Элементы продуктивности, подбор пар для скрещивания, экологическая пластичность сортов пшеницы яровой в Вологодской области

Одним из важнейших факторов повышения урожайности и стабильности производства высококачественного фуражного зерна является внедрение новых сортов зерновых культур, в том числе пшеницы яровой, которая обеспечивает стабильные урожаи в условиях Вологодской области. Общеизвестна роль сорта как одного из основных путей интенсификации современного сельскохозяйственного производства. Новые сорта должны обладать повышенной продуктивностью в благоприятных и формировать стабильный программируемый урожай в экстремальных условиях при одновременно высоком качестве зерна, быть устойчивыми к важнейшим болезням и вредителям. Для целенаправленного внедрения в регионе в производство таких сортов необходимы мероприятия по выявлению сортов, наиболее адаптивных к сложным условиям зоны рискованного земледелия. Сортовой ассортимент пшеницы яровой разнообразен, при этом все сорта можно классифицировать на пластичные и не устойчивые к стрессовым факторам условий произрастания. Ряд сортов имеют промежуточную характеристику. Некоторые сорта относятся к интенсивным, благоприятно реагируют на различные агротехнические приёмы [7, 8].

Цель работы заключалась в изучении элементов стабильности, отзывчивости, пластичности сортов пшеницы яровой в условиях Вологодской области.

Методика и условия проведения исследований

Исследования проводились на опытном поле Вологодской ГМХА в 2018‒2019 гг. Общая площадь делянки ‒ 2,4 м2. Учетная площадь делянки ‒ 2 м2 . В опыте исследовались семь сортов яровой пшеницы: вариант 1 – сорт Дарья (st), вариант 2 – сорт Ирень, вариант 3 – сорт Русо, вариант 4 – сорт Ладья, вариант 5 – сорт Злата, вариант 6 – сорт Сударыня, вариант 7 ‒ сорт Тризо. За стандарт взят лучший районированный сорт яровой пшеницы Дарья [6]. Сорта размещались в опыте методом рандомизации. Повторность ‒ трехкратная. Почва участка, на котором проводились исследования, ‒ дерново-подзолистая, рНсол.=5,4, содержание подвижного фосфора ‒ 203 мг/кг, обменного калия – 138 мг/кг почвы. Технология – общепринятая для Вологодской области [4, 10]. Подробная методика указана в ранних публикациях [2]. Урожайные данные обработаны методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [1]. Пластичность – по методике С.А. Эберхарта и В.А. Рассела (1966, 1969) [5, 9]. В 2018 году метеоусловия были благоприятными для роста и развития пшеницы. Погода в период вегетации культуры в 2019 году отличалась повышенным и высоким количеством осадков, несмотря на это 2019 год оказался более благоприятным для роста и развития культуры по сравнению с 2018-м. Изучение сортов проводили на основе методических рекомендаций, разработанных Государственной комиссией по сортоиспытанию [3].

Продуктивность с точки зрения селекции – это вес зерна с одного растения. Зная количество растений на единице площади и средний вес зерна с одного растения, можно легко определить биологическую урожайность культуры. Итак, приравнивая в данной работе смысл продуктивностииурожайности,отметим,чтоурожайностьсорта–сложный генетический признак, за который отвечает несколько неаллельных генов. Как сложный генетический и основной количественный признак этот показатель характеризуют элементы:

• •    длина колоса,

• •    длина колосового стержня,

• •     число колосков в колосе,

• •     число зерен в колосе и колоске,

• •    плотность колоса,

• •     масса зерна с растения,

• •     масса 1000 семян и др.

Сорт, исходя из своих генетических особенностей, признаков, уже обеспечивает до 50% урожайности.

Проанализировав урожайные данные различных сортов яровой пшеницы за 2018‒2019 гг., рассмотрим элементы продуктивности за этот период, которые представлены в таблице 1 .

Таблица 1 — Элементы продуктивности сортов яровой пшеницы, в среднем за 2018‒2019 гг.

№ п / п	Вариант	Длина, см		Число колосков в колосе, шт.		Число зе рен в ко лосе, шт.	Число зерен в коло ске, шт.	Плотность колоса, шт/ см	Масса зерна с растения, г	Масса 1000 зерен, г
		коло-са	ко лос. стер жня
				всего	в т.ч. продукт
1.	Дарья (St)	8,0	6,9	15,2	13,8	32,5	2,14	20,5	1,34	43,6
2.	Ирень	8,9	7,9	15,1	14,5	35,2	2,46	18,2	1,37	38,7
3.	Русо	9,8	8,9	15,0	14,4	42,1	2,93	15,9	1,53	36,7
4.	Ладья	11,9	10,8	18,5	17,5	42,4	2,32	16,3	1,74	40,9
5.	Злата	10,5	9,4	16,3	15,6	41,5	2,55	16,2	1,93	46,5
6.	Сударыня	10,2	9,2	15,8	15,6	40,8	2,58	16,1	1,88	46,1
7.	Тризо	9,8	8,8	16,7	16,2	47,5	2,96	17,9	1,67	31,4

Из семи испытуемых сортов выделяются по продуктивности Ладья и Злата. Элементы продуктивности этих сортов превышают не только стандарт, но и другие сорта. Сорта Дарья и Ирень имеют элементы продуктивности примерно на одном уровне, однако у Дарьи самая малая масса с растения – 1,34 г, что не мешает ей стоять на втором месте по массе 1000 зерен (43,6 г) за счет наибольшей плотности колоса.

Самые высокие вес зерна с растения и массу 1000 зерен имеет сорт Злата ‒ 1,93 и 46,5 г соответственно. У данного сорта число зерен в колосе соответствует 41,5, а число колосков – 16,3. Сорт Тризо выделяется по количеству зерен в колоске – 2,96 и по числу зерен в колосе – 47,5, масса 1000 зерен этого сорта минимальна – 31,4 г.

Лучшие показатели у сортов выделены жирным курсивом. Из вышеобозначенного можно сделать вывод, что для получения более урожайного сорта по элементам продуктивности (по Писареву) можно рекомендовать несколько комбинаций. Так, можно получить более продуктивную линию, если провести гибридизацию между сортами Дарья и Ладья, если будущий гибрид унаследует от первого сорта плотность, а от второго – длину колоса и колосового стержня и число колосков в колосе.

Но самая эффективная для селекции новых сортов пшеницы комбинация: ♀ Ладья х ♀ Злата. От данного скрещивания возможно получить более продуктивную линию, если она унаследует длину колоса и колосового стержня и число колосков в колосе от сорта Ладья, а массу зерна с колоса и массу 1000 семян ‒ от сорта Злата.

Пластичность и долголетие сорта во многом определяется его генетическими ресурсами. В генетике количественных признаков разработана методика определения конкретной математической величины взаимодействия «генотип ‒ среда». Она включает линейный компонент, отражающий реакцию генотипа на изменение условий среды, нелинейный компонент характеризует отклонение величины признака от линейной реакции за счет специфических свойств генотипа. Оба компонента определяют при помощи регрессионного анализа.

Как видно из рисунка , наибольшую суммарную урожайность по трем повторениям за два года исследований имеет сорт Ладья. Ему незначительно уступили сорта Сударыня и Тризо. Наименьшая урожайность наблюдается у сорта Ирень, которая за два года исследований составила 16,26 т/га.

Рисунок 1 — Сумма урожайности по повторениям (3), годам и сортам, т/га

Результаты анализа экологической пластичности используются при районировании сорта по результатам госсортоиспытания и выборе сортов для производства.

Результаты расчетов дисперсионного анализа занесены в таблицу 2 .

Таблица 2 ‒ Результаты дисперсионного анализа

Дисперсия	Степень свободы	Сумма квадратов	Средний квадрат	F факт	F05
Общая	41	15,08
Повторений	2	0,044
Сортов (В)	6	4,96	0,83	10,34	2,60
Годов (А)	1	5,84	5,84	73,00	4,35
Взаимодействия А и В	13	2,72	0,21	2,62	2,28
Остатка	19	1,52	0,08

Очевидно, что фактическое значение критерия Фишера (Fфакт) больше чем теоретическое ‒ F05, значит все изучаемые факторы достоверны. И сорта имеют разн,ую реакцию на изменения условий среды.

Ошибка опыта составила 0,16. НСР05 опыта равна 0,48 (для 19 степеней свободы). Для годов исследований НСР05А составило 0,23. Для сортов НСР05Всоставило 0,34. Таким образом, вклад всех изучаемых факторов в общей изменчивости существенен. Фактор «генотип ‒ среда» работает, особенно велика роль условий.

Влияние изучаемых факторов на урожайность сортов пшеницы можно наглядно отразить в таблице 3 .

Таблица 3 — Влияние изучаемых факторов на урожайность сортов, т/га

Сорт (В)	Год	(А)	Среднее по фактору В (НСР = 0,34)
	2018	2019
Дарья ‒ st	2,89	3,73	0 3,31
Ирень	2,63	2,79	2,71
Русо	2,56	3,04	2,80
Ладья	2,94	4,50	3,72
Злата	2,76	3,08	2,92
Сударыня	2,70	4,12	3,41
Тризо	3,14	3,58	3,36
Среднее по фактору А (НСР05а = 0,23)	2,80	3,56	3,18

По результатам исследований, различия по годам достигало 1,56 т/га, между сортами в 2018 году ‒ 0,58 т/га, а в 2019 году – 1,71 т/га. В среднем за два года исследований по изучаемым сортам ячменя – 1,01 т/га.

Коэффициент экологической пластичности (bi) рассчитывается как отношение суммы произведений урожайности сорта в конкретном году и индекса условий года к сумме квадратов индексов условий года.

Чем выше числовые значения bi имеет сорт, тем, с улучшением условий выращивания, урожай выше. Однако в отдельных случаях могут быть получены отрицательные величины из-за генетических особенностей сорта.

Изучаемые сорта пшеницы обеспечили положительные значения вариации пластичности, то есть все сорта увеличивали продуктивность при улучшении условий вегетации. В то же время реакция изучаемых сортов была неоднозначна. Самой высокой отзывчивостью характеризуются сорта Ладья, Сударыня и Дарья, коэффициент у которых соответствовал 2,05, 1,87 и 1,105. Сорта Русо, Тризо, Злата, Ирень обеспечили отзывчивость меньше единицы, коэффициент bi у сортов составил соответственно 0,63, 0,58, 0,42 и 0,22. Сорта Злата и Ирень имеют пластичность самую низкую.

Следующий показатель пластичности – стабильность (S2d), то есть это сумма квадратов отклонения фактических от теоретических данных за все годы испытания.

Параметры экологической пластичности сортов пшеницы яровой в условиях Вологодской области представлены таблице 4.

Таблица 4 — Экологическая пластичность сортов пшеницы в Вологодской области

№ п/п	Сорт	Средняя урожайность, т/га	Урожайность min-max, т/га	Коэффициент экологической пластичности, bi	Варианса стабильности, S 2d
1.	Дарья ‒ st	3,31	2,89–3,73	1,10	0,0001
2.	Ирень	2,71	2,63–2,79	0,23	0
3.	Русо	2,80	2,56–3,04	0,63	0
4.	Ладья	3,72	2,94–4,50	2,05	0
5.	Злата	2,92	2,76–3,08	0,42	0
6.	Сударыня	3,41	2,70–4,12	1,87	0
7.	Тризо	3,36	3,14–3,58	0,58	0,0001

Заключение

Известно, что чем больше значение вариансы стабильности, тем сорт менее стабилен. В полученных исследованиях выявлено, что все изучаемые сорта пшеницы проявили себя на высоком уровне стабильности. Все изучаемые сорта пшеницы высоко стабильны в условиях Вологодской области. По стабильности варианса у сортов фактически оказалась равна нулю. Лишь сорта Дарья и Тризо показали отклонение от абсолюта на десятитысячную долю. Если перевести вариансу стабильности в проценты, то получается, что стабильность у всех изучаемых сортов пшеницы в Вологодской области была абсолютной, очень высокой, у сортов Дарья и Тризо ‒ 99,9%, у остальных ‒ 100%. Самой высокой отзывчивостью характеризуются сорта Ладья, Сударыня и Дарья, коэффициент пластичности у которых соответствовал 2,05, 1,87 и 1,105. Сорта Русо, Тризо, Злата, Ирень обеспечили отзывчивость меньше единицы, коэффициент bi у сортов составил соответственно 0,63, 0,58, 0,42 и 0,22. Сорта Злата и Ирень имеют самую низкую пластичность.

Таким образом, все изучаемые сорта хорошо отзываются на улучшение условий среды обитания, стабильны, кроме сорта Ирень ‒ удовлетворительно отзывается на улучшение условий.