Оценка основных хозяйственно ценных показателей сибирских сортообразцов подсолнечника в южной лесостепи Западной Сибири

Введение. Востребованность семян подсолнечника ( Helianthus annuus L.) на мировом и отечественном рынках является сильнейшим стимулом увеличения объемов его производства и повышения качества получаемой продукции. Современные сортообразцы представляют широкий ассортимент генотипов разного хозяйственного назначения (высокомасличные, кондитерские, высокоолеиновые, силосные, устойчивые к гидролитическому распаду масла).

В ряду важнейших свойств сорта важное место занимают параметры экологической пластичности, которые служат отражением особенностей генотипа в его взаимоотношениях со средой [1]. Пластичность, то есть способность к изменчивости признаков, а также и стабильность их под действием экологических факторов считается неотъемлемыми и необходимыми свойствами адаптивности [2]. Оценка параметров экологической пластичности позволяет давать более полную характеристику изучаемым генотипам, определять и корректировать область их использования [3].

Хорошо адаптированные генотипы позволяют успешно культивировать подсолнечник в условиях сложного и своеобразного по климатическим факторам Сибирского региона. Создание экологически пластичных сортообразцов, обеспечивающих высокую продуктивность в благоприятных условиях возделывания, и ее стабильность в стрессовых условиях является актуальным для Сибирского региона. Необходимы научные данные об особенностях формирования хозяйственно ценных показателей новых сортов подсолнечника в данных агроэкологических условиях.

Цель исследования – оценить основные показатели сортообразцов подсолнечника селекции Сибирской опытной станции ВНИИМК по параметрам экологической пластичности и стабильности в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Материалы и методы. Исследования проведены в 2011–2016 гг. на полях селекционного севооборота Сибирской опытной станции ВНИИМК, расположенной в южной лесостепи Западной Сибири. Объектом изучения были пять сортов подсолнечника селекции Сибирской опытной станции ВНИИМК и один гибрид, созданный совместно с селекционерами центральной экспериментальной базы ВНИИМК (г. Краснодар). Сортооб-разцы трех групп спелости и двух хозяйственных назначений: очень ранние высокомасличные сорта Сибирский-97 и Иртыш; раннеспелые высокомасличный сорт Варяг и крупноплодный сорт Сибир-ский-12; среднеспелые крупноплодный сорт Баловень и гибрид Авангард масличного типа.

Закладка опытов, все наблюдения и учеты в течение вегетации проведены в соответствии с методикой, разработанной во ВНИИМК, для конкурсного сортоиспытания подсолнечника [4].

Подсолнечник в опыте возделывали по адаптивной технологии, разработанной специалистами Сибирской опытной станцией ВНИИМК для условий южной лесостепи Западной Сибири [5]. Предшественник в севообороте – черный пар. Подготовка почвы состояла из ранневесеннего боронования, предпосевной культивации и прикатывания. Под культивацию внесен почвенный гербицид Трефлан 25 %, КЭ (4 л/га) для борьбы со злаковыми и некоторыми двудольными сорняками. Срок посева – конец второй – начало третьей декад мая, при устойчивом прогревании верхнего слоя почвы до 10–12 оС. Площадь питания растений – 70 × 35 см. Уборку опытных делянок осуществляли при достижении семенами хозяйственной спелости, при влажности 12–14 %. Урожайные данные приведены к 100 %-ной чистоте и 10 %-ной влажности семян. Масличность семян определяли методом ядерного магнитного резонанса с помощью экспресс-анализатора АМВ-1006 М.

Математическую обработку экспериментальных данных проводили по мето- дике полевого опыта в изложении Б.А. Дос-пехова [6]. Параметры экологической пластичности и стабильности рассчитывали по методу С. Эберхарта и В. Рассела в редакции В.А. Зыкина и др. [2].

Климат лесостепи Западной Сибири резко континентальный, сумма температур за период выше 10 оC составляет 1950–2100 оС, осадков за вегетацию выпадает – 165–210 мм. По многолетним данным, максимумы температур воздуха и количества осадков в районе исследований приходятся на июль. Отрицательное влияние на онтогенез растений здесь могут оказывать возвраты холодов в конце мая – начале июня и осенние заморозки в начале сентября, а также крайний дефицит или избыток влаги, пыльные бури, атмосферная засуха, ливневые дожди, град и неравномерность выпадения осадков [7].

Погодные условия в годы изучения различались: 2015 г. оказался влажным (ГТК 1,32); 2012 г. сухим (ГТК 0,59); остальные – близкими к норме (ГТК 0,94– 1,13). Средний многолетний ГТК за период с мая по сентябрь в районе исследований составляет 0,95.

Почва опытного участка – чернозем обыкновенный, тяжелосуглинистый, средняя мощность гумусового горизонта – 43 см. Обеспеченность подвижными формами фосфора (20 мг/100 г почвы) высокая, калия (34 мг/100 г почвы) очень высокая, рН – 6,75, с глубиной подщелачивается до 8,45. По своим агрофизическим и агрохимическим свойствам эта почва благоприятна для возделывания подсолнечника.

Результаты и обсуждение. Согласно проведенным исследованиям, основное влияние на крупность семян подсолнечника оказал фактор «сортообразец» (85,44 %) (табл. 1). На продолжительность вегетационного периода, высоту растения и масличность семян наибольшее влияние оказал также генотип в общей доле фенотипической изменчивости (76,29; 68,88 и 65,49 % соответственно) при достаточно высоком влиянии условий выращивания (12,94; 21,02; 18,46 % соответственно). При формировании урожайности семян и сбора масла лимитирующими факторами являлись условия года (46,69 и 48,64 % 12

соответственно) при значительной доле изменчивости генотипа (19,95 и 18,82 %) и взаимодействия факторов «год» × «сортообразец» (27,75 и 26,62 %).

Таблица 1

Факторы, влияющие на основные хозяйственно ценные показатели подсолнечника, %

2011–2016 гг.

Источник варьирования	Вегета-цион-ный период	Высота растения	Масса 1000 семян	Урожай-ность семян	Мас-личность	Сбор масла
Фактор А (год)	12,94	21,02	8,71	46,69	18,46	48,64
Фактор В (сортообра-зец)	76,29	68,88	85,44	19,95	65,49	18,82
Взаимодействие (А × В)	7,69	8,14	5,60	27,75	9,85	26,62
Остаточное	3,08	1,96	0,25	5,61	6,20	5,92

Установлено, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири продолжительность периода от всходов до физиологического созревания в сильной степени зависит от ГТК июля (r = 0,973), в средней – от ГТК сентября (r = 0,664) и ГТК за период май – сентябрь (r = 0,635) (табл. 2).

Таблица 2

Сопряженность (r) основных показателей сортообразцов подсолнечника с гидротермическими условиями вегетационного периода

2011–2016 гг.

Показатель	ГТК за период
	май	июнь	июль	август	сентябрь	май – сентябрь
Вегетационный период	- 0,293*	- 0,296	0,973	- 0,048	0,664	0,635
Высота растения	- 0,543	- 0,132	0,771	- 0,096	0,253	0,352
Масса 1000 семян	0,107	- 0,066	0,095	0,540	- 0,226	0,333
Урожайность семян	- 0,094	0,705	0,208	0,321	0,093	0,350
Масличность	0,878	0,179	0,462	0,785	0,055	0,475
Сбор масла	0,144	0,702	0,291	0,499	0,106	0,462

*r – порог значимости 0,811

На уровне выше средней величины коррелирует высота растения с ГТК июля (r = 0,771), на уровне средней – масса 1000 семян с ГТК августа (r = 0,540). Установлена сильная связь между урожайностью семян, сбором масла и ГТК июня (r = 0,705 и 0,702 соответственно). Сильная связь отмечена между масличностью семян и ГТК мая (г = 0,878) и (г = 0,785).

Анализ корреляционных связей основных хозяйственно ценных признаков сибирских сортообразцов подсолнечника в течение 2011–2016 гг. показал следующее. Селекция на повышение урожайности семян тесно связана с увеличением сбора масла (r = 0,920), массы 1000 семян (r = 0,478) и высоты растения (r = 0,418) (табл. 3). Селекция на повышение мас-личности семян способствует увеличению сбора масла (r = 0,357), но связана с сокращением вегетационного периода (г = -0,719), снижением высоты растения (г = -0,666) и крупности семян (г = -0,361). Селекция на крупноплодность тесно связана с увеличением высоты растения (r = 0,620), продуктивности (урожайность семян г = 0,478) и сбора масла (г = 0,299), вегетационного периода (г = 0,198).

Таблица 3

Сопряженность (r) основных хозяйственно ценных показателей сортообразцов подсолнечника сибирской селекции

2011-2016 гг.

Показатель	Урожай-ность семян	Вегетационный период	Мас-личность	Сбор масла	Высота растения
Вегетационный период	0,120*	-	-	-	-
Масличность	- 0,032	- 0,719	-	-	-
Сбор масла	0,920	- 0,152	0,357	-	-
Высота растения	0,418	0,769	- 0,666	0,133	-
Масса 1000 семян	0,478	0,198	- 0,361	0,299	0,620

*г - критическое значение на 5 %-ном уровне значимости

Первая часть анализа пластичности по Эберхарту и Расселу предусматривает расчет индексов условий среды (отклонение показателей данного года от средней многолетней по опыту), характеризующих ее пригодность для формирования высоких значений изучаемых признаков.

Продолжительность вегетационного периода исследуемой группы сортообраз-цов подсолнечника колебалась от 82 суток в 2012 г. (Сибирский- 97) до 108 суток в 2014 г. (Авангард). Коэффициент варьирования их составил менее 5 % (табл.

4). Наиболее продолжительный вегетационный период (благоприятные условия) отмечен в 2014 и 2015 гг. (в среднем по сортообразцам 99 , 33-97,50 суток) при Ij = 3,53-1,69. Наиболее короткий - в 20122013 гг. (91,67-95,00 суток) при Ij = -(4,14-0,80).

Минимальная высота растения наблюдалась у сорта Сибирский-97 в 2013 г. (116 см), максимальная - у сорта Баловень в 2016 г. (199 см). Варьирование этого признака у изучаемой группы оказалось незначительным и только у гибрида Авангард - более 10 %. Наиболее высокорослыми растения изучаемых сортообразцов были в 2014, 2016 гг. (160,50-163,83 см) при Ij = 9,89-13,22, наиболее низкорослыми - в 2012, 2015 гг. (133,00-146,33 см) при Ij = - (17,61-4,28).

Масса 1000 семян изменялась от 46,2 г в 2012 г. (Авангард) до 100,3 г в 2016 г. (Баловень). Варьирование изучаемых сортообразцов составило менее 10 %. Наиболее крупные семена сформировались в 2011 и 2013 гг. (масса 1000 семян 76,7-76,2 г) при Ij = 4,34-3,84, мелкие - в 2012 г. (масса 1000 семян 66,3 г) при Ij = -6,09.

Урожайность варьировала от 2,06-2,33 т/га в 2014 г. (Авангард, Иртыш) до 4,43 т/га в 2016 г. (Баловень). Изменчивость этого признака составила 7,35-18,77 % (табл. 5). Наиболее высокая урожайность отмечена в 2015 и 2016 гг. (3,26-3,43 т/га) при Ij = 2,22-3,86. Минимальная - в 2012, 2014 гг. (2,83,51 т/га) при Ij = - (2,06-5,32).

Масличность семян менялась от 44,5 % в 2016 г. (Сибирский-12) до 55,8 % в 2015 г. (Сибирский-97) с коэффициентом варьирования менее 5 %. Наиболее благоприятные условия для этого признака сложились в 2013, 2015 гг. (51,92-52,12 %) при Ij = 1,181,38, худшие отмечены в 2014 и 2016 гг. (48,98-49,15 %) при Ij = - (1,59-1,75).

Сбор масла менялся от 869 кг/га (Авангард) в 2014 г. до 1832 кг/га (Баловень) в 2016 г. У сортов Варяг и Сибирский-12 варьирование по годам составило менее 10 %, у остальных - более 10 %. Самые высокие показатели сформировались в 2015, 2016 гг. (1507-1533 кг/га) при Ij = 1,19-1,44, наименьшие – в 2012, 2014 гг. (1109–1292 кг/га) при Ij = - (0,96–2,79).

Таблицы 4, 5

Путем определения коэффициента регрессии ( bi ) выявляют степень реакции генотипов на колебания почвенно-климатических условий (пластичность) [8]. Анализ коэффициентов регрессии позволил разделить все изучаемые сортообразцы подсолнечника по основным хозяйственно ценным показателям на три группы:

• 1.    Сортообразцы с bi >  1: Сибирский-97 (вегетационный период, масса 1000 семян, урожайность, сбор масла), Иртыш (сбор масла), Баловень (высота растения, урожайность, сбор масла), Сибирский-12 (высота растения, масса 1000 семян, мас-личность), Авангард (вегетационный период, высота растения). Перечисленные сорта и гибрид при улучшении условий выращивания будут увеличивать указанные показатели, что соответствует интенсивному типу.

• 2.    Группа с bi от 0,97 до 1,11 включает сортообразцы по следующим исследуемым признакам: Иртыш (вегетационный период, урожайность, масличность), Варяг (высота растения, масса 1000 семян), Баловень (масличность), Авангард (урожайность, сбор масла). Коэффициент регрессии этих сортов близок к единице, что свидетельствует о полном соответствии вышеприведенных показателей изменению условий выращивания.

• 3.    Остальные сортообразцы, с bi <  1 характеризуются слабой реакцией признаков на улучшение условий выращивания, что соответствует экстенсивному типу.

• 2.    В условиях южной лесостепи Западной Сибири продолжительность вегетационного периода сибирских сортообразцов подсолнечника зависит в основном от влагообеспеченности июля, сентября и в целом периода с мая по сентябрь. На высоту растения также влияет влагообеспеченность июля, когда начинается цветение и прекращается рост под-

  солнечника. Масса 1000 семян и маслич-ность зависят от количества осадков в августе, когда происходит налив семян. На урожайность семян и сбор масла в основном влияет влагообеспеченность июня.

• 3.    Селекция на повышение урожайности семян сибирских сортообразцов подсолнечника тесно связана с увеличением сбора масла, массы 1000 семян и высоты растения. Селекция на повышение мас-личности семян способствует увеличению сбора масла, но связана с сокращением вегетационного периода, снижением высоты растения и крупности семян. Селекция на крупноплодность тесно связана с увеличением высоты растения и урожайности семян.

• 4.    Высокой отзывчивостью на улучшение условий среды обладают сортообраз-цы по следующим показателям: Сибирский-97 (вегетационный период, масса 1000 семян, урожайность, сбор масла), Иртыш (сбор масла), Баловень (высота растения, урожайность, сбор масла), Сибирский-12 (высота растения, масса 1000 семян, масличность), Авангард (вегетационный период, высота растения). Высокой стабильностью реакции на условия среды: Варяг (масличность, сбор масла), Баловень (вегетационный период), Сибирский-12 (вегетационный период, сбор масла), Авангард (масличность).

Исследователи С. Эберхарт и В. Рассел предложили использовать дополнительный параметр, характеризующий степень изменчивости сравниваемых сортов, который определяется как отклонение от линии регрессии. Это степень стабильности реакции ( s²d ), которая является важным параметром оценки генотипов в процессе их изучения. Чем ниже s²d , тем меньше различий между теоретическим и практическими показателями качества, а отсюда более высокая устойчивость данного признака [8].

Согласно полученным данным, высокой стабильностью реакции на условия среды характеризуются сортообразцы по следующим показателям: Варяг (маслич-ность, сбор масла), Баловень (вегетационный период), Сибирский-12 (вегетационный период, сбор масла), Авангард (масличность), при s²d = 0,67– 0,99. По остальным показателям исследуемые сортообразцы отличаются низкой стабильностью при s²d >  1.

Таким образом, согласно проведенным исследованиям, изучаемые генотипы подсолнечника по одним признакам отличаются высокой отзывчивостью на улучшение условий среды, по другим – высокой стабильностью реакции. Не выявлены сортообразцы, сочетающие в одном признаке высокую отзывчивость с высокой стабильностью, bi >  1 и s²d <  1.

Тем не менее ценность рассматриваемых сортов подтверждает тот факт, что они ежегодно используются в программах гибридизации и инбридинга, а также индивидуального отбора лаборатории селекции подсолнечника Сибирской опытной станции ВНИИМК для создания нового селекционного материала.

Выводы. 1. На основные показатели сортообразцов подсолнечника (крупность семянок, продолжительность вегетационного периода, высота растения и маслич-ность) наибольшее влияние оказал генотип в общей доле фенотипической изменчивости. При формировании продуктивности (урожайность семян, сбора масла) лимитирующими факторами являлись условия года при значительной доле взаимодействия факторов «год» × «сортообразец».