Развитие отечественной селекции и семеноводства кукурузы
Продовольственная безопасность страны непосредственно зависит от объемов производства продуктов питания, чье увеличение связано с наличием генетического потенциала. По этой причине одной из важных проблем в отечественном растениеводстве является зависимость семенного и посадочного материала от зарубежных поставок.
Кукуруза — одна из основных сельскохозяйственных культур в Российской Федерации. Однако потребление ее семян в нашей стране составляет менее 2% от общемирового объема, поскольку масштабы производства в 2–3 раза меньше минимальной потребности. Для изменения сложившейся ситуации необходимо развивать собственные селекцию и семеноводство этой культуры.
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
На российском рынке доля кукурузного зерна в денежном выражении составляет около 22%. При этом в общем объеме высеянных семян иностранная селекция по кукурузе достигает порядка 50,8%. Причина этого заключается не только в более высоком генотипическом потенциале зарубежных сортов и гибридов данной культуры, но и в сложных технологиях выращивания и тщательной подготовке посевного материала — сортировании, калибровании, инкрустации. Они создают хорошие условия для стартового развития растений и дальнейшего формирования высокого урожая. Несмотря на это, наблюдается увеличение посевных площадей кукурузы на зерно в России в хозяйствах всех категорий: в 2019 году она занимала 2,593 млн га, 2020 году — 2,855 млн га. Лидерами среди субъектов по данному показателю являются Южный, Центральный, Северо-Кавказский, Приволжский, Дальневосточный федеральные округа. В Сибирском, Северо-Западном и Уральском округах территории под эту культуру незначительные. По статистическим данным, за последние 10 лет в нашей стране посевные площади кукурузы на зерно в хозяйствах всех категорий увеличились примерно на 8%, а на корм — сократились почти на 10%. Специалисты прогнозируют сохранение данной тенденции до 2025 года.
По сведениям экспертов Национальной ассоциации производителей семян кукурузы и подсолнечника, в селекционном процессе Россия отстает от зарубежных компаний по масштабу проводимой работы, количеству географических точек испытаний, объему использования современных методов генной инженерии, молекулярной биологии, геномной селекции — обработке большого объема информации специализированными компьютерными программами. Высокая изменчивость климатических условий в стране значительно снижает урожайность и эффективность выращивания кукурузы, заметно уменьшая показатели: в 2019 году — 57 ц/га убранной площади, 2020 году — 50,8 ц/га. Валовый сбор в 2019 году составил 14,282 млн т, 2021 году — 13,879 млн т.
СЕЛЕКЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
Зерно кукурузы является источником полноценного белка, а также жира, витаминов и минеральных веществ. В мировом зерновом балансе выращивание этого растения стоит на третьем месте после риса и пшеницы. Как высококонцентрированный корм для животных кукуруза превосходит овес, ячмень, просо и другие культуры: в килограмме ее зерна содержится 1,34 корм. ед., в то время как в ячмене и овсе — 1,2 и 1 корм. ед. соответственно.
По этим причинам необходимы разработка и реализация селекционных задач, где особое внимание будет уделяться не только повышению потенциальной продуктивности, но и экологической стабильности генотипов, их способности противостоять действию стрессовых факторов среды, что является важным условием для роста валовых сборов зерна кукурузы. Сейчас на государственном уровне проводится работа по созданию конкурентоспособной отечественной селекционно-генетической базы в рамках Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017–2025 годы в соответствии с подпрограммой «Развитие селекции и семеноводства кукурузы».
РАЗЛИЧИЯ ГРУПП
Как известно, существует множество разновидностей культурных форм данного растения. Они сведены к нескольким подвидам, различающимся по форме, характеру поверхности и химическому составу зерна. К основным группам относятся кремнистая, зубовидная, крахмалистая, сахарная и лопающаяся разновидности.
Кремнистая, или обыкновенная, кукуруза обычно возделывается на зерно и отличается наибольшим содержанием белка по сравнению с растениями других групп. Она дает нежную растительную массу, поэтому ее можно отправлять на зеленый корм. Представители зубовидного подвида имеют грубые мощные стебли, крупные початки, формируют большой урожай силосной массы, но оказываются менее пригодными на зеленый корм, так как обеспечивают малое число боковых побегов. Зерно используется в основном на корм и для спиртокурения. В России для кормовых целей чаще всего возделывается кремнистая и зубовидная кукуруза. Крахмалистая разновидность применяется в крахмалопаточной и спиртовой промышленности, поскольку ее зерно целиком заполнено мучнистым эндоспермом. Сахарная кукуруза используется главным образом как овощная культура в консервной промышленности и для употребления початков и зерна в замороженном виде, а лопающаяся — идет в пищу в поджаренном виде, а также в виде крупы и кукурузных хлопьев.
ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
В России большое распространение имеют гибриды кукурузы. Различаются несколько их основных типов: межсортовой, полученный при скрещивании двух обычных сортов, сортолинейный — обычного сорта с самоопыленной линией, межлинейный — при соединении самоопыленных линий. Межлинейные гибриды могут быть простыми, сформированными при скрещивании двух самоопыленных линий, а также двух- и трехлинейными — при соединении двух либо трех простых межлинейных гибридов соответственно. По сортовым качествам семена первого поколения простых, трехлинейных, двойных меж- и многолинейных гибридов должны отвечать определенным нормам: иметь сортовую типичность не менее 98%, содержать ксенийные, то есть нетипичные, зерна не более 600 штук на 100 початков. Согласно ГОСТ 20582–86 основные показатели посевного качества семенного зерна кукурузы подразделяются на два класса — первый и второй.
Создание новых гибридов определяется в первую очередь состоянием и перспективами сеяния культуры в стране. Сегодня в связи с необходимостью продвижения возделывания кукурузы на север одним из приоритетных направлений разработки гибридов для производства зерна в России является селекция на раннеспелость при оптимальной урожайности и устойчивости к основным болезням и вредителям. Следует отметить, что отечественные гибриды, сформированные методом классической селекции, обеспечивают экологическую безопасность продукции по сравнению с генетически модифицированным зарубежным материалом и могут без ограничения использоваться на корм животным и пищевые цели.
РАЗВИТЬ ПОТЕНЦИАЛ
В государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 2020 году, были включены 1054 сорта кукурузы, в том числе 90 новых и 187 охраняемых, сахарной разновидности — всего 115 наименований, из них 10 новых и 20 охраняемых. В 2021 году в рамках первой категории было добавлено 1094 сорта, в том числе 50 новых и 207 охраняемых, второй — 131 сорт, из которых 5 новых и 20 охраняемых. При этом эксперты отмечают высокий потенциал отечественной селекции, ведь российские гибриды не уступают зарубежным, а по некоторым показателям даже их превосходят.
В нашей стране основными государственными селекционными центрами по кукурузе являются ФГБНУ «Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы» в Саратове, ФГБНУ «ВНИИ кукурузы» в Пятигорске, ФГБНУ «Национальный центр зерна им. П. П. Лукьяненко» в Краснодаре, ФГБНУ «НИИ сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В. В. Докучаева» в Воронежской области, ФГБУН «НИИ сельского хозяйства Крыма» в Симферополе. Селекционеры стремятся к повышению урожайности и устойчивости культуры к неблагоприятным факторам среды, улучшению качественных показателей, созданию новых гибридов для использования в кормовых добавках, технической промышленности и пищевых целях.
Совместная работа многих научных институтов, например ФГБНУ «ВНИИ кукурузы», ООО СП ССК «Кукуруза», ФГБУН «ФИЦ “Казанский научный центр РАН”», позволяет создавать различные гибриды, адаптированные к климатическим условиям, устойчивые к болезням, вредителям, полеганию, имеющие качественные зерна с высоким содержанием крахмала и тому подобное. В частности, кукуруза Байкал F1, Машук 171, Краснодарский 205 АМВ и другие созданы учеными и специалистами ФГБНУ «ВНИИ кукурузы» и ООО СП ССК «Кукуруза». Они предназначены для производства зерна, зерно-стержневой массы и силоса в фазе восковой спелости в регионах с ограниченным периодом вегетации. Данные варианты реализуют свой потенциал при интенсивной технологии возделывания.
МЕТОДЫ РАБОТЫ
Сегодня для решения задач применяются традиционные и новые подходы — маркерная селекция, генная инженерия и другие. Например, кукуруза Нур разработана для производства зерна, зерно-стержневой массы и силоса восковой спелости в регионах с ограниченным периодом вегетации. Она является раннеспелой — ФАО 150, трехлинейной, принадлежит к универсальному направлению использования, обладает высокими холодостойкостью и потенциалом урожая зерна и силоса в своей группе спелости. Вариант прекрасно реализует свои возможности при возделывании на зерно, устойчив к прикорневому полеганию, стеблевым гнилям и фузариозу початка, а также повреждению кукурузным стеблевым мотыльком. Гибрид обеспечивает получение урожая зерна до 10,68 т/га при уборочной влажности 29,3%. Максимальный сбор нормализованного сухого вещества равняется 15,82 т/га.
В ФГБНУ «Белгородский федеральный аграрный научный центр РАН» была разработана технология возделывания кукурузы на зерно различной степени интенсивности. Она включает оптимизацию условий минерального питания за счет использования диагностических показателей для определения доз удобрений, способы применения средств защиты растений с учетом фитосанитарного состояния посевов и регуляторов роста, посев отечественных семян. Метод обеспечивает формирование высокого урожая с оптимальными показателями качества и значительным экономическим эффектом, увеличивает окупаемость энергетических средств, не снижает параметры плодородия чернозема типичного тяжелосуглинистого. Рентабельность производства составляет 130–140%, урожайность увеличивается на 20–25%, достигая 7,5–8 т/га.
РЕЗУЛЬТАТИВНЫЕ СХЕМЫ
Технология возделывания кукурузы с использованием системы управления вегетацией, то есть CVS — controlled vegetation system, была разработана специалистами АО «Щелково Агрохим» в Московской области. Она предназначена для эффективного выращивания культуры с помощью отечественных препаратов и основана на схеме, позволяющей регулировать ростовые процессы в течение вегетационного периода при применении микроэмульсий, концентратов коллоидного раствора, масляных дисперсий и другого. Метод способствует улучшению агро- и фитоэкологической ситуации посевов, созданию комфортных условий для реализации потенциала продуктивности и оптимизации минерального питания культуры. Данная технология содействует экономному использованию ресурсов и получению максимальной прибыли за счет снижения затрат на единицу произведенной продукции. Результативность достигается посредством гарантированного увеличения продуктивности культуры при высокой рентабельности возделывания с помощью пестицидов, агрохимикатов и удобрений производства компании. Система была апробирована во всех агроклиматических зонах страны и рассчитана для применения на сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности Центрального, Приволжского и Южного федеральных округов РФ.
Учеными Института сельского хозяйства — филиала ФГБНУ «ФНЦ “Кабардино-Балкарский научный центр РАН”» из Нальчика была разработана ресурсосберегающая технология возделывания гибридов кукурузы на зерно. Она предназначена для выращивания новых среднепоздних и позднеспелых вариантов при орошении без применения химической прополки посевов. Методика включает способы обработки почвы, приемы внесения добавок и их нормирование, нормы высева и посев. Предусмотрено использование новых сельхозмашин по уходу за посевами адаптированных и высокотехнологичных вариантов селекции института. Схема обеспечивает гибель 85–90% злаковых и двудольных сорняков на посевах новых гибридов кукурузы на зерно при условии, что многолетние злостные виды, например гумай и осоты, не превышают экономический порог вредоносности. Урожайность зерна увеличивается на 0,8–1 т/га, сокращаются расходы материально-денежных средств.
РАЗНЫМИ ПУТЯМИ
Анализ технологий селекции и семеноводства кукурузы как в России, так и за рубежом позволяет определить общие и различные приоритеты и методы работы отечественных и иностранных селекционеров. Сходства заключаются в формировании гибридов, устойчивых к болезням, вредителям и полеганию, ориентации на качество зерна и высокое содержание в нем крахмала.
Различия проявляются в следующем. Российские селекционеры нацелены на создание растений, адаптированных к климатическим условиям: для зон недостаточного увлажнения предназначены засухоустойчивые гибриды, для северных регионов — холодостойкие. Также деятельность направлена на разработку трехлинейных и двойных межлинейных вариантов в целях выращивания семян в неблагоприятные для роста и развития кукурузы периоды. В свою очередь иностранные селекционеры разрабатывают генотипы с высокой продуктивностью для благоприятных зон возделывания. Кроме того, деятельность ведется в направлении выведения кукурузы с высокой влагоотдачей зерна при созревании, что исключает необходимость сушки сырья после уборки либо позволяет уменьшить затраты на ее проведение, а также дает возможность использовать культуру в качестве предшественника для озимой пшеницы. Иностранные ученые также ориентированы на создание простых по структуре гибридов, которые отличаются лучшей выравненностью по длине растений, высоте прикрепления хозяйственно-годного початка, созреванию. Однако производство семян подобных вариантов без орошения в России проблематично из-за низкой семенной продуктивности родительских форм.
ПЛАНЫ НА БУДУЩЕЕ
Таким образом, несмотря на позитивные сдвиги, связанные с возобновлением семеноводства кукурузы в нашей стране, проблемы снижения зависимости от импортных поставок и повышения эффективности производства остаются актуальными. По этой причине для успешного развития отечественной селекции этой востребованной культуры необходимо реализовать определенные меры. Так, в целях повышения экспортного потенциала страны нужно запустить процедуру предоставления Российской Федерации статуса эквивалентности системе государственных сортоиспытаний ЕС и способствовать дальнейшей интеграции в международную систему сертификации семян. Важно координировать деятельность по возобновлению селекции и семеноводства непосредственно с помощью правительственных органов, основываясь на зарубежном опыте. Кроме того, необходимо развивать устойчивые эффективные взаимосвязи между отечественными биотехнологическими предприятиями, институтами, работающими в области генной инженерии, и селекционными компаниями. Следует увеличивать количество полевых испытаний и затраты на селекционную деятельность с использованием современных методов генной инженерии. Создание биологически и экологически обоснованных инновационных технологий выращивания, послеуборочной обработки, хранения и оценки качества посевного и посадочного материала обеспечит конкурентоспособность в условиях современной мировой экономики. Также целесообразно сформировать комплекс механизмов и поточных линий для отбора посевного материала по форме семени, обеспечивать авторские права на селекционные достижения, а также совершенствовать систему сбора лицензионных платежей за использование сортовых семян. При ведущих аграрных вузах страны следует создать научно-образовательные центры и восстановить кафедры селекции и семеноводства. Данные меры позволят организовать подготовку научных кадров и специалистов-селекционеров для развития отрасли.