Использование непараметрического метода для оценки агроэкологической адаптивности перспективных гибридов подсолнечника

Введение. Для повышения эффективности производства растениеводства важным моментом является выявление оптимальных ареалов и агротехнологий выращивания создаваемых сортов и гибридов различных культур на основе надёжной оценки их приспособительных реакций [1].

Фактически создание сорта предполагает не только получение и отбор новых генотипов, но и поиск экологической ни- ши, где этот генотип (генотипы) обеспечит высокую продуктивность, экологическую стабильность и качество продукции. Таким образом, селекционер, по сути, не изучает и отбирает генотипы как таковые, а оценивает их норму реакции на абиотические, биотические и другие факторы среды. По мнению Солдбриг О. и Солдбриг Д. [2], показатели адаптивности не могут являться абсолютными в принципе. А повысить надёжность оценок можно анализируя сравнительные различия по степени приспособленности разных генотипов к конкретным условиям среды. Агроэкологическая оценка создаваемых межлинейных гибридов приобретает особую важность в связи с тем, что в сравнении с сортами-популяциями их норма реакции более узкая, а адаптационные возможности имеют определённые ограничения [3].

При использовании обычных методов оценки параметров стабильности и адаптивности гибридов и сортов необходимы данные сортоиспытаний одного и того же набора генотипов в разных агроэкологических условиях. На различных этапах испытания гибридов и сортов (конкурсное, экологическое и др.) обычно ежегодно включаются новые генотипы, а часть ранее изучавшихся сортообразцов исключается из изучения. Специальные же агроэкологические сортоиспытания требуют определённой систематизации и больших затрат средств и времени.

В этой связи Дьяковым А.Б. и др. [4] был разработан и апробирован более доступный и информативный непараметрический метод оценки адаптивности, позволяющий использовать имеющиеся у селекционера данные для агроэкологической характеристики гибридов и сортов. Этот метод основан на сравнении реакций нового гибрида или сорта на изменения условий среды с реакциями других гибридов и сортов (тестеров), адаптивность которых уже известна. Для анализов можно использовать данные обычных сортоиспытаний, не проводя специальных серий опытов. К тому же преимущество непараметрического подхода к анализу устойчивости заключается в простоте вычислений. Для характеристики продукционной устойчивости генотипов авторами предложен ряд удобных статистических параметров. Именно этот подход и был использован для анализа экспериментальных данных в наших исследованиях.

С целью выявления компонентов генотипических различий по урожайности и изучения характера однотипных реакций сравниваемых генотипов вычисляли параметры прямолинейных регрессий оценок урожайности гибридов Альянс Трио и Легион на величины урожаев каждого тестера в тех же испытаниях, а также по этим параметрам оценивали наиболее вероятные средние уровни урожайности гибридов Альянс Трио и Легион в стрессовых и комфортных условиях, при которых урожайность тестеров составляла бы 2,00 и 4,00 т/га. Анализ этих данных позволяет выявить, в какой мере различия по урожайности обусловлены разной степенью устойчивости к неблагоприятным условиям, а в какой – неодинаковой реакцией на благоприятные условия, при которых проявляется потенциальная продуктивность.

Материалы и методы. Для выявления агроэкологической адаптивности новых перспективных гибридов селекции ВНИИМК Альянс Трио и Легион использовались данные конкурсных и экологических испытаний, проводимых специалистами отдела селекции гибридного подсолнечника ВНИИМК на ЦЭБ ВНИИМК, Алексеевской опытной станции (Белгородская область) и в Вознесенском филиале ВНИИМК (Лабинский район Краснодарского края), а также сотрудниками Донской (Ростовская область) и Армавирской (Краснодарский край) опытных станций ВНИИМК в 2009–2013 гг. Для сравнительного тестирования гибрида Альянс Трио взяты наиболее распространенные гибриды импортной селекции НК Брио и Арена ПР, ранее хорошо изученные гибриды селекции ВНИИМК Кубан- ский 930 и Юпитер и новый скороспелый гибрид Факел, который в годы проведения исследований интенсивно испытывался.

Для анализа адаптивности гибрида Легион в качестве тестеров были использованы гибриды НК Брио и Арена ПР, Альянс Трио и Армавирский 114.

Опыты закладывались по методикам, принятым для этих целей в каждом подразделении опытной сети ВНИИМК в зависимости от способа посева (ручной или механизированный).

Результаты и обсуждение. Результаты сравнительного изучения агроэкологической адаптивности гибрида Альянс Трио с набором гибридов-тестеров представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели особенностей агроэкологической адаптивности гибрида подсолнечника Альянс Трио в отличие от других гибридов, использованных в качестве тестеров

Гибриды-тестеры	Число опытов	Средняя урожайность		Коэф-фици-ент детермина-ции, Сd, %	Регрессии урожаев Альянс Трио (у) на урожаи тестеров (х)	Математическое ожидание урожайности Альянс Трио при урожаях тестера, т/га
		тестера, т/га	Альянс Трио в % от тестера			2,00 т/га	4,00 т/га
НК Брио	15	3,54	81,5	87,2**	у=0,865 х-0,177	1,55	3,28
Арена ПР	15	3,16	93,0	83,7**	у=1,125 х-0,614	1,64	3,89
Кубанский 930	8	2,88	105,8	76,4+	у=1,301 х-0,699	1,90	4,50
Юпитер	15	2,68	109,4	77,4**	у=1,207 х-0,302	2,11	4,53
Факел	13	2,75	108,6	74,3**	у=1,288 х-0,556	2,02	4,60

Примечание: переходят уровни существенности + – 5 %-ный; * – 1 %-ный; **– 0,1 %-ный

Гибрид Альянс Трио уступает лучшему зарубежному тестеру (НК Брио) по урожайности в среднем по всем опытам на 18,5 %, при средней урожайности тестера 3,54 т/га. Однотипность реакции, оцениваемая коэффициентом детерминации Cd, оказалась существенной на 0,1 %-ном уровне и составила 87,2 %. Принимая во внимание величину коэффициента рег- рессии b = 0,865, а также то, что средняя по всем опытам в сравнении с гибридом НК Брио, оценка урожайности гибрида Альянс Трио составляет только 81,5 % от средней оценки урожайности тестера, в результате имеем, что сравниваемый гибрид уступает тестеру не только по потенциалу урожайности, но и по способности противостоять стрессовым условиям. При урожайности гибрида НК Брио 4,00 т/га ожидаемая урожайность Альянс Трио составляет только 3,28 т/га, что на 18,0 % ниже тестера, а в условиях оценки урожайности этого же тестера 2,00 т/га, ожидаемая урожайность Альянс Трио – 1,55 т/га, что на 22,5 % ниже.

По результатам сопоставления с показателями гибрида Арена ПР средняя урожайность гибрида Альянс Трио составила 2,92 т/га, или 93,0 % от средней величины оценок урожайности тестера. Процент однотипности их реакций на изменения условий среды – 83,7 % (переходит 0,1 %-ный уровень существенности). В этой паре сравниваемых гибридов Альянс Трио показывает лучшие результаты, чем при сравнении с гибридом НК Брио, по средней во всех опытах оценке урожайности, а по отзывчивости на благоприятные условия почти не уступает гибриду Арена ПР. Это связано с повышенной реакцией гибрида Альянс Трио на улучшение условий среды, о чем свидетельствует коэффициент регрессии b = 1,125. Учитывая, что средняя оценка урожайности гибрида Альянс Трио ниже аналогичной оценки гибрида Арена ПР на 7,0 %, способность отечественного гибрида противостоять неблагоприятным условиям среды ниже способности тестера. В условиях, когда урожайность гибрида Арена ПР будет 2,00 т/га, ожидаемая урожайность гибрида Альянс Трио составит только 1,64 т/га. Однако по потенциалу урожайности гибрид Альянс Трио почти сравнивается с гибридом-тестером Арена ПР, и при урожайности последнего 4,00 т/га ожидаемая урожайность гибрида Альянс Трио составит 3,89 т/га.

Вследствие меньшего числа степеней свободы сравнение параметра однотипности реакций гибридов Альянс Трио и Кубанский 930 на изменения агроэкологических условий переходит только 5 %-ный уровень существенности, а величина его достигает Сd = 76,4 %. Средняя по восьми опытам оценка урожайности гибрида Альянс Трио на 5,8 % превышает ту же оценку гибрида Кубанский 930 и составляет 3,05 т/га. Превосходство гибрида Альянс Трио над гибридом Кубанский 930 связано с его большей отзывчивостью на благоприятные условия среды, о чем свидетельствует и самый высокий, по сравнению с остальными парами гибридов, коэффициент регрессии, равный 1,301. Гибрид Альянс Трио в хороших условиях способен обеспечить на 12,5 % большую урожайность в сравнении с данным гибридом-тестером. Математическое ожидание его урожайности в этих условиях составит 4,50 т/га, при 4,00 т/га у гибрида Кубанский 930. По устойчивости к неблагоприятным условиям реакция гибрида Альянс Трио почти равна реакции гибрида Кубанский 930, и при урожайности тестера 2,00 т/га урожайность гибрида Альянс Трио ожидается 1,90 т/га.

Урожайность гибрида Альянс Трио относительно данного показателя у гибрида Юпитер составила 109,4 %. Коэффициент детерминации (Сd) существенен на 0,1 %-ном уровне и равен 77,4 %. Повышенная оценка урожайности в среднем по всем опытам (на 9,4 %), существенно высокая доля однотипности реакций, а также величина коэффициента регрессий урожаев указывают на явное превосходство гибрида Альянс Трио в сравнении с гибридом Юпитер как по отзывчивости на улучшение агроэкологических условий, так и по потенциалу урожайности. Урожайность гибрида Альянс Трио, вычисленная по уравнению регрессии для уровня урожайности Юпитера в 2,00 т/га, может достигать 2,11 т/га, а при урожайности тестера 4,00 т/га изучаемый гибрид способен увеличить урожайность до

4,50 т/га. И в неблагоприятных, и в благоприятных условиях гибрид Альянс Трио даст прибавку урожайности 5,5 и 13,3 % соответственно.

Третий гибрид селекции ВНИИМК Факел участвовал в тринадцати из представленных опытов совместно с гибридом Альянс Трио. По результатам анализа данных опытов средняя урожайность гибрида Факел составила 2,75 т/га. Урожайность гибрида Альянс Трио по сравнению с тестером – гибридом Факел – также, как и в сравнении с другими гибридами-тестерами селекции ВНИИМК, повышена, касаемо указанного случая на 8,6 %. Доля однотипности реакций существенна на 0,1 %-ном уровне и равна Сd = 74,3 %. При повышенной усредненной оценке урожайности гибрида Альянс Трио пара гибридов (Альянс Трио – Факел) мало различается по устойчивости к неблагоприятным условиям. В сравнении с гибридом Факел гибрид Альянс Трио отличается лучшей отзывчивостью на благоприятные условия среды, о чем свидетельствует близкая к максимальной величина коэффициента регрессии b = 1,288. Вычисления по соответствующему уравнению показали, что при урожайности анализируемого тестера 4,00 т/га урожайность Альянс Трио ожидается на 15,0 % выше и составит 4,60 т/га.

Гибрид Легион создан несколько позже, чем гибрид Альянс Трио, поэтому он прошёл меньшее количество сравнительных испытаний. По урожайности и сбору масла с единицы площади гибрид Легион показал хорошие результаты, что обусловило его попадание в разряд перспективных. С целью более быстрого продвижения этого гибрида на рынок семян подсолнечника РФ и выбора соответствующих регионов внедрения возникла необходимость в изучении особенностей его адаптивных реакций. Используемый в данной работе непараметрический метод оценки адаптивности гибридов позволил добиться этой цели с наименьшими затратами (табл. 2).

Таблица 2

Показатели особенностей агроэкологической адаптивности гибрида подсолнечника Легион в отличие от других гибридов, использованных в качестве тестеров

2009–2013 гг.

Гибриды-тестеры для Легион	Число опытов	Средняя урожайность		Коэф-фици-ент детермина-ции, Сd, %	Регрессии урожаев Легион (у) на урожаи тестеров (х)	Математическое ожидание урожайности гибрида Легион при урожаях тестера, т/га
		тестера, т/га	Легион в % от тестера
						2,00 т/га	4,00 т/га
НК Брио	8	2,96	90,9	84,5*	у=1,059 х--0,441	1,68	3,80
Арена ПР	5	3,07	110,8	82,3+	у=0,72 х+ +1,189	2,63	4,07
Альянс Трио	9	2,52	112,7	77,0*	у=1,036х+ +0,234	2,30	4,38
Армавирский 114	4	2,69	110,8	88,7+	у=1,494 х--1,036	1,95	4,94

Примечание: переходят уровни существенности + – 5 %-ный, * – 1 %-ный

Гибрид Легион участвовал в сравнительных испытаниях с гибридом НК Брио в восьми точках. При анализе результатов этих испытаний установлено, что гибрид Легион уступает по урожайности этому тестеру в среднем по всем опытам на 9,1 %. Оценка степени качественной однотипности реакций на изменения условий среды, выраженная коэффициентом детерминации, представляется довольно высокой (Сd = 84,5 %), и оказалась существенной на 1 %-ном уровне. Несмотря на то, что средняя по всем опытам оценка урожайности гибрида Легион составляет лишь 90,9 % от урожайности гибрида НК Брио, при высокой однотипности реакций на условия испытаний гибрид Легион все же почти не уступает тестеру по потенциалу урожайности. При сложившихся условиях среды, в которых урожайность тестера равна 4,00 т/га, ожидаемая урожайность гибрида Легион может составить 3,80 т/га, что ниже всего на 5,0 %. О хорошей отзывчивости гибрида Легион на благоприятные условия свидетельствует величина коэффициента регрессии, равная b = 1,059. По способности противостоять неблагоприятным условиям среды гибрид Легион значительно уступает тестеру, и в условиях, приводящих к снижению урожайности культуры, при урожайности тестера НК Брио 2,00 т/га урожайность гибрида Легион ожидается 1,68 т/га, т.е. на 16,0 % ниже.

Особенности реакции на условия среды гибрида Легион по сравнению со вторым гибридом-тестером Арена ПР оценивали также по данным восьми опытов их совместных испытаний. Существенность значения параметра однотипности реакций этих гибридов снизилась и достигла 5 %-ного уровня, хотя величина коэффициента детерминации оказалась высокой, Сd = 76,8 %. Средняя оценка урожайности по всем опытам сравнения гибридов Легиона и Арена ПР превосходит среднюю урожайность последнего на 4,2 %. Величина коэффициента регрессии b = 0,912 свидетельствует о более высокой экологической стабильности оценок урожайности гибрида Легион и вероятности меньшего снижения урожайности в стрессовых условиях по сравнению с гибридом Арена ПР. Вследствие этого в неблагоприятных условиях, при которых урожайность гибрида Арена ПР снизится до 2,00 т/га, ожидаемая урожайность гибрида Легион составит 2,26 т/га. Несмотря на то, что оцениваемая коэффициентом регрессии b = 0,912 реакция гибрида Легион на благоприятные условия снижена, при уровне урожайности гибрида Арена ПР 4,00 т/га урожайность гибрида Легион может оказаться более высокой (4,08 т/га), т.к. в среднем этот гибрид более урожайный.

В результате анализа сравнительных данных испытаний в девяти опытах выяснилось, что средняя урожайность гибрида Легион превышает урожайность тестера Альянс Трио на 12,7 %. Доля однотипности реакций на изменения условий внешней среды составила Сd = 77,0 %, при существенности выше 1 %-ного уровня. Это указывает на то, что они несколько различаются по степени специфичности реагирования на различные агроэкологические условия. Благодаря тому, что у этих гибридов анализировалось большее количество парных испытаний, можно с большей вероятностью оценить особенности адаптивности гибрида Легион. Коэффициент регрессии оценок его урожайности на оценки тестера b = 1,036 свидетельствует о несколько лучшей, чем у гибрида Альянс Трио, отзывчивости гибрида Легион на благоприятные условия среды. Но прибавка урожайности гибрида Легион над ожидаемой урожайностью тестера как в стрессовых условиях (на 0,30 т/га), так и в благоприятных (на 0,38 т/га), обусловлена более высокой оценкой урожайности у гибрида Легион в среднем по всем опытам.

Высокая доля однотипности реакций на внешние условия (Сd = 88,7 %) дала возможность использовать гибрид Армавирский 114 в качестве тестера при оценке адаптивных реакций гибрида Легион. Средняя по четырем опытам урожайность гибрида Легион превосходит урожайность гибрида Армавирский 114 на 10,8 %. Коэффициент регрессии оценок урожайности гибрида Легион на соответствующие оценки тестера оказался самым высоким из всех сравниваемых пар (гибрид Леги-он–гибрид-тестер) гибридов. Это указывает на максимальное превосходство гибрида Легион по потенциалу урожайности над тест-гибридом Армавирский 114. При выращивании в благоприятных средовых условиях, когда оценка урожайности гибрида Армавирский 114 будет 4,00 т/га, ожидаемая урожайность Легиона составит 4,94 т/га, что на 23,5 % выше заданной урожайности тестера. Однако в неблагоприятных условиях для роста и развития подсолнечника их ожидаемые урожайности очень близки.

Выводы. В статье показано, что использование непараметрического метода оценки адаптивности вновь созданных гибридов подсолнечника позволяет получать очень важную для селекционеров информацию о реакциях генотипов на благоприятные и стрессовые условия еще до проведения широкомасштабных экологических испытаний.

Новые перспективные простые межлинейные гибриды подсолнечника Альянс Трио и Легион (оригинатор – ВНИИМК)

превышают по урожайности ранее созданные в опытной сети института гибриды Кубанский 930, Факел, Юпитер, Армавирский 114 в среднем на 6–12 %.

Гибрид Альянс Трио немногим уступает по урожайности распространенным в России импортным гибридам НК Брио и Арена ПР – на 7–18 %, однако гибрид Легион превысил по средней урожайности не только гибрид Альянс Трио, но был урожайнее гибрида Арена ПР – на 12 и 11 % соответственно.

Показатели математического ожидания урожайности гибрида Альянс Трио, оцененные по уравнениям регрессии, хотя и оказались ниже показателей зарубежных гибридов, участвовавших в опытах как в благоприятных, так и в стрессовых условиях, однако по сравнению с ранее созданными отечественными гибридами Альянс Трио проявил более высокий потенциал урожайности и в среднем не уступил им в благоприятных условиях.

По математическим ожиданиям урожайности гибрид Легион приближается к НК Брио в благоприятных условиях, но уступает ему при стрессах. Превосходство этого гибрида по сравнению с гибридом Арена ПР в основном обусловлено большей адаптивностью Легиона к стрессам и в меньшей мере – повышенным потенциалом урожайности. Выявлены также преимущество гибрида Легион по устойчивости к стрессам в сравнении с Альянс Трио и более высокому потенциалу урожайности в благоприятных условиях по сравнению с Армавирский 114.