Реакция озимой ржи на изменение почвенно-климатических условий

Введение. Озимая рожь – традиционная зерновая культура в Российской Федерации и в том числе в Республике Башкортостан. В Республике Башкортостан площади посева озимой ржи в 2018–2022 гг. в среднем составили 150 тыс. га, ее урожайность сравнительно невысокая и варьирует на территории [1, 2]. Неустойчивость урожайности полевых культур в значительной мере зависит от почвенно-климатических условий вегетации [3]. Изменчивость природных условий определяет необходимость мобилизации адаптивного потенциала растений и использование сорта в соответствующих его требованиям почвенно-климатических зонах [4]. Сорта по-разному реагируют на внешние факторы окружающей среды. Способность реализовывать потенциал урожайности в зависимости от складывающихся погодных условий – их отличительная особенность [5]. В условиях Красноярского края на формирование урожайности озимой ржи доля влияния фактора «год» составила 67,3 %, а фактора «сорт» – 16,1 %. Наиболее адаптивными по урожайности из изученного набора выделились сорта: Талисман, Офелия, Эра, Зилант, Лота, Иртышская, Зубровка, Ясельда, которые могут быть использованы в селекционном процессе [6].

Дифференцированный подход при подборе сортов с учетом оценки их экологической адаптивности дает возможность в максимальной степени использовать имеющийся почвенно-климатический потенциал хозяйства, района, региона в целом, что способствует дальнейшему росту урожайности культуры и ее стабильности [7].

Наибольшую ценность для современного производства представляют сорта не с самым высоким потенциалом урожайности, а с наиболее высоким уровнем устойчивости к изменению почвенно-климатических условий и способностью формировать высокий уровень урожайности в разные по погодным условиям годы [8].

В Госреестр по Республике Башкортостан включены 4 сорта и один гибрид озимой ржи [9]. В то же время они количественно не оценены по реакции на изменения почвенно-климатических условий на территории. Имеются результаты исследования [10] реакции сортов озимой ржи на изменения погодных условий по годам.

Цель исследования – оценка реакции озимой ржи и ее сортов на изменения почвенноклиматических условий на территории Республики Башкортостан.

Объекты и методы. Объектами изучения были озимая рожь ( Secále cereále ) и наиболее распространенные в республике ее 2 сорта Чулпан 9 и Памяти Кунакбаева, один гибрид F1 (КВС Авиатор). Для исследования были использованы статистические данные урожайности озимой ржи в 2012–2021 гг. в 54 муниципальных районах [2] и результаты полевых опытов, проведенных в 2018–2022 гг., в 4–5 хозяйствах и 7 сортоучастках (Дуванский, Балтачевский, Кар-маскалинский, Дюртюлинский, Давлекановский, Буздякский и Абзелиловский), расположенных на разных географических точках территории Республики Башкортостан. Дуванский сортоучасток расположен в северо-восточной лесостепи, Балтачевский – в северной лесостепи, Кармаскалинский и Дюртюлинский – в южной лесостепи, Давлекановский и Буздякский – в предуральской степи, Абзелиловский – в зауральской степи республики.

Агроклиматические условия природных зон Республики Башкортостан разнообразны и определяются тем, что она расположена на стыке Европы и Азии в пределах Южного Урала. В северной лесостепи (Балтачевский сортоучасток) преобладающими типами почвы являются серная лесная и темно-серая лесная. Данная зона ниже среднего обеспечена теплом, сумма положительных температур составляет 2350 °C. За вегетационный период выпадает 350 мм и за год – 556 мм осадков. ГТК равен 1,2.

В северо-восточной лесостепи (Дуванский сортоучасток) преобладающими типами почвы являются темно-серые и серые лесные почвы. Сумма положительных температур составляет 2170 °C, ГТК 1,33. За вегетационный период сумма осадков составляет 370 мм и за год – 513 мм. Высота снежного покрова – 50 см.

В южной лесостепной зоне (Кармаскалинский и Дюртюлинский сортоучастки) более 70 % почвенного покрова составляют выщелоченные и типичные черноземы. В данной зоне сумма положительных температур 2550 °C, ГТК 1,06. За вегетационный период выпадает 370 мм и за год – 470 мм осадков. Высота снежного покрова к концу зимы – 35 см.

Для предуральской степи (Давлекановский и Буздякский сортоучастки) характерны черноземы выщелоченные и карбонатные. Сумма положительных температур за вегетацию составляет 2570 °C. Средняя высота снежного покрова 30 см. ГТК – 0,96. За вегетационный период выпадает осадков 300 мм и за год – 428 мм.

В зауральской степи преобладают выщелоченные и обыкновенные черноземы. Сумма положительных температур составляет 2430 °С, ГТК 0,8. За год выпадает 330 мм и за период вегетации – 180 мм осадков [11].

Опыты закладывали согласно методике государственного сортоиспытания культур [12]. Предшественником озимой ржи во все годы исследования был черный пар. Посев проводили в третьей декаде августа с учетом погодных условий. Размер делянок: посевная длина – 31,6 м и ширина – 1,82 м; учетная длина – 27,5 м и ширина – 1,82 м; учетная площадь – 50 м2. Сорта размещали в четырехкратной повторности. Существует большое число методов количественной оценки реакций сорта на условия возделывания. Использование нескольких методов одновременно позволяет наиболее полно оценить адаптивные свойства сорта [13]. Нами использован для оценки реакции озимой ржи и ее сортов на почвенно-климатические условия на территории коэффициент вариации (Cv), который рассчитывали делением среднеквадратичного отклонения на среднее арифметическое. Наряду с коэффициентом вариации для оценки реакции рассчитывали размах урожайности (d) и стрессоустойчивость по A. Ros-sielle и J. Hamblin [14], среднеквадратическое отклонение урожайности от теоретической урожайности (σ2d). Расчет параметров экологической пластичности (bi) и среднеквадратическое отклонение урожайности (σ2d) проводили по S. Eberchart и W. Russel [15, 16].

Результаты и их обсуждение. Урожайность зерна является главным и обобщающим показателем, характеризующим конечный результат взаимодействия генотипа и условий среды. Поэтому в качестве основного критерия при оценке отзывчивости сортов используется именно этот показатель [17]. Исследования показали существенную неоднородность условий среды для вегетации и формирования урожайности озимой ржи на территории Республики Башкортостан. Результаты определения индекса условий среды приведены в таблице 1. По индексу условий среды самые благоприятные почвенно-климатические условия для озимой ржи на территории Дюртюлинского сортоучастка (южная лесостепная зона) и самые худшие условия на территории Абзелиловского сортоучастка (зауральская степная зона). По снижению величины индекса условия среды для озимой ржи сортоучастки располагаются в следующем порядке: Дюртю-линский + 10,92; Давлекановский +9,57; Балта-чевский + 6,19, Кармаскалинский –2,94; Буздяк-ский –3,75; Дуванский –6,30; Абзелиловский – 13,71. На неоднородность природных условий на территории озимая рожь реагирует значительно, что отражается в конечном итоге в величине урожая зерна. В то же время изменчивость урожайности озимой ржи меньше, чем у других озимых зерновых культур, выращиваемых на территории республики. Коэффициент вариации ( Cv ) урожайности зерна по месту возделывания составил 22,96 %, среднеквадратическое отклонение урожайности от теоретической ( σ ² d ) – 0,261 т/га, показатель экологической пластичности ( bi) – 0,78 (табл. 1).

Таблица 1

Культура	Средняя урожайность, т/га	Коэффициент вариации урожайности ( Cv ), %	Среднеквадратичное отклонение урожайности ( σ 2d ), т/га	Экологическая пластичность (bi)
Озимая рожь	1,758	22,96	0,261	0,78
Озимая пшеница	1,938	29,90	0,899	1,17
Озимая тритикале	1,716	28,35	0,857	1,05
НСР 05	0,12	×	×	×

Показатели изменчивости урожайности и экологической пластичности озимых зерновых культур на территории Республики Башкортостан

Реакция вида культурного растения зависит от генотипа сорта. Дисперсионный анализ урожайности показал сильное взаимодействие «генотип х среда» основных возделываемых сортов озимой ржи в республике.

Сорта озимой ржи существенно и в различной степени реагируют на изменения почвенноклиматических условий на территории, 84,03 % изменчивости урожайности изученных сортов вызвано местом их возделывания (табл. 2).

Таблица 2

Результаты дисперсионного анализа урожайности сортов озимой ржи

Источник варьирования	Степень свободы	Среднеквадратичное отклонение, т/га	Доля влияния фактора, %
Общая	20	29,734	100
Сорт	2	2,129	7,16
Географический пункт	6	24,985	84,03
Взаимодействие «сорт × геограческий пункт»	12	1,427	4,80
Случайные отклонения	42	1,311	4,10

Наиболее сильно реагирует на изменения почвенно-климатических условий на территории гибрид озимой ржи КВС Авиатор (коэффициент вариации 25,62 %, среднеквадратическое отклонение урожайности от теоретической 1,073 и показатель экологической пластичности 1,12). В опытах сорта озимой ржи формировали достаточно высокую продуктивность (табл. 3). В среднем за 4 года наибольшая урожайность была у гибрида КВС Авиатор (4,187 т/га), несколько меньше у сорта Чулпан 9 (3,931 т/га).

Коэффициент вариации (С V ) урожайности популяционных сортов Памяти Кунакбаева и Чулпан 9 составил 24,10 и 23,63 %, среднеквадратическое отклонение урожайности от теоретической ( σ ² d ) – 0,864 и 0,929 т/га и показатель экологической пластичности – 0,94 и 0,94 соответственно.

Таблица 3

Показатели изменчивости урожайности и экологической пластичности сортов озимой ржи на территории Республики Башкортостан

Сорт (гибрид)	Средняя урожайность, т/га	Коэффициент вариации (Cv), %	Среднеквадратичное отклонение урожайности ( σ 2 d ), т/га	Экологическая пластичность (bi)
Памяти Кунакбаева	3,585	24,10	0,864	0,94
Чулпан 9	3,931	23,63	0,929	0,94
КВС Авиатор	4,187	25,62	1,073	1,12
НСР 05	0,19	×	×	×

Коэффициент вариации (С V ) урожайности КВС Авиатор составил 25,62 %, среднеквадратическое отклонение урожайности от теоретической ( σ ² d ) – 1,073 и показатель экологической пластичности (bi) – 1,12. По величине показателя экологической пластичности можно считать, что этот гибрид обладает хорошей отзывчивос-

Прирост урожайности зерна гибрида Авиатор при изменении индекса среды выше, чем сортов Памяти Кунакбаева и Чулпан 9. Однако данный гибрид сильнее реагирует на неблагоприятные условия, более значительно снижая урожайность, чем изучаемые популяционные сорта. Реакция сортов Памяти Кунакбаева и Чулпан 9

-10

-15

-5            0            5           10

Индекс условий среды

Изменение урожайности сортов озимой ржи от индекса условий среды

Важной особенностью сорта сельскохозяйственной культуры, характеризующей силу реакции на неблагоприятные внешние факторы, является его стрессоустойчивость [18, 19]. Устойчивость сорта к стрессовым условиям роста и развития оценивается по разности между минимальной и максимальной урожайностью, показателем стрессоустойчивости и генетической гибкостью. Чем меньше разница в урожайности, тем выше стрессоустойчивость сорта и шире диапазон его приспособительных способностей [5, 18]. У изученных сортов озимой ржи наи- меньшая величина размаха урожайности зерна у гибрида КВС Авиатор (41,87 %). Наиболее сильная реакция на стрессовые условия у сорта Чулпан 9. Показатель стрессоустойчивости имеет отрицательную величину, и чем она меньше, тем выше стрессоустойчивость, то есть шире диапазон приспособительных возможностей сорта. У сорта Памяти Кунакбаева величина данного показателя была практически на уровне (49,26 %), а у сорта Чулпан 9 существенно выше (55,51 %), чем у гибрида КВС Авиатор (табл. 4).

Таблица 4

Сорт (гибрид)	Урожайность, т/га			Размах, %	Стрессо-устойчивость	Генетическая гибкость
	минимальная	максимальная	средняя
Памяти Кунакбаева	2,388	4,705	3,585	49,26	–23,2	35,5
Чулпан 9	2,233	5,018	3,931	55,51	–27,9	36,3
КВС Авиатор	2,932	5,683	4,187	48,41	–27,5	43,1
НСР 05	×	×	0,19	×	×	×

Показатели стрессоустойчивости сортов озимой ржи

Характеристику реакции сорта к стрессам дополняет показатель генетической гибкости, который отражает степень соответствия генотипа сорта факторам среды. Среди изученных сортов величина этого показателя больше у гибрида КВС Авиатор, чем у сортов Чулпан 9 и Памяти Кунакбаева.

Заключение. Республика Башкортостан характеризуется разнообразием почвенных и агроклиматических ресурсов и факторов и, соответственно, неоднородностью условий формирования урожая озимой ржи. Диапазон вариации индекса условий среды на территории республики составляет от –13,71 до +10,92. На неоднородность природных условий на территории озимая рожь реагирует значительно, что отражается в конечном итоге в урожайности зерна. Степень реакции озимой ржи, как вида культурного растения, на изменение почвенноклиматических условий зависит от ее сортового состава. Сорта озимой ржи в различной степени отзываются на изменения условий роста и развития растений. Наиболее сильно реагирует на изменения почвенно-климатических условий на территории гибрид озимой ржи КВС Авиатор. Реакция популяционных сортов Памяти Кунак-баева и Чулпан 9 на условия произрастания практически одинакова, но слабее реакции гибрида КВС Авиатор. Реакция на стрессовые условия вегетации у сорта озимой ржи Чулпан 9 и гибрида КВС Авиатор одинаковая, у сорта Памяти Кунакбаева – несколько ниже.

Результаты исследований позволяют рекомендовать расширение посевов озимой ржи сорта Памяти Кунакбаева, как экологически пластичную и стрессоустойчивую, преимущественно в менее благоприятных природных условиях (северная и северо-восточная лесостепные зоны, а также зауральская степь). Гибрид КВС Авиатор и сорт Чулпан 9 сравнительно с более высокой экологической пластичностью и меньшей стрессоустойчивостью целесообразно возделывать в благоприятных природных условиях южной лесостепной и предуральской степной зон республики.