CC BY
20
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 633.522
АДАПТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНОПЛИ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА
СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Акимова Ольга Ивановна,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры агрономии
Кадычегова Валентина Ивановна,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры агрономии
Чагин Виталий Владимирович,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрономии
Еленкова Наталья Геннадьевна,
аспирант
Хакасский государственный университет имени Н. Ф. Катанова (г. Абакан)
Ненаркотическая конопля - ценная техническая культура, малораспространенная в Республике Хакасия. В статье приведены результаты агроэкологического изучения 3 сортов технической конопли в лесостепной зоне Хакасии. Выявлено влияние условий возделывания и генотипа на формирование урожайности семян изучаемых сортов. Элементы агротехники (срок посева, норма высева и минеральные удобрения) - оказали значительное достоверное влияние на семенную продуктивность в опыте. Максимальная по опыту урожайность семян отмечалась при посеве 17 мая, с нормой высева 1 млн всхожих семян на 1 га, при P45K45 - 4,67 ц/га в среднем у изучаемых сортов. Вклад фактора «сорт» в изменчивость показателя составил 35,51 %. По урожайности семян в среднем по опыту выделился сорт Надежда (4,5 ц/га). Более высокий показатель гомеостатичности по урожайности семян и низкая вариабельность признака отмечены у сортов Вера и Омегадар-1. Выявлено, что сорт Надежда (bi = 1,30) более требователен к уровню агротехники в изучаемой группе сортов, а сорт Омегадар-1 относится к экстенсивным сортам. Различия по величине показателя стабильности a2d между сортами были существенны (Тф > F05). Показана высокая стабильность сорта Вера, урожайность которого обусловлена генетическими особенностями сорта.
Ключевые слова: конопля, сорт, урожайность, дисперсионный анализ, экологическая пластичность, стабильность, почвенно-климатические условия, юг Средней Сибири.
ADAPTABILITY OF TECHNICAL HEMP IN THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE SOUTH
OF CENTRAL SIBERIA
Akimova Olga Ivanovna,
PhD. in Agricultural Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Agronomy Departmant
Kadychegova Valentina Ivanovna,
PhD. in Agricultural Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Agronomy Departmant
Chagin Vitaly Vladimirovich,
PhD. in Agricultural Sciences, Associate Professor of the Agronomy Departmant
Elenkova Natalia Gennadievna,
postgraduate student Katanov Khakass State University (Abakan)
Non-narcotic hemp is a valuable technical crop that is not widely distributed in the Republic of Khakassia. The article presents the results of an agroecological study of 3 varieties of technical hemp in the forest-steppe zone of Khakassia. The influence of cultivation conditions and genotype on the formation of the seed yield of the studied varieties was revealed. Elements of agricultural technology (the sowing period, the seeding rate and mineral fertilizers) had a significant impact on seed productivity in the experiment. The maximum seed yield according to experiment was observed when sowing on May 17, with a seeding rate of 1 million tons of germinable seeds per 1 ha, with P45K45 - 4.67 c / ha on average in the studied varieties. The contribution of the «variety» factor to the variability of the indicator was 35.51 %.
In terms of seed yield on average the Nadezhda variety (4.5 c/ha) was distinguished by experiment. A higher rate of homeostasis on the seed yield and low variability of the feature was observed in the varieties Vera and Omegadar-1. It was revealed that the variety Nadezhda (bi = 1.30) is more demanding of the level of agricultural technology in the studied group of varieties, and the variety Omegadar-1 is referred to the extensive varieties. The differences in the parameter of the stability index rt d between the varieties were significant (F$ > F05). The high stability of the variety Vera was shown, the yield of which is due to the genetic characteristics of the variety.
Keywords: hemp, variety, yield, analysis of variance, ecological plasticity, stability, edaphoclimatic parameters, the South of Central Siberia.
Введение. Конопля может служить сырьем для производства до 40 тысяч видов продукции для медицинской, пищевой, текстильной, бумажной, строительной, авиационной, топливной и других отраслей промышленности [1].
Интерес к безнаркотической конопле в последние годы объясняется выявлением у данной культуры новых уникальных свойств, позволяющих получать как инновационные композиционные материалы нового поколения с применением их в авиационной и ракетно-космической технике, судо- и автомобилестроении, производстве медицинского и бытового оборудования, так и пищевую экопродукцию для здорового питания [2].
По состоянию на 26 февраля 2020 года в Государственном реестре селекционных достижений значится 31 сорт ненаркотической конопли, допущенный к использованию на территории Российской Федерации [3].
Чтобы полнее использовать биологический потенциал сорта, он должен вписываться в конкретные условия внешней среды [4].
Сравнение генотипов, выращенных в различных местах или в одном месте, но в различных условиях, показывает, что генотипический эффект не является постоянным, а варьирует в зависимости от условий, то есть здесь имеет место взаимодействие «генотип - среда».
Оценка взаимодействия «генотип - среда» дает представление о стабильности и пластичности изучаемого генотипа, которые у растений играют значительную роль в приспособлениях, в поддержании внутренней среды и сохранении гомеостаза. Наибольшая адаптив-
ность генотипа может быть достигнута за счет пластичности одних признаков, которые, в свою очередь, обусловливают стабильность проявления других [5].
Для расчёта показателей адаптивности исследователи используют различные приёмы для расширения экологической изменчивости. Так С. Бороевич [6] предлагает использовать географические пункты. Однако для увеличения модификационной изменчивости по изучаемым признакам также приемлемы предшественники, сроки посева, нормы высева и др. [7; 8].
Целью проведенных исследований являлось изучение индивидуальной реакции сортов конопли на варьирующие элементы агротехники культуры.
Условия и методы исследования. Исследования проводились с учётом методики государственного сортоиспытания в лесостепной зоне Республики Хакасия на земельных угоди-ях крестьянско-фермерского хозяйства (далее -КФХ) Кейль [9]. Изучались сорта: Вера, Надежда и Омегадар-1. Предшественник -яровая пшеница. Посев экологического сортоиспытания проведен 17 и 27 мая сеялкой РС-1М. Нормы высева конопли: 0,5, 1,0 и 1,5 млн всхожих семян на 1 га. Минеральные удобрения в междурядья внесены в дозе Р45К45 в фазе первого настоящего листа. Учётная площадь делянки - 2,5 м2. Повторность - четырёхкратная. Уборка - методом пробного снопа с последующим обмолотом.
Статистическая обработка результатов исследований проведена по методике Б. А. До-спехова [10] с помощью программы обработки
данных полевого опыта Field Expert vl.3 Pro (Свидетельство о государственной регистрации № 9455) согласно методическим рекомендациям О. И. Акимовой и Д. Н. Акимова [11]. Реакция сортов конопли на изменчивость условий внешней среды определена: гомеоста-тичность - по В. В. Хангильдину [12]; экологическая пластичность и стабильность - по методике С. А. Эберхарта (S. A. Eberhart) и В. А. Рассела (W. A. Russell) [13].
Зона проведения исследования характеризуется резко континентальным климатом, средним количеством осадков (248-333 мм), безморозным периодом 149 дней. Метеорологические условия периода вегетации были на уровне среднемноголетних значений. Сумма осадков за период май - сентябрь составила 252 мм, среднемесячная температура периода - 10,6 оС. Опыты закладывались на черноземе обыкновенном, среднесуглинистом. Содержание гумуса в пахотном слое - 3,2 %; подвижного фосфора - 41,5 мг/кг; калия -214,8 мг/кг; нитратного азота - 8,9 мг/кг.
Результаты исследований и их обсуждение. В проведенном исследовании элементы агротехники использованы как факторы изменчивости продуктивности технической конопли в рамках одного вегетационного периода, что позволило определить взаимодействие «генотип - среда».
Для получения данных о доле участия взаимодействия «генотип - среда» в формировании урожайности семян технической конопли проведено разложение общей изменчивости на её составляющие. На основании модели четырёхфакторного дисперсионного анализа определены значения компонентов вариансы, то есть части общей вариансы, приходящиеся на генотипический эффект, эффект сроков посева, нормы высева, минеральных удобрений и эффектов взаимодействия изучаемых факторов (рис.). Вклад изучаемых факторов и их взаимодействия в изменчивость урожайности семян конопли был существенным.
5,75 0,48 _
3,32
35,51
22,38
7,35
I срок посева (25,77 %) I норма высева (7,35 %>) удобрения (22,38 %) сорт (35,51 %) I срок посева - норма высева (3,32 %)
срок посева - удобрения (0,48 %) I срок посева - удобрения (5,75 %) I срок высева - удобрения (0,3 %)
срок высева - сорт (0,9 %) ■ удобрения - сорт (0,04 %)
I срок посева - норма высева - удобрения (0,21 %) срок посева - норма высева - сорт (0,33 %) срок посева - удобрения - сорт (0,07 %) срок высева - удобрения - сорт (0,24 %) срок посева - норма высева - удобрения - сорт (0,35 %)
Вклад изучаемых факторов в изменчивость урожайности семян конопли в опыте, %
Значительное влияние на урожайность семян технической конопли оказали сроки посева и внесение минеральных удобрений (25,77 и 22,38 % соответственно), а также нормы высева (7,35 %). Максимальная урожайность семян в опыте отмечалась при раннем сроке посева с нормой высева 1 млн всхожих семян на 1 га при внесении фосфорно-калийных удобрений - 4,67 ц/га в среднем у изучаемых сортов.
Вклад генотипических различий изучаемых сортов в общую изменчивость урожайности составил 32,51 %. Большая урожайность в опыте отмечалась у сорта Надежда - 4,5 ц/га. У сортов Омегадар-1 и Вера урожайность семян была существенно меньше - 3,6 и 3,9 ц/га, различия между данными вариантами существенны на 5%-м уровне значимости.
Индивидуальная реакция сортов на изменчивость условий выращивания может быть оценена через их адаптивность. Стабильность урожайности может быть определена методом вариационного анализа. Одним из показателей адаптивности сорта может быть гомеостатич-ность (Нот). Высокое значение показателя гомеостатичности при низкой вариабельности признака говорит об адаптивности сорта [12].
Сорта Вера и Омегадар-1 обладают более высоким гомеостазом в изучаемом наборе сортов и могут обеспечить стабильность урожая в различных условиях возделывания сорта (табл.).
Согласно методике С. А. Эберхарта и В. А. Рассела [13] определяли параметры экологической пластичности: коэффициент линейной регрессии (Ы) и дисперсии (оМ). Первый показывает отклик генотипа на улучшение условий выращивания, а второй характеризует стабильность сорта в различных условиях сре-
ды: чем меньше значение о^, тем более стабилен признак.
Перед началом расчета коэффициентов линейной регрессии Ы и стабильности о^ на основании результатов дисперсионного анализа устанавливается факт наличия взаимодействия «генотип - среда» для всей совокупности изучаемых сортов. В проведенных нами исследованиях определено, что оно составляет 11,99 %, что позволяет рассчитать линейную регрессию и стабильность сорта в меняющихся условиях среды. Сорта испытаны под влиянием трёх факторов изменчивости и их взаимодействий, то есть каждый генотип имеет 12 вариаций изменчивости, что достаточно для расчёта линейной регрессии Ы и стабильности
о2а.
По методике, предложенной С. А. Эберхар-том и В. А. Расселом [13], можно рассчитать индекс условий среды (Щ), который позволяет выделить лучшие и худшие условия для формирования семян культуры. Лучшие условия для формирования семян конопли (Щ = 0,66) сложились при посеве 17 мая при норме высева 1,0 млн, норме внесения удобрений Р45К45. Худшие - при посеве 27 мая при норме высева 0,5 млн без внесения удобрений.
Коэффициент линейной регрессии урожайности сортов Ы показывает их реакцию на изменение условий выращивания. Чем выше значение коэффициента Ы >1, тем большей отзывчивостью обладает данный сорт. Такие сорта требовательны к высокому уровню агротехники, так как только в этом случае они дадут максимум отдачи. В случае Ы < 1 сорт реагирует слабее на изменение условий среды, чем в среднем весь набор изучаемых сортов.
Таблица
Параметры адаптивности урожайности семян сортов конопли
Сорта V, % Нот Ы о2д
Вера__10,53__4,20__0,96__0,013_
Надежда__13,54__3,87__130__0,045_
Омегадар 1 11,04 4,53 0,75 0,070
Такие сорта лучше использовать на экстенсивном фоне, где они дадут максимум отдачи при минимуме затрат. При условии Ы = 1 имеется полное соответствие изменения урожайности сорта изменению условий выращивания.
В наших исследованиях сорт Омегадар-1 наименее отзывчив на условия выращивания. При увеличении уровня урожайности на 1 ц/га в данной группе сортов, сорт Омегадар-1 увеличивает урожайность только на 0,75 ц/га. Данный сорт можно отнести к экстенсивным сортам, обеспечивающим урожайность при минимальных затратах.
Сорт Надежда относится к интенсивным сортам, требователен к уровню агротехники (Ы = 1,3) и обеспечит прибавку урожайности семян конопли на 1,3 ц/га при повышении уровня урожайности в среднем по опыту на 1 ц/га.
Оценку различий по стабильности урожайности а^ сорта можно получить с помощью Б-критерия: Fф = а^ (1) / аМ (2), где а2ё (1) > аМ (2). Достоверные различия по стабильности выявлены между сортами Надежда и Вера (Бф = 3,46); Омегадар-1 и Вера ^ф = 5,38), так
как расчетные значения Бф больше Fo5 (3,44). Это говорит о высокой стабильности сорта Вера, урожайность которого обусловлена генетическими особенностями сорта, и о его достоверном превосходстве по данному показателю над сортами Надежда и Омегадар-1.
Заключение. На основании проведенных исследований выявлено, что в четырёхфактор-ном полевом опыте в лесостепной зоне Хакасии значительное влияние на изменчивость урожайности семян оказал фактор «сорт» (35,51 %).
Сорта Вера и Омегадар-1 в изучаемом наборе сортов могут обеспечить стабильность урожая при изменяющихся условиях возделывания сорта. Сорт Омегадар-1 относится к экстенсивным сортам, слабо отзывается на улучшение условий возделывания. Сорт Вера отличается генетически обусловленной высокой стабильностью урожайности. Сорт Надежда относится к интенсивным сортам -урожайность повышается при улучшении условий возделывания.
Библиографический список
1. Сухорада Т. И. Конопля - культура будущего // Тр. Краснодарского НИИСХ им. П. П. Лукьяненко. 2000. С. 8-13.
2. Серков В. А. Селекция и семеноводство однодомной безнаркотической конопли в лесостепи Среднего Поволжья: монография. Пенза: РИО ПГСХА, 2012. 230 с.
3. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). М: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. 680 с.
4. Гончаров П. Л., Гончаров Н. П. Методические основы селекции растений. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1993. 312 с.
5. Методика расчета и оценки параметров экологической пластичности сельскохозяйственных растений / сост. В. А. Зыкин, И. А. Белан, В. С. Юсов. Уфа: Изд-во Башкирского государственного аграрного университета, 2005. 44 с.
6. Бороевич С. Принципы и методы селекции растений / пер. с сербохорв. В. В. Иноземцева; под ред. А. К. Федорова. М.: Колос, 1984. 344 с.
7. Аниськов Н. И. Использование параметров экологической пластичности сортов ярового ячменя на заключительном этапе селекционного процесса // Науч.-техн. бюл. / ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние, 1986. Вып. 14: Экологическая пластичность сортов полевых культур. С. 23-30.
8. Изменчивость технологических качеств зерна яровой мягкой пшеницы в зависимости от сроков сева / А. А. Бородыня, В. И. Кадычегова, А. Н. Кадычегов [и др.] // Проблемы развития АПК Саяно-Алтая: материалы международной научно-практической конференции. Абакан: ООО «Фирма «Март», 2013. С. 294-296.
9. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1989. Вып. 2. 279 с.
10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыт. М.: Агропромиздат, 1985. 352 с.
11. Акимова О. И., Акимов Д. Н. Использование статистических методов обработки опытных данных при выполнении студенческих научных работ // Вестник Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова. 2016. № 18. С. 76-78.
12. Хангильдин В. В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа // Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1978. С. 111-116.
13. ЕЬегИаг! S. A., Russell W. A. Stability parameters for comparing varieties // Jorp Sci. 1966. V. 6. № 1. P. 36-40.
© Акимова О. И., Кадычегова В. И., Чагин В. В., Еленкова Н. Г., 2022
