Глава 14 теоретические основы семеноводства

Основными объектами семеноводства являются сорта и гибриды сельскохозяйственных культур с их биологическими особенностями генотипов. Получение высоких урожаев полевых культур во многом определяется качеством семенного материала, их сортовыми, посевными качествами и урожайными свойствами.

При производстве семян необходимы обоснования оптимальных сроков их сортообновления, разработка новых и совершенствование существующих методов размножения в зависимости от особенностей культуры и сорта в различных почвенно-климатических условиях, изучение основных качеств семян при их репродуцировании. В процессе семеноводства необходимо постоянно осуществлять сортовой и семенной контроли для определения категории посевов и кондиционности семян путем определения сортовой чистоты, степени заражения растений и семян болезнями, энергии прорастания и силы начального роста, лабораторной всхожести, массы 1000 семян, так как от этих показателей в основном зависят полевая всхожесть, выживаемость и продуктивность растений. Принципиально важным условием получения высококачественного семенного материала является тщательное и своевременное выполнение оптимальных технологических приемов на семенных посевах.

Без правильного ведения семеноводства вообще и оригинального в частности нельзя сохранить и поддерживать длительное время высокие сортовые и посевные качества семян. В процессе возделывания сорт любого происхождения постоянно испытывает влияние неблагоприятных факторов внешней среды. Вполне понятно, что условия, в которых он произрастает, никогда не повторяются, так как изменяется солнечная инсоляция и радиация, засуха чередуется с избытком влаги, нарушается баланс вносимых минеральных удобрений, различаются методы ведения первичного семеноводства, способы отбора родоначальных элитных растений и др.

Эти обстоятельства вызывают определенную разнородность растений в посевах и разнокачественность их органов в пределах каждого из них. Не исключено и появление мутаций, проявляющихся в израстании, карликовости, частичной или полной стерильности, открытом цветении у самоопылителей. Открытое цветение способствует появлению естественных спонтанных гибридов, возникающих между различными растениями, внутри сорта и между сортами. По мере появления новых рас возбудителей болезней устойчивый сорт к прежним расам становится восприимчивым. По этим причинам сорт перестает быть однородным и превращается в пеструю популяцию, состоящую из множества биотипических групп, представленных хорошими и плохими растениями. В результате этого сорт или морфологически выровненная популяция постепенно ухудшается и доходит до выбраковки. Негативное влияние на долговечность сорта оказывают биологическое и механическое засорения, снижение устойчивости растений к болезням и вредителям, интенсивность действия мутационного процесса.

Механическое засорение является результатом нарушения технологии возделывания сельскохозяйственных культур, что выражается в несоблюдении чередования культур в севообороте (посев зерновых по зерновым), при невыполнении требования по тщательной очистке посевных и уборочных машин, транспортных средств, семяочистительных линий, сушилок, токов, норий, бункеров, мешкотары, складских помещений и др.

Механическое засорение может быть родовым, когда сорта одного рода засоряются семенами других родов. Часто засоряется пшеница рожью, ячмень овсом, пшеницей, горох викой, рапс сурепицей и наоборот. При видовом засорении в посевах мягкой пшеницы можно найти растения твердой пшеницы, в горохе пелюшку, в клевере луговом клевер гибридный, в желтом люпине узколистный люпин, в посевном овсе византийский овес или овсюг и т.д. При сортовом засорении в посевах сортов пшеницы разновидности лютесценс(безостистая форма), например, могут встречаться растения разновидности эритроспермум (остистая форма), сорт двурядного ячменя Гостинец разновидности нутанс может быть засорён шестирядным сортом Вежа разновидности паллидум, сорт желтого люпина БСХА-382 – сортом Жемчуг, которые относятся соответственно к разновидностям сульфудеус и леукомеланус и отличаются по окраске цветков и семян.

В зависимости от того, насколько поддерживается естественным отбором появляющиеся биологические или механические примеси в пределах сорта, его посевы будут либо сохранять свою чистоту (типичность) или прогрессивно ее утрачивать. В результате проведения специальных опытов Д.И. Молотковым на супесчаных почвах Гродненской области установлено, что при совместном произрастании яровой пшеницы, ячменя и овса (равно пропорциональная смесь) наиболее сильным конкурентом является ячмень, а затем овес. Если принять семенную продуктивность тройной зерносмеси за 100%, то удельный вес в ней ячменя через пять лет составил 53,8, овса – 26,0, а пшеницы – 20,2%. Следовательно, ячмень представляет значительную опасность для посевов пшеницы и овса как культура-засоритель.

Биологическое засорение усиливается при наличии механических сортовых примесей, так как в природе среди растений почти нет облигатных самоопылителей. Все они склонны время от времени цвести открыто и переопыляться между собой. Так происходит переопыление между различными репродукциями внутри сорта, между сортами внутри вида и даже между видами и родами. Биологическое засорение особенно опасно для сортов перекрестноопыляющихся культур (рожь, гречиха, кукуруза, сахарная свекла, клевер и др.). Достаточно сказать, что переопыление диплоидной ржи с тетраплоидной влечет за собой высокую череззерницу в год переопыления и в последующем пересеве. Появляющиеся новые гибридные формы, как правило, обладают высокой степенью гетерозиса, что создает возможность для ускоренного их размножения с последующим выщеплением нежелательных генетически различающихся фенотипов худшего качества.

Снижение устойчивости растений к заболеваниям происходит по мере репродуцирования сорта любой культуры. Он постепенно утрачивает способность противостоять вирусным, бактериальным, грибным и другим болезням. Появление новых сортов культурных растений, как правило, сопровождается усиленным расообразованием патогенов универсального действия. Предполагается, что новые агрессивные расы опасных заболеваний приобретают способность поражать многие сорта, и даже крупные таксономические единицы одновременно. К этому следует добавить, что инфекционное начало прогрессирует с каждым последующим поколением и очень скоро может привести к полной выбраковке сорта. Достаточно сказать, что если семена в год их выращивания поражались, например, пыльной головней на 1%, то в пересеве этот показатель возрастает до 7 процентов со всеми вытекающими последствиями.

Естественный мутационный процесс протекает в посевах любой возделываемой культуры не зависимо от человека. В зависимости от его интенсивности могут возникать различные наследственные изменения (мутации), что также приводит сорт к вырождению. Хорошо известно, что появляющиеся мутации в большинстве случаев носят отрицательный характер, поэтому они ведут к ухудшению сортовых качеств и снижению продуктивности сорта. Если пройти по всходам ячменя или овса, то можно обнаружить на каждые 10000 всходов 1–2 растения с признаками хлороза или альбиносности, которые являются результатом мутационного процесса. Эти растения из-за отсутствия хлорофилла в листьях не могут синтезировать органическое вещество и элиминируются из посева на ранних этапах, поэтому не представляют опасности как засорители. Однако, появляются и такие мутанты, гены которых обладают плейотропным действием, что выражается в одновременном проявлении у растений склонности к полеганию, осыпанию, прорастанию семян на корню и открытому цветению, создающему возможность свободно переопыляться растениями сортовой популяции с появлением в ней большого количества новообразований, т.е. растений не типичных для сорта. Эти мутантные формы в большей степени будут поддерживаться естественным отбором и очень скоро приведут относительно чистолинейный сорт к популяции, а затем и к его вырождению, поскольку гетерозиготность будет либо возрастать в нем, либо оставаться на одном и том же уровне, а гомозиготность резко сокращаться.

Устранение причин, вызывающих ухудшение сортов, необходимо осуществлять с учетом биологических особенностей культуры. Для перекрестников основным условием сохранения типичности сорта, является обязательное соблюдение пространственной изоляции не только между сортами, но и между репродукциями одного сорта. На семенных посевах перекрестников, самоопылителей и вегетативно размножающихся культур с целью повышения сортовой чистоты в качестве обязательного семеноводческого приема перед апробацией проводятся видовые и сортовые прополки, при которых удаляются все отличающиеся от сорта растения видовой и сортовой принадлежности. Одновременно с этим с посева удаляются все негативно отличающиеся и больные растения. Выявленные при апробации сверхдопустимые видовые или сортовые примеси, а также зараженные растения пыльной, твердой головней, спорыньей вынуждают выбраковывать посевы из числа сортовых или проводить повторные прочистки с последующей апробацией.

Возделываемые в Республике Беларусь сорта представлены культурами ярового и озимого образа жизни. К первым относятся яровая пшеница, яровая тритикале, яровой ячмень, овес, гречиха, горох, люпин, рапс яровой, вика яровая, картофель, кормовые корнеплоды, сахарная свекла, лен. Ко вторым – озимая рожь, озимая пшеница, озимая тритикале, озимый ячмень, вика мохнатая, озимый рапс. К многолетним бобовым культурам относятся клевер луговой, гибридный, ползучий, люцерна, галега восточная. К многолетним злаковым – тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяница луговая, полевица гигантская, кострец безостый, овсяница тростниковидная и др.

По способу опыления районированные сорта относятся к перекрестноопыляющимся и самоопыляющимся культурам. В свою очередь первые подразделяются на ветроопыляемые (анемофилы): озимая рожь, сахарная свекла, злаковые травы и насекомоопыляемые (энтомофилы): гречиха, клевер луговой, люцерна, многолетний люпин. Типичными самоопылителями являются пшеница, ячмень, овес, люпин узколистный, горох, лен, соя, фасоль, просо, рис.

Размножение сортов происходит половым способом и вегетативным путем, что сказывается на особенностях семеноводства и проводимых семеноводческих мероприятиях.

Длительное выращивание культурных растений при обеспечении необходимых условий произрастания способствует поддержанию их численности, расширению ареала распространения и повышению продуктивности по сравнению с их дикими сородичами.

Внешние условия при воздействии на генотип сорта приводят к проявлению модификационной изменчивости. Они могут стимулировать или тормозить репродуктивную функцию растений, что в конечном итоге сказывается на увеличении или уменьшении количества образовавшихся семян. Репродуктивная функция растений зависит от количества образовавшихся цветков, способных к оплодотворению, количества оплодотворенных цветков, условий развития оплодотворенных завязей. От условий формирования, налива и созревания семян зависит длительность их послеуборочного дозревания, покой и долговечность. Температурный режим, влажность и другие факторы оказывают влияние на механизм регулирования физиологического покоя и прорастания семян под действием гормонов.

Максимальный коэффициент размножения семян возделываемых сортов достигается уровнем плодородия почвы и регулированием густоты стояния растений на единице площади. Как слишком загущенные, так и разреженные посевы не способствуют формированию высококачественных семян сельскохозяйственных культур. В первом случае растения получаются менее продуктивными, семена оказываются мелкими с низкой силой начального роста, во втором – коэффициент размножения будет значительно большим, но матрикальная разнокачественность семян увеличивается, что может отрицательно сказаться на их урожайных свойствах.

Вместе с тем в целях ускоренного размножения вновь районированных дефицитных и перспективных сортов зерновых и зернобобовых культур допускают широкорядные посевы с междурядьями 45 или 60 см при соответственно уменьшенных нормах высева на хорошо окультуренной плодородной почве.

При выращивании высококачественного семенного материала картофеля, а также маточных корней сахарной и кормовой свеклы плантации должны быть более загущенными. Так, наилучшей густотой посадок картофеля является 60–70 тыс. кустов на гектар, а сахарной свеклы 130–140 тыс. растений при густоте товарных посевов соответственно 50–55 и 85–90 тыс./га.

В основу получения высококачественного семенного материала специалистами элитопроизводящих хозяйств и экспериментальных баз опытных станций положены:

– квалифицированный отбор растений - родоначальников будущей элиты и метод отбора таких растений (массовый, индивидуальный, клоновый);

– соблюдение пространственной изоляции между сортами и гибридами

перекрестноопыляющихся культур;

– широкое использование при отборах провокационных и инфекционных фонов, способствующих освобождению посевов от пыльной и твердой головни, элиминированию слаборазвитых растений с пониженной жизнеспособностью;

– осуществление клонового отбора картофеля на безвирусной основе с использованием серологического анализа и метода верхушечных меристем;

– соблюдение наиболее тщательного высокого уровня технологии возделывания сортов на семенных посевах с целью получения модификационно улучшенных семян с высокими урожайными свойствами;

– обязательное проведение видовых и сортовых прочисток, осуществление сортового и семенного контролей.

Наукой и практикой доказано, что высшие репродукции семян и посадочного материала оказываются продуктивнее низших на 1,5–4,0 ц/га зерновых и 50–90 ц/га картофеля. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы семенные участки обеспечивались только высшими репродукциями. Это позволяет обеспечивать высокую сортовую чистоту посевов, снизить затраты на видовые и сортовые прополки, поддерживать высокую продуктивность культивируемого сорта. Необходимо также помнить, что получение семян с высокими урожайными свойствами зависит не только от генотипа сорта, его пластичности, отзывчивости на уровень плодородия почвы, но и от качества применяемых технологических мероприятий на протяжении всего периода вегетации. Особое внимание следует обращать на формирование полноценных семян по выполненности, выравненности, массе их 1000 штук, натуре, удельному весу, минимальной матрикальной и экологической разнокачественности, недопущение травмирования при уборке и послеуборочной обработке на семяочистительных и сушильных установках, так как от этих показателей зависит энергия прорастания, число первичных корешков, сила начального роста, дружность появления всходов, равномерность развития, созревания растений и конечный результат – урожайность и качество получаемой продукции. Доказано, что семена зерновых культур, обладающие энергией прорастания не ниже 90%, увеличивают полевую всхожесть озимых до 80 и яровых до 85%, к уборке при этом сохраняется на 5–10% растений больше.

В более северных районах, где вегетационный период короче, сроки уборки озимых хлебов в отдельные годы почти совпадают с их посевом. Посев свежеубранными семенами, не прошедшими полный цикл послеуборочного дозревания, отрицательно сказывается на полевой всхожести и выживаемости, урожайность снижается. В связи с этим по озимым культурам на всю посевную площадь заготавливаются переходящие фонды, используемые для посева на следующий год.

На случай стихийных бедствий предусмотрен страховой семенной фонд в размере 15–20% потребности в семенах. Этот фонд заготавливается по месту использования и обновляется ежегодно.

Страховые и переходящие фонды создаются из урожая всех звеньев семеноводства, начиная от исходных семян, получаемых путем отбора родоначальных растений и кончая элитой.

Известно, что качество семян зависит в большой степени от почвенно-климатических условий места их производства. Для более полной реализации генотипа любого сорта необходимо обеспечить растения необходимым водно-воздушным, тепловым и пищевым режимами. Наиболее лимитирующими факторами, независящими от деятельности человека, является продолжительность безморозного периода с биологически активными температурами воздуха и почвы, количество солнечных дней, необходимая среднесуточная температура и сумма температур, оптимальная обеспеченность атмосферными осадками.

С учетом этих и других факторов целесообразно организовывать семеноводство отдельных культур в более благоприятных для них экологических условиях определенных почвенно-климатических зон.

Благодаря успехам селекции в Беларуси стало возможным ведение семеноводства таких культур как кукуруза, подсолнечник, соя, кормовые бобы, просо, люцерна в южной и западной части республики. Высококачественные семена люпина, гороха, вики, клевера, пшеницы получают и в центральной зоне, а семеноводство в северной части республики Беларусь успешно можно вести только по наиболее скороспелым сортам полевых культур. Семеноводство озимой ржи, ячменя, многолетних злаковых трав в силу их естественной скоропелости можно вести успешно повсеместно. Создание скороспелых сортов узколистного люпина зернового направления с ограниченным ветвлением позволили продвинуть семеноводство этой культуры в более северные районы и получать там доброкачественные семена ежегодно. Этот и другие примеры показывают, что селекционным путем можно изменять границы экологического районирования семеноводства.