Экологическая адаптивность гороха по содержанию белка в зерне в агроландшафтах Республики Хакасия

Введение. А.Н. Зеленов с соавторами отмечали, что «главным, а подчас основным, критерием допуска новых сортов к возделыванию, как на региональном, так и на федеральном уровнях, является урожайность. Если бы были установлены барьеры по показателям качества и устойчивости к критическим биотическим и абиотическим стрессорам, сортов было бы меньше, но они соответствовали бы назначению культуры» [1].

Н.А. Коробова с соавторами считают, что «создание и внедрение в производство новых, высокоурожайных и технологичных сортов должно вестись с оглядкой на их адаптационные возможности» [2].

На примере зерновых культур А.Н. Халипский установил, что «… экологическое единство возможно путем создания сортов с экологической пластично- стью и стабильностью по таким признакам, как устойчивость к разным биотическим и абиотическим стрессам, прежде всего, к засухе, недостатку элементов питания, воздействию вредных организмов (сорные растения, вредители и болезни). Такие сорта, не отличаясь высоким потенциалом урожайности, способны обеспечить оптимальный ее уровень в зонах с недостатком влаги, тепла, относительно низкого агротехнического фона» [3]. Это относится и к культуре гороха посевного и полевого.

Ф.М. Стрижова и В.М. Стрижов пишут, «что для получения более разносторонней информации об адаптивных свойствах изучаемого материала испытание следует проводить в течение ряда лет в нес к о л ьких экологических точках, существенно различающихся по условиям внешней среды. Для более объективной оценки результатов испытания целесообразно применять одновременно несколько разных методов, отличающихся применяемыми подходами, методами расчета и анализа параметров, характеризующих адаптивные свойства изучаемого материала» [4].

Цель исследования: изучение экологической адаптивности гороха по содержанию белка в зерне в агроландшафтов Республики Хакассия.

Материалы и методы исследования . Использованы результаты экологического сортоиспытания 17 сортов гороха, проведенного в 2016 и 2017 гг. в трех пунктах, расположенных в лесостепной (пункт «Таштып»), степной (пункт «Шира») и сухостепной (пункт «Зеленое») зонах Республики Хакасия.

Степная зона расположена на обыкновенных и южных среднемощных черноземах с нейтральной реакцией почвенной среды. Средняя сумма осадков в зоне степи находится в пределах 397 мм. В сухой степи средняя сумма осадков составляет около 303 мм. Основными почвами зоны являются каштановые и темно-каштановые почвы. Лесостепная зона характеризуется умеренно континентальным, относительно более увлажненным климатом. Средняя сумма осадков выпадает в пределах 443 мм. В лесостепной зоне, наряду с серыми лесными и дерновыми почвами, формируются черноземы оподзоленные, выщелоченные и обыкновенные. Черноземы лесостепной территории являются лучшими по уровню плодородия, имеют более высокие, по сравнению с другими почвами, запасы гумуса.

В экологическом сортоиспытании площадь учетной делянки – 3 м2. Повторность – четырехкратная. Предшественник – пшеница.

Содержание белка в зерне гороха определялось ФГБУ ГСАС «Хакасская». Статистическая обработка результатов исследования проводилась методом дисперсионного анализа по методике в изложении Б.А. Доспехова [5], с помощью компьютерной программы FieldExpert1.3 pro (свидетельство о государ- ственной регистрации № 9455), согласно методическим рекомендациям О.И. Акимовой [6].

Показатель гомеостатичности рассчитан по В.В. Хангильдину [7], параметры экологической пластичности – по методике Эберхарта и Расселла (S.A. Eberhart, W.A. Russell) [8].

Результаты исследования и их обсуждение .

Трехфакторный дисперсионный анализ позволил установить долю влияния факторов изменчивости (год, пункт, сорт и их взаимодействий) на накопление белка в зерне 17 сортов гороха (рис.).

Фактор «год» на 27 % определял проявление признака. В целом по опыту содержание белка в зерне гороха было: в 2016 г. – 25,2 % и 2017 г. – 26,04 % (НСР 05 = 0,58) (табл. 1).

Вклад факторов в изменчивость содержания белка в зернах гороха, %: 1 – год; 2 – пункт; 3 – сорт; 4 – год × пункт; 5 – другие взаимодействия

Содержание белка в зерне гороха в агроландшафтах Хакасии, %

Таблица 1

Сорт	2016			2017			Среднее
	Пункт
	Шира	Зеленое	Таштып	Шира	Зеленое	Таштып
Кемчуг	24,81	24,73	24,37	24,50	26,67	24,89	25,00
Радомир	25,96	26,80	26,80	25,64	29,61	26,14	26,82
Аннушка	24,75	26,54	26,17	23,10	24,31	28,14	25,50
Яхонт	24,64	27,90	26,90	25,25	27,71	27,05	26,57
Ямальский	25,09	25,17	24,02	23,60	25,52	24,99	24,73
Руслан	27,45	26,83	26,53	25,79	30,30	28,90	27,63
Алтайский универсальный	23,53	23,45	24,00	24,69	28,26	26,52	25,08
Оптимус	24,60	22,67	22,90	25,14	25,08	27,10	24,58
Спартак	24,91	24,79	23,09	25,42	27,87	28,64	25,79
Омский 18	26,29	26,28	26,04	26,66	28,86	26,95	26,85
Агроинтел 2	25,24	25,19	26,57	26,43	27,31	26,06	26,13
Сарыал	24,23	23,75	24,28	24,41	26,65	24,46	24,63
Шрек	26,25	26,76	20,35	21,24	29,13	25,79	24,92
Ямал 2	25,19	24,53	25,19	24,32	25,29	24,19	24,79
Томас	25,18	22,94	22,69	24,00	24,44	27,21	24,41
Буслай	26,65	25,19	29,41	22,94	26,30	25,95	26,07
Крепыш	26,91	25,45	27,01	22,75	26,08	29,62	26,30
Среднее	25,39	25,23	25,08	24,46	27,02	26,62	–
Ij	-0,24	-0,40	-0,56	-1,17	1,39	0,99	–

Примечание. НСР 05 : «главных эффектов» – 0,58 %; «парных взаимодействий» – 1,00 %.

Фактор «пункт» на 22 % способствовал накоплению белка в зерне. За два года исследования в пункте «Шира» среднее содержание белка отмечено в пределах 24,93 %, в пункте «Зеленое» – 26,12 % и пункте «Таштып» – 25,85 %. В пункте «Зеленое» более благоприятные условия для накопления белка в зерне гороха (см. табл. 1).

Сортовые различия только на 9 % определяли формирование показателя. Так, усредненный показатель содержания белка в зерне (два года, три пункта) позволил установить, что различия между минимальным и максимальным значениями по содержанию белка в зерне находились в пределах 20,35–30,3 %. Сорта Радомир, Яхонт, Омский 18, Агроинтел 2, Буслай и Крепыш в целом по опыту имели средний показатель содержания белка в зерне более 26 %. Однако наиболее высокое содержание белка отмечено по сорту Руслан (27,63 %).

Следует выделить, что доминирующее влияние на накопление белка в зерне оказывало взаимодействие «год х пункт», которое составило 32 % вклада в общую изменчивость признака. Так, например, в пункте «Зеленое» среднее содержание белка в зерне в 2017 г. было наиболее высоким, в сравнении с пунктами «Шира» и «Таштып», а 2016 г. – наиболее низким.

Взаимодействие «генотип х среда» достоверно на 5 % уровне значимости, и соответственно возможен расчет параметров адаптивности (табл. 2).

Таблица 2

Сорт	Обобщенное среднее, %	V, %	Hom	bi	σ2 d
Кемчуг	25,00	3,37	1837,50	0,69	0,32
Радомир	26,82	5,37	1219,63	1,00	1,39
Аннушка	25,50	7,07	878,83	0,66	3,54
Яхонт	26,57	5,01	1307,83	0,70	1,63
Ямальский	24,73	3,02	1973,08	0,58	0,29
Руслан	27,63	6,06	1122,94	1,68	0,09
Алтайский универсальный	25,08	7,68	795,89	1,65	1,37
Оптимус	24,58	6,66	901,88	0,88	2,42
Спартак	25,79	8,07	782,30	1,72	1,87
Омский 18	26,85	3,86	1716,06	0,82	0,54
Агроинтел 2	26,13	3,14	2069,55	0,33	0,71
Сарыал	24,63	4,15	1444,37	0,74	0,65
Шрек	24,92	13,67	446,77	2,60	6,39
Ямал 2	24,79	1,99	3071,48	0,09	0,29
Томас	24,41	6,79	876,25	0,97	2,30
Буслай	26,07	8,07	790,49	0,46	5,28
Крепыш	26,30	8,55	752,03	1,44	3,82

Параметры адаптивности гороха по содержанию белка в зерне

На основании расчетов коэффициентов вариации по содержанию белка в зерне можно констатировать, что этот показатель стабилен по годам и пунктам выращивания. У 16 сортов V был низким (до 10 %) и только у сорта Шрек – средним (10–20 %).

Отмечены различия между сортами и по показателю Hom. Наиболее высоким гомеостазом по содержанию белка в зерне выделились сорта Ямал 2 (Hom = 3071,48), Агроинтел 2 (Hom = 2069,55), Ямальский (Hom = 1973,08), Кемчуг (Hom = 1837,50) (табл. 2).

Результаты расчета параметров экологической пластичности и стабильности по методике Эберхарта и Рассела (S.A. Eberhart et W.A. Russell) (1966) представлены в таблице 2. На основе индексов ус- ловий среды (Ij) (см. табл. 2), можно дать характеристику комплексу факторов конкретных лет возделывания культуры. Наиболее благоприятные условия для накопления белка в 2017 г. были в пункте «Зеленое» и худшие – в пункте «Шира».

По величине bi сорта распределились по группам больше или меньше 1, а также равными 1. В группу (bi > 1) включены сорта Шрек (bi = 2,60), Спартак (bi = 1,72), Руслан (bi = 1,68), Алтайский универсальный (bi = 1,65). Данные сорта требуют более высокого уровня агротехники. Как пример, можно привести сорт Шрек, который при повышении уровня содержания белка в зерне в целом по опыту на 1 % увеличивали свой на 2,6 %.

У сортов Радомир и Томос bi находится в пределах 1, соответственно требования сорта к условиям среды и условия выращивания в опыте соответствовали.

Наибольшая стабильность по содержанию белка в зерне (σ² d ) была у сортов Руслан (σ² d = 0,09), Ямал 2 (σ² d = 0,29) и Кемчуг (σ² d = 0,32).

Оценку различий по стабильности σ² d сорта можно получить с помощью F-критерия. В нашем примере F 05 = 5,8. Cорта, для которых σ² d (1) / σ² d (2) >5,8, существенно различаются по стабильности, при σ² d (1) / σ² d (2) < 5,8 – различия не существенны.

Так, например, достоверные различия по стабильности были между сортом Руслан и сортами Радомир, Аннушка, Яхонт, Алтайский универсальный, Оптимус, Спартак, Омский 18, Агроинтел 2, Сарыал, Шрек, Томас, Буслай и Крепыш.

Выводы. По результатам экологического испытания выделились сортообразцы:

– по высокой пластичности – Руслан, Алтайский универсальный, Спартак, Шрек и Крепыш;

– стабильности – Ямал 2 и Руслан;

– гомеостатичности – Ямал 2, Агроинтел 2, Кемчуг.

Полученные результаты следует учитывать при выборе сорта с учетом их реакции на изменение условий выращивания.