Проблема репрезентативности в системе госсортоиспытания, урожайность и параметры экологической пластичности и стабильности сортов овса

Введение. Овес – одна из важнейших и наиболее распространенных зернофуражных культур, которая используется как на продовольственные, так и кормовые цели [1].

В повышении урожайности овса ведущим направлением является совершенствование его сортового потенциала. Благодаря селекционной работе, сорта овса, созданные в последние годы, характеризуются высокой продуктивностью, устойчивостью к полеганию, толерантностью к основным видам болезней [2, 3].

В регионах с жестким характером природноклиматических условий, и в частности в Западной Сибири, где экологическая составляющая вариабельности урожая достигает 60–80 %, дальнейшее повышение урожайности тесно связано с проблемой ее стабильности [4–6]. В связи с этим особую актуальность приобретает задача создания высокоадаптивных, экологически пластичных сортов, позволяющих формировать достаточно стабильные урожаи качественной продукции в различных условиях произрастания [7–9].

Цель исследования . Оценка сортов овса по урожайности и параметрам адаптивности на основе результатов их конкурсного испытания в условиях Северного Зауралья.

Для достижения запланированного результата в ходе исследования решались следующие задачи : изучение средней урожайности сортов овса в пунктах их испытания, индекса условий среды, изменчивости урожайности, пластичности, стабильности и общей адаптивной способности.

Объекты и методы исследования . Объектом исследования служили 8 пленчатых сортов овса, из них пять – допущенных к использованию (Перона, Мегион, Талисман, Отрада, Фома) и три – перспективных (Озон, Симфония, Скорпион). Сорта испытывались в 2013–2015 гг. на Ялуторовском, Омутинском и Ишимском ГСУ (III зона, северная лесостепь) [10]. Предшественник в годы испытания – яровая пшеница.

Индекс условий среды (Ij) и пластичность (коэффициент регрессии, bi) сортов овса определяли по методике S.A. Eberhart, W.A. Russell [11], а изменчивость (коэффициент вариации, v, %) урожайности – по Б.А. Доспехову [12]. Индекс стабильности (ИС) сортов и их общую адаптивную способность (ОАС) определяли, соответст- венно, по методике В.В. Хангильдина [13] и А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылевой [14].

Результаты исследования. Условия среды в годы испытания сортов носили контрастный характер. Это подтверждает величина индексов (Ij) условий среды, которые в зависимости от года и пункта испытания варьируют от -1,53 (2013 г., Ишимский ГСУ) до 2,24 (2014 г., Ишимский ГСУ) (табл. 1). В целом в северной лесостепной зоне более жесткие условия для роста и развития сортов овса сложились в 2013 г. (среднесортовая урожайность по зоне 3,85 т/га), а лучшими они были в 2014 г. (среднесортовая урожайность 5,68 т/га).

Нами выявлено значительное несовпадение рангов сортов по величине их урожайности, как по годам, так и по пунктам в пределах года, что указывает на сильное генотип-средовое взаимодействие.

Таблица 1

Урожайность сортов овса, их ранги и характеристика условий среды в пунктах испытания (III зона, северная лесостепь)

Сорт	2013 г.		2014 г.		2015 г.		Средняя урожайность
	т/га	ранг	т/га	ранг	т/га	ранг	т/га	ранг
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ялуторовский ГСУ
Перона	4,66	7	4,81	6	4,98	4	4,82	7
Мегион	4,51	8	4,48	8	4,83	6	4,61	8
Талисман	4,69	6	4,70	7	5,13	3	4,84	6
Отрада	5,02	4	5,23	1	5,23	2	5,16	2
Фома	5,09	3	5,18	2	5,24	1	5,17	1
Озон	5,14	1	5,13	4	4,77	8	5,01	4
Симфония	5,14	1	5,12	5	4,91	5	5,06	3
Скорпион	4,97	5	5,17	3	4,80	7	4,98	5
НСР 05	0,10		0,11		0,07
Среднесортовая урожайность, т/га	4,90		4,98		4,99
Индекс условий среды (Ij)	-0,06		0,02		0,03
Омутинский ГСУ
Перона	2,43	4	4,60	1	2,70	3	3,24	3
Мегион	2,31	6	3,70	8	2,87	2	2,96	8
Талисман	2,26	7	4,32	3	2,64	5	3,07	7
Отрада	3,07	1	4,16	5	3,24	1	3,49	1
Фома	2,37	5	4,48	2	2,70	3	3,18	4
Озон	2,79	2	4,00	7	2,65	4	3,15	5
Симфония	2,79	2	4,19	4	2,87	2	3,28	2
Скорпион	2,61	3	4,14	6	2,58	6	3,11	6
НСР 05	0,14		0,28		0,10
Среднесортовая урожайность, т/га	2,58		4,20		2,78
Индекс условий среды	-0,60		1,02		-0,40

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ишимский ГСУ
Перона	4,07	5	7,78	5	4,43	8	5,43	6
Мегион	3,76	8	7,35	8	4,77	5	5,29	8
Талисман	4,10	4	7,99	3	4,99	3	5,69	5
Отрада	4,19	3	7,81	4	5,65	1	5,88	1
Фома	4,27	1	7,77	6	5,46	2	5,83	2
Озон	4,03	6	8,30	2	4,92	4	5,75	3
Симфония	4,23	2	8,32	1	4,54	6	5,70	4
Скорпион	4,00	7	7,51	7	4,50	7	5,34	7
НСР 05	0,18		0,25		0,16
Среднесортовая урожайность, т/га	4,08		7,85		4,91
Индекс условий среды	-1,53		2,24		-0,70
Среднесортовая урожайность в целом в зоне, т/га	3,85		5,68		4,23

Так, ранг сорта Озон в годы испытания на Ялуторовском ГСУ варьировал от 1-го (5,14 т/га, 2013 г.) до 8-го (4,77 т/га, 2015 г.), а по пунктам испытания, в частности в условиях 2013 г., от 1-го (5,14 т/га, Ялуторовский ГСУ) до 3-го (2,79 т/га, Омутинский ГСУ).

Как видно из данных таблицы 1, средняя урожайность одних и тех же сортов различна в зависимости от года и пункта, что связано с различным характером условий в годы испытания, а также уровнем культуры земледелия, хотя все три ГСУ находятся в северной лесостепной зоне. Так, средняя урожайность сорта Симфония варьировала от 2,79 т/га (Омутинский ГСУ, 2013 г.) до 8,32 т/га (Ишимский ГСУ, 2014 г.). Это приводит к снижению достоверности при оценке показателей сортов, в частности по урожайности, если опираться только на данные одного-двух ГСУ в течение 2–3 лет испытания.

Вышесказанное вскрывает одну из важных проблем в сортоиспытании – пространственную и временную нерепрезентативность оценок сортов, т.е. заключений по результатам их испытания [15]. Одной из причин пространственной нерепрезен-тативности является недооценка роли разнообразия макро-, мезо- и микроклиматических условий при определении ареала новых сортов.

С целью повышения пространственной репрезентативности исключительную важность играет оптимизация размещения ГСУ, а также увеличение их числа с целью охвата всего разнообразия условий той или иной природно- климатической зоны. Если экологические условия ГСУ оказываются нетипичными (по типу почв, климату, агрофону) для основной агроклиматической зоны, то в этой ситуации отобранные генотипы окажутся адаптированными лишь к узкой экологической нише [15, 16].

Временная нерепрезентативность оценок кроется в том, что сортоиспытание в течение 3– 4 лет позволяет определить среднее значение урожайности с погрешностью не менее 20 %, в первую очередь из-за сильной ее вариабельности, а также в случаях, когда годы испытаний оказываются нетипичными для данной зоны. Один из путей повышения временной репрезентативности получаемых оценок – увеличение продолжительности периода испытаний.

Однако, как отмечает А.А. Жученко [15], вы-шеотмеченные механизмы повышения репрезентативности оценок лишь частично решают данную проблему. Здесь требуются новые подходы. Один из них – оценка средних многолетних значений признаков сортов и гибридов для заданных географических пунктов по данным, полученным в одной агроклиматической зоне.

Анализ урожайности сортов овса в 9 средах (3 года × 3 ГСУ) показал, что наименьшая (min) ее величина отмечена у сорта Талисман (2,26 т/га). Изученные сорта овса характеризовались высоким потенциалом урожайности. Наибольшая (max) урожайность выявлена у перспективного сорта Симфония – 8,32 т/га (табл. 2).

Урожайность, пластичность и адаптивность сортов овса (III зона, северная лесостепь – 3 года × 3 ГСУ=9 сред), 2013–2015 гг.

Таблица 2

Сорт	Год допуска к исполь зова-нию	Урожайность, т/га		Средняя урожайность		Изменчивость урожайности (коэффициент вариации, v, %)	Пластичность (коэффициент регрессии, b i )	Индекс ста-биль-ности (ИС)	Общая адаптивная способность (ОАС)
		min	max	т/га	Процент*
Перона	1985	2,43	7,78	4,50	100,0	34,0	1,08	13,24	-0,08
Мегион	1993	2,31	7,35	4,29	95,3	33,6	0,91	12,78	-0,29
Талисман	2002	2,26	7,99	4,54	100,9	36,1	1,07	12,57	-0,04
Отрада	2013	3,07	7,81	4,84	107,6	29,5	0,87	16,38	0,26
Фома	2015	2,37	7,77	4,73	105,1	33,6	0,96	14,07	0,15
Озон	-	2,65	8,30	4,64	103,1	35,8	1,09	12,97	0,06
Симфония	-	2,79	8,32	4,68	104,0	34,6	1,10	13,52	0,10
Скорпион	-	2,58	7,51	4,48	99,6	33,0	0,97	13,56	-0,10

*к сорту Перона.

Лучшим по средней урожайности в условиях северной лесостепной зоны был допущенный к использованию сорт Отрада (4,84 т/га). Во временной динамике допуска сортов к использованию отмечено повышение их урожайности, что указывает на эффективность работы селекцен-тров, и в частности Западной Сибири, по созданию высокопродуктивных сортов. Так, по средней урожайности сорт Отрада (допущен к использованию в 2013 г., оригинатор – ГНУ НИИСХ Северного Зауралья) превысил сорт Перона (допущен к использованию в 1985 г.) на 0,34 т/га (табл. 2).

Изменчивость урожайности сильная, и особенно у сортов с высоким потенциалом урожайности. Наибольшие значения коэффициента вариации выявлены у сортов Талисман (36,1 %) и Озон (35,8 %) (табл. 2). Сравнительно низкой изменчивостью урожайности характеризуется сорт Отрада (29,5 %).

По отзывчивости на изменение условий выделились три группы сортов. Сорт Отрада слабее реагирует на изменения условий, чем в среднем весь набор изученных сортов (b i =0,87) (см. табл. 2). Его можно характеризовать как экстенсивный в условиях данной зоны, но он лучше адаптирован к средним и худшим средам, в связи с чем рекомендуется для возделывания на низких агрофонах, где обеспечит максимум отдачи при минимуме затрат.

Наибольшей отзывчивостью на изменение условий характеризовался перспективный сорт Симфония (b i =1,10), что позволяет отнести его к интенсивным. Данный сорт можно рекомендовать для хозяйств с высоким уровнем культуры земледелия, где в первую очередь создается и поддерживается высокий уровень агрофона, а также для экониш в пределах природно-климатической зоны с благоприятным комплексом абиотических факторов. Вместе с тем такие сорта менее приспособлены к неблагоприятным условиям, их адаптация специфична.

Остальные изученные нами сорта характеризовались как пластичные (коэффициент регрессии равен или близкий единице). Изменение урожайности данных сортов полностью соответствует изменению условий выращивания. Это сорта для средних агрофонов и средних условий, складывающихся при их возделывании в тех или иных природно-климатических зонах.

Как отмечалось выше, стабильность урожайности – важнейшее требование, предъявляемое к сортам для регионов с жестким характером, а также непостоянством метеорологических условий периода вегетации. В наших исследованиях большинство сортов овса характеризовались сравнительно низкими значениями индекса стабильности, что напрямую связано с высокой вариабельностью урожайности.

Наименьшие значения показателя стабильности отмечены у допущенных к использованию сортов Талисман (ИС=12,57) и Мегион (ИС=12,78), а лучшим по данному параметру был допущенный к использованию сорт Отрада (ИС=16,38) (см. табл. 2).

Способность сорта формировать высокую урожайность в различных условиях произрастания характеризует его общую адаптивную способность (ОАС). Данный параметр сильно варьировал у изученных нами сортов. Наименьшее его значение выявлено у сорта Мегион (ОАС=-0,29), а лучшими сортами по общей адаптивной способности были Отрада (ОАС=0,26) и Фома (ОАС=0,15) (см. табл. 2). Как известно, сорта с высоким значением ОАС будут представлять ценность только в случае низкой вариабельности их урожайности в различных условиях. Этим критериям соответствовал только сорт Отрада, у которого высокая средняя урожайность (4,84 т/га) сочеталась со сравнительно низкой ее изменчивостью (29,5 %) и высоким значением общей адаптивной способности (0,26).

На основе комплексной оценки сортов, где учитывались их средняя урожайность и параметры адаптивности, лучшим в условиях северной лесостепной зоны признан допущенный к использованию сорт Фома ( х ^- =4,73 т/га; v, %=33,6; b i =0,96; ИС=14,07; ОАС=0,15).

Выводы

• 1.    Выявлена сильная вариабельность условий среды в пунктах испытания сортов овса, что отразилось на величине среднесортовой урожайности.

• 2.    Несовпадение рангов сортов по величине их урожайности, как по годам в пределах пункта, так и по пунктам испытания в пределах года, указывает на наличие значительного ге-нотип-средового взаимодействия.

• 3.    Значительная вариабельность урожайности сортов овса по годам испытания, а также по средней урожайности в различных пунктах (ГСУ) указывает на необходимость разработки и внедрения механизмов повышения репрезентативности оценки сортов в системе госсорто-испытания.

• 4.    Сорта овса характеризовались высоким потенциалом урожайности: от 7,35 т/га (Мегион) до 8,32 т/га (Симфония). По средней урожайно-

• сти в условиях северной лесостепной зоны лучшим признан сорт Отрада (4,84 т/га).

• 5.    Изменчивость урожайности сильная у всех сортов, и особенно у сортов с высоким потенциалом урожайности. Наименьшей величиной изменчивости урожайности характеризовался сорт Отрада (29,5%).

• 6.    По величине коэффициента регрессии выделены три группы сортов: слабо отзывчивые на изменение условий (b i < 1 – Отрада), пластичные (b i равно или близко единице – Перона, Мегион, Талисман, Фома, Озон, Скорпион) и сильно отзывчивые на изменение условий (b i > 1 – Симфония).

• 7.    Большинство сортов овса характеризовались сравнительно низким значением индекса стабильности. Лучшим по данному параметру был допущенный к использованию сорт Отрада (ИС=16,38).

• 8.    Наибольшие значения показателя общей адаптивной способности выявлены у сортов Отрада (ОАС=0,26) и Фома (ОАС=0,15), а самые низкие были у сортов Мегион (-0,29) и Скорпион (ОАС=-0,10).

• 9.    Исходя из комплексной оценки по урожайности и параметрам адаптивности, лучшим в условиях северной лесостепной зоны Тюменской области признан допущенный к использованию сорт Фома.