, Россия
, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.35 Растениеводство
Цель исследований – повышение засухоустойчивости мягкой озимой пшеницы новых сортов в условиях Среднего Поволжья. Исследования проводились на опытном поле Самарского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН в 2018-2019 гг. Питомник исходного материала включал 66 отечественных и зарубежных сортообразцов коллекции ВИР. За время исследований (2018-2019 гг.) по средней урожайности выдели-лись: Станичная (К – 65373) – 3,34 т/га, Вьюга – 3,21 т/га, Дар Зернограда (К – 65371) – 3,06 т/га, Бирюза (К – 64280) – 3,07 т/га, что на 0,48; 0,35; 0,20; 0,21 т/га выше средней урожайности выборки сортооб-разцов соответственно. По индексу экологической пластичности урожайности выделились: Вьюга, Бирюза, Безенчукская 790. По средней величине признака «масса 1000 зерен» в контрастных условиях вы-делились: Донской простор – 37,3 г, Станичная – 36,5 г, Дар Зернограда – 37,2 г. По фактору стабильности признака «масса 1000 зерен» выделились: Донской простор – 1,12, Дар Зернограда – 1,09, Culver – 1,11. Максимальной устойчивостью к стрессу по признаку «количество колосков в колосе» обладают: Бирюза, Вьюга, Безенчукская 790, Станичная. По фактору стабильности признака «количество зерен в колосе» выделяются Бирюза (SF = 1,0), Вьюга (SF = 1,02). Высокой генетической гибкостью и компенса-торной способностью при формировании признака «масса зерна одного колоса» обладают: Скипетр, Базис, Станичная с массой зерна одного колоса в среднем за 2018- 2019 гг. – 2,2; 1,9; 1,9 г соответственно. В результате проведенных исследований по комплексу признаков выделены сортообразцы озимой мягкой пшеницы коллекции ВИР, ценные для селекции на засухоустойчивость в Среднем Поволжье : Станичная, Дар Зернограда, Бирюза, Вьюга, Безенчукская 790.
пшеница, засухоустойчивость, урожайность, пластичность, адаптивность
За 40 лет (1975-2015 гг.) наблюдений Безенчукской метеорологической станции засуха в мае отмечалась 11 лет и совпадала с критическим периодом вегетации озимой пшеницы, в июне –
6 лет и совпадала с периодом налива зерна [1].
Для оценки засухоустойчивости сорта необходимо учитывать тип засухи в связи с фазой онтогенеза растения, в которую она наступила, и охарактеризовать засуху по силе действия и продолжительности [2]. В целях уменьшения экологической зависимости сортов особый приоритет должна получить целенаправленная селекция на адаптивность, прежде всего к экстремальным условиям погоды [3, 4, 5]. Сорта нового поколения должны отличаться высокой продуктивностью, качеством зерна, засухо- и жаростойкостью, устойчивостью к полеганию, большей продолжительностью вегетационного периода. Накопление генетических ресурсов и их использование при создании новых сортообразцов пшеницы ускорит прогресс и повысит продовольственную безопасность [6].
Цель исследований – повышение засухоустойчивости новых сортов мягкой озимой пшеницы в условиях Среднего Поволжья.
Задачи исследований – оценить адаптивный к засухе потенциал сортообразцов пшеницы мягкой озимой коллекции ВИР по урожайности, массе 1000 зерен, количеству колосков и зерен в колосе, массе зерна одного колоса; определить индекс экологической пластичности образцов по урожайности и стабильность признаков структуры урожая; выделить источники для селекции пшеницы мягкой озимой на засухоустойчивость в Среднем Поволжье.
Материал и методы исследований. Исследования проведены в 2018-2019 гг. на экспериментальном поле Самарского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН.
Изучено 66 сортообразцов пшеницы мягкой озимой коллекции ВИР. Почва – чернозем обыкновенный с содержанием в слое почвы 0-30 см: гумуса – 3,88% (по методу Тюрина,
ГОСТ 2613-91), легкогидролизуемого азота – 44,8 м2/кг почвы, обменного калия – 150 мг/кг почвы (ГОСТ 26204-91).
Значения гидротермического коэффициента увлажнения (ГТК) по Г. Т. Селянинову [7] периода возобновление весенней вегетации – колошение: 0,9 (2018 г.), 0,7 (2019 г.) при норме 0,9;
периода колошение – созревание: 0,1 (2018 г.), 0,2 (2019 г.) при норме 0,7. Предшественник –
чистый пар. Учетная площадь делянок – 10 м2. Повторность трехкратная. Посев осуществляли
8-рядковой сеялкой СН-10Ц с нормой посева 5 млн всхожих зерен на 1 га. Урожай убран комбайном САМПО-130. Масса 1000 зерен определена по ГОСТ 10842-89. Количество колосков и зерен в колосе, масса зерна с одного колоса определена по средней выборке 20 растений.
Статистическая обработка данных урожая проведена методом однофакторного дисперсионного анализа. Для оценки существенных различий между количеством колосков и зерен в колосе, массой зерна одного колоса использовали t-критерий [8]. Адаптивный к засухе потенциал сортообразцов по урожайности, массе 1000 зерен, количеству колосков и зерен в колосе, массе зерна с одного колоса определяли по A. A. Rosieele, J. Hambin [9]. Индекс экологической пластичности (lsp) определили по S. A. Eberhart, W. A. Russel [10]. lsp = Ss/Sk, где Ss – урожайность сортообразца, Sk – средняя урожайность всех сортообразцов выборки. Фактор стабильности количества колосков и зерен в колосе, массы 1000 зерен, массы зерна одного колоса (SF) рассчитывали по D. Lewis [11].
Результаты исследований. Исследование урожайности и пластичности сортообразцов озимой пшеницы коллекции ВИР в контрастные годы позволяет выделить ценные для селекции в условиях Среднего Поволжья источники продуктивности и пластичности. В 2018 г. по урожайности выделились: Станичная (К – 65373) – 3,90 т/га, Дар Зернограда (К – 65371) – 3,89 т/га, Вьюга –
3,65 т/га, Спартак (К – 65376) – 3,62 т/га, Бирюза (К – 64280) – 3,53 т/га, Безенчукская 790 – 3,50 т/га, превысив среднюю урожайность выборки сортообразцов на 0,6; 0,59; 0,35; 0,36; 0,23; 0,20 т/га соответственно (табл. 1). В 2019 г. средняя урожайность изученных сортообразцов снизилась по сравнению с 2018 г. на 0,72 т/га. Максимальную урожайность в опыте сформировали образцы: Lastivka odeska (К – 65914) – 2,80 т/га, Zhajvir (К – 65916) – 2,80 т/га, Вьюга – 2,77 т/га, Безенчукская 790 – 2,77 т/га, что на 0,28; 0,28; 0,25; 0,25 т/га выше средней урожайности изученных сортов соответственно.
Таблица 1
Характеристика сортообразцов озимой пшеницы, выделившихся по урожайности
и индексу экологической пластичности урожайности
|
Название |
Номер |
Урожайность, т/га |
Индекс экологической |
|||
|
2018 г. |
2019 г. |
Среднее |
2018 г. |
2019 г. |
||
|
Безенчукская 380 |
К – 61966 |
2,75 |
2,36 |
2,56 |
0,83 |
0,94 |
|
Бирюза |
К – 64280 |
3,53 |
2,61 |
3,07 |
1,07 |
1,04 |
|
Вьюга |
- |
3,65 |
2,77 |
3,21 |
1,11 |
1,10 |
|
Безенчукская 790 |
- |
3,50 |
2,77 |
3,14 |
1,06 |
1,10 |
|
Станичная |
К – 65373 |
3,90 |
2,36 |
3,34 |
1,18 |
0,94 |
|
Донской простор |
К – 63374 |
2,86 |
2,31 |
2,59 |
0,87 |
0,92 |
|
Донской маяк |
К – 65372 |
3,33 |
2,25 |
2,79 |
1,00 |
0,89 |
|
Дар Зернограда |
К – 65371 |
3,89 |
2,23 |
3,06 |
1,18 |
0,88 |
|
Спартак |
К – 65376 |
3,62 |
2,03 |
2,83 |
1,10 |
0,81 |
|
Одесская 267 |
К – 65631 |
3,19 |
2,63 |
2,91 |
0,97 |
1,04 |
|
Lastivka odeska |
К – 65914 |
3,12 |
2,80 |
2,96 |
0,95 |
1,12 |
|
Knyagynya Olga |
К – 65913 |
2,72 |
2,66 |
2,69 |
0,82 |
1,06 |
|
Fantaziya odeska |
К – 65636 |
3,45 |
2,35 |
2,90 |
1,05 |
0,94 |
|
Zhajvir |
К – 65916 |
3,08 |
2,80 |
2,94 |
0,93 |
1,12 |
|
Culver |
К – 6553 |
3,18 |
2,65 |
2,92 |
0,96 |
1,06 |
|
Ignis |
К – 65925 |
2,96 |
2,81 |
2,89 |
0,90 |
1,12 |
|
НСР05 |
|
0,15 |
0,12 |
|
|
|
|
Среднее по сортообразцам выборки |
3,30 |
2,52 |
2,86 |
|
||
По величине средней урожайности за 2018-2019 гг. выделились сортообразцы: Станичная
(К – 65373) – 3,34 т/га, Вьюга – 3,21 т/га, Дар Зернограда (К – 65370) – 3,06 т/га, Бирюза (К – 64280) – 3,07 т/га, что на 0,48; 0,35; 0,20; 0,21 т/га выше средней урожайности выборки изученных сортообразцов соответственно.
По индексу экологической пластичности урожайности в 2018 г. выделились: Бирюза
(К – 64280) – 1,07, Вьюга – 1,11, Безенчукская 790 – 1,06, Станичная (К – 65373) – 1,18, Дар Зернограда – 1,18, Спартак (К – 65376) – 1,10, Fantaziya odeska (К – 65914) – 1,05. В условиях засухи
(К – 65925) – 1,12.
По результатам исследований в 2018-2019 гг. выделены экологически пластичные по урожайности сортообразцы: Вьюга, Бирюза, Безенчукская 790.
Масса 1000 зерен – один из основных элементов структуры урожая, определяющих его урожайность и экологическую стабильность. В 2018 г. в условиях засухи сильной интенсивности
(ГТК = 0,1) в период колошение – созревание изученные сортообразцы значительно различались по массе 1000 зерен (табл. 2). Максимальную массу 1000 зерен в 2018 г. сформировали: Донской простор –
в период колошение – созревание сортообразцы сформировали более крупное зерно. Масса
1000 зерен сортообразцов: Донской простор – 39,4 г, Бирюза – 38,7 г, Дар Зернограда – 38,7 г,
Fantazia odeska –38,8 г, что на 4,2; 6,7; 3,1; 6,4 г выше, чем в 2018 г. соответственно. По уровню устойчивости сортообразцов к стрессовым условиям формирования признака «масса 1000 зерен» выделились: Culver – разница между минимальной (min) и максимальной (max) выраженностью признака – 3,7 г, Дар Зернограда – 4,1 г, Донской простор – 4,2 г, по сравнению с 11,2 г у образца Knyagynya Olga. По средней величине признака «масса 1000 зерен» в контрастных условиях выделились: Донской простор – 37,7 г, Станичная – 36,5 г, Дар Зернограда – 37,2 г. Эти сортообразцы обладают максимальной компенсаторной способностью и генетической гибкостью при формировании признака «масса 1000 зерен». По фактору стабильности (SF) признака «масса 1000 зерен»
(отношение максимальной выраженности признака к минимальной) выделились: Донской простор – 1,12, Дар Зернограда – 1,09, Culver – 1,11. Минимальная стабильность признака «масса 1000 зерен» у сортообразцов Zhajvir – 1,37, Knyagynya Olga – 1,41, Безенчукская 380 – 1,38.
Таблица 2
Адаптивный потенциал сортообразцов озимой пшеницы коллекции ВИР по массе 1000 зерен
|
Название |
Масса 1000 зерен, г |
||||
|
min (2018 г.) |
max (2019 г.) |
min – max |
|
SF |
|
|
Безенчукская 380 |
25,6 |
35,3 |
- 9,7 |
30,5 |
1,38 |
|
Бирюза |
32,0 |
38,7 |
- 6,7 |
35,4 |
1,21 |
|
Вьюга |
27,5 |
36,4 |
- 8,9 |
32,0 |
1,32 |
|
Безенчукская 790 |
30,7 |
38,4 |
- 7,7 |
34,6 |
1,25 |
|
Станичная |
33,2 |
39,8 |
- 6,6 |
36,5 |
1,20 |
|
Донской простор |
35,2 |
39,4 |
- 4,2 |
37,3 |
1,12 |
|
Донской маяк |
32,6 |
39,2 |
- 6,6 |
35,9 |
1,12 |
|
Дар Зернограда |
36,6 |
38,7 |
- 4,1 |
37,2 |
1,09 |
|
Спартак |
31,6 |
37,7 |
- 6,1 |
34,7 |
1,19 |
|
Одесская 267 |
28,5 |
37,5 |
- 9,0 |
33,0 |
1,32 |
|
Lastivka odeska |
28,3 |
34,8 |
- 6,5 |
31,6 |
1,23 |
|
Knyagynya Olga |
27,2 |
38,4 |
- 11,2 |
32,8 |
1,41 |
|
Fantaziya odeska |
32,4 |
38,8 |
- 6,4 |
35,6 |
1,20 |
|
Zhajvir |
26,1 |
35,7 |
- 9,6 |
30,9 |
1,37 |
|
Culver |
33,7 |
37,4 |
- 3,7 |
35,6 |
1,11 |
|
Ignis |
30,9 |
36,7 |
- 5,8 |
33,8 |
1,19 |
|
НСР05 |
1,7 |
2,5 |
|
|
|
Примечание: min – минимальная выраженность признака, max – максимальная выраженность признака,
SF – фактор стабильности признака.
Количество колосков в колосе озимой пшеницы формируется в относительно благоприятных условиях в Среднем Поволжье, поэтому различия между сортообразцами определяются генетическими факторами.
Максимальное количество колосков в колосе имеет Скипетр – 21 шт., минимальное – Безенчукская 790 – 15,3 шт. (табл. 3). Разница между минимальным и максимальным показателями признака характеризует устойчивость к стрессу [9]. Максимальной устойчивостью к стрессу по признаку «количество колосков в колосе» обладают: Бирюза (разница 0 шт.), Вьюга (разница 0,6 шт.), Безенчукская 790 (разница 0,5 шт.), Станичная (разница 0,2 шт.) (табл. 3). Высокую генетическую гибкость и компенсаторную способность по признаку «количество колосков в колосе» имеют: Скипетр, Zhajvir, Ignis, сформировавшие максимальное количество колосков в колосе в среднем за два года: 20,5; 19,2; 19,5 шт. соответственно (табл. 3). По фактору стабильности признака «количество колосков
в колосе» выделились: Бирюза (SF= 1,0), Станичная (SF= 1,01) (табл. 3).
Таблица 3
Адаптивный потенциал сортообразцов озимой пшеницы по количеству колосков в колосе
|
Название сортообразца |
Количество колосков в колосе, шт. |
||||
|
min (2018 г.) |
max (2019 г.) |
min – max |
|
SF |
|
|
Безенчукская 380 |
17,8 ± 0,3 |
19,2 ± 0,2 |
-1,4+++ |
18,5 |
1,08 |
|
Бирюза |
17,9 ± 0,2 |
17,9 ± 0,2 |
0,0 |
17,9 |
1,00 |
|
Вьюга |
18,0 ± 0,2 |
18,6 ± 0,3 |
-0,6 |
18,3 |
1,03 |
|
Безенчукская 790 |
14,8 ± 0,3 |
15,3 ± 0,3 |
-0,5 |
15,1 |
1,03 |
|
Скипетр |
20,0 ± 0,3 |
21,0 ± 0,4 |
-1,0+ |
20,5 |
1,05 |
|
Станичная |
16,9 ± 0,2 |
17,1 ± 0,2 |
-0,2 |
17,0 |
1,01 |
|
Zhajvir |
18,8 ± 0,3 |
19,6 ± 0,2 |
-0,8+ |
19,2 |
1,04 |
|
Ignis |
19,0 ± 0,2 |
19,9± 0,2 |
-0,9+ |
19,5 |
1,05 |
Примечания : «+» – разница достоверна при Р≥ 0,05, «+++» – разница достоверна при Р≥0,001, min – минимальная выраженность признака, max – максимальная выраженность признака, SF – фактор стабильности признака.
Адаптивный потенциал образцов озимой пшеницы по количеству зерен в колосе показан в таблице 4. Количество зерен в колосе – один из важнейших показателей продуктивности. Признак формируется под влиянием генетических и экологических факторов. Максимальное количество зерен в колосе у образцов: Вьюга – 51,2 шт., Скипетр – 50,0 шт., Ignis – 49,9 шт. Разница между минимальным и максимальным показателями признака «количество зерен в колосе» у сортообразцов Безенчукская 380, Вьюга, Безенчукская 790, Скипетр, Базис, Станичная недостоверная ( 0,0-2,0 шт.), что характеризует высокую устойчивость сортообразцов к абиотическому стрессу и их приспособительные возможности при формировании признака «количество зерен в колосе». Максимальное количество зерен в колосе в среднем за два года имеют: Вьюга – 50,6 шт., Скипетр – 49,0 шт.,
что характеризует их высокую компенсаторную способность и генетическую гибкость.
По фактору стабильности признака «количество колосков в колосе» выделяются: Бирюза (SF =1,0), Вьюга (SF = 1,02).
Таблица 4
Адаптивный потенциал сортообразцов озимой пшеницы по количеству зерен в колосе
|
Название сортообразца |
Количество колосков в колосе, шт. |
||||
|
min (2018 г.) |
max (2019 г.) |
min – max |
|
SF |
|
|
Безенчукская 380 |
38,4 ± 1,0 |
39,5 ± 1,7 |
-1,1 |
39,0 |
1,03 |
|
Бирюза |
43,8 ± 1.,4 |
43,8 ± 1,4 |
0,0 |
43,8 |
1,00 |
|
Вьюга |
50,0 ± 1,5 |
51,2 ± 1,9 |
-1,2 |
50,6 |
1,02 |
|
Безенчукская 790 |
38,0 ± 1,3 |
39,2 ± 1,4 |
-1,2 |
38,6 |
1,03 |
|
Скипетр |
48,0 ± 1,1 |
50,0 ± 1,1 |
-2,0 |
49,0 |
1,04 |
|
Базис |
38,0 ± 1,7 |
39,7 ± 1,7 |
-1,7 |
38,9 |
1,04 |
|
Станичная |
42,0 ± 1,2 |
44,0 ± 2,0 |
-2,0 |
43,0 |
1,05 |
|
Zhajvir |
43,7± 1,4 |
47,7 ± 1,9 |
-4,0 |
45,7 |
1,11 |
|
Ignis |
44,0 ± 1,3 |
49,9 ± 1,3 |
-5,9++ |
47,0 |
1,13 |
Примечания : «+» – разница достоверна при Р≥ 0,05, «++» – разница достоверна при Р≥0,01, min – минимальная выраженность признака, max – максимальная выраженность признака, SF – фактор стабильности признака.
Масса зерна одного колоса – производная от количества зерен в колосе и массы 1000 зерен, формируется под влиянием генетических и экологических факторов. Максимальная масса зерна одного колоса у сортообразца Скипетр – 2,3 г, минимальная – у сортообразца Бирюза – 1,5 г
(табл. 5).
Максимальную устойчивость к стрессу по признаку «масса зерна одного колоса» имеют: Бирюза и Безенчукская 790 (табл. 5).
Высокой генетической гибкостью и компенсаторной способностью при формировании признака «масса зерна одного колоса» обладают: Скипетр, Базис, Станичная, сформировавшие максимальную в среднем за два года массу зерна одного колоса – 2,2; 1,9; 1,9 г соответственно (табл. 5).
В селекции на засухоустойчивость важен фактор стабильности признака, минимальная зависимость от варьирующих условий среды. Сортообразцы Бирюза, Базис, Станичная, Безенчукская 790 имеют минимальный в опыте показатель SF = 1,0-1,11, что объективно характеризует их способность противостоять абиотическому стрессу при формировании признака «масса зерна одного колоса».
Таблица 5
Адаптивный потенциал сортообразцов озимой пшеницы по массе зерна одного колоса
|
Название сортообразца |
Масса зерна одного колоса, г |
||||
|
min (2018 г.) |
max (2019 г.) |
min – max |
|
SF |
|
|
Безенчукская 380 |
1,3± 0,05 |
1,8± 0,08 |
- 0,5+++ |
1,6 |
1,38 |
|
Бирюза |
1,5± 0,06 |
1,5 ± 0,06 |
0,0 |
1,5 |
1,00 |
|
Вьюга |
1,5 ± 0,07 |
2,1 ± 0,16 |
-0,6+++ |
1,8 |
1,40 |
|
Безенчукская 790 |
1,5± 0,06 |
1,6 ± 0,07 |
-0,1 |
1,6 |
1,07 |
|
Скипетр |
2,0 ± 0,05 |
2,3 ± 0,09 |
-0,3++ |
2,2 |
1,15 |
|
Базис |
1,8 ± 0,12 |
2,0 ± 0,07 |
-0,2+ |
1,9 |
1,11 |
|
Станичная |
1,8 ±0,10 |
2,0 ± 0,07 |
-0,2+ |
1,9 |
1,11 |
|
Zhajvir |
1,7 ± 0,05 |
2,1 ± 0,09 |
-0,4++ |
1,9 |
1,24 |
|
Ignis |
1,02 ± 0,12 |
2,0 ± 0,08 |
-0,8+++ |
1,6 |
1,66 |
Примечания : «+» – разница достоверна при Р≥ 0,05, «++» – разница достоверна при Р≥0,01, «+++» – разница достоверна при Р≥0,001, min – минимальная выраженность признака, max – максимальная выраженность признака,
SF – фактор стабильности признака.
Заключение. В результате исследований выделены сортообразцы мягкой озимой пшеницы – источники, ценные для использования в селекции на засухоустойчивость в условиях Среднего Поволжья: Станичная, Дар Зернограда, Бирюза, Вьюга, Безенчукская 790.
1. Сухоруков, А. Ф. Селекция озимой пшеницы на засухоустойчивость в Среднем Поволжье / А. Ф. Сухору-ков, А. А. Сухоруков // Аграрная наука. – 2017. – №5. – С. 15-18.
2. Драгавцев, В. А. Неканонический подход к решению задачи наследственного повышения засухоустой-чивости у растений / В. А. Драгавцев, И. М. Михайленко, М. А. Проскуряков // Сельскохозяйственная биоло-гия. – 2017. – Т52, №3. – С. 487-500.
3. Ионова, Е. В. Перспективы использования адаптивного районирования и адаптивной селекции сель-скохозяйственных культур / Е. В. Ионова, В. Л. Газе, Е. В. Некрасов // Зерновое хозяйство России. – 2013. – №3(27). – С. 19-22.
4. Гончаренко, А. А. Экологическая устойчивость сортов зерновых культур и задачи селекции / А. А. Гонча-ренко // Зерновое хозяйство России. – 2016. – №2(44). – С. 31-36.
5. Рыбась, И. А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур / И. А. Рыбась // Сельскохозяй-ственная биология. – 2016. – Т.51, №5. – С. 617-626.
6. Беспалова, Л. А. Развитие генофонда как главный фактор третьей зеленой революции в селекции пшеницы / Л. А. Беспалова // Вестник Российской академии наук. – 2015. – №1. – С. 9-11.
7. Селянинов, Г. Т. Происхождение и динамика засух / Г. Т. Селянинов // Засухи в СССР, их происхожде-ние, повторяемость и влияние на урожай. – Л. : Гидрометиздат, 1958. – С. 5-29.
8. Литл, Т. Сельскохозяйственное опытное дело. Планирование и анализ : пер. с англ. / Т. Литл, Ф. Хиллз. – М. : Колос, 1981. – С. 38-50.
9. Rosielle, A. A. Teoretical aspects of selection for yield in stress and non – stress environment / A. A. Rosielle, J. Hambin // Crop. Sci. – 1981. – Vol. 21, №6. – P. 943-946.
10. Eberhart, S. A. Stability parameters for comparing varieties / S. A. Eberhart, W. A.Russel // Crop. Sci. – 1966. – №6. – P. 36-40.
11. Lewis D. Yene – environment interaction: а relations hip between dominance heterosis, phenotypic stability and variability / D. Lewis // Heredity. – 1954. – 8. – P. 333-356.
