Создание системы сортов пшеницы в разрезе агроэкологического районирования Самарской области

В последние десятилетия во всём мире всё большее внимание учёных и практиков уделяется вопросам «биологизации» сельского хозяйства, устойчивого сельского хозяйства (sustainable agriculture) [13].

зация, использование механизмов и структур биоценотической саморегуляции); оптимизации пространтвенно-временной организации агрофитоценозов, адаптивного размещения сельскохозяйственных культур в макро-мезо- и микрозонах, адаптивном землеустройстве; применении адаптивно-интегрированной системы защиты растений; переходе к стратегии адаптивной интенсификации сельского хозяйства [3, 10].

Сорта и гибриды, предназначенные для использования в системе адаптивного растениеводства должны удовлетворять ряду требований, основные из которых:

• -    устойчивость к наиболее характерным для агроэкологической зоны абиотическим стрессам; при этом, при создании сортов сельскохозяйственных культур требуется учёт особенностей естественных природно-климатических зон.

• -    устойчивость к биотическим факторам среды и минимальная потребность в химических средствах борьбы с сорняками, болезнями и вредителями;

• -    широкая норма реакции на флюктуирующие природно-климатические факторы (гомеоадаптивность);

• -    максимальная утилизация техногенных факторов (в первую очередь удобрений);

• -    стабильное формирование экологически безопасной продукции для целей потребления.

Для каждого конкретного сочетания почвенных, гидротермических, инсаляционных, био- тических факторов в идеале мы должны иметь комплементарный морфобиотип. То есть, целью селекции является не просто создание суммы сортов, а формирование системы сортов по каждой с.-х. культуре.

Первой задачей при формировании системы сортов является вычленение основных мезазон, характеризующихся общими природно-климатическими чертами. При этом мы считаем, что наряду с естественными границами природно-климатических (лесостепной и степной для Самарской области) и ладшафно-почвенных зон, следует учитывать и ряд других факторов, в том числе экономико-географического порядка. Поэтому зональное районирование для каждой сельскохозяйственной культуры может быть индивидуальным.

Основываясь на опыте ладшафно-почвенного районирования Самарской области [7, 8, 11], и подробном анализе почвенных, геолого-ландшафтных, геоботанических и климатических разностей по территории Самарской области нами сформировано семь агроэкологических мезазон (табл. 1).

Подобные методологические подходы разрабатываются и в других регионах России [5]. Работами О.В.Нежевляк для Омской области определено 11 агропочвенных районов [6]. Три почвенно-экологических округа, а внутри округов девять почвенно-экологических районов Ульяновской области выявлено Ж.А.Антоновой [2]. Алтайский край поделён на семь агроэкологических зон [9].

Для оценки пригодности генотипов к конкретному сочетанию факторов среды могут быть использованы как методы прямого полевого многофакторного опыта с созданием искусственного экологического градиента (разные предшественники, сочетание факторов интенсификации и др.) на последних стадиях селекционного процесса, так и использование данных многолетних испытаний с применением специальных статистических методов. Статистики второго порядка, в том числе методы многомерного шкалирования, позволяют не только более глубоко проанализировать комплексы данных, но и визуализировать результаты анализа. В США и Канаде метод многомерного шкалирования на основе факторного анализа (метод главных компонент) широко используется в селекции растений под названием Biplot analysis [14, 15].

Формироваание для условий Среднего Поволжья системы новых сортов сельскохозяйственных культур, обеспечивающей максимально эффективное использование почвенного, биоклимати-ческого и техногенного потенциала лесостепной и степной зон Среднего Поволжья и является целью данной работы.

Таблица 1. Характеристика основных профилей мезазон Самарской области

Меза-зона	Профили			ГТК	Количество осадков, мм
	геологический	геоботанический	почвенный
I	Сыртовое Заволжье	Типчаковоковыльная степь	Тёмно-каштановые и южные чернозёмы	0,6-0,7	350
II	Отроги Синего Сырта	Типчаковоковыльная степь	Южные и обыкновенные карбонатные чернозёмы	0,6-0,7	370
III	Каменный Сырт, рисская и миндальская террасы	Разнотравная и полынная степь	Остаточно-луговые и обыкновенные чернозёмы	0,7-0,8	370-420
IV	Равнинное междуречье	Переход от типчаковоковыльной степи к лесостепи	Выщелочные и обыкновенные чернозёмы	0,7-0,9	400-430
V	Сокскиеи Кинельские Яры	лесостепь	Выщелочные и типичные чернозёмы	1,1-1,2	500
VI	Низменное лесостепное Заволжье	Прикондур-чинская лесостепь	Типичные и остаточнолуговые чернозёмы	0,9-1,0	420-470
VII	Правобережная возвышенность и вюрмские террасы	Лесостепь и луговые ценозы	От типичных чернозёмов до серых лесных	1,0-1,1	480-500

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ

Исследования проводились на основе анализа многолетних (2012-2014 гг) данных урожайности в агроэкологическом испытании ФБГНУ «Самарский НИИСХ» и четырёх госсортоучастков Самарской области (Безенчукском, Большеглу-шицком, Кошкинском и Сызранском).

Опыты закладывались на делянках площадью 25 м2, повторность четырёхкратная. Учёт урожая проводился по Методике Госкомиссии по сортоиспытанию с.х. культур (1985) [3].

В качестве объектов исследований были взяты сорта пшеницы, включённые в Госреестр селекционных достижений, рекомендованные к использованию в Средневолжском регионе. Восемь сортов озимой пшеницы: 1) Малахит, 2) Светоч, 3) Бирюза, 4) Санта, 5) Безенчукская 380, 6) Жемчужина Поволжья, 7) Северодонецкая юбилейная, 8) Поволжская 86; восемь сортов яровой твёрдой пшеницы: 1) Безенчукская степная, 2) Безенчук-ская 182, 3) Безенчукская 205, 4) Безенчукская 209, 5) Безенчукская нива, 6) Безенчукская 210, 7) Краснокутка 13, 8) Марина; одиннадцать сортов яровой мягкой пшеницы: 1) Тулайковская 10, 2) Тулайковская золотистая, 3) Тулайковская 100, 4) Тулайковская 108, 5) Экада 113, 6) Кинельская 59, 7) Кинельская нива, 8) Кинельская отрада, 9) Омская 36, 10) Альбидум 32, 11) Фаворит.

Совокупность сформированных числовых рядов по урожайности подвергли корреляционному анализу, а матрицу коэффициентов корреляции – факторному анализу методом главных компонент с алгоритмом варимакс-вращения [1].

Статистическая обработка проведена с использованием пакета прикладных программ «Агрос 2.13».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Двухфакторный дисперсионный анализ урожайных данных показал достоверность различий как по экологическим фонам (годам и экологическим точкам), так и между сортами

(кроме озимой пшеницы), так и достоверность взаимодействия «генотип-среда» (табл.2).

Это позволяет провести более глубокий статистический анализ генотип-средовых взаимодействий, используя метод факторного анализа (главных компонент) урожайных данных. По мнению ряда исследователей [12, 13] биплот-анализ даёт наиболее адекватную информацию о генотип-средовых взаимодействиях. В случае, если в наборе испытываемых генотипов есть хорошо изученные по экологической приспособленности сорта, они могут рассматриваться как сорта-репера. Попадание в один кластер с репером с большой долей вероятности может говорить о принадлежности генотипа к определённой агроэкологической группе.

По сортам озимой пшеницы (рис. 1) крайними вариантами являются сорта Малахит, наиболее адаптированный к северным зонам области (5, 6 мезазоны) и Светоч, рекомендуемый для степных южных районов (1-3 мезазоны). В группу к Светочу можно отнести сорт Северодонецкая юбилейная. Сорта Санта и Жемчужина Поволжья входят в кластер репера Безенчукская 380. Эти сорта предназначены для переходных (3, 4) меза-зон, но характеризуются широкой экологической приспособленностью. Примыкают к ним Бирюза и Поволжская 86.

По сортам яровой мягкой пшеницы можно выделить три кластера (рис. 2). В первый кластер вместе с сортом-репером Кинельская 59, характеризующемся неприхотливостью к условиям возделывания, входит сорт Альбидум 32 крас-нокутской селекции. Оба сорта восприимчивы к грибным болезням, но отличаются толерантностью. Эти сорта предпочтительнее для южных мезазон.

Во второй кластер вместе с репером Тулай-ковская 10 вошли полуинтенсивные иммунные к листовым болезням сорта Тулайковская 100, Тулайковская золотистая и Фаворит. Это сорта экологически пластичные и предназначены для переходных (3-5) мезазон. Сорт Омская 35 (точка 9), хотя и характеризуется схзодной с сортами

Таблица 2. Результаты двухфакторного дисперсионного анализа серий опытов

Вид рассеивания	Озимая пшеница		Яровая твердая пшеница		Яровая мягкая пшеница
	ms	F	ms	F	ms	F
Генотипы (А)	26,285	0,87	29,713	5,68*	41,025	8,02*
Среды (В)	1288,557	42,57**	596,175	114,04**	665,100	130,07**
Взаимодействие (АхВ)	30,2686	99,15**	5,2276	20,53*	5,1135	40,26*
Остаточное	0,3053		0,2547		0,1270

Рис. 1. Размещение точек «сорта озимой пшеницы» в системе координат двух главных компонент: 1 – Малахит, 2 – Светоч, 3 – Бирюза, 4 – Санта, 5 – Безенчукская 380,

6 – Жемчужина Поволжья, 7 – Северодонецкая юбилейная, 8 – Поволжская 86

Рис. 2. Размещение точек «сорта яровой мягкой пшеницы» в системе координат двух главных компонент: 1 – Тулайковская 10, 2 – Тулайковская золотистая, 3 – Тулайковская 100, 4 – Тулайковская 108, 5 – Экада 113, 6 – Кинельская 59, 7 – Кинельская нива, 8 – Кинельская отрада, 9 – Омская 36, 10 – Альбидум 32, 11 – Фаворит

Рис. 3. Размещение точек «сорта яровой твёрдой пшеницы» в системе координат двух главных компонент: 1 – Безенчукская степная, 2 – Безенчукская 182, 3 – Безенчукская 205, 4 – Безенчукская 209, 5 – Безенчукская нива, 6 – Безенчукская 210, 7 – Краснокутка 13, 8 – Марина

второго кластера реакцией на смену факторов среды, по комплексу признаков ближе к сортам первой группы.

Третий кластер – группа Кинельской нивы. Характеризуется высоким потенциалом продуктивности в сочетании с экологической пластичностью. В эту группу вместе с репером входят сорта Тулайковская 108, Экада 113 и Кинельская отрада. Сорта этого кластера защищены либо пирамидами генов устойчивости к бурой ржавчине (Тулайков-ская 108 – Lr19+LrBz, Кинельская нива - Lr19+Lr23, Экада 113 - Lr19+Lr?), либо высокоэкспрессивным геном Lr9 (Кинельская отрада). Эти сорта могут быть рекомендованы для влагообеспеченных ме-зазон (4-6) и для интенсивных технологий.

Сорта яровой твёрдой пшеницы по генотип-средовой реакции так же распределилисб в три кластера (рис. 3). Крайняя точка (4) представляет собой единственный уникальный по своим характеристикам сорт Безенчукская 209, который может быть из всех сортов твёрдой пшеницы рекомендован для северных (5-7) мезазон за счёт гена короткостебельности Rht1, обеспечивающего устойчивость к полеганию.

Альтернативный класс скороспелых засухоустойчивых сортов для степных (1-2) мезазон представлен Безенчукской 205 и Краснокуткой 13.

Пять сортов, включая репера Безенчукскую 182 и Безенчукскую степную, а так же новые высококачественные сорта с исключительной экологической пластичностью Марину, Безен-чукскую ниву и Безенчукскую 210, могут быть рекомендованы повсеместно, но наибольшую отдачу датут на фонах с включением факторов интенсификации.

ВЫВОДЫ

На основе анализа урожайных данных в течение 2009-2014 гг. и метода многомерного шкалирования (би-плот анализ) выявлена асими-лярность отклика генотипов на смену факторов внешней среды и проведена диверсификация одиннадцати сортов яровой мягкой пшеницы, восьми сортов яровой твёрдой пшеницы и восьми сортов озимой пшеницы по специфике отклика «генотип-среда». Выделены кластеры сортов для различных природно-климатических мезазон Самарской области.