Екатеринбург, Россия
Екатеринбург, Россия
Екатеринбург, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ББК 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
Работу проводили в 2019 г. в пяти экологических пунктах Курганской области: Курганском научно-исследовательском институте сельского хозяйства и на 4-х госсортоучастках (Белозерский, Половинский, Куртамышский, Далматовский). Цель исследований – выделить сорта с высокими показателями урожайности и экологической пластичности для использования в скрещиваниях при создании новых высокопродуктивных сортов яровой пшеницы. Испытывали 26 сортов различных биотипов с периодом вегетации от 70 (Новосибирская 16) до 92 (Лидер 80) дней. Высота растений варьировала от 65 до 110 см. Лучшими по урожайности в раннеспелой группе (29,5…30,3 ц/га) оказались Омская 36, Тарская 12, Экстра; среднеспелой (32,6…32,9 ц/га) – Геракл Икар, Зауральская волна; среднепоздней (36,6…37,4 ц/га) – Буляк, КВС Буран, КВС 240-3-13. Пыльная головня (поражение 27…30 %) отмечена у сортов Силач, Радуга, КВС Торридон. Высокая устойчивость к стрессу (У2-У1=-8,6…-11,6) установлена у генотипов Зауралочка, Тарская 12, Зауральская волна, низкая (-20,3…-28,0) Лидер 80, Новосибирская 16, Буляк. Наиболее стaбильными при изменении условий выращивания были сортообразцы Зауралочка (V=11,8 %; Hom=29,4), Зауральская волна (V=16,3 %; Hom=17,4), Радуга (V=16 %; Hom=17,7 %). Низкая пластичность на уровне bi=0,31…087 зафиксирована у сортов Зауралочка, Новосибирская 16, Тарская 12, Омская 36, Боевчанка, Зауральская волна. Сорта КВС Торридон, Радуга, КВС Буран, КВС Джетстрим, Краснозерка, Зауральская жемчужина, Лютеция, КВС 240-3-13 можно выращивать на интенсивном фоне (σd2=0,6…5,0). Сорт Радуга формировал стабильно высокую урожайность в разных условиях выращивания. По комплексу показателей и сопутствующих расчетов для включения в систему скрещиваний рекомендуется использовать следующие сорта, сочетающие урожайность с параметрами экологической пластичности: раннеспелые – Экстра, Тарская 12; среднеспелые – Геракл, Икар, Лютеция; среднепоздние – КВС 240-3-1, Буляк, КВС Буран
мягкая яровая пшеницы (Triticum aestivum L), исходный материал, урожайность, агроклиматические условия, сорта, экологическая пластичность, стабильность, гомеостатичность
Введение. Неустойчивость климата Уральского региона приводит к значительному сокращению сбора зерна в годы с неблагоприятным сочетанием метеоусловий. В связи с этим поиск резервов повышения урожайности и качества зерна выращиваемых сортов, на долю которых приходится значительный прирост урожайности и качества продукции, имеет большое значение. Основа селекционного процесса – широкое вовлечение в виде исходного материала генотипов различного происхождения. При этом необходимо всестороннее испытывать их на устойчивость к биотическим и абиотическим воздействиям внешней среды, проводить экологическую оценку на адаптивность и пластичность. Перспективно использование современных результатов отечественных и мировых генетических исследований, создание генетических паспортов [1].
В последние годы с ростом продуктивности сортов снижается их устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Сочетание в сортах высокой урожайности с экологической устойчивостью в условиях региона – основной путь повышения стабильности реализации их потенциала в варьирующих условиях среды [2]. Оценка по параметрам экологической пластичности актуальна во всем мире [3]. Пластичность генотипов оценивают по степени отзывчивости на улучшение условий выращивания [4]. Когда они складываются благоприятно, преимущество следует отдавать сортам с высокой потенциальной продуктивностью, а в неблагоприятных и экстремальных условиях она должна сочетаться с высокой экологической устойчивостью [5].
Односторонняя селекция на высокую потенциальную урожайность в ущерб устойчивости к действию абиотических и биотических стрессоров вместе с широким распространением генетически однотипных сортов – основная причина эпифитотий, а также возросшей зависимости размеров и качества урожая от метеоусловий вегетационных периодов. Наиболее экономически целесообразный фактор сохранения стабильности сборов зерна – создание и распространение в производстве адаптивных сортов, сочетающих высокую стабильную продуктивность с устойчивостью к экстремальным условиям среды и болезням [6].
Цель исследований – выделить сорта с высокими показателями урожайности, устойчивости к стрессу, генетической гибкости, экологической пластичности и стабильности для подбора исходного материала для создания новых высокопродуктивных сортов.
Условия, материалы и методы исследований. Работу проводили в 2019 г. в Курганском научно-исследовательском институте сельского хозяйства – филиале ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН и на 4-х госсортоучастках – Белозерский, Половинский, Куртамышский, Далматовский.
Курганская область расположена на плоской равнине на высоте около 200 м над уровнем моря. Агроклиматическая зона размещения Далматовского и Белозерского ГСУ – северная лесостепь, в которой годовая сумма осадков составляет 378…441 мм, положительных температур – 2100…2400 0С, ГТК – 1,0…1,2. Почва – выщелоченный чернозем тяжелого механического состава, с низким содержанием подвижного фосфора (по Чирикову) – 5 мг/100 г почвы и высоким обменного калия (по Масловой) – более 9 мг/100 г почвы.
Курганский НИИСХ расположен в центральной зоне (лесостепь): годовая сумма осадков 366…425 мм, положительных температур – 2350…2380 0С, ГТК – 0,9…1,1. Почва опытного участка – чернозём выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый с содержанием в пахотном слое (0…20 см) гумуса (по Тюрину) – 4,26 %; рНвод – 5,7; содержание подвижного Р2О5 (по Чирикову) – 118 мг/кг почвы, обменного К2О (по Масловой) – 217 мг/кг почвы, нитратного азота N-NO3 – 14 мг/кг почвы.
Куртамышский и Притобольный ГСУ находятся в южной лесостепи: годовая сумма осадков – 339…350 мм, положительных температур – 2290…2450 0С, ГТК – 0,8…0,9. Почва – солонцеватый чернозем, по механическому составу – среднесуглинистый. Содержание гумуса (по Тюрину) в верхнем горизонте составляет 1,94…3,80 %, P2О5 и К2О (по Чирикову) – 18…65 и 72…136 мг/кг соответственно. Реакция среды – слабокислая (pH 4,8…5,1).
Метеоусловия периода вегетации (май–август) 2019 г., в целом, были удовлетворительными для яровой пшеницы, но неравномерными по влагообеспеченности и температурному режиму. ГТК на территории расположения Курганского НИИСХ был равен 0,81, Белозерского ГСУ – 0,93; Половинского ГСУ – 0,8; Далматовского ГСУ – 0,9; Куртамышского ГСУ – 0,7, при среднемноголетних величинах этого показателя 0,83; 1,1; 0,89; 1,03; 0,8 соответственно.
Наблюдения и оценки в течение вегетации проводили согласно методике Госкомиссии. Площадь делянки – 25 м2. Посев осуществляли во II…III декаде мая нормой 5 млн всхожих семян/га, в пяти повторностях.
В экологическое испытание вовлечены 26 новых сортов различных биотипов, селекции разных научных учреждений: Омская 36, Зауральская волна, Зауральская жемчужина, Зауральский янтарь, Уралосибирская, Боевчанка, Геракл (НПА Кургансемена); Экстра (Уральский НИИСХ); Тарская 12 (СибНИИСХ); Новосибирская 41, Новосибирская 16 (СибНИИРС); Икар (Тюменский НИИСХ); Лютеция, Краснозерка (Оренбург, Абрашитов Р.Р.); Оренбургская юбилейная (Оренбургский НИИСХ); КВС Буран, КВС 240-3-13, КВС Торридон, КВС Джетстрим (Фирма КВС); Буляк (Татарский НИИСХ); Александрит (НИИСХ Юго-Востока), Силач (Челябинский НИИСХ); Ликамеро (Secobra Recherches S.A.S); Радуга, Зауралочка (Курганский НИИСХ); Лидер 80 (Алтайский НИИСХ).
Весь селекционный материал по продолжительности периода всходы–колошение, которая отражает общую продолжительность вегетационного периода [7], был разделен на раннеспелую, среднеспелую и среднепозднюю группы спелости с соответствующими стандартами: Омская 36, Геракл, Уралосибирская.
Для расчета экологической пластичности и стабильности использовали метод Eberhart S. A., Russel W. A. в изложении Зыкина В. А. и соавт. [8]. Показатель гомеостатичности (Hom) вычисляли по В. В. Хангильдину [9], уровень устойчивости сортов к стрессовым условиям произрастания (У2-У1) – по А.А. Гончаренко [10]. Математическую обработку проводили методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспеховуу (М., 1985).
Анализ и обсуждение результатов исследований. По продолжительности вегетационного периода сорта различались между собой от 2 до 8 дней. У самых скороспелых сортов (Новосибирская 16 и Боевчанка) она варьировала от 70 (Половинский ГСУ) до 80 сут (Белозерский ГСУ), у самых позднеспелых (Лидер 80, Буляк, Александрит) – от 88 (Половинский ГСУ) до 92 сут (Далматовский, Куртамышский). Высота растений в среднем по сортам изменялась в пределах 65…110 см. Низкорослые сорта (65…70 см) КВС Джетстрим, Лидер 80, КВС 240-3-13, КВС Торридон характеризовались высокой урожайностью, которая в среднем по пунктам находилась на уровне 32,4…37,4 ц/га.
В среднем по пяти пунктам испытания в раннеспелой группе по урожайности (табл. 1) выделены сорта Омская 36, Тарская 12, Экстра (29,5…30,3 ц/га); среднеспелой – Геракл Икар и Зауральская волна (32,6…32,9 ц/га); среднепоздней – выделились Буляк, КВС Буран, КВС 240-3-13 (36,6…37,4 ц/га)
Среди изучаемых сортов наибольшее поражение пыльной головней по шкале Кривченко В.И. (Л., 1984) отмечено у сортов Силач, Радуга, КВС Торридон.
Самые благоприятные условия для роста и развития растений сложились на Половинском и Далматовском ГСУ – Ij=7,49 и 3,87 соответственно. Худшими они были на Куртамышском ГСУ (Ij=-6,30).
Ранжирование сортов с учетом их урожайности в каждом из пунктов испытания показало преимущество среднепоздних сортов КВС 240-3-13, КВС Буран, Буляк, КВС Джетстрим (табл. 2).
Показатель устойчивости к стрессу определяется по разности между минимальной и максимальной урожайностью (У2-У1). Он имеет отрицательный знак и, чем меньше его величина, тем выше стрессоустойчивость сорта [11]. Высокая устойчивость к стрессу (-8,6…-11,6) установлена у генотипов Зауралочка, Тарская 12, Зауральская волна, низкая (-20,3…-28,0) Лидер 80, Новосибирская 16, Буляк.
Средняя урожайность сортов в контрастных условиях (стрессовых и благоприятных) характеризует их генетическую гибкость (У1+У2)/2. Высокая величина этого показателя свидетельствует о большей степени соответствия между генотипом сорта и факторами среды [12]. В среднепоздней группе она в среднем выше, чем у более скороспелых сортов, на 4,2. В раннеспелой группе по генетическую гибкость выделены сорта Экстра, Тарская 12 (30,6 и 29,8), в среднеспелой – Икар и Лютеция (34,4 и 34,6), в среднепоздней – КВС 240-3-13 и Буляк (40,4 и 38,8).
Гомеостаз – это способность генотипа сводить к минимуму последствия влияния неблагоприятных условий среды. Критерием гомеостатичности сортов можно считать их способность поддерживать низкую вариабельность признаков продуктивности [13]. В 2019 г. наиболее стaбильными при изменении условий выращивания были сорта Зауралочка (V=11,8 %; Hom=29,4), Зауральская волна (V=16,3 %; Hom=17,4), Радуга (V=16 %; Hom=17,7) Самая высокая вариабельность урожайности в разных пунктах испытания и низкая гомеостатичность отмечены у сортов Экстра, Геракл, Зауральский янтарь и Буляк, что свидетельствует о их нестабильности и низкой адаптивности к условиям произрастания.
Сорта, у которых коэффициент пластичности (bi) значительно ниже единицы, относят к нейтральному типу (широкоадаптивные). В изучаемом наборе сортов наиболее стабильными по урожайности были Зауралочка, Новосибирская 16, Тарская 12, Омская 36, Боевчанка, Зауральская волна. В неблагоприятных условиях показатели их продуктивности снижались меньше, чем у сортов интенсивного типа. Такие генотипы лучше возделывать на экстенсивном фоне, где они обеспечивают лучшую отдачу при минимуме затрат.
К числу полуинтенсивных генотипов, которые в средней степени реагируют на условия внешней среды (bi стремится к единице), отнесены Экстра, Икар, Уралосибирская, Александрит, Зауральский янтарь, Буляк. Такие сорта дадут максимум отдачи только при высоком уровне агротехники.
Коэффициент пластичности у сортов Новосибирская 41, Оренбургская юбилейная, Геракл, Ликамеро и Силач близок к уровню полуинтенсивных, а по показателю стабильности они занимают промежуточное место между экстенсивными и полуинтенсивными.
Наибольшую ценность представляют сорта яровой мягкой пшеницы у которых bi >1, а σd2 (показатель стабильности) стремится к нулю. Это интенсивные сорта Лютеция, Зауральская жемчужина, Краснозерка, КВС 240-3-13, КВС Буран, КВС Джетстрим, КВС Торридон, Радуга.
Выводы. По комплексу показателей и сопутствующих расчетов для включения в систему скрещиваний можно рекомендовать сорта, сочетающие высокую урожайность и экологическую пластичность: раннеспелые Экстра, Тарская 12; среднеспелые Геракл, Икар, Лютеция; среднепоздние КВС 240-3-1, Буляк, КВС Буран. В сложных скрещиваниях для усиления недостающих признаков целесообразно использовать сорта с наиболее выраженными признаками:
урожайность – раннеспелые Омская 36, Тарская 12, Экстра (29,5…30,3 ц/га); среднеспелые Геракл Икар, Зауральская волна (32,6…32,9 ц/га); среднепоздние Буляк, КВС Буран, КВС 240-3-13 (36,6…37,4 ц/га);
высокая устойчивость к стрессу (У2-У1) – Зауралочка, Тарская 12, Зауральская волна (-8,6…-11,6);
генетическая гибкость – сорт Буляк (40,4);
стабильность к изменениям условий возделывания – Зауралочка (V=11,8 %; Hom=29,4), Зауральская волна (V=16,3 %; Hom=17,4), Радуга (V=16 %; Hom=17,7%).
К сортам экстенсивного типа со стабильной урожайностью отнесены Зауралочка, Новосибирская 16, Тарская 12, Омская 36, Боевчанка, Зауральская волна, с максимальной урожайностью интенсивного типа – Лютеция, Зауральская жемчужина, Краснозерка, КВС 240-3-13, КВС Буран, КВС Джетстрим, КВС Торридон, Радуга. Сорт Радуга ценен тем, что, будучи сортом интенсивного типа, он стабильно формирует урожайность при разных условиях выращивания.
1. Создание высокоурожайных сортов хлебных злаков и физиологические процессы их продукционного процесса / В. В. Моргун, В. В. Швартау, Н. А. Ламан и др. // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: материалы VII-й Международной научной конференции. Минск и эконом: Право и экономика, 2011. 271 с.
2. Сапега В. А., Турсумбекова Г. Ш. Оценка сортов яровой пшеницы по урожайности и параметрам адаптивности // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. № 4. С. 3–6.
3. Raja S., Bagle B. G., More T. A. Drumstick (Moringa oleifera Lamk.) improvement for semiarid and arid ecosystem: analysis of environmental stability for yield // Plant Breed. Crop Sci. 2013. Vol. 5. No. 8. P. 164–170.
4. Eberhart S. A., Russell W. A. Stability parameters for comparing varieties // Jorp Sci. 1966. Vol. 6. No. 1. P. 36–40.
5. Пакудин В. З., Лопатина Л. М. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственная биология. 1984. № 4. С. 109–113
6. Жученко А. А. Адаптивная селекция растений (эколого–генетические основы). М.: Агрорус, 2001. Т. 1. 780 с.
7. Носатовский А. И. Пшеница. М.: Колос, 1965. 328 с.
8. Методика расчета параметров экологической пластичности сельскохозяйственных растений по дисциплине «Экологическая генетика» / В. А. Зыкин, И. А. Белан, В. С. Юсов и др. Омск: Изд-во: ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2008. 36 с.
9. Хангильдин В. В., Бирюков С. В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях // Генетико-цитологические аспекты в селекции с.-х. растений. 1984. № 1. С. 67–76.
10. Гончаренко А. А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур // Вестник Россельхозакадемии. 2005. № 6. С. 49–53.
11. Константинова О. Б., Кондратенко Е. П. Оценка урожайности и стабильности новых сортов озимой ржи в условиях лесостепной зоны Кемеровской области // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 3. С. 7–9.
12. Оценка урожайности, экологической стабильности и пластичности новых сортов озимой пшеницы в условиях лесостепной зоны Кемеровской области / Е. П. Кондратенко, Е. А. Егушова, О. Б. Константинова и др. // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3. [Электронный ресурс]. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13390 (дата обращения: 25.01.2020).
13. Хангильдин В. В., Бирюков С. В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях // Генетико-цитологические аспекты в селекции сельскохозяйственных растений. 1984. № 1. С. 67–76.
