Изменчивость элементов продуктивности сортов мягкой яровой пшеницы в Западной Сибири

Западная Сибирь представляет собой регион рискованного земледелия, в том числе для стабильного производства зерна пшеницы. Мягкая яровая пшеница как основная продовольственная культура региона характеризуется повышенной требовательностью к важнейшим факторам внешней среды, которые отличаются в этом регионе исключительным разнообразием, суровостью и изменчивостью.

Урожай является комплексным выражением целого ряда количественных признаков и свойств растения. На урожай пшеницы большое влияние оказывают природноклиматические условия района возделывания [1]. В связи с этим становятся сложными задачи селекции, связанные с объективной оценкой сортов в крайне сложных климатических условиях.

Цель исследования – определить корреляционную зависимость между урожайностью и элементами продуктивности растений в условиях недостаточной влагообеспеченности.

Материал и методика

Объекты исследований – сорта яровой мягкой пшеницы: Памяти Азиева (стандарт), Чернява 13; среднеранней группы спелости: Дуэт (стандарт), Нива 2, ОмГАУ 90, Сибаков-кая 3, Соната, Саратовская 29, Терция; сорта среднепоздней группы спелости: Омская 35 (стандарт), Сибаковкая юбилейная, Эритроспермум 59.

Исследования, учеты и наблюдения проводились в 2012–2014 гг. на малом опытном поле Омского государственного аграрного университета по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Определение элементов структуры урожайности растений и элементов структуры продуктивности проводилось по общепринятым методикам (Горин А.П., 1987).

Климат Омской области резко континентальный. Гидротермический коэффициент за три года исследований имеет значение 0,75, что характеризуется как низкая влагообеспе-ченность. В 2012 г. его значение составило 0,5 (очень низкая влагообеспеченность – средняя засуха), в 2013 г. – 1,06 (влагообеспеченность недостаточная), в 2014 г. – 0,69 (слабая засуха).

Результаты и обсуждения

Способность к кущению – одна из наиболее важных биологических способностей зерновых культур. Практически все сорта яровой пшеницы в нормальных условиях способны хорошо куститься. Существуют различные точки зрения относительно роли кущения в формировании урожая в разных агроклиматических условиях [2; 3].

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа данных по продуктивной кустистости, представленные в табл. 1, показывают, что вариансы, отражающие генотипическую изменчивость; изменчивость, вызванную метеорологическими условиями (по годам) и взаимодействием этих двух факторов, достоверны с высокой вероятностью (Р < 0,001).

Таблица 1

Результаты дисперсионного анализа по продуктивной кустистости

Источник варьирования	Степень свободы (df)	Средний квадрат (ms)	Критерий Фишера (F)	Доля влияния фактора, %
Фактор А (года)	2	0,13	110,95*	17,7
Фактор В (генотипы)	11	0,03	26,2*	23,1
Взаимодействие А х В	22	0,04	31,92*	56,3
Случайное отклонение	36	0,001	–	2,9

Наибольший вклад в изменчивость рассматриваемого признака в условиях южной лесостепи Омской области (56,3%) вносит взаимодействие двух факторов – условий года и генотипов (сорта), при этом доля генотипичной изменчивости – 23%, доля влияния условий вегетации – 17,7%.

Рис. 1 . Точечный график и теоретические линии регрессии при прямолинейной корреляции между продуктивной кустистостью и урожайностью зерна, т/га, 2012–2014 гг.

Выявлено преимущество по уровню урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы с б о льшим значением продуктивной кустистости: r = 0,4 (рис. 1).

Регрессионный анализ показал, что зависимость описывается уравнениями прямой линии, проходящей вблизи начала координат. Это указывает на необходимость проведения селекции на повышение стабильности данного признака.

Сорт ОмГАУ 90 выделяется из общей картины и характеризуется сильным влиянием продуктивной кустистости на урожайность за три года.

Число зерен в колосе по годам изменяется в зависимости от складывающихся погодных условий в период их формирования.

Как отмечает А.А. Корнилов, резкое снижение числа зерен в колосе пшеницы отмечено в острозасушливые годы, когда атмосферная засуха сочетается с недостатком влаги в почве [4].

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа данных по числу зерен в колосе, представленные в табл. 2, показывают, что вариансы, отражающие генотипическую изменчивость; изменчивость, вызванную метеорологическими условиями (по годам) и взаимодействием этих двух факторов, достоверны с высокой вероятностью (Р < 0,001).

Результаты дисперсионного анализа по числу зерен в колосе

Таблица 2

Источник варьирования	Степень свободы (df)	Средний квадрат (ms)	Критерий Фишера (F)	Доля влияния фактора, %
Фактор А (года)	2	567,1	417,53*	77,9
Фактор В (генотипы)	11	11,9	10429,29*	7,8
Взаимодействие А х В	22	8,7	7652,5*	13,1
Случайное отклонение	36	0,001	–	0,0003

Наибольший вклад в изменчивость рассматриваемого признака в условиях южной лесостепи Омской области (77,9%) вносят условия вегетации (годы). При этом доля генотипической изменчивости в общем варьировании признака значительно ниже, всего 7,8%. Немного выше оценивается вклад изменчивости, обусловленной взаимодействием указанных двух факторов (13,1%).

Рис. 2. Точечный график и теоретические линии регрессии при прямолинейной корреляции между числом зерен в колосе и урожайностью зерна, т/га, 2012–2014 гг.

Выявлено преимущество по уровню урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы с б о льшим числом зерен в колосе: r = 0,7 (рис. 2).

Регрессионный анализ показал, что зависимость описывается уравнениями прямой линии, проходящей вблизи начала координат. Это указывает на необходимость проведения исследований селекции на повышение стабильности данного признака.

Сорт ОмГАУ 90 выделяется из общей картины и характеризуется сильным влиянием количества зерен в колосе на урожайность. За три года при максимальном количестве зерен в колосе он имеет наивысшее значение урожайности.

Масса 1000 зерен . С селекционной точки зрения большое значение имеют признаки, менее варьирующие под влиянием условий среды. К ним относится, прежде всего, масса 1000 зерен, которая является надежным индикаторным показателем при отборе на урожайность [5].

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа данных по массе 1000 зерен, представленные в табл. 3, показывают, что вариансы, отражающие генотипическую изменчивость; изменчивость, вызванную метеорологическими условиями (годы) и взаимодействием этих двух факторов, достоверны с высокой вероятностью (Р < 0,001).

Таблица 3

Результаты дисперсионного анализа по массе 1000 зерен

Источник варьирования	Степень Свободы (df)	Средний квадрат (ms)	Критерий Фишера (F)	Доля влияния фактора, %
Фактор А (года)	2	161,7	161,65*	42,5
Фактор В (генотипы)	11	12,5	636,01*	18,1
Взаимодействие А х В	22	13,6	12038,64*	39,4
Случайное отклонение	36	0,001	–	0,005

На изменчивость массы 1000 зерен за время изучения влияние оказывают фактор вегетации (42,46%) и взаимодействие условий года с генотипом (39,42%). При этом доля генотипической изменчивости в общем варьировании признака 18,1%.

Рис. 3 . Точечный график и теоретические линии регрессии при прямолинейной корреляции между массой 1000 семян и урожайностью зерна, т/га, 2012–2014 гг.

Выявлено преимущество по уровню урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы с б о льшим числом зерен в колосе: r = –0,07 (рис. 3).

Регрессионный анализ показал, что зависимость описывается уравнениями прямой линии, проходящей вблизи начала координат. Это указывает на необходимость проведения селекции на повышение стабильности данного признака.

Сорт ОмГАУ 90 выделяется из общей картины и характеризуется сильным влиянием количества зерен в колосе на урожайность. За три года при максимальном количестве зерен в колосе он имеет наивысшее значение урожайности.

Масса зерна колоса является интегральным признаком таких структур, как длина, число колосков и зерен в колосе, масса 1000 зёрен, и обусловлена многими генами с разным типом взаимодействия [6].

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа данных по массе зерна колоса, представленные в табл. 4, показывают, что вариансы, отражающие генотипическую изменчивость; изменчивость, вызванную метеорологическими условиями (годы) и взаимодействием этих двух факторов, достоверны с высокой вероятностью (Р < 0,001).

Таблица 4

Результаты дисперсионного анализа по массе зерна колоса

Источник варьирования	Степень свободы (df)	Средний квадрат (ms)	Критерий Фишера (F)	Доля влияния фактора, %
Фактор А (года)	2	1,13	997,77*	80,9
Фактор В (генотипы)	11	0,0116	10,237*	4,5
Взаимодействие А х В	22	0,016	14,5*	13
Случайное отклонение	36	0,0011	–	1,5

* Р < 0,001.

Наибольший вклад в изменчивость рассматриваемого признака в условиях южной лесостепи Омской области (80,9%) вносят условия вегетации (годы). При этом доля генотипической изменчивости в общем варьировании признака очень незначительна (4,5%). Вклад изменчивости, обусловленной взаимодействием указанных двух факторов, оценивается в 13%.

Рис. 4 . Точечный график и теоретические линии регрессии при прямолинейной корреляции между массой зерна в колосе и урожайностью зерна, т/га, 2012–2014 гг.

Выявлено преимущество по уровню урожайности зерна сортов мягкой яровой пшеницы с б о льшим числом зерен в колосе: r = 0,6 (рис. 4).

Регрессионный анализ показал, что зависимость описывается уравнениями прямой линии, проходящей вблизи начала координат. Это указывает на необходимость проведения селекции на повышение стабильности данного признака.

Сорт ОмГАУ 90 выделяется из общей картины и характеризуется сильным влиянием массы зерна колоса на урожайность. За три года при максимальной массе зерна с колоса он имеет наивысшее значение урожайности.

Заключение

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа доказывают влияние погодных условий в годы исследований на массу зерна колоса и число зерен колоса (77,9–80,9%); взаимодействия сортовых особенностей и климата – на продуктивную кустистость растений (56,3%), погодных условий и их взаимодействия с сортами – на массу 1000 зерен (39,4–42,5%).

Была выявлена высокая положительная взаимосвязь между числом зерен в колосе и урожайностью зерна (r = 0,625); массой зерна с колоса и урожайностью зерна (r = 0,625); средняя положительная связь между продуктивной кустистостью и урожайностью зерна (r = 0,369); слабая отрицательная связь между массой 1000 зерен и урожайностью зерна (r = –0,7).

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: за последние годы показатель гидротермического коэффициента снижается, что приводит к недостатку влаги у посевов пшеницы. В селекционных программах рекомендуется использовать сорт ОмГАУ 90, который в условиях засушливости показал наибольшую урожайность.