Адаптивный потенциал сортов твердой яровой пшеницы по урожайности зерна в зависимости от предшественника в южной лесостепи Западной Сибири
Автор: Поползухина Н.А., Паршуткин Ю.Ю., Поползухин П.В., Василевский В.Д., Гайдар А.А.
Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 4 (36), 2019 года.
Бесплатный доступ
В 2013-2016 гг. в южной лесостепи Западной Сибири на опытном поле отдела семеноводства ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» (ФГБНУ «Омский АНЦ») испытано 14 сортов твердой яровой пшеницы сибирской селекции, из них шесть - селекции ФГБНУ «Омский АНЦ»: Жемчужина Сибири (St.), Омский изумруд, Омский корунд, Омский циркон, Омская степная и Омская янтарная и восемь - селекции ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Алтая» (ФГБНУ «ФАНЦА»): Алейская, Алтайский янтарь, Памяти Янченко, Салют Алтая, Солнечная 573, Гордеиформе 627, Гордеиформе 628 и Гордеиформе 677. В статье дана оценка адаптивного потенциала сортов твердой пшеницы (экологическая пластичность и стабильность) по урожайности зерна в зависимости от предшественника и условий года. Установлено преобладающее влияние на изменчивость урожайности условий года (29,7%), генотипа (18,4%) и их взаимодействия (20,5%), что в совокупности составляет 68,6%. Самой высокой пластичностью по компенсаторной способности (3,28-3,20 т/га) и коэффициенту адаптивности (124,0-130,3) отличался сорт Омский изумруд...
Пшеница твердая яровая, предшественник, урожайность, адаптивность, экологическая пластичность, стабильность, стрессоустойчивость
Короткий адрес: https://sciup.org/142223230
IDR: 142223230
Текст научной статьи Адаптивный потенциал сортов твердой яровой пшеницы по урожайности зерна в зависимости от предшественника в южной лесостепи Западной Сибири
Твердая пшеница благодаря высокостекловидному, янтарно-желтому зерну с повышенным содержанием белка и клейковины, хорошей сбалансированности по соотношению глиадина и глютенина (2 : 1) является единственным сырьем для изготовления высококачественных макаронных изделий, в которых содержится гораздо больше питательных веществ, чем в изделиях из мягкой пшеницы. По питательной ценности и усвояемости протеин зерна твердой пшеницы приближен к белку молочного происхождения, что делает зерно этой культуры незаменимым сырьем в приготовлении детского и диетического питания. Недостаточное производство зерна твердой пшеницы в последние годы явилось следствием того, что большая часть макаронных изделий и круп изготавливается из зерна мягкой, в том числе озимой краснозерной пшеницы, что существенно снижает вкусовые, питательные и потребительские свойства [1; 2]. В период рыночных реформ посевы твердой пшеницы в России уменьшились почти в 4 раза и стабилизировались в последние годы на уровне 0,5-0,7 млн га, что не дает возможности обеспечить необходимые поставки зерна твердой пшеницы даже на отечественный рынок [3; 4].
Среднегодовой дефицит зерна твердой пшеницы в мире в настоящее время составляет 1,5 млн тонн. Среднегодовое производство зерна твердой пшеницы в России в последние годы - 500-600 тыс. тонн. В 2017 г. произведено около 800 тыс. тонн. Потребность РФ в высококачественных макаронных изделиях составляет 750-800 тыс. тонн, в пшеничных крупах высокого качества (из твердой пшеницы и полбы) - 100 тыс. тонн, что эквивалентно 1,5 млн тонн зерна твердой пшеницы. Импорт макаронных изделий (в основном из Италии) ежегодно превышает 100 тыс. тонн. С учетом перспектив развития экспортного потенциала и импортозамещения ежегодное производство зерна твердой пшеницы в России должно быть не менее 2,0–2,5 млн тонн, что в 3 раза больше рекордного урожая 2017 г. [5]. Все эти обстоятельства делают проблему увеличения производства зерна твердой пшеницы одной из главных в повышении продовольственной безопасности страны.
Традиционно основными регионами производства высококачественного зерна яровой твердой пшеницы являются южные районы Западной Сибири, Алтайский край, Южный Урал и Поволжье. Учитывая то, что почвенно-климатические условия этих регионов позволяют выращивать зерно с содержанием белка 16–17%, стекловидностью в отдельные годы до 90–95%, способное конкурировать на мировом рынке, необходимо производить часть зерна на экспорт. Поэтому ежегодный объем производства товарного зерна с учетом внутреннего потребления и экспорта должен в конечном счете выйти на уровень 3,8-4,0 млн тонн [6].
Многообразие экологических условий возделывания, связанное с разнообразием почвенного покрова, различиями в технологии возделывания, дифференциацией хозяйств по возможности применения удобрений и средств защиты растений, почвообрабатывающей, посевной и уборочной техники, требует внедрения в производство различных сортов, приспособленных к этим условиям. Возделывание генетически разнообразных, отличающихся высокой экологической пластичностью и стабильностью урожайности сортов является непременным условием устойчивого роста производства зерна твердой яровой пшеницы в Западно-Сибирском регионе.
Целью исследований явилось изучение набора сортов твердой яровой пшеницы сибирской селекции в условиях южной лесостепи Западной Сибири и оценка их адаптивного потенциала по параметрам экологической пластичности и стабильности урожайности.
Объекты и методы исследований
Исследования по экологическому испытанию 14 сортов твердой яровой пшеницы ( Triticum durum Desf. ) сибирской селекции проводили в 2013–2016 гг. на опытном поле отдела семеноводства ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», расположенном в зоне южной лесостепи Западной Сибири. Объектом исследований являлись шесть сортов селекции ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» (Жемчужина Сибири (St.), Омский изумруд, Омский корунд, Омский циркон, Омская степная и Омская янтарная) и восемь сортообразцов селекции ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Алтая» (Алейская, Алтайский янтарь, Памяти Янченко, Салют Алтая, Солнечная 573, Гордеиформе 627, Гордеиформе 628 и Гордеиформе 677).
Посев проводили 19–21 мая с нормой высева 4,5 млн всхожих семян на 1 га по двум предшественникам – чистый черный пар и зерновые культуры (вторая культура после пара). Технология обработки почвы и ухода за посевами – общепринятая в зоне южной лесостепи Западной Сибири. Уборку твердой пшеницы осуществляли в 1-й декаде сентября.
Учетная площадь делянки – 25 м². Размещение делянок систематическое, повторность – четырехкратная. Учет урожая зерна проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [7; 8]. Полученные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа в изложении Б.А. Доспехова [9].
Почва опытного участка – лугово-черноземная, слабовыщелоченная, содержание гумуса – 6%, рН почвенного раствора 6,5–6,8. Гидротермический коэффициент (ГТК по Г.Т. Селянинову) за период июнь – июль (межфазный период «кущение – колошение») в 2013 г. составил 1,03; 2014 г. – 0,67; 2015 г. – 0,96; 2016 г. – 1,80, что согласно классификации Е.К. Зоидзе и Т.В. Хомяковой [10] свидетельствует об избыточной увлажненности этого периода в 2016 г., недостаточной увлажненности – в 2013 и 2015 гг. и слабой засухе в 2014 г. Наблюдались значительные различия в увлажнении второй половины лета. Наибольшее количество осадков за июль – август (159,3 мм) выпало в 2013 г., что способствовало сильному росту и развитию в посевах многолетних сорняков. ГТК этого периода составил 1,43. Поэтому урожайность твердой яровой пшеницы была самой низкой за все годы исследований при посеве по обоим предшественникам. Меньше всего осадков за июль – август (98,8 мм) выпало в 2014 г. (ГТК = 0,90). Близкое к норме увлажнение периода наблюдалось в 2015 и 2016 гг.: суммы осадков составили 125,7 и 127,2 мм, а ГТК соответственно 1,20 и 1,05. В последние два года исследований отмечалось сильное поражение растений пшеницы бурой и стеблевой ржавчиной. В 2016 г. наблюдалось полегание растений на паровом фоне, по зерновому предшественнику оно отсутствовало. Таким образом, условия увлажнения летнего периода были достаточно контрастными: от близких к средним многолетним значениям до слабозасушливых и избыточно увлажненных. Это позволило дать более объективную оценку изучаемым сортам, исходя из сложившихся внешних условий среды, определенных прежде всего гидротермическим режимом.
Наиболее благоприятным для реализации урожайного потенциала твердой яровой пшеницы при размещении по чистому пару был 2015 г., по зерновым – 2016 г. (средняя урожайность по всему набору сортов составила соответственно 2,88 и 2,99 т/га). Самую низкую урожайность пшеница сформировала в 2013 г. (по пару – 2,49 т/га, по зерновому предшественнику – 2,12 т/га).
Экологическую пластичность изучаемых сортов оценивали по устойчивости к стрессу Y min – Y max и компенсаторной способности (Y min – Y max )/2 по A.A. Rossielle, J. Hemblin [11]; коэффициенту вариации (V, %) [15], экологической пластичности (КЭП) и интенсивности (КИ, %) по Р.А. Удачину и А.П. Головоченко [12], адаптивности (КА, %) по Л.А. Животкову [13]. Экологическую стабильность сортов определяли по следующим показателям: агрономическая стабильность (АС) по Л.В. Сазоновой, Э.А. Власовой [14], относительная стабильность (S t 2) по Н.А. Соболеву [15], индекс стабильности (ИС) и гомеостатичность (Hom) по В.В. Хангильдину [16], индекс стабильности (L) и показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) по методике Э.Д. Нет-тевича с соавторами [17]. Год с максимальным проявлением изучаемого признака (урожайности) принимался за оптимальный ( opt ), с минимальным проявлением – лимитированный ( lim ). Необходимые для определения исследуемых параметров экологической пластичности и стабильности дисперсия, стандартное и среднее квадратическое отклонение рассчитывались по Б.А. Доспехову [9].
Результаты исследований
Сорта должны характеризоваться адаптивностью, то есть способностью противостоять действию факторов среды, снижающих продуктивность. Поэтому проблема адаптации в системе «генотип – среда» и использование механизмов саморегуляции продуктивного и средообразующего процессов занимают важное место в селекции растений. Характер взаимодействия генотипа со средой описывается с помощью таких показателей, как пластичность, стабильность, гомеостаз, устойчивость, которые характеризуют динамику реакции генотипа на изменения условий среды или размах модификационной изменчивости в пределах нормы реакции генотипа [18].
Адаптивность сортов характеризуется набором параметров их экологической пластичности и стабильности. В.А. Зыкин и В.В. Мешков [19] рассматривают экологическую пластичность как способность стабильно формировать в широком ареале и при достаточном разнообразии погодных и агротехнических условий высокий (относительно других сортов или гибридов) урожай генетически обусловленного качества. Для оценки экологической стабильности сортов очень важно понятие гомеостаза как способности растений поддерживать внутреннее равновесие и реализовывать генетически детерминированный потенциал сорта на уровне фенотипа при отклонении условий от нормы [20]. Стабильность сорта определяют как степень отклонения отклика на изменение среды от среднего по группе изучаемых генотипов [21], как устойчивость проявления признака в различных условиях [22] и как способность генотипов поддерживать определенный фенотип в разных условиях с помощью регуляторных механизмов [23].
В среднем за годы исследований (2013–2016) самую высокую урожайность зерна обеспечивал сорт Омский изумруд: при размещении по чистому пару – 3,37 т/га, по зерновому предшественнику – 3,02 т/га с лимитами урожайности соответственно 2,80– 3,76 и 1,80–4,61 т/га (табл. 1). При посеве по пару достаточно высокой урожайностью на уровне 2,95–2,79 т/га отличались сорта Жемчужина Сибири (St.), Омская степная, Алейская и Алтайский янтарь, а самой низкой (2,38–2,56 т/га) – Гордеиформе 677, Гор-деиформе 627, Гордеиформе 628, Салют Алтая, Омская янтарная и Памяти Янченко. При размещении после зерновых культур наряду с сортом Омский изумруд высокую урожайность зерна обеспечивали сорта Жемчужина Сибири (2,58 т/га) и Омская степная (2,56 т/га); самой низкой урожайностью (1,73–1,89 т/га) характеризовались сорта Салют Алтая и Гордеиформе 627. Исследования еще раз подтвердили высокую эффективность использования чистого пара в качестве предшественника твердой яровой пшеницы в южной лесостепи Западной Сибири. Ее урожайность по пару в среднем оказалась на 0,44 т/га выше, чем при размещении по зерновому предшественнику.
Таблица 1
Урожайность зерна сортов твердой яровой пшеницы в зависимости от предшественника (2013–2016), т/га
|
Сорт |
Предшественник |
|||
|
Пар чистый |
Зерновые |
|||
|
Лимиты урожайности (Y min –Y max ) |
Средняя урожайность зерна |
Лимиты урожайности (Y min –Y max ) |
Средняя урожайность зерна |
|
|
Жемчужина Сибири (St.) |
2,51–3,32 |
2,95 |
1,72–3,37 |
2,58 |
|
Алейская |
2,32–3,36 |
2,80 |
1,27–3,16 |
2,42 |
|
Алтайский янтарь |
2,51–3,39 |
2,79 |
1,59–3,04 |
2,33 |
|
Омский изумруд |
2,80–3,76 |
3,37 |
1,80–4,61 |
3,02 |
|
Омский корунд |
2,21–3,49 |
2,70 |
1,75–3,35 |
2,36 |
|
Омский циркон |
2,32–3,01 |
2,66 |
1,56–3,21 |
2,28 |
|
Омская степная |
2,41–3,01 |
2,81 |
1,54–3,46 |
2,56 |
|
Омская янтарная |
2,18–2,80 |
2,56 |
1,24–2,74 |
2,10 |
|
Памяти Янченко |
2,41–2,89 |
2,56 |
1,41–2,44 |
2,07 |
|
Салют Алтая |
2,34–3,14 |
2,54 |
1,08–2,14 |
1,73 |
|
Солнечная 573 |
2,25–3,41 |
2,74 |
1,20–3,66 |
2,22 |
|
Гордеиформе 627 |
1,87–2,99 |
2,51 |
1,47–2,11 |
1,89 |
|
Гордеиформе 628 |
2,29–2,89 |
2,54 |
1,36–2,57 |
2,20 |
|
Гордеиформе 677 |
1,82–2,67 |
2,38 |
1,36–2,39 |
2,03 |
|
Среднее |
1,82–3,76 |
2,71 |
1,08–3,66 |
2,27 |
|
НСР 05 частных различий |
0,31 |
|||
|
НСР 05 по фактору А |
0,16 |
|||
|
НСР 05 по фактору В |
0,22 |
|||
|
НСР 05 по фактору С |
0,08 |
|||
Примечание. Фактор А – год; фактор B – предшественник; фактор C – сорт.
Для оценки существенности вклада изучаемых факторов (год, предшественник, сорт) и корректности расчетов параметров экологической пластичности по урожайности зерна осуществлена количественная оценка взаимодействия «генотип – среда» с помощью дисперсионного анализа. Его результаты позволили подтвердить достоверность влияния факторов среды и сортов, а также их взаимодействия на зерновую продуктивность твердой яровой пшеницы (табл. 2). Значительный вклад в общую изменчивость продуктивности принадлежит условиям среды (фактор А – год), их доля составила 29,7%. Доля изменчивости, обусловленная влиянием генотипа (фактор С – сорт), оказалась для изучаемой группы сортов на уровне 18,4%. Степень влияния взаимодействия этих двух факторов на изменчивость урожайности составила 20,5%. На долю предшественника (фактор B) приходилось лишь 12,5%. Таким образом, преобладающее влияние на изменчивость урожайности зерна твердой яровой пшеницы (68,6%) оказывали условия года, генотип и их взаимодействие, доля всех остальных факторов составила лишь 31,4%.
Таблица 2
Результаты дисперсионного анализа по урожайности зерна твердой яровой пшеницы в зависимости от условий года, предшественника и генотипа
|
Вид дисперсии |
Сумма квадратов отклонений |
Число степеней свободы |
Средний квадрат (дисперсия) |
Критерий Фишера, F |
Доля вклада факторов, % |
|
|
Фактический |
Теоретический (P = 0,95) |
|||||
|
Общая |
128,545 |
111 |
— |
— |
— |
— |
|
Фактор A |
38,110 |
3 |
12,703 |
322,4 |
2,7 |
29,7* |
|
Фактор B |
16,048 |
1 |
16,047 |
407,3 |
3,9 |
12,5* |
|
Фактор C |
23,693 |
13 |
1,823 |
46,3 |
1,9 |
18,4* |
|
Взаимодействие AB |
18,542 |
3 |
6,180 |
156,9 |
2,7 |
14,4* |
|
Взаимодействие AC |
26,341 |
39 |
0,675 |
17,1 |
1,6 |
20,5* |
|
Взаимодействие BC |
1,576 |
13 |
0,121 |
3,1 |
1,9 |
1,2* |
|
Взаимодействие ABC |
4,235 |
39 |
0,109 |
2,8 |
1,6 |
3,3* |
Примечание. Фактор А – год; фактор B – предшественник; фактор C – сорт; * – достоверно при Р = 0,05.
Устойчивость сортов к стрессу оценивалась по разнице Y min – Y max , чем меньшее значение имеет этот параметр, тем выше устойчивость сорта к стрессу. При посеве по чистому пару наибольшую устойчивость к стрессу проявили сорта Памяти Янченко, Омская степная, Гордеиформе 628, Омская янтарная и Омский циркон (–0,48…–0,69), по зерновому предшественнику – Гордеиформе 627, Гордеиформе 677, Памяти Янченко и Салют Алтая (–0,64…–1,06) (табл. 3). Средняя стрессоустойчивость сортов по пару была почти в 2 раза выше, чем по зерновому предшественнику, составив соответственно –0,85 и –1,56.
Среднее значение максимальной и минимальной урожайности (Y min – Y max )/2 характеризует урожайность сорта в контрастных условиях – его так называемую компенсаторную способность. Самой высокой компенсаторной способностью отличался сорт Омский изумруд, обеспечивая ее при размещении по пару на уровне 3,28 т/га, по зерновым – 3,20 т/га. При посеве по пару достаточно высокую компенсаторную способность показывали сорта Алтайский янтарь, Жемчужина Сибири, Омский корунд, Алейская и Солнечная 573 (2,95–2,83 т/га); по зерновому предшественнику – Омский корунд, Жемчужина Сибири, Омская степная, Солнечная 573 и Омский циркон (2,55–2,39 т/га). Средняя компенсаторная способность по пару (2,73 т/га) оказалась на 0,36 т/га выше, чем после зернового предшественника (2,37 т/га).
Коэффициент вариации (V, %) – стандартное отклонение, выраженное в процентах к средней арифметической данной совокупности. На паровом фоне наиболее низкая вариабельность зерновой продуктивности (8,8–12,0%) отмечалась у сортов Памяти Янченко, Омская степная, Омская янтарная и Омский изумруд; при размещении после зерновых культур – у сортов Гордеиформе 627, Памяти Янченко и Гордеиформе 677 (15,2–22,8%). Среднее значение коэффициента вариации по пару (16,9%) было в 1,75 раза меньше, чем после зерновых культур (29,6%).
Чем больше значение коэффициента экологической пластичности (КЭП), тем выше пластичность сорта. Так, при размещении по пару наибольшей экологической пластичностью (13,13–9,08) отличались сорта Памяти Янченко, Омская степная, Омская янтарная, Гордеиформе 628, Омский изумруд и Омский циркон; по зерновому предшественнику – Гордеиформе 627, Памяти Янченко, Гордеиформе 677, Гордеиформе 628, Салют Алтая, Жемчужина Сибири и Алтайский янтарь (7,59–3,99). КЭП в среднем по пару (8,50) был в 2,0 раза выше, чем по зерновому предшественнику (4,17).
Экологическая пластичность сортов твердой яровой пшеницы в зависимости от предшественника (2013–2016 гг.)
Таблица 3
|
Сорт \ |
Y min – Y max |
(Y min – Y max )/2 |
V, % |
КЭП |
КА, % |
КИ, % |
|
Предшественник – чистый пар |
||||||
|
Жемчужина Сибири |
–0,81 |
2,92 |
14,6 |
7,91 |
108,6 |
27,5 |
|
Алейская |
–1,04 |
2,84 |
19,0 |
6,10 |
102,9 |
37,1 |
|
Алтайский янтарь |
–0,88 |
2,95 |
14,5 |
7,97 |
103,0 |
31,5 |
|
Омский изумруд |
–0,96 |
3,28 |
12,0 |
9,60 |
124,0 |
28,5 |
|
Омский корунд |
–1,28 |
2,85 |
21,7 |
5,33 |
100,4 |
47,4 |
|
Омский циркон |
–0,69 |
2,67 |
12,7 |
9,08 |
98,6 |
25,9 |
|
Омская степная |
–0,60 |
2,71 |
9,7 |
11,96 |
103,6 |
21,4 |
|
Омская янтарная |
–0,62 |
2,49 |
10,6 |
10,89 |
94,4 |
24,2 |
|
Памяти Янченко |
–0,48 |
2,65 |
8,8 |
13,13 |
95,0 |
18,8 |
|
Салют Алтая |
–0,80 |
2,74 |
15,8 |
7,30 |
93,8 |
33,9 |
|
Солнечная 573 |
–1,16 |
2,83 |
17,7 |
6,52 |
101,0 |
42,3 |
|
Гордеиформе 627 |
–1,12 |
2,43 |
18,9 |
6,11 |
92,8 |
44,6 |
|
Гордеиформе 628 |
–0,60 |
2,59 |
11,4 |
10,16 |
93,8 |
23,6 |
|
Гордеиформе 677 |
–0,85 |
2,25 |
16,6 |
6,94 |
87,8 |
35,7 |
|
Среднее |
–0,85 |
2,73 |
16,9 |
8,50 |
– |
31,6 |
|
Предшественник – зерновые |
||||||
|
Жемчужина Сибири |
–1,65 |
2,54 |
28,0 |
4,13 |
113,9 |
64,0 |
|
Алейская |
–1,89 |
2,22 |
33,7 |
3,43 |
105,3 |
78,1 |
|
Алтайский янтарь |
–1,45 |
2,32 |
28,9 |
3,99 |
103,2 |
62,2 |
|
Омский изумруд |
–2,81 |
3,20 |
40,4 |
2,85 |
130,3 |
93,0 |
|
Омский корунд |
–1,60 |
2,55 |
30,9 |
3,74 |
104,9 |
67,8 |
|
Омский циркон |
–1,65 |
2,39 |
30,1 |
3,84 |
101,0 |
72,4 |
|
Омская степная |
–1,92 |
2,50 |
32,5 |
3,56 |
111,6 |
75,0 |
|
Омская янтарная |
–1,50 |
1,99 |
30,0 |
3,86 |
92,1 |
71,4 |
|
Памяти Янченко |
–1,03 |
1,93 |
22,7 |
5,09 |
92,6 |
49,8 |
|
Салют Алтая |
–1,06 |
1,61 |
26,4 |
4,38 |
77,1 |
61,3 |
|
Солнечная 573 |
–2,46 |
2,43 |
47,3 |
2,45 |
94,7 |
110,8 |
|
Гордеиформе 627 |
–0,64 |
1,79 |
15,2 |
7,59 |
86,4 |
33,9 |
|
Гордеиформе 628 |
–1,21 |
1,97 |
26,1 |
4,43 |
97,6 |
55,0 |
|
Гордеиформе 677 |
–1,03 |
1,88 |
22,8 |
5,06 |
93,6 |
50,7 |
|
Среднее |
–1,56 |
2,37 |
29,6 |
4,17 |
– |
67,5 |
Примечание. Y min – Y max – устойчивость к стрессу; (Y min – Y max )/2 – компенсаторная способность; V – коэффициент вариации; КЭП – коэффициент экологической пластичности; КА – коэффициент адаптивности; КИ – коэффициент интенсивности.
Коэффициент адаптивности сорта (КА) – это отношение урожайности сорта к средней урожайности всего набора сортов, выраженное в процентах. Высокими значениями показателя характеризовались сорта Омский изумруд (по пару – 124,0%, по зерновому предшественнику – 130,3%), Жемчужина Сибири (108,6% – по пару, 113,95 – по зерновому предшественнику) и Омская степная (111,6% – по зерновым).
При посеве по пару самые высокие значения коэффициента интенсивности были зафиксированы у сортов Омский корунд, Гордеиформе 627 и Солнечная 573 (47,4– 42,3%); по зерновым культурам – Солнечная 573, Омский изумруд, Алейская и Омская степная (110,8–75,0%). Коэффициент интенсивности сортов твердой пшеницы в среднем по пару (31,6%) был в 2,14 раза меньше, чем по зерновому предшественнику (67,5%).
Максимальные значения агрономической стабильности (АС) при размещении по пару мы наблюдали у сортов Памяти Янченко, Омская степная, Омская янтарная, Гор-деиформе 628, Омский изумруд и Омский циркон (91,2–87,3%); по зерновому предшественнику – Гордеиформе 627, Памяти Янченко, Гордеиформе 677, Гордеиформе 628, Салют Алтая, Жемчужина Сибири, Алтайский янтарь и Омская янтарная (84,8–70,0%) (табл. 4). В среднем по паровому фону агрономическая стабильность составила 85,4%, тогда как после зернового предшественника она была равна 70,4%.
Относительная стабильность (S t 2) изменяется от 0 до 1. При размещении твердой пшеницы после чистого пара наиболее высокой относительной стабильностью характеризовались сорта Памяти Янченко, Омская степная, Омская янтарная, Гордеиформе 628, Омский изумруд и Омский циркон (0,994–0,988); по зерновому предшественнику – Гордеиформе 627, Гордеиформе 677, Памяти Янченко, Гордеиформе 628, Салют Алтая и Жемчужина Сибири (0,983–0,941). Относительная стабильность в среднем по пару составила 0,983, тогда как по зерновому предшественнику – 0,930.
Самые большие значения индекса стабильности (ИС) при посеве по пару отмечены у сортов Омская степная, Памяти Янченко и Омский изумруд (33,6–32,4), по зерновому предшественнику – у сортов Гордеиформе 627, Жемчужина Сибири, Памяти Янченко, Гордеиформе 677, Гордеиформе 628, Алтайский янтарь и Омская степная (14,4– 9,1). Среднесортовая стабильность по пару составила 23,1, а по зерновому предшественнику – лишь 9,3.
Индекс стабильности (L) при посеве по чистому пару самых высоких значений достигал у сортов Памяти Янченко, Омская степная и Омский изумруд (0,291–0,281), по зерновому предшественнику – у сортов Гордеиформе 627, Жемчужина Сибири, Памяти Янченко и Гордеиформе 677 (0,124–0,089). Среднее значение этого индекса по пару оказалось равным 0,200, по зерновым культурам – 0,080, или в 2,5 раза меньше.
По мнению В.В. Хангильдина [16], мерой гомеостаза служит способность сорта к меньшему снижению урожайности при ухудшении условий выращивания. В нашем случае максимальная гомеостатичность (Hom) при посеве по пару наблюдалась у сортов Омская степная, Памяти Янченко и Омский изумруд (74,5–71,9), по зерновым культурам – Гордеиформе 627, Жемчужина Сибири, Памяти Янченко и Гордеиформе 677 (8,1–5,8). И если по пару гомеостатичность в среднем составляла 51,2, то по зерновому предшественнику она уменьшалась до 5,2, то есть почти в 10 раз.
Из параметров стабильности сорта показатель уровня и стабильности урожайности сорта (ПУСС) по Э.Д. Неттевичу [17] является комплексным, поскольку позволяет одновременно оценить уровень и стабильность урожайности и характеризует способность отзываться на улучшение условий выращивания, а при их ухудшении – поддерживать достаточно высокий уровень продуктивности. Чем больше ПУСС, тем сорт лучше. Рассчитывают ПУСС путем умножения средней урожайности сорта на индекс стабильности L. По показателю ПУСС при размещении по чистому пару выделились сорта Омский изумруд (0,947) и Омская степная (0,815), по зерновому предшественнику – Жемчужина Сибири, Гордеиформе 627, Омский изумруд и Омская степная (0,237– 0,202). При размещении пшеницы по пару среднее по сортам значение ПУСС составило 0,542, по зерновому предшественнику – 0,181, или в 3 раза меньше.
Таблица 4
Экологическая стабильность сортов твердой яровой пшеницы в зависимости от предшественника (2013–2016)
|
Сорт |
АС,% |
S t2 \ |
ИС \ |
L \ |
Hom \ |
ПУСС |
|
Предшественник – |
чистый пар |
|||||
|
Жемчужина Сибири |
85,4 |
0,984 |
23,3 |
0,202 |
51,8 |
0,596 |
|
Алейская |
81,0 |
0,973 |
17,1 |
0,147 |
37,9 |
0,412 |
|
Алтайский янтарь |
85,5 |
0,984 |
22,2 |
0,192 |
49,3 |
0,536 |
|
Омский изумруд |
88,0 |
0,989 |
32,4 |
0,281 |
71,9 |
0,947 |
|
Омский корунд |
78,3 |
0,965 |
14,4 |
0,124 |
32,0 |
0,335 |
|
Омский циркон |
87,3 |
0,988 |
24,2 |
0,209 |
53,6 |
0,556 |
|
Омская степная |
90,3 |
0,993 |
33,6 |
0,290 |
74,5 |
0,815 |
|
Омская янтарная |
89,4 |
0,992 |
27,9 |
0,242 |
61,8 |
0,620 |
|
Памяти Янченко |
91,2 |
0,994 |
33,6 |
0,291 |
74,5 |
0,745 |
|
Салют Алтая |
84,2 |
0,981 |
18,5 |
0,161 |
41,1 |
0,409 |
|
Солнечная 573 |
82,3 |
0,977 |
17,9 |
0,155 |
39,7 |
0,425 |
|
Гордеиформе 627 |
81,1 |
0,973 |
15,3 |
0,133 |
34,1 |
0,334 |
|
Гордеиформе 628 |
88,6 |
0,990 |
25,8 |
0,223 |
57,1 |
0,517 |
|
Гордеиформе 677 |
83,4 |
0,979 |
16,5 |
0,143 |
36,8 |
0,340 |
|
Среднее |
85,4 |
0,983 |
23,1 |
0,200 |
51,2 |
0,542 |
|
Предшественник |
– зерновые |
|||||
|
Жемчужина Сибири |
72,0 |
0,941 |
10,7 |
0,092 |
6,0 |
0,237 |
|
Алейская |
66,3 |
0,915 |
8,3 |
0,072 |
4,7 |
0,174 |
|
Алтайский янтарь |
71,1 |
0,937 |
9,3 |
0,081 |
5,2 |
0,189 |
|
Омский изумруд |
59,6 |
0,877 |
8,6 |
0,075 |
4,9 |
0,227 |
|
Омский корунд |
69,1 |
0,929 |
8,8 |
0,076 |
5,0 |
0,179 |
|
Омский циркон |
69,9 |
0,932 |
8,8 |
0,076 |
4,9 |
0,173 |
|
Омская степная |
67,5 |
0,921 |
9,1 |
0,079 |
5,1 |
0,202 |
|
Омская янтарная |
70,0 |
0,933 |
8,1 |
0,070 |
4,6 |
0,147 |
|
Памяти Янченко |
77,3 |
0,961 |
10,5 |
0,091 |
5,9 |
0,188 |
|
Салют Алтая |
73,6 |
0,948 |
7,6 |
0,066 |
4,3 |
0,114 |
|
Солнечная 573 |
52,7 |
0,833 |
5,4 |
0,047 |
3,1 |
0,104 |
|
Гордеиформе 627 |
84,8 |
0,983 |
14,4 |
0,124 |
8,1 |
0,234 |
|
Гордеиформе 628 |
73,9 |
0,949 |
9,7 |
0,084 |
5,5 |
0,185 |
|
Гордеиформе 677 |
77,2 |
0,961 |
10,3 |
0,089 |
5,8 |
0,181 |
|
Среднее |
70,4 |
0,930 |
9,3 |
0,080 |
5,2 |
0,181 |
Примечание. АС, % – агрономическая стабильность; S t 2 – относительная стабильность; ИС – индекс стабильности по В.В. Хангильдину; L – индекс стабильности по Э.Д. Неттевичу; Hom – гомеостатичность по В.В. Хангильдину; ПУСС – показатель уровня и стабильности сорта по Э.Д. Неттевичу.
По мнению некоторых исследователей, при оценке генотипов наиболее полную информацию дает использование нескольких методов, но даже и в этом случае лучше применять принцип ранжирования сортов по всем параметрам и общую оценку сортов проводить по сумме рангов, полученных каждым методом [24; 25]. При этом следует иметь в виду, что чем меньше общая сумма рангов, тем выше адаптивный потенциал сорта.
Таблица 5
|
Сорт |
Ранг по |
Сумма рангов |
|||||||||||
|
ү ■ min — ү max |
(Y min – Y max )/2 |
V |
КЭП |
КА |
КИ |
АС |
St2 |
ИС |
L |
Hom |
ПУСС |
||
|
Предшественник – чистый пар |
|||||||||||||
|
Жемчужина Сибири |
3 |
2 |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
37 |
|
Алейская |
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
2 |
5 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
49 |
|
Алтайский янтарь |
3 |
2 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
37 |
|
Омский изумруд |
4 |
1 |
2 |
3 |
1 |
4 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
23 |
|
Омский корунд |
5 |
3 |
5 |
5 |
4 |
1 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
53 |
|
Омский циркон |
2 |
4 |
2 |
3 |
4 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
4 |
36 |
|
Омская степная |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
5 |
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
2 |
24 |
|
Омская янтарная |
2 |
4 |
2 |
2 |
4 |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
31 |
|
Памяти Янченко |
1 |
4 |
1 |
1 |
4 |
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
23 |
|
Салют Алтая |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
5 |
43 |
|
Солнечная 573 |
5 |
3 |
4 |
4 |
4 |
2 |
4 |
4 |
5 |
4 |
4 |
5 |
48 |
|
Гордеиформе 627 |
5 |
5 |
4 |
4 |
5 |
1 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
52 |
|
Гордеиформе 628 |
2 |
4 |
2 |
2 |
4 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
2 |
4 |
34 |
|
Гордеиформе 677 |
3 |
5 |
4 |
4 |
5 |
3 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
52 |
|
Предшественник – зерновые |
|||||||||||||
|
Жемчужина Сибири |
3 |
3 |
3 |
4 |
2 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
1 |
33 |
|
Алейская |
3 |
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
3 |
41 |
|
Алтайский янтарь |
3 |
3 |
3 |
4 |
3 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
4 |
2 |
36 |
|
Омский изумруд |
5 |
1 |
5 |
5 |
1 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
1 |
40 |
|
Омский корунд |
3 |
3 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
2 |
4 |
4 |
4 |
3 |
39 |
|
Омский циркон |
3 |
3 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
2 |
4 |
4 |
4 |
3 |
39 |
|
Омская степная |
4 |
3 |
4 |
4 |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
2 |
38 |
|
Омская янтарная |
3 |
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
42 |
|
Памяти Янченко |
2 |
4 |
2 |
3 |
4 |
4 |
2 |
1 |
3 |
3 |
3 |
2 |
33 |
|
Салют Алтая |
2 |
5 |
3 |
4 |
5 |
4 |
2 |
2 |
4 |
4 |
4 |
5 |
44 |
|
Солнечная 573 |
5 |
3 |
5 |
5 |
4 |
1 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
53 |
|
Гордеиформе 627 |
1 |
5 |
1 |
1 |
5 |
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
24 |
|
Гордеиформе 628 |
2 |
4 |
3 |
4 |
4 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
37 |
|
Гордеиформе 677 |
2 |
4 |
3 |
3 |
4 |
4 |
2 |
1 |
3 |
3 |
3 |
3 |
35 |
Ранжирование сортов твердой яровой пшеницы по показателям экологической пластичности и стабильности в зависимости от предшественника
Установлено, что при размещении твердой яровой пшеницы по чистому пару наибольшим адаптивным потенциалом к варьирующим условиям среды обладают сорта Омский изумруд, Омская степная и Памяти Янченко; по зерновому предшественнику – Жемчужина Сибири, Памяти Янченко и Гордеиформе 627 (табл. 5).
Заключение
В нестабильных по годам условиях летнего периода южной лесостепи Западной Сибири преобладающее влияние на изменчивость урожайности зерна твердой яровой пшеницы оказывают условия года (29,7%), генотип (18,4%) и их взаимодействие (20,5%), что в совокупности составляет 68,6%. Это обстоятельство требует оценки адаптационного потенциала возделываемых сортов.
Самым пластичным оказался сорт Омский изумруд, выделившийся наибольшими значениями компенсаторной способности (3,28–3,20 т/га) и коэффициента адаптивности (124,0–130,3). У него наблюдались высокие значения коэффициента интенсивности (по чистому пару 47,4%, по зерновому предшественнику 93,0%). Наиболее высокие коэффициенты экологической пластичности (КЭП) при посеве по пару наблюдались у сортов Памяти Янченко (13,13) и Омская степная (11,96), по зерновым культурам – Гордеиформе 627 (7,59) и Памяти Янченко (5,09).
По всем параметрам экологической стабильности наибольшими значениями характеризовались сорта Омский изумруд, Омская степная и Памяти Янченко при размещении посевов по пару; при посеве по предшественнику «зерновые» выделились сорта Жемчужина Сибири, Памяти Янченко и Гордеиформе 627. При оценке сортов с помощью ранжирования были сделаны аналогичные выводы.
N.A. Popolzukhina1, Yu.Yu. Parshutkin2, P.V. Popolzukhin2, V.D. Vasilevsky2, A.A. Gaydar2 1Omsk State Agrarian University name after P.A. Stolypin, Omsk 2Omsk Agrarian Scientific Center, Omsk
Adaptive potential of durum spring wheat varieties as regards grain yield depending on the forecrop in the southern forest-steppe of Western Siberia
Список литературы Адаптивный потенциал сортов твердой яровой пшеницы по урожайности зерна в зависимости от предшественника в южной лесостепи Западной Сибири
- Селекция как фактор стабилизации производства высококачественного зерна яровой твердой пшеницы (Triticum durum Desf.) в засушливых условиях / Н.С. Васильчук, Г.И. Шутарева, В.М. Попова [и др.] // Проблемы повышения эффективности использования водных и земельных ресурсов Поволжья: сб. науч. тр. ФГНУ "ВолжНИИГиМ". - Саратов: Научная книга, 2011. - С. 179-186.
- Василевский В.Д. Зависимость урожая различных сортов яровой твердой пшеницы при разных сроках посева от основных параметров зернообразования / В.Д. Василевский, Ю.В. Фризен // Вестник Алтайского ГАУ. - 2010. - № 1. - С. 5-9.
- Основные достижения и направления селекции яровой твердой пшеницы в ФГБНУ "НИИСХ Юго-востока" / С.Н. Гапонов, В.М. Попова, Г.И. Шутарева [и др.] // Зерновое хозяйство России. - 2017. - № 4(52). - С. 17-21.
- Мальчиков П.Н. Сорта яровой твердой пшеницы для Средневолжского и Уральского регионов Российской Федерации / П.Н. Мальчиков, М.Г. Мясникова // Достижения науки и техники АПК. - 2015. - Т. 29. - № 10. - С. 58-62.
- Ложкин А.Г. Перспективы возделывания сортов яровой твердой пшеницы в условиях лесостепной зоны Чувашской Республики / А.Г. Ложкин // Вестник Башкирского ГАУ. - 2018. - № 2. - С. 40-44.
- Усовершенствование элементов технологии получения качественного зерна и семян твердой яровой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области: рекомендации / М.Г. Евдокимов, П.В. Поползухин, Ю.В. Колмаков [и др.]. - Омск: ЛИТЕРА, 2016. - 60 с.
- Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. - М., 1985. - 268 с.
- Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. - М., 1989. - 194 с.
- Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1985. - 308 с.
- Зоидзе Е.К. Моделирование формирования влагообеспеченности на территории Европейской России в современных условиях и основы оценки агроклиматической безопасности / Е.К. Зоидзе, Т.В. Хомякова // Метеорология и гидрология. - 2006. - № 2. - С. 98-105.
- Rosielle A.A. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments / А.А. Rosielle, J. Hemblin // Crop Science. - 1981. - V. 21. - № 6. - P. 943-946.
- Удачин Р.А. Методика оценки экологической пластичности сортов пшеницы / Р.А. Удачин, А.П. Головоченко // Селекция и семеноводство. - 1990. - № 5. - С. 2-6.
- Животков Л.А. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю урожайность / Л.А. Животков, З.А. Морозова, Л.И. Секутаева // Селекция и семеноводство. - 1994. - № 2. - С. 3-6.
- Сазонова Л.В. Корнеплодные растения: морковь, сельдерей, петрушка, пастернак, редис, редька / Л.В. Сазонова, Э.А. Власова. - Л.: Агропромиздат, 1990. - 296 с.
- Соболев Н.А. Методика оценки экологической стабильности сортов и генотипов / Н.А. Соболев // Проблемы отбора и оценки селекционного материала. - Киев: Наукова думка, 1980. - С. 100-106.
- Хангильдин В.В. Параметры оценки гомеостатичности сортов и селекционных линий в испытаниях колосовых культур / В.В. Хангильдин // Науч.-техн. бюл. Всесоюз. селекц.-генет. ин-та. - 1986. - № 2(60). - С. 36-41.
- Неттевич Э.Д. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность урожайности и качества зерна / Э.Д. Неттевич, А.И. Моргунов, М.И. Максименко // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1985. - № 1. - С. 66-73.
- Управление взаимодействием "генотип - среда" - важнейший рычаг повышения урожаев сельскохозяйственных растений / В.А. Драгавцев, И.А. Драгавцева, И.Л. Ефимова, А.С. Моренец, И.Ю. Савин // Труды Кубанского ГАУ. - 2016. - № 59. - С. 105-121.
- Зыкин В.А. Связь параметров экологической пластичности с факторами среды и урожайностью яровой пшеницы в условиях Сибирского Прииртышья // В.А. Зыкин, В.В. Мешков // Научно-технический бюллетень СО ВАСХНИЛ. - 1986. - № 14. - С. 3-13.
- Юсуфов А.Г. Гомеостаз и его значение в онтогенезе растений / А.Г. Юсуфов // Сельскохозяйственная биология. - 1983. - № 1. - С. 25-35.
- Рыбась И.А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур / И.А. Рыбась // Сельскохозяйственная биология. - 2016. - Т. 51. - № 5. - С. 617-626.
- Методика расчета и оценки параметров экологической пластичности сельскохозяйственных растений / В.А. Зыкин, И.А. Белан, В.С. Юсов [и др.]. - Уфа, 2005. - 99 с.
- Кильчевский А.В. Генотип и среда в селекции растений / А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева. - Минск: Наука и техника, 1989. - 191 с.
- Евдокимов М.Г. Селекция яровой твердой пшеницы в Сибирском Прииртышье / М.Г. Евдокимов. - Омск: Сфера, 2006. - 220 с.
- Аниськов Н.И. Адаптивный потенциал сортов озимой ржи селекции ВИР по показателю "содержание белка в зерне" в условиях Ленинградской области / Н.И. Аниськов, И.В. Сафонова, В.И. Хорева // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2019. - № 180(1). - С. 44-51.
