ДИНАМИКА ПОТЕРИ ВЛАГИ ЗЕРНОМ КУКУРУЗЫ УЛЬТРАРАННИХ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ В КОНТРАСТНЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗРАСТАНИЯ

DOI:10.25715/KS.2018.3.16706

УДК 633.15:631.53.02

 

Алексей Эдуардович ПАНФИЛОВ,1 доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и кормопроизводства

Владимир Семенович СОТЧЕНКО,2 ORCID: 0000-0002-0741-4412, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник отдела селекции

Анна Григорьевна ГОРБАЧЕВА,2 доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник отдела первичного и элитного семеноводства кукурузы

Ирина Анатольевна ВЕТОШКИНА,2 старший научный сотрудник отдела первичного и элитного семеноводства кукурузы

Наталья Ивановна КАЗАКОВА,3 кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии

1) ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620061, г. Екатеринбург, ул. Главная, д. 21

E-mail: al_panfilov@mail.ru: тел. 8(343)252-72-81

2) ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт кукурузы»; 357528, Ставропольский край, г. Пятигорск, ул. Ермолова,14б

E-mail: gorba4ewa.a@yandex.ru;тел. 8(8793)97-60-67

3) ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет»; 456660, Челябинская обл., Красноармейский р-он, с. Миасское, ул Советская,8

E-mail: kni1711@yandex.ru: тел. (351)502-21-00

 

Проанализирована динамика потери влаги зерном кукурузы в предуборочный период у семи ультраранних гибридов кукурузы: Обский 140 СВ, Кубанский 141 СВ, Нур, Машук 150 МВ, Росс 130 МВ, Уральский 150, Биляр 160 в 2016-2017 гг. в северной лесостепи Челябинской области и в предгорной зоне Ставропольского края. Размещение опытов в двух географических точках позволило выявить как потенциальную скорость потери влаги зерном на заведомо благоприятном гидротермическом фоне Северного Кавказа, так и ее снижение в условиях Южного Урала. Результаты исследований показали, что уборочная влажность зерна кукурузы обусловлена двумя признаками гибридов: уровнем скороспелости по раннему цветению и способностью к быстрой потере влаги в период созревания. Роль каждого из этих признаков зависит от условий в соответствующий период. На благоприятном гидротермическом фоне влажность зерна в большей степени определяется скоростью влагоотдачи. Напротив, при высокой относительной влажности и низкой температуре воздуха основное значение имеет раннее цветение початка, а генетические различия между гибридами по скорости потери влаги значительно нивелируются. Следовательно, приоритетным признаком в селекции кукурузы для северной зоны кукурузосеяния имеет короткий вегетационный период, а способность гибридов кукурузы к быстрой потере влаги обеспечивает дополнительные технологические преимущества и гарантирует универсальность использования гибрида в различных экологических условиях.

 

Ключевые слова: кукуруза, гибриды, зерно, влажность зерна, скорость потери влаги, Южный Урал, Северный Кавказ.

 

Основным фактором, сдерживающим производство товарного зерна кукурузы в северной зоне России, включая Уральский регион, является его высокая уборочная влажность. Частичное решение этой проблемы обеспечивает селекция на ультраскороспелость [15, 16], однако даже при использовании современных гибридов группы ФАО 130-150 влажность зерна подвержена значительным колебаниям в зависимости от гидротермических условий в период созревания [2, 3, 8, 13, 14]. Для прогнозирования этих колебаний и совершенствования селекционного процесса необходимо изучение динамики влажности зерна в период созревания, которая зависит от многих факторов – как биотических, так и абиотических. Известно, что скорость потери влаги зерном кукурузы во многом обусловлена генотипом растения [17]. К генетическим признакам, определяющим этот показатель, относятся тип эндосперма (зубовидный, кремнистый или промежуточный), водоудерживающая способность эндосперма кукурузного зерна (соотношения мучнистой и роговидной частей), крупность зерна, плотность оберточных листьев початка, высота расположения початка над поверхностью почвы, толщина стержня и другие [4, 7, 18].

Уборочная влажность зерна имеет значение и для производства высокоэнергетического силоса, так как содержание сухого вещества в силосуемой массе зависит в основном от динамики его накопления в початках; влажность других органов (стебель, ножка початка, оберточные листья) в условиях Урала мало изменяется от начала формирования зерна до восковой спелости.

Создание гибридов с высокой скоростью потери влаги наряду с селекцией на скороспелость является существенным резервом снижения влажности зерна на корню [1]. При этом следует учитывать, что у самоопыленных линий с ярко выраженным признаком ускоренной влагоотдачи, как правило, проявляется пониженная устойчивость к неблагоприятным факторам среды [9, 10]. Кроме того, как показали исследования в условиях Южного Урала [11], в северной зоне кукурузосеяния скорость потери влаги находится в сильной зависимости от погодных условий в период созревания, что может нивелировать проявление генетических особенностей гибридов в фенотипе. Например, на динамику влагоотдачи отрицательное влияние оказывают высокая относительная влажность воздуха и осадки [5, 6, 12].

Таким образом, для Уральского региона актуальным является вопрос о том, в какой мере генетические предпосылки к ускоренной потере влаги зерном могут проявляться в гибриде на неблагоприятном погодном фоне, типичном для этого региона в период созревания зерна кукурузы.

 

Материалы и методы

Исследования проведены в 2016-2017 гг. в Южно-Уральском ГАУ (северная лесостепь Челябинской области) и Всероссийском НИИ кукурузы (предгорная зона Ставропольского края). В ходе исследований наблюдалась динамика влажности зерна кукурузы в предуборочный период у семи ультраранних гибридов кукурузы: Обский 140 СВ, Кубанский 141 СВ, Нур, Машук 150 МВ, Росс 130 МВ, Уральский 150, Биляр 160. Посев в условиях Челябинской области был проведен в 2016 г. 5 мая, в 2017 г. – 12 мая, в Ставропольском крае – соответственно 19 и 24 апреля. Наблюдения за влажностью зерна проводили путем периодического отбора проб зерна в вариантах полевого опыта, заложенного в трехкратной повторности. Пробы отбирали с интервалом в 2-7 дн, влажность зерна определяли гравиметрическим методом. Статистический анализ результатов проводили методами дисперсионного и регрессионного анализов.

Размещение опытов в двух географических точках позволило выявить как потенциальную скорость потери влаги на заведомо благоприятном гидротермическом фоне Северного Кавказа, так и фактическую ее реализацию генотипами в условиях Южного Урала.

Погодные условия 2016 г. в Уральском регионе характеризовались резкими колебаниями температуры при существенном профиците тепла и периодической атмосферной засухой. 2017 г. отличался длительным дефицитом тепла и достаточным увлажнением. В целом метеорологические условия отличались контрастностью, что отражало типичную для региона континентальность климата и обеспечило объективную интерпретацию экспериментальных данных.

В Северо-Кавказском регионе вегетация кукурузы проходила на более стабильном фоне. В оба года в период созревания кукурузы сложилась сухая и жаркая погода, что благоприятствовало дружному созреванию и довольно быстрой потере влаги зерном гибридов.

 

Результаты исследований

Различия в климатических и погодных условиях двух географических точек сказались на динамике прорастания семян. На Южном Урале полные всходы в оба года исследований появились через 21 день после посева (в 2016 г. – 26 мая, в 2017 г. – 2 июня), в Северо-Кавказском регионе – соответственно по годам через 19 и 12 дн (4 и 6 мая).

В 2016 г. продолжительность периода «всходы-цветение» в двух климатических зонах оказалась сопоставимой (54-58 дн), но на Северном Кавказе календарно цветение наблюдалось на 23 дня раньше (табл. 1).

 

Таблица 1. Даты цветения початков гибридов кукурузы, 2016, 2017 гг.

 

Гибрид

Дата цветения початков

Южный Урал

Северный Кавказ

2016 г.

2017 г.

2016 г.

2017 г.

Обский 140 СВ

21.07

28.07

27.06

03.07

Кубанский 141 СВ

21.07

28.07

29.06

04.07

Нур

20.07

27.07

27.06

02.07

Машук 150 МВ

19.07

28.07

27.06

01.07

Росс 130 МВ

22.07

28.07

27.06

02.07

Уральский 150

18.07

27.07

30.06

04.07

Биляр 160

22.07

31.07

30.06

05.07

 

В условиях 2017 г. на Южном Урале анализируемый период варьировал от 55 до 58 дн, но наступление фазы цветения початков произошло на 7-9 дн позже, чем в первый год исследований; на Северном Кавказе соответственно 57-61 дн и при задержке относительно предыдущего года в 5-6 дн.

Следовательно, процессы созревания и налива зерна в Ставропольском крае проходили не в осенние, а в летние месяцы, что положительно сказалось на скорости потери влаги зерном и позволило достаточно объективно судить о генетических различиях между гибридами по данному признаку.

Как установлено на примере гибрида Биляр 160, в 2016 г. на Северном Кавказе потеря влаги зерном после наступления физиологической спелости происходила более чем в два раза интенсивнее, чем в условиях лесостепи Челябинской области (рисунок 1). Здесь на неблагоприятном гидротермическом фоне гибриды по скорости влагоотдачи разделились на две группы (табл. 2). Первая группа с высокой скоростью потери влаги представлена одним гибридом Биляр 160. Остальные гибриды отличись сравнительно медленной потерей влаги (от 0,21 до 0,24% в сутки). Такое же распределение гибридов по анализируемому признаку выявлено и в 2017 г., несмотря на то, скорость влагоотдачи была в 2-2,5 раза выше. Следовательно, для большинства гибридов различия в скорости потери влаги в условиях Южного Урала не выявлены.

Рисунок 1. Динамика влажности зерна гибрида Биляр 160 после
физиологической спелости в двух климатических зонах, 2016 г.

Возникает вопрос, с чем связано отсутствие различий между генотипами по влагоотдаче и почему они нивелируются погодными условиями в условиях Южного Урала? Для выяснения этого вопроса исследования были параллельно проведены на Северном Кавказе на заведомо благоприятном гидротермическом фоне.

 

Таблица 2. Скорость потери влаги зерном различных гибридов кукурузы в двух климатических зонах, проц/сут, 2016, 2017 гг.

Гибрид

Скорость потери влаги зерном, проц/сут

2016 г.

2017 г.

Южный Урал

Северный Кавказ

Южный Урал

Северный Кавказ

Обский 140 СВ

0,21

0,66

0,53

0,67

Кубанский 141СВ

0,22

0,71

0,52

0,74

Росс 130 МВ

0,23

0,64

0,53

0,64

Нур

0,23

0,58

0,55

0,73

Машук 150 МВ

0,24

0,71

0,58

0,76

Уральский 150

0,24

0,70

0,58

0,68

Биляр 160

0,35

0,81

0,72

0,81

НСР05: гибриды

0,04

0,07

зоны

0,02

0,04

взаимодействие

0,05

0,09

 

Двухфакторный дисперсионный анализ показал достоверность взаимодействия между факторами «климатическая зона» и «гибрид» по критерию Фишера. Следовательно, статистически доказано, что взаимодействие является неаддитивным и различия между гибридами по скорости потери влаги зависят от зоны наблюдений и погодных условий.

Так, в Ставропольском крае по наименьшей существенной разности в 2016 г. выделено не две, как в условиях Южного Урала, а четыре группы гибридов. К первой группе также относится Биляр 160 – с быстрой потерей влаги; ко второй – Уральский 150, Машук 150 МВ, Кубанский 141 СВ – со средней скоростью влагоотдачи; к третьей Росс 130 МВ и Обский 140 СВ – с умеренной влагоотдачей; к четвертой группе Нур – с медленной потерей влаги. Аналогично распределились гибриды и в 2017 г., за исключением того, что Нур, не образуя отдельной группы, показал среднюю скорость потери влаги.

Необходимо отметить стабильную динамику влагоотдачи всеми гибридами в условиях Северного Кавказа, тогда как на Южном Урале она находится в сильной зависимости от условий созревания зерна.

Таким образом, генетические различия между гибридами по признаку потери влаги в наибольшей степени проявляются на благоприятном гидротермичеком фоне, тогда как неблагоприятные условия (высокая относительная влажность и пониженная температура воздуха) затрудняют проявление этого признака генотипами гибридов. Поэтому на Южном Урале с высокой вероятностью можно ожидать нивелирования потенциальной влагоотдачи зерна гибридов одной группы спелости, что несколько обесценивает усилия по созданию гибридов, легко отдающих влагу, для северной зоны кукурузосеяния. Исключение могут составлять лишь отдельные генотипы, стабильно выделяющиеся по данному признаку. В наших исследованиях это гибрид Биляр 160.

Отмеченная особенность данного гибрида положительно проявилась при анализе уборочной влажности зерна в 2016 г. (табл. 3). Несмотря на более позднее цветение початка, Биляр 160 в обеих зонах показал достоверно минимальный уровень влажности по сравнению с другими гибридами.

 

Таблица 3. Влажность зерна гибридов кукурузы при уборке, %, 2016, 2017 гг..

Гибрид

Влажность зерна, %

2016 г.

2017 г.

Южный
Урал

Северный Кавказ

Южный
Урал

Северный Кавказ

Обский 140 СВ

25,6

17,8

33,3

18,2

Кубанский 141СВ

25,4

17,9

33,8

17,1

Росс 130 МВ

26,9

18,5

32,2

16,4

Нур

26,9

19,6

34,4

17,9

Машук 150 МВ

26,3

17,6

34,4

17,8

Уральский 150

25,2

16,1

31,4

16,2

Биляр 160

23,7

15,5

34,9

17,5

НСР05

1,2

0,6

1,4

Fф < F05

 

Однако в 2017 г., на фоне значительной задержки развития всех образцов, преимущество этого гибрида не проявилось. Лидирующее положение по этому признаку занял гибрид кукурузы Уральский 150. В условиях Челябинской области это связано с резким переходом среднесуточной температуры воздуха через 100С в третьей декаде сентября и недостатком времени для существенного снижения влажности, несмотря на значительные стартовые темпы.

 

Выводы

Результаты исследований показали, что уборочная влажность зерна кукурузы обусловлена двумя признаками гибридов: уровнем скороспелости и способностью к быстрой потере влаги в предуборочный период. Роль каждого из этих признаков зависит от условий созревания зерна: на благоприятном гидротермическом фоне влажность зерна в большей степени определяется способностью генотипа гибрида к быстрой влагоотдаче. Напротив, при высокой относительной влажности и низкой температуре воздуха основное значение имеет раннее цветение початков, а генетические различия между гибридами по скорости потери влаги нивелируются. Следовательно, приоритетным признаком в селекции кукурузы для северной зоны кукурузосеяния имеет короткий вегетационный период, а способность гибридов кукурузы к быстрой потере влаги обеспечивает дополнительные технологические преимущества и гарантирует универсальность использования гибрида в различных экологических условиях.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Воронин А. Н. Особенности влагоотдачи при созревании зерна у самоопыленных линий кукурузы / А. Н. Воронин [и др.]. // Кукуруза и сорго. 2006. № 3. С. 2-5.
  2. Дёмин Е.А., Ерёмин Д.И., Паклин В.С. Органогенез кукурузы, выращиваемой по зерновой технологии в лесостепной зоне Тюменской области // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2017. № 1. С. 23-29.
  3. Ерёмин Д.И., Дёмин Е.А. Агроэкологическое обоснование выращивания кукурузы на зерно в условиях лесостепной зоны Зауралья // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 1 (32). С. 6-11.
  4. Иванова Е. С. Эффективность десикации посевов кукурузы при выращивании на зерно в северной лесостепи Зауралья: дис. … канд. с.-х. наук. Челябинск, 2008. 131 с.
  5. Иванова Е. С., Панфилов А. Э. Динамика влажности зерна кукурузы как функция погодных условий // Кукуруза и сорго. 2013. № 3. С. 7-11.
  6. Иванова Е. С., Замятин А. Д. Особенности влагоотдачи при созревании зерна кукурузы в условиях Зауралья // АПК России. 2016. Т. 23. № 3. С. 659-663.
  7. Игнатьев А. С. Оценка нового исходного материала при создании среднеранних и среднеспелых гибридов кукурузы с интенсивным высыханием зерна: автореф. дис… канд. с.-х. наук. Зерноград, 2011. 22 с.
  8. Казакова Н. И. Органогенез и продукционный процесс кукурузы в Зауралье. Челябинск: ЧГАА, 2015. 132 с.
  9. Орлянский Н. А. Проблемы и перспективы возделывания и селекции зерновой кукурузы в Центральном Черноземье // Кукуруза и сорго. 2007. № 6. С. 2-3.
  10. Орлянский Н.А. Селекция кукурузы на пониженную уборочную влажность зерна для Центрально-Черноземной зоны // Кукуруза и сорго. 2004. № 3. С. 10-13.
  11. Панфилов А. Э., Иванова Е. С. Предуборочная и послеуборочная динамика влажности зерна кукурузы в связи с десикацией посевов // Кукуруза и сорго. 2007. № 5. С. 10-14.
  12. Панфилов А. Э., Иванова Е. С. Динамика влажности зерна кукурузы в связи с гидротермическими условиями // Известия Челябинского научного центра. 2008. № 1 (39). С. 87-90.
  13. Сотченко В.С., Горбачева А.Г., Сотченко Ю.В., Косогорова Н.И., Орлянский Н.А., Панфилова О.Н. Об оценке простых гибридов кукурузы в разных экологических условиях // Селекция и семеноводство. 2006. № 1. С. 19-22.
  14. Сотченко В.С., Горбачева А.Г., Панфилов А.Э., Ветошкина И.А., Замятин А.Д. Зерновая продуктивность гибридов кукурузы как функция географических пунктов, сроков посева и длительности // АПК России. 2016. Том 23. №3. С. 687-694.
  15. Сотченко Ю.В., Сотченко Е.Ф., Шайтанов О.Л., Хуснуллин М.И. Заключительное звено селекции кукурузы для северных районов возделывания // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 11. С. 49-53.
  16. Супрунов А.И. Селекционная ценность раннеспелых гибридов кукурузы по результатам экологических испытаний // Кукуруза и сорго. 2006. № 4. С. 10-11.
  17. Супрунов А.И., Лавренчук Н.Ф. Создание нового исходного раннеспелого материала для селекции кукурузы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2006. № 3. С. 122-129.
  18. Хорошилов С. А., Воронин А. Н., Журба Г. М. Выделение генотипов для создания гибридов кукурузы с пониженной влажностью зерна к уборке // Селекция, семеноводство, технология возделывания кукурузы. Пятигорск, 2009. С. 111-117.

 

DYNAMICS OF MOISTURE LOSS OF CORN GRAIN OF ULTRA-EARLY CORN HYBRIDES IN CONTRAST CONDITIONS OF GROWTH

Panfilov Aleksey Eduardovich 1, Sotchenko Vladimir Semenovich 2, Gorbacheva Anna Grigorievna 2, Vetoshkina Irina Anatolyevna 2, Kazakova Natalia Ivanovna 3

1 FSBSI “Ural federal agrarian scientific research center of the Russian Academy of Sciences a Branch in Ural”

2 FSBSI “All-Russian research scientific institute of corn”

3 FSBEI of HE “South Ural State Agrarian University”

The dynamics of moisture loss in corn grain in the pre-harvest period in seven ultra-early corn hybrids is analyzed: Obskiy 140 SV, Kubansky 141 SV, Nur, Mashuk 150 MV, Ross 130 MV, Uralskiy 150, Bilyar 160 in 2016-2017 years in the northern forest-steppe of the Chelyabinsk region and in the foothill zone of the Stavropol territory. The placement of experiments at two geographical points allowed revealing both the potential rate of moisture loss by grain on the obviously favorable hydrothermal background of the North Caucasus and its decline in the conditions of the Southern Urals. The results of the research showed that the harvest moisture of corn grain is due to two signs of hybrids: the early ripeness level of early flowering and the ability to rapidly lose moisture during the ripening period. The role of each of these characteristics depends on the conditions in the relevant period. On a favorable hydrothermal background, the moisture content of the grain is determined to a greater extent by the rate of moisture output. On the contrary, at high relative humidity and low air temperature, the early blooming of the ear is of primary importance, and the genetic differences between hybrids over the rate of moisture loss are significantly leveled. Consequently, the priority feature in corn breeding for the northern corn zone has a short vegetation period, and the ability of corn hybrids to rapidly lose moisture provides additional technological advantages and guarantees the versatility of the use of the hybrid in various environmental conditions.

Keywords: corn, hybrids, grain, grain moisture, rate of moisture loss, South Ural, Northern Caucasus.