§ 7. Селекция сорго на солеустойчивость

Солеустойчивость растений является актуальной проблемой растениеводства, привлекающей внимание многих исследователей и практиков сельского хозяйства.

Как показали результаты исследований К. К. Мамедбекова (1980) в условиях Дагестана, сорго является хорошей мелиорирующей культурой на засоленных почвах. Данные таблицы 11 показывают, что сорговые культуры не только дают высокие урожаи зерна и зеленой массы, но они выносят из почвы от 31 до 75 т/га солей, в том числе хлориды и сульфаты.

Д. М. Руденко (1980) отмечает что сорговые культуры настолько солевыносливы, что при поливе их соленой водой из Каспия (содержание солей 4,05 - 8,18 г/л, тип засоления - сульфатно-хлоридно-магниево-натриевый), урожай зеленой массы при поддержании порога влажности почвы на уровне 90% НВ составил 527 ц/га, тогда как без орошения - только 40 ц/га.

Таблица 11. Продуктивность сортов и гибридов сортовых культур и вынос солей из корнеобитаемого слоя (до 100 см) в среднем за 1974-1976 гг. (К. К. Мамедбеков, 1980)

Существуют различные методы определения солеустойчивости растений. Наиболее распространенными из них являются: 1) учет всхожести семян на засоленном субстрате; 2) многолетнее изучение растений на засоленных почвах; 3) применение скрещивания пыльцой растений, выращенных на засоленных почвах.

В задачу наших исследований входило выявить высокую солеустойчивость образцов сорго, используя указанные выше методы селекционной работы на солеустойчивость, с тем чтобы на солонцах и солонцеватых почвах, повсеместно встречающихся на юге и юго-востоке нашей страны, получать более устойчивые урожаи зерна и зеленой массы.

В 1961-1963 гг. на Генической опытной станции мы проводили исследования лабораторным, вегетационным и полевым методами.

Лабораторный метод оценки на солеустойчивость. Для выявления солевыносливости сорго в 1961 г. семена после суточной намочки в воде обрабатывали солевыми растворами NaCl (3%), Na₂ SО₄ (3%), смесью NaCl (l,5% + Na₂So₄ (1,5%). За контроль принимали необработанные семена. Результаты изучения показали, что между сортами существует большое различие по солевыносливости в период прорастания семян. На всхожесть более губительно оказала влияние концентрация смешанного раствора NaCl (1,5%)+Na₂ SО₄ (1,5%). Однако и здесь более солеустойчивые сорта дали сравнительно высокую всхожесть.

В 1962 г. продолжалось изучение выявления солеустойчивых сортов в период прорастания семян. Изучались следующие сорта: а) зерновое сорго - Желтозерное 10, Низкорослое 93, Гаолян коричневый 272 и Украинское 107; б) сахарное сорго - Сахарное раннее 556, Силосное 3, Кубанский янтарь 84/327 и Силосное 2. Все перечисленные сорта в 1961 г. выращивались в поле на солонце. За контроль высевались семена, полученные с незасоленного участка. Семена каждого сорта помещали в растильни со следующей почвой:

1) каштановая (контроль), глубина горизонта 0-20 см, сухой остаток 0,092%;

2) солонец, глубина горизонта 0-20 см, сухой остаток 0,408%;

3) солонец, глубина горизонта 60-80 см, сухой остаток 1,576%. Всхожесть семян определяли в двухкратной повторности, высевая их в растильни и чашки Петри.

Ставилась задача в раннюю фазу развития определить всхожесть, силу роста (за десять дней), вес надземной массы (за 10 дней проращивания всех взошедших растений и в среднем одного растения в сыром и абсолютно сухом состоянии).

Результаты исследований показали, что более интенсивно во всех почвенных разностях прорастают семена тех образцов, растения которых в 1961 г. воспитывались на солонце, особенно у сортов более солеустойчивых. У менее солеустойчивых всхожесть семян резко снижалась.

Сравнивая результаты всхожести, силу роста и вес сырого и абсолютно сухого вещества на различных по концентрации почвах было отмечено (табл. 12), что растения, которые воспитывались на солонце или получены от внутрисортового скрещивания с участием одного из компонентов, выращенных на солонце, при различных почвенных разностях дали лучшие показатели, чем контрольные варианты. Это видно по показателям накопления сырого и особенно абсолютно сухого вещества в среднем на одно растение. На таких вариантах растения были более мощными. На рисунке 7 показаны варианты сорта Желтозерное 10, растения которого выращивались на солонцеватой почве с сухим остатком 0,408%.

Таблица 12. Результаты лабораторного опыта по изучению образцов сорго на солеустойчивость

Рис. 7. Схема создания высоколизиновых форм сорго

Результаты изучения сортов при различной степени солонцеватости в период прорастания семян показали, что, как и в 1961 г., более солеустойчивыми оказались Низкорослое 93, Желтозерное 10, Сахарное раннее 556, Силосное 3 и Силосное 2; средне солеустойчивыми - Гаолян коричневый 272, Украинское 107 и Кубанский янтарь 84/327.

Вегетационный метод оценки на солеустойчивость. С целью изучения сорго не только в период прорастания семян, но и на всем протяжении вегетационного периода мы проводили выращивание сортов сорго в вегетационных сосудах на почве, взятой в 1961 г. на солонцовом пятне Генической опытной станции (сухой остаток 0,408%), в 1962 г.- на сильно солонцовом пятне колхоза "Грузия" Генического района Херсонской области (сухой остаток 0,855%).

Набивание почвы и посев сорго в сосуды проводились согласно методикам ВНИИ кукурузы. В 1961 г. в сосуды были посеяны сорта сорго различной скороспелости - по зерновому сорго: раннеспелые - Желтозерное 10 и Белозерное 5 раннее; среднеспелые - Низкорослое 81, Низкорослое 93 и Кубанское красное 1677; по сахарному сорго: раннеспелые - Сахарное раннее 556 и Силосное 2, среднеспелый - Кубанский янтарь 84/327.

Каждый вегетационный сосуд засевался одним сортом, по 4 растения. Первый месяц (прорастание семян и начальный рост) сосуды находились на стеклянной веранде, а затем вывозились в поле. Через месяц после посева в вегетационные сосуды был внесен 0,3%-й солевой раствор NaCl.

С целью увеличения концентрации солей в почве спустя месяц после первого засоления перед выметыванием метелок раннеспелых сортов было проведено вторичное засоление 0,2%-м Na₂SО₄. При этом солевой раствор водной вытяжки резко отличался от солевого раствора до засоления (табл. 13). В период массового кущения, а затем в фазу цветения в сосуды было внесено удобрение по 0,10 - 0,15 г действующего вещества на 1 кг сухой почвы.

Таблица 13. Состав водорастворимых солей почвы, взятой с солонцового пятна при последующем засолении (мг-экв/100 г почвы)

Все сорта, выращиваемые в сосудах, выбросили метелки и дали нормальное зерно. Особенно хорошо развивались Сахарное раннее 556, Низкорослое 81 и Низкорослое 93.

В 1962 г. в вегетационные сосуды, заполненные сильно солонцовой почвой, высевались семена следующих сортов: одностебельный раннеспелый зернового сорго Желтозерное 10; кустистые среднеспелые зернового сорго Низкорослое 93 и сахарного - Кубанский янтарь 84/327. Семена этих сортов взяты из сосудов урожая 1961 г., растения которых прошли различное воспитание и с которыми проводились скрещивания. В сосуд высевалось 4 гнезда, после прорывки оставляли по одному растению, что соответствовало одному варианту различного происхождения и воспитания. Повторность опыта - трехкратная.

Данные фенологических наблюдений показали, что растения, которые в 1961 г. были воспитаны на солонце или опылены пыльцой, взятой из цветков растений, выращенных на солонце, удлинили период вегетации, а остальные - несколько сократили. Это говорит о приспособительных свойствах воспитанных комбинаций. Сравнивая интенсивность роста и развития в сосудах различных вариантов, можно отметить, что их растения образовали зеленую массу по фазам развития неодинаково. Если у сорта Желтозерное 10 на контроле (семена, не подвергавшиеся воспитанию) в начальный период роста (первые 25 дней) высота растений увеличивалась в сутки на 1,3 см, во второй период (15 дней)- на 1,4 см, а затем резко снижалась, и до конца вегетации прирост составлял 0,38 см, то на других вариантах, семена которых получены от внутрисортового скрещивания с участием компонента, воспитанного на солонце, в начальный период растения в сутки росли по 1,4 см, а затем рост их уменьшился до 0,7 см и равномерно продолжался до цветения. У вариантов этого же сорта, воспитанного на солонце, интенсивность роста проходила в основном равномерно по всем периодам его вегетации. То же происходило и но вариантам сахарного сорго сорта Кубанский янтарь 84/327.

Рис. 6. Состояние растений сорго на 10-й день прорастания. Субстрат-солонцеватая почва, сухой остаток - 0,408%. 1 - Желтозерное 10 (солонец), 2 - Желтозерное 10 (контроль), 3 - Желтозерное 10 X Желтозерное 10 (сосуд)

Биометрические измерения в сосудах показали, что у вариантов Желтозерное 10 и Кубанский янтарь 84/327, воспитанных на солонце, высота растений, размер метелки и листовая поверхность больше, чем на котрольных. У сорта Низкорослое 93 особых различий в росте и развитии во всех вариантах по сравнению с контролем не наблюдалось.

У гибрида первого поколения Желтозерное 10 (сол.) X Низкорослое 80 (сол.) с начала роста и до выбрасывания метелок развитие проходило лучше, и вся надземная масса была несколько выше и мощнее, а следовательно, выход зерна и массы больше, чем у того же гибрида, но с комбинацией Желтозерное 10 (кашт.) X Низкорослое 80 (сол.).

Результаты исследований по определению абсолютно сухого вещества зерна, стеблей, листьев и корней сорго, выращенных в сосудах (табл. 14), показали различие между вариантами, воспитанными в предыдущем году на солонце или в сосуде, и контролем.

Таблица 14. Продуктивность образцов сорго в ветегационных сосудах иа солонцовой почве с плотным остатком 0,885%

Так, по сорту Желтозерное 10 все варианты, воспитанные на солонце, дали высокие результаты. Лучшими, обеспечивающими наибольший выход зерна и масса были сорт Желтозерное 10 (сосуд), который в 1961 г. воспитывался в сосуде с плотным остатком 0,405%, и комбинации Желтозерное 10 (сол.) XЖелтозерное 10 (кашт.), превысившие урожай в сравнении с контролем на 142-141,9%. Высокий выход общей массы показали варианты Желтозерное 10 (сол.) и Желтозерное 10 (кашт.) X Желтозерное 10 (сол.) - 135,8-136,0% от контроля.

О том, что воспитание на солонце или внутрисортовое скрещивание с участием пыльцы одного из компонентов, воспитанных на солонце хотя бы один год, дает существенные приспособительные свойства, видно из данных, приведенных в таблице 14 по сорту Кубанский янтарь 84/327. Так, межсортовые реципрокные гибриды первого поколения, созданные на каштановой почве и неприспособленные к солонцу, ощущая депрессию в сосуде с сильно солонцовой почвой, не проявили высокой продуктивности в сравнении с внутрисортовыми гибрида, созданными из образцов, один из которых воспитывался на солонце.

Исследования показали, что содержание протеина и золы увеличивается в зерне образцов, которые выращивались на солонце и в вегетационных сосудах с сильной концентрацией солей (табл. 15).

Таблица 15. Химический состав зерна сорго Желтозерное 10, выращенного на разных почвах и с различными вариантами воспитания (1961 - 1962 гг.)

Следовательно, лучшим способом придания растениям сорго солеустойчивости является воспитание на солонце или проведение скрещиваний. За материнскую форму берутся растения, возделываемые на солонце, а за отцовскую - на солонце и каштановой почве, но высокопродуктивные.

Полевой метод оценки на солеустойчивость. На солонцовых пятнах в полевых условиях 1961-1963 гг. проводилось изучение приспособительных свойств тех сортов и комбинаций зернового и сахарного сорго, которые изучались в лабораторном и вегетационном опытах, с тем чтобы непосредственно в поле выявить более солеустойчивые комбинации. Одновременно те варианты, которые высеяны на солонцовых пятнах, имели продолжение рядков на каштановой почве, что позволило объективно оценить все образцы на обеих почвенных разностях.

Взятые пробы на содержание водорастворимых солей на солонцах и каштановой почвах показали, что изучаемые образцы сорго выращивались в более жестких почвенных условиях, чем те же образцы на каштановой почве.

Приспособление растений к засолению протекает в процессе индивидуального развития, причем глубина и быстрота этого процесса обусловлены их биологической природой и типом солевого состава почвы.

В первый год изучения исследуемые растения на солонце по сравнению с теми же растениями на каштановой почве в росте значительно отстают, хотя фазы развития проходят относительно нормально. На второй год у тех форм, которые воспитывались на солонце, депрессия в росте сглаживалась.

Общий урожай зерна в 1961 г. на солонце получен значительно меньший, чем на каштановой почве (табл. 16). В 1962 г. Образцы зернового сорго, которые воспитывались в предыдущем году на солонце, обеспечили как на солонце, так и на каштановой почве более высокий урожай, чем контрольные растения. Особенно высокую эффективность показывают комбинации внутрисортового скрещивания. Такие же результаты получены и но сахарному сорго. Здесь выход абсолютно сухой массы был выше в тех вариантах, которые воспитывались на солонце (табл. 17).

Таблица 16. Продуктивность и приспособительные свойства сортов зернового сорго, воспитанных на солонце (1961-1962 гг.)

Таблица 17. Продуктивность и приспособительные свойства сортов сахарного сорго, воспитанных на солонце (1961-1962 гг.)

Повышение сухого вещества обусловливается, по-видимому, снижением интенсивности передвижения в растениях воды и питательных веществ, особенно к точкам роста. В процессе вегетации происходит накопление и отложение в запас питательных веществ (углеводов, белков) в органах растений, не используемых на ростовые процессы. В этом и заключается, по нашему мнению, одно из основных приспособительных свойств растений к условиям засолений. Такого же мнения придерживается и Б. П. Строганов (1962), проводивший физиологические исследования по хлопчатнику.

Результаты химического анализа зерна, взятого с растений, выращенных на каштановой почве и на солонце в течение нескольких лет воспитания, подтверждают высказанное предположение (табл. 18).

Таблица 18. Увеличение содержания сырого протеина в зерне сорго в зависимости от воспитания (1961-1963)

Все образцы сорго, которые воспитывались на солонце, показали более высокое содержание протеина, чем контрольные образцы, произраставшие на каштановой почве. Особенно высокий процент сырого протеина содержится у тех образцов, которые на солонце воспитывались в течение двух-трех лет. Зерно их содержало до 17,7-18,9% сырого протеина. Такие же данные получены и по содержанию золы - на солонцеватых почвах ее больше, чем на каштановых. На содержание крахмала различные почвы существенного влияния не оказывали.

Содержание протеина и золы в зерне и силосной массе образцов сахарного сорго было примерно таким же, как и в зерновом сорго; содержание сахара на солонце резко возрастало - от 3 до 8% (в зависимости от сорта). Также на солонце увеличивается и процент клетчатки в сравнении с каштановой почвой. У сорта Сахарное раннее 556 на каштановой почве клетчатки было 22,45%, на солонце - 23,07, Сахаров - соответственно 17,9 и 23,1%. По сорту Силосное 3: Сахаров - соответственно 17,49 и 19,33%, клетчатки - 19,5 и 24,0%. Подобные явления наблюдались и по другим сортам.

Таким образом, имеющиеся литературные данные, а также собственные исследования, позволяют сделать следующие выводы:

1. В более жестких почвенных условиях (солонцы) образцы сорго, приспосабливаясь, накопляют большее количество сухих веществ, белка и золы, чем те же образцы, возделываемые на каштановой почве.

2. Для получения солеустойчивых форм сорго могут быть использованы следующие методы: а) предпосевная обработка семян; б) длительное выращивание на солонцеватой почве; в) внутрисортовое скрещивание; г) искусственный отбор.

3. Высевая потомства сорго на солонцовых пятнах, следует использовать те растения, которые обладают наиболее ярко выраженными свойствами приспособления и высокой продуктивностью. При размножении потомства таких растений на солонцовых почвах и повторном отборе наиболее приспособленных и урожайных растений можно значительно повысить солеустойчивость и урожайность любого сорта.

4. Внутрисортовое скрещивание является эффективным способом повышения солеустойчивости сорго. Для этой цели одно из растений подбирается с высокой степенью солеустойчивости (растения с сильно засоленного участка), а другое - с высокой продуктивностью (растения с каштановой почвы). Полученное в результате скрещивания потомство является более солеустойчивым и продуктивным. Семена сорго от внутрисортового скрещивания на следующий год высеваются на солонцовой почве. После этого производится повторный отбор семян с наиболее приспособленных и продуктивных форм. Эти семена и служат исходным материалом для размножения продуктивных растений, приспособленных к солонцовой почве.

5. При разработке методов селекции на повышение солеустойчивости сорго необходимо строго учитывать тип и степень засоления почвы. Солеустойчивые сорта следует выводить для определенного типа солевого состава почвы. Это имеет большое значение, так как не исключена возможность того, что один и тот же метод, применяемый на разных типах почвы, может дать, если не противоположные, то далеко не одинаковые результаты.

6. Большое значение приобретает учет качества засоления и в семеноводстве. Если длительное культивирование одного и того же сорта на одном и том же типе полевого состава почвы значительно повышает солеустойчивость, то система организационных мероприятий в семеноводстве должна предусмотреть использование семян сорго местного происхождения.