скрестил сорт мягкой пшеницы Rieti с рожью. На основе гибридного материала выведен известный сорт пшеницы Terminello.
В течение ряда лет гибриды пшеницы с рожью изучали в Аргентине, США, Франции, Японии, Германии. Одно из первых сообщений о нахождении спонтанных пшенично-ржаных гибридов F1 было получено из Швеции. Синтез и изучение пшенично-ржаных гибридов и амфидиплоидов в широком масштабе начал в 1934 году известный шведский генетик и селекционер А.Мюнтцинг. в 1935 году было получено 15 разных гибридных комбинаций. В этом же году А.Мюнтцинг цитологически идентифицировал амфидиплоидную природу тритикале Римпау. Он впервые получил линию тритикале путем самоопыления 28-хромосомного гибрида F1. В 1939 году в его опытах сравнительно изучалось уже шесть октоплоидов различного происхождения, были подробно исследованы вопросы биологии, цитологии, генетики и селекции тритикале. А.Мюнтцинг разработал два новых метода получения тритикале: путем самоопыления гибридов F1 пыльцой существующих линий тритикале. Одновременно проводили гибридизацию между первичными линиями различного происхождения с последующим отбором лучших рекомбинантных форм.
В истории гибридизации пшеницы с рожью видное место занимают исследования отечественных ученых. Более 20 лет целеустремленную и систематическую работу в данном направлении проводил коллектив исследователей, возглавляемый Г.К.Мейстером. В 1917 году на делянках озимой мягкой пшеницы Саратовской опытной станции отмечалось массовое появление пшенично-ржаных гибридов, возникших в результате естественной гибридизации. Были собраны десятки тысяч гибридных колосьев и сотни гибридных зерен. Спонтанные гибриды на полях Саратовской опытной станции обнаруживали и в последующие годы. Массовое появление пшенично-ржаных гибридов обеспечило уникальные возможности для всестороннего и подробного изучения их морфобиологических признаков, плодовитости и селекционного значения.
Исследования Г.К.Мейстера и его сотрудников знаменуют важный этап в изучении проблемы гибридизации между пшеницей и рожью. Гибриды характеризовались мужской стерильностью и не завязывали семян при самоопылении. Многие тысячи семян, собранные из сотен тысяч гибридных колосьев F1, представляют собой продукт естественных беккроссов с пшеницей и рожью. Тем не менее в отдельных редких случаях отмечали появление растений константно-промежуточного типа с довольно высокой для гибридов подобного рода плодовитостью. Было высказано предположение, что эти растения являются полиплоидами.
Первый гексаплоидный пшенично-ржаной амфидиплод синтезирован в 1932 году А.И.Державиным на основе гибрида полуозимой твердой пшеницы Леукурум 1364/1 с дикорастущей многолетней рожью S. Montanum Guss из Армении. Первое гибридное поколение было бесплодно. При повторном опылении гибрида многолетней рожью получено многолетнее плодовитое растение, давшее начало гексаплоидному амфидиплоиду.
Гексаплоидная форма тритикале представляет собой межвидовой гибрид, полученный при скрещивании твердой пшеницы и ржи. Тритикале имеет 42 хромосомы, 28 от твердой пшеницы и 14 от ржи. Поскольку такой гибрид по содержанию лизина превосходит пшеницу, выведение соответствующего промышленного сорта для пищевых и кормовых целей представляет значительный интерес. (Гужов, 1978.)
Большое внимание технологиям возделывания яровой тритикале уделяется в республике Беларуси.
Тритикале является новой перспективной зернофуражной и продовольственной культурой. По данным системы сортоиспытания, его урожайность примерно одинаковая с ячменем. Однако по выходу кормовых единиц и протеина тритикале существенно превосходит рожь, ячмень и овес при более низкой себестоимости (Семененко, 2006). Зерно тритикале характеризуется высоким содержанием белка и незаменимых аминокислот и может быть использовано как в хлебопекарной и кондитерской, так и в комбикормовой промышленности (Ваулина, 2007). Тритикале имеет преимущество и по содержанию незаменимых аминокислот: лизина, метионина и цистеина. Наряду с высокой урожайностью и кормовой питательностью зерна ярового тритикале определенный интерес в современных условиях производства представляет также относительная позднеспелость этой культуры (Гриб, Буштевич, Булавина, 2010). Так же тритикале превосходит пшеницу и рожь по устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и болезням (Семикова, 2010).
Обладая многими ценными качествами яровая тритикале пока ещё не получила распространения в производстве. Актуальна разработка и совершенствование технологии её возделывания с учетом сортовой специфики.
Тритикале, как и все зерновые злаки, имеет мочковатую корневую систему, причем сильно развитую. В зависимости от условий произрастания корни тритикале могут проникать на глубину 1,5-2,5 м и более. Зародышевые корни появляются после прорастания семян.
Листья тритикале, как правило, крупные (длиной 25-40 см и более, шириной 1,5-3,5 см), слегка поникающие, различной формы, большей частью покрыты сильным восковым налетом, окраска чаще зеленая. Облиственность стебля высокая - 43-57% и более (Писарев, 1959;Шулындин, 1965).
Колос у растений тритикале двурядный. колоски раздельные, расположенные на члениках колосового стержня, многоцветковые с 3-5 фертильными цветками. Колосковые чешуи плотные, жесткие, с килем или килевым зубцом, иногда переходящим в остевидный придаток. Наружная цветковая чешуя имеет двустороннюю симметрию, нервация сходится в верхней части.
Тритикале обладает высокими потенциальными возможностями увеличения продуктивности колоса благодаря сочетанию многоколосковости, характерной для ржи, с многоцветковостью пшеницы.
Колос отличается большей длиной и плотностью, имеет 21-26 колосков в колосе с 30-45 зернами (у пшеницы - 25-30). Масса 1000 зерен изменяется в широких пределах от 30,0 до 56,8 г. Выделены линии яровой тритикале, превосходящие пшеницу по всем элементам структуры колоса.
У растений тритикале, как и у других мятликовых культур, отмечаются следующие фазы роста: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, созревание - молочная, восковая и полная спелость (Трипутин, 1995).
Таким образом сочетание положительных качества пшеницы и ржи дает возможность возделывать тритикале в различных почвенно-климатических условиях. По данным Шулындина (1979) тритикале способна произрастать и давать высокие урожаи зеленой массы на обширной территории России, как на богаре, так и при орошении.
Широко возделывается эта культура в Мексике, Китае, Австралии, Канаде, Польше. В настоящее время и в Беларуси заметно возрастает интерес к яровому тритикале, используя ее на зернофуражные цели. За последние 5 лет посевные площади ярового тритикале в республике увеличились с 2,7 до 28,4 тыс. га, с перспективой дальнейшего расширения до 50 тыс. га (Гриб и др., 2010). Основные посевные площади в России под тритикале сосредоточены на Северном Кавказе, в Центрально-Черноземной и Нечерноземной зонах. В 2000 г. мировые посевные площади под тритикале составляли 1,2 млн га, в 2002 г. - уже 3,5 млн га, в 2006 г.- 3,6 млн га. Мировым лидером по возделыванию тритикале является Польша, где под нее отводят 840 тыс. га
Среди мятликовых культур тритикале является менее требовательной к факторам внешней среды. И на протяжении вегетационного периода требования растений тритикале к температуре, влаге, почве, элементам минерального питания не остаются постоянными.
Требования к температуре. По данным Сечняка и др. (1984) в начале вегетации для тритикале благоприятной температурой является 12-16°С и выше. В фазу выхода в трубку требуется температура в пределах 15-16°С. Особенно требовательность к теплу возрастает в фазы колошения и цветения (примерно 18-20°С). В целом в большинстве фаз вегетации растений тритикале наиболее интенсивно ростовые процессы идут при температуре воздуха окружающей среды 20-25°С. Повышение температуры при благоприятном сочетании других факторов внешней среды может ускорить темпы роста, а при неблагоприятном сочетании факторов среды, наоборот, замедлить ростовые процессы.
Требования к влаге. Как отмечают Сечняк и Сулима (1984) наиболее благоприятные условия для роста и развития растений тритикале создаются при влажности почвы не менее 70-80% полевой влагоемкости. Самым низким пределом влажности, при котором прекращается использование растениями воды из почвы, является влажность завядания. О продуктивности использования потребляемой влаги судят по транспирационному коэффициенту. У тритикале он в среднем 420-550. Его величина во многом зависит от влажности почвы во время вегетации растений и сортовых особенностей возделываемой культуры. Транспирация изменяется в зависимости от географических и почвенно-климатических условий.
В первый период развития яровых форм тритикале, когда корневая система их только начинает формироваться, большое значение имеет увлажнение верхнего горизонта почвы. Полные и дружные всходы появляются при наличии влаги в 10-сантиметровом слое почвы больше 10 мм. Для дальнейшего развития и роста растений (фаза 3-го листа) требуется уже не менее 20 мм влаги в 20-сантиметровом слое. Начиная с фазы кущения тритикале, потребность во влаге постепенно увеличивается, и фаза кущения может нормально проходить при запасах продуктивной влаги 30 мм и выше в 20-сантиметровом слое. Если же влаги в этот период вегетации недостаточно, то вторичная корневая система не развивается или растет очень медленно и растения не кустятся. Накопление вегетативной массы тритикале наиболее интенсивно происходит от фазы выхода в трубку до цветения. В этот период растения наиболее требовательны к влаге (Литовкин, 1979).
Требования к свету. Продолжительность светового дня, интенсивность освещения и спектральный состав света оказывают большое влияние не только на интенсивность фотосинтеза и накопление органических веществ, но также на рост и развитие растений, на формирование у растений тритикале отдельных органов и признаков. Интенсивность фотосинтеза зависит от большого числа факторов внешней среды, мощности развития растений, площади ассимиляционной поверхности, сортовых особенностей тритикале. Наиболее благоприятные условия для фотосинтеза, при наличии других необходимых факторов, складываются при продолжительном световом дне и повышении интенсивности освещения. Тритикале относится к растениям длинного дня, поэтому для прохождения световой стадии растениям требуется длинный (не менее 13-14 ч) день (Чайка, 1991).
Требования к почвам. Малопригодными для тритикале являются песчаные и кислые почвы. Без их соответствующего улучшения резко снижается урожай зеленой массы и ухудшаются ее технологические качества. Но в нескольких районах мира тритикале показала хорошую приспособленность к кислым почвам с низким рН, на которых превосходила пшеницу по урожайности зеленой массы (Гужов, 1978). Это объясняется большей устойчивостью ржи к таким почвам.
Требования к предшественникам. Яровое тритикале предъявляет высокие требования к предшественникам. Поэтому лучшими предшественниками для его являются зернобобовые (горох, вика, люпин), пропашные (картофель, кормовая и сахарная свекла, кукуруза) и многолетние бобовые травы (клевер, люцерна).