Оценка адаптивности раннеспелых (ФАО 140-170) зерновых гибридов кукурузы в экологическом испытании

Введение. Кукуруза является одной из важнейших зерновых культур, как в мировом земледелии, так и в Российской Федерации, она занимает одно из лидирующих мест по площади посева и сбору зерна. Ее уникальность состоит в высокой потенциальной уро^айности и универсальности использования, она востребована для многих отраслей экономики, особенно для сельского хозяйства и способствует повышению продовольственной безопасности страны [1].

B последнее десятилетие в нашей стране отмечается значительный рост объемов потребления зерна кукурузы, возрастают потребности в кукурузе как на продовольственные, так и на фура^ные цели. Объем потребления кукурузы как продовольствия по итогам 2021 года оценивается в 1,1 млн. тонн, а десять лет назад был на уровне 0,7 млн. тонн. Для кормления ^ивотных в 2021 году было использовано около 10 млн. тонн, а десятью годами ранее объем потребления на эти цели находился на отметке 4 млн. тонн. Обеспечить растущие потребности в кукурузе возмо^но путем расширения посевных площадей и наращиванием объемов производства за счет повышения уро^айности. По данным экспертно-аналитического центра агробизнеса «^Б-Центр» в нашей стране третий год подряд отмечается прирост посевных площадей кукурузы на зерно. B 2021 году ее посевы увеличились на 118,4 тыс. га по сравнению с предыдущим годом и составили 2,97 млн. га. Так^е на протя^ении ряда лет отмечается устойчивый рост уро^айности зерна кукурузы, так, если в среднем в 2001-2010 годах уро^айность была на уровне 32,7 ц/га, то за 2011-2020 годы она у^е достигла 48,9 ц/га [2].

Территория, на которой возделывают кукурузу в Российской Федерации, обширна и включает зоны с контрастными почвенно-климатическими условиями. B последнее время кукурузу стали выращивать так^е за пределами традиционных зон возделывания, в районах, обладающих менее благоприятными условиями – недостатком света, тепла, воды и других факторов. Комплекс неблагоприятных факторов окру^ающей среды является одним из основных препятствий в получении стабильных уро^аев. Bарьирование уро^айности зерна кукурузы обусловлено генетическими особенностями гибридов и внешними факторами среды, которые по-разному воздействуют на растение. По свидетельству ряда авторов, наибольшее влияние на формирование уро^ая гибридов кукурузы оказывают условия произрастания и взаимодействие факторов «генотип-среда» [3-6].

На полях востребованы гибриды кукурузы, формирующие высокий и стабильный по годам уро^ай [7]. Из всех групп спелости наибольшее распространение получили раннеспелые гибриды. Для посева в северных регионах России с ограниченным вегетационным периодом используются ранние холодостойкие гибриды, способные выдер^ивать температуру почвы ни^е биологического минимума [8]. B ю^ных регионах раннеспелые гибриды возделываются в по^нивных и поукосных посевах, а так^е в качестве основной культуры в условиях засухи, когда более поздние гибриды из-за дефицита влаги не могут в полной мере реализовать свой генетический потенциал [9]. B Российской Федерации в последние годы выращивается широкий ассортимент раннеспелых гибридов кукурузы, потенциальная уро^айность которых значительно выше стандартов. Но в силу недостаточной экологической устойчивости, генетический потенциал многих из них в условиях производства реализуется не в полной мере. B этой связи ва^ное значение приобретает определение региона, подходящего по почвенно-климатическим условиям для возделывания конкретных гибридов.

Цель иссле^ований – дать оценку адаптивности раннеспелых (Ф^О 140170) зерновых гибридов кукурузы нового поколения в широком экологическом (зональном) испытании и определить предпочтительные условия для их возделывания.

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования проводились в 2021 году в 8 учре^дениях – пунктах экологического сортоиспытания, располо^енных в 5 регионах Российской Федерации: в Центрально-Черноземном регионе -Bороне^ский филиал ФГБНУ «BНИИ кукурузы» (Bороне^) и ФГБНУ «Белгородский Ф^НЦ Р^Н» (Белгород); в Северо-Кавказском – ФГБНУ «BНИИ кукурузы» (Пятигорск) и ООО ИП^ ^грофирма «Отбор» (Нальчик); в Ни^невол^ском – Повол^ский филиал ФГБНУ «BНИИОЗ» (Bолгоград, богара) и ООО «Лидер» (Bолгоград, орошение); в Уральском – ФГОУ BО «Ю^но-Уральский Г^У» (Челябинск); в Западно-Сибирском – Сибирский филиал ФГБНУ «BНИИ кукурузы» (Омск).

Объектом исследований послу^или 10 новых раннеспелых (Ф^О от 140 до 170) гибридов кукурузы зернового назначения использования, созданных на базе Bороне^ского филиала ФГБНУ BНИИ кукурузы, и предварительно выделенных на этапе конкурсного сортоиспытания.

Метод исследований – полевой опыт. Закладка и проведение опытов во всех пунктах проводились по единой методике [10]. B опытах применялась технология возделывания, общепринятая для ка^дой зоны. Учетная площадь делянки составляла 9,8 м2, повторность 3-х кратная, размещение делянок в опыте стандартное. Посев проводили в оптимальные для ка^дого пункта сроки, уборку и учет уро^ая - после созревания стандарта сплошным методом. Уро^айность зерна приведена к стандартной 14%-ной вла^ности.

Статистическую обработку результатов проводили согласно Методики полевого опыта [11] с применением двухфакторного дисперсионного анализа. Экологическую пластичность и стабильность гибридов определяли по следующим показателям: коэффициент линейной регрессии (b i ) и среднее квадратичное отклонение от линии регрессии (Si²) по методике S.A. Eberhart и W.A. Russell, описанной B.^. Зыкиным с соавторами [12], показатель стрессоустойчивости (Y min -Y max ) и генетической гибкости ((Y min -Y max )/2) рассчитаны по формуле A. Rossielle, J. Hamblin в интерпретации ^.^. Гончаренко [13], коэффициент адаптивности (К а ) - по Животкову Л.^. [14].

Результаты и обсуждение. Показатель урожайности зерна является главным при оценке гибридов кукурузы в системе экологического испытания. Его формирование обусловлено действием мно^ества факторов, среди которых генотипическая реакция, эколого-географические и агротехнические условия возделывания. Методом двухфакторного дисперсионного анализа по уро^айности зерна удалось установить, что влияние условий вегетации, генотипа и взаимодействия «генотип х условия» на изучаемый признак оказалось статистически значимым (F факт. >F 0.05 ) (табл. 1).

Таблица 1 – Результаты двухфакторного дисперсионного анализа по уро^айности зерна

Источник варьирования	Сумма квадратов (SS)	Степени свободы (df)	Средний квадрат (mS)	F-критерий
				факт.	0.05
Общее	721,75	311
Повторности	1,00	2
Фактор ^ (условия)	443,11	7	63,30	377,91	2,05
Фактор B (генотип)	111,45	12	9,29	55,46	1,80
Bзаимодействие (^хB)	131,67	84	1,57	9,37	1,34
Остаток (ошибка)	34,52	206	0,17

Результаты дисперсионного анализа показали, что максимальное влияние на уровень уро^айности зерна гибридов кукурузы в нашем опыте оказали условия произрастания (фактор ^) – 61,39%, вклад генотипа (фактор B) в изменчивость уро^айности был меньше и составил 15,44%, доля влияния эффектов взаимодействия на изучаемый признак то^е была значительна и находилась на уровне 18,24% (рис. 1).

Рисунок 1 - Доля влияния факторов на уро^айность зерна гибридов кукурузы

Индекс условий среды (Ij) позволяет охарактеризовать климатический потенциал пунктов, в которых были проведены испытания гибридов. Поло^ительное значение индекса, свидетельствующее о сло^ившихся благоприятных условиях вегетации, отмечено в Bолгограде на орошении (+2,14), Нальчике (+0,51), Пятигорске (+0,41), Омске (+0,22) и Bороне^е (+0,19) (табл. 2). B данных пунктах сформировалась наиболее высокая уро^айность гибридов в пределах 5,92-7,88 т/га. Наличие лимитирующих факторов среды, которые влияют на рост и развитие культуры, установлено в Белгороде (-0,24), Bолгограде на богаре (-0,98) и Челябинске (-2,29). B пунктах с отрицательным значением индекса среды выявлено сни^ение уро^айности, среднее значение которой находилось в диапазоне 3,45-5,50 т/га. Средняя уро^айность зерна гибридов существенно варьировала от 4,54 до 6,51 т/га, при этом максимальная уро^айность гибрида Bо 170-25 достоверно превысила лучший стандарт Байкал на 30,2%. B отдельных пунктах экологического испытания наиболее уро^айными оказались гибриды Bо 170-27 (9,47 т/га, Bолгоград на орошении), Bо 170-25 (8,21 т/га, Нальчик), Bо 170-24 (7,53 т/га, Пятигорск) и Bо 140-24 (7,36 т/га, Bороне^). Bысокая продуктивность отмечена в неблагоприятных условиях у двух гибридов – Bо 170-25 (6,40 т/га, Белгород) и Bо 170-27 (5,80 т/га, Bолгоград на богаре).

Таблица 2 – Уро^айность зерна гибридов кукурузы в пунктах испытания

Гибрид	Уро^айность зерна, т/га
	di го 5 e- ф 2 3 с ° ° о CD	т	о о. о S н с	о	ф т о о со	о о ф ш	ГО го 2 о ° m S	о ф	о с ф о. ^ о 2
Байкал, стандарт	7,03	4,74	4,95	6,75	5,17	4,90	3,97	2,46	5,00
Росс 140 МB, стандарт	6,27	5,09	4,48	6,35	4,64	4,00	4,10	2,90	4,73
Нур, стандарт	4,83	4,92	5,06	5,07	4,52	4,63	2,77	4,48	4,54
Bо 140-24	8,27	5,80	6,55	5,45	7,36	5,37	4,93	3,34	5,88
Bо 140-25	8,63	5,58	7,16	5,59	6,54	5,23	5,27	3,76	5,97
Bо 140-26	8,80	6,90	7,41	5,54	5,23	5,83	5,13	4,30	6,14
Bо 140-27	8,40	6,35	6,47	5,00	6,58	6,23	5,17	3,83	6,00
Bо 140-28	7,47	5,70	6,73	5,68	5,34	6,20	4,53	3,68	5,67
Bо 170-24	8,23	7,13	7,53	6,00	7,31	6,30	4,83	2,19	6,19
Bо 170-25	9,03	8,21	6,64	6,28	6,59	6,40	5,47	3,46	6,51
Bо 170-26	7,60	5,94	4,64	7,11	5,62	5,10	4,50	3,66	5,52
Bо 170-27	9,47	7,62	6,11	6,14	6,23	5,97	5,80	3,25	6,32
Bо 170-28	8,37	7,31	6,26	6,56	5,92	5,37	5,40	3,51	6,09
Среднее по пункту	7,88	6,25	6,15	5,96	5,93	5,50	4,76	3,45	5,74
Индекс условий среды	+2,14	+0,51	+0,41	+0,22	+0,19	-0,24	-0,98	-2,29	-
НСР 05 :
- частных средних				0,66					-
- по фактору ^ (условия)				0,18					-
- по фактору B (гибриды)				0,23					-

Показателем отклика генотипа на конкретные условия возделывания слу^ит коэффициент линейной регрессии (b i ), значение которого в проведенном исследовании изменялось от 0,26 до 1,41 (табл. 3). Интенсивные гибриды определяются показателем коэффициента регрессии, значительно превышающим единицу. Они наиболее требовательны к уровню агротехники и условиям произрастания, их уро^айность возрастает в благоприятных условиях и резко сни^ается при наличии лимитирующих факторов среды. Среди изученного набора наибольшей отзывчивостью характеризовались гибриды Bо 170-24 (1,41), Bо 170-27 (1,31) и Bо 170-25 (1,26). Гибриды экстенсивного типа Bо 170-26 (0,88) и Bо 140-28 (0,86) практически не реагировали на улучшение условий произрастания, но и не сни^али продуктивность при их ухудшении. Значения коэффициентов линейной регрессии остальных гибридов находились в пределах единицы (0,98-1,09), их следует отнести к пластичному типу. Уровень уро^айности этих гибридов напрямую зависел от условий среды, в которой они возделывались.

Таблица 3 – Параметры адаптивности гибридов кукурузы

Гибрид	Пластичность (b i )	Стабильность (S i2 )	Стрессоус-тойчивость (Y min -Y max )	Генетическая гибкость (Y max +Y min )/2
Байкал, стандарт	1,01	0,54	-4,57	4,75
Росс 140 МB, стандарт	0,77	0,47	-3,45	4,63
Нур, стандарт	0,26	0,52	-2,30	3,92
Bо 140-24	1,09	0,44	-4,92	5,81
Bо 140-25	1,05	0,42	-4,88	6,20
Bо 140-26	1,02	0,52	-4,50	6,55
Bо 140-27	0,98	0,33	-4,57	6,11
Bо 140-28	0,86	0,26	-3,79	5,57
Bо 170-24	1,41	0,56	-6,04	5,21
Bо 170-25	1,26	0,28	-5,58	6,25
Bо 170-26	0,88	0,60	-3,94	5,63
Bо 170-27	1,31	0,33	-6,22	6,36
Bо 170-28	1,09	0,18	-4,86	5,94

Отклонение фактической уро^айности зерна от теоретически возмо^ной определяет стабильность гибридов в условиях производства. B представленном наборе гибридов низкие значения показателя Si2 были у гибридов Bо 170-28 (0,18), Bо 140-28 (0,26) и Bо 170-25 (0,28), что указывает на относительно высокую приспособительную способность данной группы к изменению факторов среды. Низкая стабильность уро^айности отмечена у гибридов Bо 170-24 (0,56) и Bо 170-26 (0,60).

Контрастные условия в пунктах выращивания гибридов позволяют выявить наиболее стрессоустойчивые формы по разности ме^ду минимальной и максимальной уро^айностью (Y min -Y max ). Большой разрыв ме^ду показателями указывает на низкий уровень устойчивости гибридов к различным средовым стрессам. B нашем исследовании наибольшей стрессоустойчивостью характеризовались гибриды Bо 140-28 (-3,79) и Bо 170-26 (-3,94), а наименьшей – Bо 170-25 (-5,58), Bо 170-24 (-6,04) и Bо 170-27 (-6,22).

Генетическая гибкость (Y max +Y min )/2 определяется как средняя уро^айность зерна гибридов в благоприятных и неблагоприятных условиях. Показатель характеризует степень соответствия ме^ду генотипом гибрида и факторами среды возделывания. По результатам исследований установлено, что максимальной генетической гибкостью обладали гибриды Bо 140-26 (6,55), Bо 170-27 (6,36) и Bо 170-25 (6,25), минимальные значения показателя выявлены у стандартов с низким соответствием ме^ду генотипом и факторами среды – Байкал (4,75), Росс 140 МB (4,63) и Нур (3,92).

Коэффициент адаптивности (К а ) способствует более объективной оценке гибридов в экологическом сортоиспытании. Среднее значение коэффициента в неблагоприятных условиях выявляет адаптивные формы, а в благоприятных – потенциально высокопродуктивные гибриды. Установлено, что наибольшие значения данного показателя в лимитированных условиях были у гибридов Bо 140-26 (1,13), Bо 140-27 (1,11) и Bо 170-25 (1,10). Bысокими значениями коэффициента адаптивности в благоприятных условиях среды отличались гибриды Bо 170-25 (1,14), Bо 170-24 (1,13) и Bо 170-27(1,10), следовательно, они характеризуются потенциально высокой продуктивностью (рис. 2).

Рисунок 2 – Коэффициенты адаптивности гибридов кукурузы в различных условиях

Выво^ы. Таким образом, проведенные исследования позволили получить информацию об адаптивных свойствах новых раннеспелых (Ф^О 140-170) гибридов кукурузы в широком диапазоне почвенно-климатических условий. Установлено существенное влияние условий среды, генотипа и их взаимодействия на формирование уро^айности культуры.

По результатам оценки реакции на условия выращивания проведена дифференциация гибридов по группам. Для интенсивного производства рекомендуются продуктивные гибриды Bо 170-24, Bо 170-25 и Bо 170-27 со значениями коэффициента регрессии больше единицы, максимальными показателями коэффициента адаптивности в благоприятных условиях, но низкой стрессоустойчивостью ввиду повышенной отзывчивости на факторы среды. Устойчивые к стрессовым факторам гибриды Bо 140-28 и Bо 170-26 с пони^енным значением коэффициента регрессии следует использовать в условиях лимитированной среды или экстенсивного производства. Экологически пластичные гибриды Bо 140-26, Bо 140-27 и Bо 170-28, сочетающие повышенную уро^айность, высокую генетическую гибкость и адаптивность, возмо^но возделывать в разнообразных условиях.