Оценка адаптивного потенциала сортов и перспективных линий донника белого однолетнего в условиях Самарского Заволжья

Донник белый однолетний (Melilotus albus Medik) является одним из ценных кормовых, медоносных и фитомелиора-тивных растительных объектов. Он характеризуется высокой экологической пластичностью, устойчивостью к стрессовым факторам среды, способностью экономно и эффективно использовать агроклиматические ресурсы. На практике доказана перспективность его использования на сено, сенаж, зеленый корм, в качестве пастбищного растения [1, 2]. Установлено, что зеленая масса донника однолетнего по питательности равноценна люцерне, клеверу, эспарцету. В 1 кг ее содержится 0,18-0,24 корм.ед. (в люцерне – 0,14, клевере – 0,16). На 1 корм.ед. приходится до 190 г перева-римого протеина. По содержанию протеина (до 20% в фазу цветения) однолетний донник в 2,5-3 раза превосходит кукурузу. Кроме того, зеленая масса его богата кальцием, фосфором, каротином и витаминами. Она отлично поедается скотом в засилосованном виде. В 100 кг донникового силоса содержится 21 корм. ед., 2,8 кг пе-реваримого протеина, 6 г каротина [3, 4].

В лесостепи Самарского Заволжья периодически повторяющиеся засухи в летний период являются объективным фактором, оказывающим большое влияние на стабильность производства кормов. При этом устойчивость полевого кормопроизводства определяется правильным подбором засухоустойчивых культур и сортов, способных формировать при любых погодных условиях высокую и стабильную урожайность [5].

Актуальной задачей селекции донника белого однолетнего на современном этапе является создание новых, высокотехнологичных сортов, наиболее полно реализующих почвенно-климатический потенциал региона и обладающих пластичностью и устойчивостью к стрессовым факторам среды.

Цель исследований – изучение и оценка параметров адаптивности сортов и перспективных линий донника белого однолетнего селекции Поволжского НИИСС.

Материалы и методы исследований . Объектами исследований служили сорта донника белого однолетнего Кинельский, Поволжский, Средневолжский, Заволжский включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ и 9 перспективных линий, созданных в Поволжском НИИСС в последние годы. За стандарт принят сорт Средневолжский.

Изучение проводилось на полях селекционно-семеноводческого севооборота лаборатории Интродукции, селекции кормовых и масличных культур в 2016-2019 гг. Повторность четырехкратная, площадь делянок – 25 м².

Биометрическому анализу подвергали результаты оценок урожайности сортов. Стандартные отклонения вычисляли общепринятыми методами. Индексы условий среды рассчитывались по уравнениям Эберхарта и Рассела [6]. Стрессоустойчи-вость и генетическую гибкость вычисляли по уравнению Россили и Хемблина [7]. Гомеостатичность (H om ) определяли по методу Хангильдина [8].

Отличительной особенностью погодных условий в период вегетации в 2016 году был повышенный температурный режим. Количество осадков в мае и июле приближалось к средним многолетним, в июне и августе выпадение осадков было значительно ниже среднемноголетней нормы, величина гидротермического коэффициента (ГТК) составила 0,21 и 0,04 соответственно.

В 2017 году погодные условия начала вегетации (май-июнь) совпали с обильными осадками и низкой среднесуточной температурой воздуха, что способствовало получению довольно высокого урожая зеленой массы донника белого однолетнего (ГТК – 1,93 и 2,67 соответственно). В июле – августе осадки и температура воздуха были близки к среднемноголетним показателям. Вегетационный период 2018 года характеризовался дефицитом осадков в первой половине вегетации гидротермический коэффициент мая и июня составил 0,39 и 0,34 соответственно. В июле месяце выпало 72,7 мм осадков, что на 25,7 мм больше среднемноголетних значений, на фоне повышенных среднесуточных темпе- ратур. Такие условия позволили сортам и линиям донника сформировать достаточно высокий урожай надземной биомассы.

Вегетационный период 2019 года значительно отличался от среднемноголетних значений, особенно по условиям увлажнения. Первые две декады мая по влагообес-печенности были близки к норме, среднесуточная температура превышала среднемноголетние значения на 2,4°C. Такие погодные условия способствовали получению дружных всходов донника белого однолетнего. Июнь-июль характеризовались острым дефицитом осадков, гидротермический коэффициент составил 0,12 и 0,43 соответственно. Данные погодные условия отрицательно сказались на кормовой продуктивности донника. Среднесуточные температуры в августе были на 1,0°C ниже среднемноголетних, осадков выпало на 7,9% мм меньше, ГТК составил 0,71.

Результаты исследований и их обсуждение . Расчет индекса среды (Ij) позволяет дифференцировать годы исследований на благоприятные и неблагоприятные для роста и развития донника белого однолетнего. Лучшие условия для роста и развития складывались в годы с положительным значением индекса среды (+5,17 в 2017 и +2,5 в 2018 г.), худшие – с отрицательным (2016 г. Ij= - 2,62, 2019 г. Ij= -5,64).

Изучаемые сорта и перспективные линии за все годы исследований достоверно превышали стандарт Средневолжский, за исключением сорта Кинельский, урожайность которого находилась в пределах стандарта.

Результаты дисперсионного анализа подтвердили достоверное влияние условий среды и взаимодействия «генотип – среда» на урожайность изучаемых сортов. Расчет доли вклада факторов в общем фенотипическом варьировании урожайности показал, что ведущим является фактор «год», величина которого составила 63,20%. Вклад генотипа в проявление значения признака составил 16,46%, взаимодействие данных факторов внесло вклад в общую изменчивость урожайности зеленой массы – 19,95%. Что говорит о достаточно высо- кой экологической надежности изучаемых генотипов.

На рисунке 1 отражены отклонения урожайности сортов и перспективных линий донника белого однолетнего от средней за годы изучения, что характеризует их стабильность. Установлено, что у большинства анализируемых сортов в кон- трастные годы величина отклонений от средней урожайности была не высокой, что говорит о стабильности сортообразцов в почвенно-климатических условиях лесостепи Среднего Поволжья. Низкие колебания этого показателя отмечены у сортов Средневолжский, Кинельский, Заволжский и линии Хью 0.

Рисунок. Стабильность урожайности зеленой массы сортов и перспективных линий донника белого однолетнего, 2016-2019 гг.

Наибольшим диапазоном отклонений от средней урожайности характеризовались линии Хью 1 и Кин 1, что говорит о высокой реакции этих образцов на изменения условий выращивания. У остальных сортов показатели стабильности были средними и изменялись в пределах -4,91 – +5,51 т/га.

Сорта и перспективные линии донника белого однолетнего селекции Поволжского НИИСС были проанализированы по основным статистическим параметрам, характеризующим адаптивный потенциал по признаку урожайности.

Степень устойчивости генотипа к стрессовым факторам среды характеризу- ется разницей между минимальной и максимальной урожайностью. Этот параметр имеет отрицательный знак, чем меньше разрыв между максимальной и минимальной урожайностью, тем выше стрессо-устойчивость сорта и тем шире диапазон его приспособительных возможностей.

В наших опытах наибольшую устойчивость к неблагоприятным факторам среды проявили сорта Средневолжский, Кинельский, Заволжский и линии Хью 0, Хью 40 и Инд 1, у которых наблюдалось наименьшее снижение урожайности в контрастных условиях выращивания (табл. 2).

Таблица 2. Оценка сортов и перспективных линий донника белого однолетнего по па- раметрам адаптивности, 2016-2019 гг.

Сорт	Стрессо-устойчивость, xlim – x opt	Генетическая гибкость, (x opt + x lim )/2	Коэффициент вариации, Vс, %	Гомеостатичность, H om	Селекционная ценность, Sc
Средневолжский	-2,78	23,61	13,1	47,86	23,02
Кинельский	-1,01	25,66	8,7	57,56	28,29
Поволжский	-13,75	31,85	18,6	12,30	20,23
Заволжский	-9,82	34,16	13,3	25,29	24,78
Хью 1	-20,20	33,90	25,6	6,52	18,24
Хью 40	-11,82	31,43	18,5	13,62	22,59
Хью 0	-9,38	33,46	12,3	28,25	24,62
Кин 1	-19,85	34,05	27,4	5,92	17,64
Инд 1	-11,37	31,09	19,7	14,13	21,82
Жел	-12,30	31,25	17,8	14,30	20,93
С+1	-12,42	31,41	17,0	14,74	20,85
Д-138	-12,63	33,64	18,1	14,67	22,92
Д-142	-13,39	34,93	17,8	13,91	22,48

Средняя урожайность в контрастных (стрессовых и не стрессовых) условиях характеризует их генетическую гибкость. Высокие значения этого показателя указывают на большую степень соответствия между генотипом сорта и факторами среды. Максимальное соотношение между генотипом и факторами среды отмечено у сорта Заволжский и линий Д-142 (34,94), Кин 1 (34,05) и Хью 1 (33,90).

Важным показателем, характеризующим устойчивость растений к воздействию неблагоприятных факторов среды, является гомеостаз, показывающий способность генотипа сводить к минимуму последствия взаимодействия стрессовых внешних условий.

Критерием гомеостатичности сортов можно считать их способность поддерживать низкую вариабельность признаков продуктивности. Связь гомеостатичности (H om ) c коэффициентом вариации (V с ) позволяет оценить устойчивость признака в изменяющихся условиях среды.

За период исследования наибольшую стабильность показали сорта Кинельский, Средневолжский, Заволжский и линия Хью 0. Большая вариабельность (V с = 25,58%) и низкая гомеостатичность (H om = 5,92) наблюдалась у линии Кин 1, что говорит о нестабильности и пониженной адаптивности образца в условиях сложившихся в годы испытания.

Селекционная ценность генотипа является комплексным показателем, учитывающим и урожайность и стабильность. Этот показатель позволяет прогнозировать эффективность использования в селекционном процессе конкретных генотипов.

В наших исследованиях все изучаемые сорта и линии обладали высокими показателями селекционной ценности (17,6428,29) и могут быть рекомендованы к практическому применению в селекции донника белого однолетнего.

Заключение. На основе оценки сорто-образцов по урожайности и параметрам адаптивности установлено, что наибольшей стабильностью в условиях Самарского Заволжья обладают сорта Средневолжский, Кинельский, Заволжский и линия Хью 0. Высокую устойчивость к неблагоприятным факторам среды проявили сорта Средневолжский, Кинельский, Заволжский и линии Хью 0, Хью 40 и Инд 1. Максимальное соотношение между генотипом и факторами среды отмечено у сорта Заволжский и линий Д-142 (34,94), Кин 1 (34,05) и Хью 1 (33,90). Все изученные сорта и линии обладают высокой селекционной ценностью и могут привлекаться в качестве исходного материала для создания новых сортов донника белого однолетнего для условий лесостепи Среднего Поволжья.