БЕСПЛОДИЕ, КАК ОСНОВНОЙ ФАКТОР, ВЛИЯЮЩИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНА ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ НА БОГАРЕ

УДК 633.15: 631.52

Ольга Николаевна ПАНФИЛОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, директор

Юлия Анатольевна АВИЛОВА, старший научный сотрудник

Елена Васильевна ЧУГУНОВА, старший научный сотрудник

Отдел селекции и семеноводства кукурузы Поволжский филиал ФГБНУ ВНИИОЗ; 403121, Волгоградская область, Урюпинский район, п. Учхоз

Е-mail: [email protected]; тел: 8(84442) 9-37-16

В условиях богары, в различные по увлажнению годы, изучены гибриды кукурузы раннеспелой (ФАО 150-200) и среднеранней (ФАО 200-250) групп спелости, их способность к формированию початков на растении и влияние внешних факторов на процесс формирования початков, на III –IV этапах органогенеза. Показаны погодные условия на ранних стадиях развития растений кукурузы, в различные по увлажнению годы: незначительно засушливый – 2013 г., засушливый – 2014 г. и благоприятный – 2015г. Проведен анализ температурного режима воздуха, количества осадков, относительной влажности воздуха в периоды развития растений кукурузы от посева до всходов, от всходов до 5-6 листьев на раннеспелых гибридах и от всходов до 7-8 листьев на среднеранних гибридах кукурузы. Выявлены наиболее оптимальные условия, необходимые для формирования одного и более початков. Установлено, что в богарных условиях северо-запада Волгоградской области главным фактором внешней среды, влияющим на закладку початков, на III—IV этапах органогенеза, являлось действие высоких, эффективных температур воздуха. В статье показана зависимость урожая зерна гибридов кукурузы от количества бесплодных растений. Из приведенных результатов следует, что бесплодие резко снижает продуктивность гибридов кукурузы. При наличии бесплодных растений, от 30 до 40%, урожай зерна в раннеспелой группе снижался на 28%, в среднеранней на 26%; при бесплодии от 20 до 30% — на 12-14%. При бесплодии початков, от 10 до 20% снижение урожая в раннеспелой группе было 6%, в среднеранней 17%. Гибриды, формировавшие более одного початка на растении, превышали по продуктивности средний урожай по опыту в раннеспелой группе на 12%, в среднеранней на 14%.

Ключевые слова: кукуруза, гибрид, органогенез, эффективные температуры, богара, бесплодие, многопочатковость.

Кукуруза – одна из наиболее распространенных культур в мировом земледелии. По площади посева среди главнейших культурных растений, кукуруза стоит на 2 месте, уступая только пшенице.

По литературным сведениям кукуруза была известна на Северном Кавказе с середины XVIII века, в конце того же века завезена в Нижнее Поволжье и в центрально-черноземную полосу. В Среднем Поволжье кукуруза появилась в начале XIX столетия. Постепенно посевы кукурузы продвигались все дальше и дальше на север. В засушливые климатические условия Нижнего Поволжья кукуруза завезена из более благоприятных по климатическим условиям зон. И если в таких условиях она дает хороший урожай, то лишь благодаря тому, что является очень пластичной культурой и одновременно высокопродуктивной [12].

Однако, до настоящего времени не исчерпаны все возможности для выведения пригодных для засушливых условий, хорошо приспособленных линий и гибридов кукурузы.

Степень проявления двухпочатковости у кукурузы определяется генотипом и средой. Ряд исследователей, занимающихся изучением вопросов многопочатковости, отмечают, что способность кукурузы формировать два и более початка на растении является биологической особенностью гибрида, что находится в тесной связи с погодными условиями и агрофоном [1, 7].

В последние годы селекции многопочатковых гибридов кукурузы уделяется большое внимание. Установлено, что многопочатковые гибриды обладают быстрым ростом растений в течение всего репродуктивного периода. Главное их преимущество выражается в способности формировать более высокий урожай зерна. Многопочатковые гибриды могут поддерживать высокую урожайность кукурузы двумя путями: 1 – снижение бесплодия растений при загущении и 2 – компенсаций снижения густоты посева увеличением числа початков на растении. Благодаря этому двухпочатковые формы обеспечивают более высокие и стабильные урожаи зерна в различных условиях выращивания [4, 8]. Высокую положительную корреляцию между многопочатковостью сортов и их засухоустойчивостью установил В. Е. Козубенко [5] и другие. При засухе однопочатковые гибриды часто имеют бесплодные растения, тогда как многопочатковые образуют хотя бы по одному початку [2, 9].

Изучение условий, необходимых для оптимального прохождения различных фаз развития кукурузы, которые являются элементами всего её индивидуального развития, способствуют целенаправленному решению задач селекции на устойчивость к стрессовым условиям окружающей среды.

Развитие растений кукурузы проходит через ряд последовательных этапов, которые называются – этапы органогенеза [3, 10]. Наиболее глубокие исследования в этом направлении, относящиеся к кукурузе, провели Ф. М. Куперман [6] и другие. По их данным, метелка проходит девять, а початок – двенадцать этапов органогенеза.

В первых трех этапах нет различий между морфогенезом метелки и початка. Только на четвертом этапе появляются различия в ходе развития соцветия, а на пятом в ходе различия цветков.

На III и IV этапах органогенеза, в течение которых начинает формироваться ось соцветия метелки и закладываются колосковые бугорки початков. От числа колосков зависит продуктивность початков. Это соответствует фазе 5-6 листьев у раннеспелых и 7-8 листьев у среднеранних гибридов кукурузы.

Продолжительность III и IV этапов органогенезов в значительной степени зависят от температуры воздуха, относительной влажности воздуха, запасов продуктивной влаге в почве [11].

Необходимо выявить оптимальные внешние факторы в период формирования початков, поскольку дальше, как бы не складывались погодные условия в течение вегетационного периода, на число початков они уже никак не влияют. Проведен анализ погодных условий в различные по увлажнению годы: незначительно засушливый 2013 г., засушливый 2014 г. и благоприятный 2015 г., в периоды развития гибридов кукурузы от посева до всходов от всходов до 5-6 листьев на раннеспелых гибридах и от всходов до 7-8 листьев на среднеранних гибридах кукурузы.

Цель исследований – изучить в различные по влагообеспеченности годы особенности формирования початков на растениях кукурузы в условиях богары на III-IV этапах органогенеза, выявить наиболее оптимальные условия, необходимые для формирования одного и более початков, определить степень влияния бесплодия растений на величину продуктивности зерна гибридов кукурузы раннеспелой и среднеранней групп спелости.

Материал и методика

Исследования проводили в Поволжском филиале ФГБНУ ВНИИОЗ на северо-западе Волгоградской области, на богаре (Урюпинский район), в 2013-2015 гг.

Опыты закладывали в питомниках конкурсного сортоиспытания раннеспелой и среднеранней групп спелости. Площадь делянки 20 м², учетная площадь 10 м², в трехкратной повторности. Густота стояния растений в раннеспелой группе 65 тыс/ га, в среднеранней 60 тыс/ га на момент уборки.

За вегетационный период проводили следующие учеты и наблюдения: длина межфазных периодов от посева до всходов от всходов до 5-6 листьев на растении в раннеспелой группе, до 7-8 листьев в среднеранней, от всходов до цветения метелки, до цветения початка, от всходов до полной спелости зерна, подсчет числа початков на 1-ом растении в фазу полной спелости, учет урожая зерна кукурузы (т/га) с делянки при 14%-ной влажности. Статистическую и математическую обработку проводили по методике Б. А. Доспехова.

Результаты исследований

Наиболее благоприятным по температурным условиям был 2013 г., в сравнении с последующими 2014, 2015 гг. в фазах развития кукурузы посев-всходы, всходы – 5-6 листьев в раннеспелой группе, 7-8 листьев в среднеранней группе, хотя дефицит осадков в эти периоды ощущался. Число дней с относительной влажностью менее 30% от посева до 5-6 листьев в раннеспелой группе было 5, в среднеранней группе 4 дн (табл. 1).

Жесткими засушливыми условиями в весенний период отличался 2014 г. Сумма эффективных температур за период посев – всходы в раннеспелой и среднеранней группах превышала показатели 2013 г. на 8,5⁰С и 27⁰С соответственно. В период всходы – 5-6 и 7-8 листьев на 20⁰С и 62,5⁰С выше соответственно. Осадков выпало всего 5 мм от момента всходов до 5-6 листьев в раннеспелой и 7-8 листьев в среднеранней группах спелости. Относительная влажность воздуха была критически низкой. Она держалась ниже 30% в раннеспелой группе от всходов до 5-6 листьев – 8 дн, и все эти дни дневная температура наблюдалась от 30 до 36⁰С. В среднеранней группе в фазу развития всходы – 7-8 листьев 13 дн были с низкой относительной влажностью воздуха, из них 12 дн дневная температура воздуха сохранялась от 31-36⁰С.

аблица 1. Основные показатели погодных условий в Поволжском филиале ФГБНУ ВНИИОЗ, в периоды развития кукурузы посев-всходы, всходы – 5-6 и 7-8 листьев, 2013-2015гг.

Показатель	Раннеспелая группа						Среднеранняя группа
	2013 г.		2014 г.		2015 г.		2013 г.		2014 г.		2015 г.
	Посев–всходы 26.04-05.05	Всходы– 5-6 листьев 06.05-20.05	Посев–всходы 10.05-16.05	Всходы –5-6 листьев 17.05-31.05	Посев– всходы 13.05-24.05	Всходы– 5-6 листьев 25.05-8.06	Посев–всходы 26.04-07.05	Всходы–7-8 листьев 08.05-25.05	Посев–всходы 10.05-18.05	Всходы –7-8 листьев 19.05-07.06	Посев–всходы 13.05-25.05	Всходы –7-8 листьев 26.05-14.06
Сумма эффективных температур, ⁰С	63	160	71,5	180	82,5	199,5	73	217	100	242	98,5	261,5
Осадки,мм	5	0	0	5	13	15	5	5	0	5	13	35
Относительная влажность воздуха, %	45,7	31,9	34,2	31,5	41,8	42,4	46,9	44,2	34,8	33,6	41,2	40,3
Число дней с влажностью менее 30%	2	3	4	7	3	4	2	2	5	8	4	6

Исходя из приведенных табличных данных, следует отметить, что наиболее неблагоприятными складывались условия закладки початков в 2015 г. Сумма эффективных температур от посева до всходов в раннеспелой группе составила 82,5⁰С, в среднеранней группе – 100⁰С, что выше чем в 2013 г. на 19,5⁰С и 27⁰С соответственно. От всходов до 5-6 листьев в раннеспелой, до 7-8 листьев в среднеранней группе эффективные температуры были 199,5⁰С и 261,5⁰С соответственно, что выше чем в 2013 г. на 39,5⁰С и 44,5⁰С. Осадков в 2015 г. за указанные межфазные периоды выпало больше, чем в 2013 и 2014 гг., но так как количество дней с температурой от 30⁰С до 38⁰С в раннеспелой группе было – 9, в среднеранней – 10, осложняли погодные условия сильные юго-восточные ветры, это и сказалось отрицательно на III – IV этапах органогенеза, несмотря на выпавшие осадки.

В сравнении с засушливым 2014 г., условия в эти периоды вегетации в 2015 г. оказались более жесткими, сумма эффективных температур от посева до всходов была выше на 1,5⁰С в раннеспелой группе и на 17,5⁰С в среднеранней. От всходов до 5-6 листьев и 7-8 листьев в раннеспелой и среднеранней группах превышение было на 19,5⁰С.

В целом 2015 г. был благоприятным по влагообеспеченности и температурному режиму, но анализируя количество бесплодных растений оказалось, что в этот год число беспочатковых генотипов значительно выше, чем в предыдущих 2013 г. (незначительно засушливом) и даже 2014г. (засушливом). Объяснение находим в том, что неблагоприятно складывались условия в период закладки и формирования зачатков початков, так как имели место высокие эффективные температуры воздуха, они сыграли решающую роль на III – IV этапах органогенеза.

В период цветения метелок и початков гибридов кукурузы в 2015 г., многие фермеры и производственные с/х предприятия жаловались на то, что метелка на гибридах кукурузы отцветает, а нитей початков на растениях нет, хотя в этот период (середина июля – конец III декады июля) на всей территории области регулярно выпадали осадки и сохранялись высокие температуры воздуха. Казалось бы созданы очень благоприятные условия для цветения и опыления растений, но разрыв в цветении метелок и початков достигал 7-12 дн.

В фазу полной спелости гибридов кукурузы оказалось, что очень много растений были беспочатковыми, при обследовании некоторых посевов число бесплодных растений достигало 30-40%, в результате и урожайность гибридов кукурузы была ниже, чем в незначительно засушливом 2013 г.

На примере изучения гибридов кукурузы раннеспелой (ФАО 150-200) и среднеранней (ФАО 200-250) групп спелости, по результатам конкурсного сортоиспытания за 2013-2015 гг., в наших условиях был проведен анализ зависимости урожайности гибридов кукурузы от числа початков на 1-ом растении (табл. 2, рис. 1, 2).

Таблица 2. Средний урожай зерна гибридов кукурузы, (т/га) по данным конкурсного сортоиспытания в зависимости от числа початков на растении, 2013-2015гг.

Год	Число початков на одном растении, шт
	0,6-0,7			0,7-0,8				0,8-0,9				0,9-1			1 и более			Средний урожай по опыту, т/га	НСР _0,95,т/га
	Урожай зерна, т/га		+,- к среднему по опыту	Урожай зерна, т/га		+,- к среднему по опыту		Урожай зерна, т/га		+,- к среднему по опыту		Урожай зерна, т/га	+,- к среднему по опыту		Урожай зерна, т/га	+,- к среднему по опыту
	Раннеспелая группа, ФАО 150-200
2013 г.	0		0	0		0		5,31		-0,41		5,47	-0,25		6,38	+0,66		5,72	0,20
2014 г.	0		0	0		0		3,33		-0,22		3,41	-0,14		3,90	+0,35		3,55	0,14
2015 г.	3,42		-1,30	4,21		-0,51		4,85		+0,13		5,26	+0,54		5,87	+1,15		4,72	0,28
Среднее за 3 года								4,50		-0,16		4,71	+0,05		5,38	+0,72		4,66
Среднеранняя группа, ФАО 200-250
2013 г.	0	0			0		0		0		0	5,56		-0,01	5,58		+0,01	5,57	0,23
2014 г.	0	0			1,92		-0,87		2,76		-0,03	3,0		+0,21	3,50		+0,71	2,79	0,18
2015 г.	3,23	-1,10			3,71		-0,62		4,24		-0,09	4,94		+0,61	5,55		+1,22	4,33	0,25
Среднее за 3 года					2,82		-1,41		3,50		-0,73	4,50		+0,27	4,88		+0,65	4,23

Примечание: 2013 г. – незначительно засушливый, 2014 г. – засушливый,

2015 г. – благоприятный.

В раннеспелой группе в 2013 г. средний урожай зерна кукурузы по опыту составил 5,72 т/га, в 2014 г. – 3,55 т/га, в 2015 г. – 4,72 т/га, за три года средний урожай – 4,66 т/га.

В 2013 г. при наличии початков на растении (0,8- 0,9) средний урожай зерна в раннеспелой группе составил 5,31 т/га, что меньше средней урожайности по опыту на 0,41 т/га, (0,9-1) початка урожайность была 5,47 т/га, также меньше среднего урожая по опыту на 0,25 т/га. При формировании початков от 1 и более средняя урожайность возрастала до 6,38 т/га, выше среднего урожая по опыту на 0,66 т/га.

В засушливых условиях 2014 г., также растения сформировали початков (0,8-0,9), урожайность этих генотипов была 3,33 т/га, что ниже средней урожайности по опыту на 0,22 т/га, (0,9-1) – 3,41 т/га, ниже на 0,14 т/га, в пределах ошибки опыта, при формировании 1 и более початков – 3,90 т/га, выше среднего урожая по опыту на 0,35 т/га.

В 2015 г. бесплодие гибридов, как в производственных условиях, так и в опыте достигало 30-40%. При формировании початков на 1 растении (0,6-0,7) средний урожай зерна составил 3,42 т/га, что ниже среднего урожая по опыту на 1,3 т/га; (0,7-0,8) – 4,21 т/га, ниже на 0,51 т/га; (0,8-0,9) – 4,85 т/га, выше на 0,13 т/га; (0,9-1) – 5,26 т/га, выше на 0,54 т/га и от 1 початка и более – 5,87 т/га, выше среднего урожая на 1,15 т/га.

Рис. 1. Сравнительный урожай зерна (т/га) гибридов кукурузы раннеспелой группы, в зависимости от числа початков на растении, 2013 – 2015 гг.

В среднеранней группе в 2013 г., средний урожай по опыту был 5,57 т/га, в 2014 г – 2,79 т/га на 0,76 т/га ниже, чем в раннеспелой группе, в 2015 г. — 4,33 т/га и этот показатель также ниже, чем в раннеспелой группе на 0,39 т/га .

По результатам изучения в 2013 г. бесплодие составило всего 10%, урожай зерна при наличии початков (0,9-1) – 5,56 т/га, это всего лишь на 0,01 т/га меньше среднего по опыту, от 1 и более початков – 5,58 т/га, это на 0,1 т/га больше среднего значения по опыту, то есть при бесплодии початков до 10% не было существенной разницы в их продуктивности.

В 2014 г. уровень бесплодия достигал 30%. При формировании початков на растении (0,7-0,8) средняя урожайность была всего 1,92 т/га, что ниже среднего значения по опыту на 0,87 т/га, (0,8-0,9) – 2,76 т/га, что в сравнении с предыдущим показателем выше на 0,84 т/га, но не имели существенной разницы со средней урожайностью по опыту (2,79 т/га). От (0,9 -1) початка – 3,0 т/га превысило средний урожай по опыту на 0,21 т/га и от 1 и более – 3,50 т/га превышение было 0,71 т/га к среднему показателю по опыту.

Рис. 2. Сравнительный урожай зерна (т/га) гибридов кукурузы среднеранней группы, в зависимости от числа початков

на растении, 2013 – 2015 гг.

В 2015 г. в среднеранней группе, как и в раннеспелой бесплодие достигало 40%, поэтому, с числом початков на 1 растении (0,6-0,7) урожайность была 3,23 т/га ниже средней по опыту на 1,1 т/га; (0,7-0,8) – 3,71 т/га ниже среднего значения на 0,62 т/га; (0,8-9,0) – 4,24 т/га на 0,09 т/га меньше, чем по опыту; (0,9-1) – 4,94 т/га выше среднего урожая по опыту на 0,61 т/га и при наличии початков от 1 и более – 5,55 т/га выше среднего уровня урожая на 1,22 т/га.

Таким образом, из приведенных результатов опыта, следует, что бесплодие резко снижает продуктивность гибридов кукурузы, при наличии бесплодных растений от 30 до 40% снижение урожайности в раннеспелой группе достигало 28%, в среднеранней – 26%, при бесплодии 20-30% снижение 12-14% это в благоприятном 2015 г. При бесплодии початков от 10 до 20%, снижение урожайности в раннеспелой группе, по результатам трех лет, было около 6%, в среднеранней – 17%.

Гибриды, формировавшие больше одного початка на растении, превысили по продуктивности, средний урожай по опыту за три года в раннеспелой группе на 12%, в среднеранней группе на 14%.

ВЫВОДЫ

В богарных условиях северо-запада Волгоградской области, главным фактором внешней среды, влияющим на закладку початков на III – IV этапах органогенеза, являлась сумма эффективных температур за периоды: от посева до всходов, от всходов до 5-6 листьев на раннеспелых гибридах кукурузы, и от всходов до 7-8 листьев у среднеранних гибридов. Как бы благоприятно не складывались погодные условия среды на последующих этапах органогенеза, на количество бесплодных растений они уже не влияют. Снизить риски влияния высоких положительных температур, возможно более ранними сроками посева, так как в последние годы весенние засухи характерны для нашей зоны.

Важное значение имеет подбор гибридов, способных формировать более одного початка на растении в условиях засухи, то есть засухоустойчивых генотипов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аверьянова А.Ф., Драгавцев В.А. О природе взаимодействия генотип- среда у растений // Взаимодействие генотип — среда и его роль в селекции. Краснодар, 1988. – С. 5-18.
Альтергот В.Ф. Действие повышенных температур на растения // Известия АН СССР, 1963: Сер.биол., № 1. – С. 57-73.
Володарский Н.И., Зиневич Л.В. Устойчивость кукурузы к засухе в онтогенезе // Физиология растений, 1960. – Т.7, вып.2. – С. 216-219.
Климов Е.А. Селекционное значение свойств двухпочатковости при создании раннеспелых гибридов кукурузы // Селекция и семеноводство. Киев, 1985. Вып.59.
Козубенко В.Е. Селекция кукурузы на двухпочатковость// Земледелие. 1955. №12.
Куперман Ф.М. и др. Основные этапы формирования органов плодоношения кукурузы // Этапы формирования органов плодоношения у злаков. – М.,1955.
Логачев Н.И. Селекция и физиология, технология и механизация возделывания кукурузы и других полевых культур. // Влияние экологических факторов на рост, развитие и продуктивность растений кукурузы. Днепропетровск, 1972, с. 66.
Панфилова О.Н. Селекция засухоустойчивых гибридов кукурузы для условий Нижнего Поволжья // Современные методы адаптивной селекции зерновых и кормовых культур. Материалы международной научно-практической конференции. Самара, 2003 г.
Панфилова О.Н. Гибриды кукурузы для засушливых условий Поволжья // Земледелие, 2011. №2.
Рубин Б.А., Андреенко С.С. Физиология с/х растений. Том V. // Физиология кукурузы и риса. Издательство Московского Университета,1969. с. 51, с.72.
Трегубенко М.Я., Филиппова Г.Л., Виневский Н.В. Водообмен у различных по засухоустойчивости гибридов кукурузы // Селекция и семеноводство, 1977. – Вып. 35. – С. 27-34.
Шмараев Г.Е., и др. Генетика количественных и качественных признаков кукурузы. Санкт-Петербург, 1995, с. 3.

INFERTILITY, AS THE MAIN FACTOR INFLUENCING THE PRODUCTIVITY OF GRAIN CORN HYBRIDS IN BOGARE

Panfilova Olga Nikolaevna, Avilovа Julia Аnatolevna,

Chugunova Elena Vasilevna

Volga branch FGBNU VNIIOZ

In the conditions of boghara, in different on moistening years, the hybrids of corn are studied by early (ФАО 150-200) and srednerannej (ФАО 200-250) groups of ripeness, their capacity for forming of ears on a plant and influence of external factors on the process of forming of ears, on III — IV the stages of organogenesis.

Weather terms are shown on the early stages of development of plants of corn, in different on moistening years: insignificantly dry — 2013 г. droughty — 2014 г. and favorable— 2015 г. The analysis of temperature condition of air, amount of fallouts is conducted, to relative humidity of air in periods of development of plants of corn from sowing to the shoots, from shoots to 5-6 leaves on early hybrids and from shoots to 7-8 leaves on the srednerannih hybrids of corn. The most optimal terms necessary for one forming and more than ears are educed. It is set that in the dry terms of north-west of the Volgograd area by the main factor of environment, influencing on the book-mark of ears, on III — IV the stages of organogenesis, there was an action of high, effective temperatures of air. In the article dependence of the productivity of grain of hybrids of corn is shown on the amount of sterile plants. From the brought results over it ensues that sterility reduces the productivity of hybrids of corn sharply. At presence of sterile plants, from 30 to 40%, harvest of grain in early. Went down a group on 28%, in srednerannej on 26%; at sterility from 20 to 30% — on 12-14%. At sterility of ears, from 10 to a 20% decline of the productivity in a early group was 6%, in srednerannej 17%. Hybrids forming more than one ear on a plant exceeded on the productivity mean yield a posteriori in a early group on 12%, in srednerannej on 14%.

Keywords: corn, hybrid, organogenez, effective temperatures, boghara, sterility, mnogopochatkovost’.