Урожайность и качество зерна сортов сои селекции Сибирского НИИСХ в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Введение. Современное состояние и перспективы развития животноводства наглядно свидетельствуют о том, что без увеличения производства зерновых и зернобобовых культур практически невозможно ликвидировать имеющийся дефицит кормового белка, успешно решить проблему создания полноценной и экономически эффективной кормовой базы. Наиболее доступный и дешевый – растительный белок зернобобовых культур, в частности, сои.

Соя – наиболее важная зернобобовая культура в мире. В последние годы в нашей стране интерес производственников к выращиванию высокобелковых культур растет, о чем свидетельствует ежегодное расширение посевных площадей под ними. Если в 2008 г. зернобобовые в России занимали 1 млн га, то в 2016 – до 2,60 млн га. При этом доля зернобобовых культур в общей площади посева зерновых увеличилась практически в два раза: с 2,2 % в 2008 г. до 4,4 % в 2013 г. [1]. Согласно докладу председателя Совета селекционеров в области растениеводства, к 2017 г. планировалось увеличить производство семян сои до 3,0 млн т [2]. В 2016 г. валовой сбор семян уже составил 3,2 млн т при средней урожайности 1,55 т/га.

Сильно выраженная континентальность климата основных сельскохозяйственных районов Сибири обусловливает повышенные требования к возделываемым сортам. Для Омской области необходимы сорта сои, пригодные к механизированной уборке, скороспелые, устойчивые к пониженным температурам, высокопродуктивные, с повышенным содержанием белка и сырого жира в зерне [3].

Цель работы – оценить пластичность и стабильность сортов сои селекции Сибирского НИИСХ по качеству зерна и урожайности.

Материал и методы. Исследования проводились в 2011–2016 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ФГБНУ СибНИИСХ (г. Омск), расположенных в южной лесостепи Западной Сибири.

Объектом исследований служили сор-тообразцы сои, предоставленные сотрудниками лаборатории селекции зернобобовых культур.

В ФГБНУ СибНИИСХ за период с 2000 по 2016 гг. в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации включены ценные высококачественные сорта сои: Дина (патент на селекционное достижение № 2055), Эльдорадо (патент № 5343), Золотистая (патент № 6862), Сибирячка (патент № 6897), с 2017 г. сорт Черемшанка. В опыте также использовались районированные сорта Омская 4, СибНИИК 315 и СибНИИСХоз 6.

Сорт Сибирячка с 2015 г. является основным стандартом в Госсортоиспытании по Омской области и в селекционных питомниках ФГБНУ «СибНИИСХ». Сорт широко возделывается в зонах степи и лесостепи Западной, Восточной Сибири и Урала.

Анализ образцов проводился в питомнике конкурсного сортоиспытания (КСИ), с последующей оценкой достоверности различий признаков. Аналитическая повторность – двукратная.

Определение биохимических показателей проводили с использованием современных и традиционных методов и технологий. Содержание азота в зерне определяли на автоматическом анализаторе “KjeltekAuto 1030 Analyzer” [4], сырого жира – в аппарате Сокслета по разности обезжиренного и необезжиренного остатка [5].

Математическая обработка данных проведена методами вариационного, корреляционного и двухфакторного дисперсионного анализов в изложении Б.А. Дос-пехова [6] в приложении Exсel для ПК. Индекс условий окружающей среды (Ij), коэффициент линейной регрессии (bi) и величина стабильности реакции сортов (σ2d) рассчитаны по методике Эберхарда и Рассела в изложении В.А. Зыкина [и др.] [7].

Результаты и их обсуждение. Климатические условия в годы проведения исследований были достаточно контрастными и довольно полно отражали особенности южной лесостепной зоны Омской области. Так, засушливые условия наблюдались в 2012, 2014 и 2015 гг. (ГТК = 0,69–0,80). Достаточным увлажнением отличались периоды вегетации 2011, 2013 и 2016 гг. (ГТК = 0,92–0,99).

Превышение среднемноголетних данных по температуре наблюдалось в мае 2011, 2014–2016 гг. (+0,3…+2,8 оС к норме), июне 2011, 2012, 2014–2016 гг. (+0,6… +2,9 оС), июле 2012, 2015 и 2016 гг. (+0,3…+3,4 оС). Температура воздуха в августе существенно ниже среднемноголетних данных в периодах вегетации 2011, 2013–2015 гг. (-0,8…-2,4 оС), на уровне – в 2012 г. и превышала среднемноголетние данные в 2016 г. (+1,3 оС).

Достаточное увлажнение наблюдалось в мае 2012–2016 гг. (5,4–45 мм осадков), июне 2011, 2015 и 2016 гг. (27,3–96,2 мм), июле 2011, 2013–2016 гг. (27,3–108 мм) и августе 2011, 2013–2015 г. (21,0–68,6 мм). Остальные месяцы за указанный период исследований отличались засушливыми условиями (5,4–15,7 мм).

Согласно данным исследований, проведенных за период 2011–2016 гг., на формирование как белковости, так и мас-личности зерна сои основное влияние оказывали условия выращивания (68,2 и 96,7 % соответственно) при высокой доле влияния генотипа (26,6 %) в общей фено- типической изменчивости содержания белка (табл. 1).

Таблица 1

Вклад факторов в изменчивость показателей качества зерна сои, %

2011–2016 гг.

Источник варьирования	Основные показатели качества зерна
	содержание белка	содержание сырого жира
Влияние года (фактор А)	68,2	96,7
Влияние генотипа (фактор Б)	26,6	1,7
Взаимодействие (А × Б)	4,1	1,1
Остаточное	1,1	0,5

Погодные условия в период роста и развития растений, несомненно, оказывали существенное влияние на формирование основных показателей качества и продуктивности (табл. 2). Анализ сопряженности основных показателей качества зерна с погодными условиями показал, что содержание белка в зерне сои прямо пропорционально сумме температур (r = 0,470) и обратно пропорционально сумме осадков (r = -0,296). Содержание сырого жира в зерне сои было заметно выше при жаркой и влажной погоде (r = 0,870 и 0,610 соответственно). Учитывая обратную корреляционную зависимость урожайности как от суммы температур (r = -0,849), так и от суммы осадков (r = -0,307), можно сделать вывод, что для формирования урожайности необходимо оптимальное соотношение погодных условий.

Таблица 2

Сопряженность основных показателей продуктивности и качества зерна с климатическими факторами

Признак	Сумма температур	Сумма осадков
Белок	0,470	-0,296
Сырой жир	0,870	0,610
Урожайность зерна	-0,849	-0,307

Приложение: критическое значение коэффициента при Р 05 = 0,210

На основании корреляционного анализа нами выявлена обратная зависимость между урожайностью и качеством зерна. Так, урожайность обратно пропорциональна белковости зерна (r = -0,538). На данный факт обращали внимание многие исследователи. Ю.П. Мякушко установил весьма существенную отрицательную корреляцию между высоким содержанием белка в зерне и урожаем семян (r = -0,24…-0,56), что свидетельствует о значительных трудностях, которые надлежит преодолеть в селекции сои на высокий сбор белка с гектара [9]. Снижение качества продукции при повышении урожая можно объяснить тем, что при формировании урожая наблюдается нехватка питательных веществ, в том числе азота [10]. Причиной этой отрицательной связи может быть разбавление содержания белка в зерне иными запасными веществами при увеличении его биомассы [11]. Однако, согласно литературным данным, отрицательная сопряженность может быть устранена с помощью внесения азотных удобрений в наиболее важные для культуры фазы роста и развития – цветение и период налива зерна [12]. Также в наших опытах наблюдалась обратная сопряженность высоких белковости и масличности зерна (r = -0,020…- 0,470).

За период исследований с 2011 по 2016 гг. наблюдалось незначительное варьирование по основным показателям качества (CV = 1,6 ÷ 6,3 %), а также незначительное и среднее по урожайности (4,1 ÷ 16,4 %). Это свидетельствует о слабом различии районированных сортов по указанным признакам и побуждает вести поиск новых перспективных линий.

Сравнительная оценка сортов показала, что содержание белка в зерне варьировало от 35,96 % (Эльдорадо) в 2011 г. до 43,86 % (Омская 4) в 2014 г. (табл. 3). Наименее благоприятные условия для формирования уровня белковости сложились в 2012 г. (38,71 % в среднем по опыту при минимальном индексе условий окружающей среды Ij = -1,31). Максимальное содержание белка в зерне наблюдалось в засушливом 2014 г. (41,99 % в среднем по опыту при Ij = 1,97).

Содержание сырого жира в зерне сои менялось от 14,12 % (СибНИИСХоз 6) в 2011 г. до 19,74 % (Омская 4) в 2012 г. Минимальная масличность наблюдалась в 2011 г. (14,69 % в среднем по опыту при Ij = -1,95) на фоне высоких температур в мае и июне и избыточного увлажнения в июне и июле. Максимальная масличность – в сухом 2012 г. (групповая средняя повысилась до 19,08 % при Ij = 2,44) при минимальной за годы исследований урожайности.

Урожайность зерна изменялась от 1,22 т/га (СибНИИСХоз 6) в 2012 г. до 3,89 т/га (Черемшанка) в 2016 г. Наиболее благоприятные условия для формирования повышенной урожайности складывались в 2011 и 2016 гг. (3,0 и 3,58 т/га в среднем по опыту при Ij = 0,62 и 1,00 соответственно), наименее благоприятные – в 2012 г. (1,49 т/га при Ij = -0,90).

Полученные данные еще раз доказывают отрицательную корреляцию как качества зерна с урожайностью, так и между самими показателями качества. Так, на фоне максимальной урожайности в 2011 и 2016 гг. наблюдалось снижение качества зерна. При максимальном содержании сырого жира в 2012 г. белковость зерна минимальна. При высоком содержании белка в 2014 г. урожайность и масличность зерна на уровне среднего.

Анализ коэффициентов регрессии по основным показателям качества зерна и урожайности показал следующие результаты:

• 1.    Под влиянием улучшения условий выращивания увеличивали показатели качества зерна и урожайность, что соответствует интенсивному типу, следующие сорта: Сибирячка, Омская 4 (содержание в зерне белка, сырого жира), СибНИИСХоз 6 (масличность и урожайность), Эльдорадо (белок), Золотистая (сырой жир), при bi > 1.

• 2.    Группа с bi от 0,96 до 1,06 включает сорта по следующим исследуемым признакам: Золотистая (белок, урожайность), Черемшанка (белок), Омская 4, Дина

• 3.    Сорта данной группы характеризовались слабой реакцией перечисленных признаков на улучшение условий выращивания, что соответствует экстенсивному типу: СибНИИК 315 (по всем исследуемым показателям), СибНИИСХоз 6 (белок), Дина (белок, сырой жир), Эльдорадо, Черемшанка (сырой жир, урожайность), при bi < 1.

• 2.    Наиболее благоприятные условия для формирования повышенного содержания сырого жира сложились в 2012 г.,

  белка – в 2014 г., урожайности – в 2011 и 2016 гг.

• 3.    Наблюдается обратная сопряженность (r = -0,020…- 0,470) белковости и масличности, а также урожайности и белковости зерна (r = -0,538).

• 4.    Высокой отзывчивостью на улучшение условий среды и высокой стабильностью реакции среды (при bi > 1, σ²d < 1) обладали районированные сорта по следующим показателям качества: Сибирячка, Омская 4, Золотистая (урожайность, качество зерна), СибНИИСХоз 6 (масличность и урожайность), Эльдорадо, Черемшанка (белок), Дина (белок, урожайность).

Табл. 3

(урожайность). Коэффициент регрессии этих сортов близок к единице, что свидетельствует о полном соответствии показателей качества изменению условий выращивания.

Исследуемые сорта являлись наиболее стабильными в меняющихся условиях окружающей среды (с минимальной по опыту степенью стабильности реакции σ2d < 1) по следующим показателям: СибНИИК 315, Дина, Черемшанка – по урожайности и показателям качества зерна, СибНИИСХоз 6 – по содержанию в зерне белка, Эльдорадо – по содержанию сырого жира и урожайности.

Высокой отзывчивостью на улучшение условий среды и высокой стабильностью реакции среды (при bi > 1, σ2d < 1) обладали: Сибирячка, Омская 4, Золотистая (по всем исследуемым признакам), СибНИИСХоз 6 (масличность и урожайность), Эльдорадо, Черемшанка (белок), Дина (белок, урожайность).

Ежегодное выделение источников повышенного качества зерна и продуктивности имеет большое значение в селекции при создании новых, перспективных сортов зерновых культур, что отражено во многих научных работах [15].

Выводы. 1. На формирование как белковости, так и масличности зерна сои основное влияние оказывали условия выращивания (68,2 и 96,7 % соответственно) при высокой доле генотипа (26,6 %) в общей фенотипической изменчивости содержания белка.