CC BY
60
Характеристика сортов яровой пшеницы по уровню потребления ресурсов внешней среды
В.В. Глуховцев, д.с.-х.н., академик РАСХН, А.П. Головоченко, д.с.-х.н., Н.А. Головоченко, м.н.с., ГНУ Поволжский научноисследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова
Усовершенствование комплексной селекции адаптированных сортов тесно связано с оценкой потребления ими ресурсов внешней среды. Создание ресурсоэкономичных сортов является залогом роста эффективности ресурсосберегающих технологий [1].
Цель исследований заключалась в оценке различий сортов яровой мягкой пшеницы по использованию ведущих ресурсных факторов внешней среды лесостепи Средневолжского региона РФ в формировании урожайности и качества зерна.
Условия и методика исследований. Проведен многофакторный опыт на 9 сортах яровой пшеницы селекции Поволжского НИИСС Ершов-ской ГОС Самарского НИИСХ в 2003—2006 гг. с привлечением в анализ данных прошлых лет.
В опыте по типичным предшественникам на почвах обыкновенного суглинистого чернозема изучалось влияние на урожайность сортов совокупности факторов: среднесуточной температуры воздуха, осадков, ФАР, ГТК по периодам «всходы
— колошение» (ПВК), «колошение — восковая спелость» (ПКВС), «всходы — восковая спелость» (ПВВС), а также запасов продуктивной влаги в почве 0—100 см перед посевом; комплекса болезней и вредителей, выраженного как биотическая нагрузка в единицах биотического индекса сортов; минеральных удобрений в дозах д.в. NPK 48—280 кг, вносимых при посеве, при соотношении N:P:K, близких к 1:1:1. Эти факторы являются определяющими урожай яровой пшеницы в регионе [2, 4]. Задача определения различий сортов по использованию данных факторов внешней среды нашла решение в исследовании путем сравнений сортов по индексу потребления ресурсов (ИПР).
Природные факторы жизни растений — плодородие почвы, тепло, осадки, ФАР, болезни и вредители культуры — ежегодно возобновляются в интервале типичных значений характеризующих их показателей. По нашему мнению, ресурс — это диапазон значений показателя, характеризующего фактор, присущий региону возделывания культуры и ежегодно утилизируемый в ее урожайности и качестве зерна.
Расчетный нормированный ресурс определяется делением суммы наблюдаемого учтенного ресурса (тепла, осадков, ФАР, удобрений) за пери-
од вегетации растений на величину урожайности зерна, показателя его качества.
Интервалы значений факторов многолетнего исследования составили по сумме среднесуточных температур воздуха 745—998°С в период «всходы — колошение» (ПВК); 735—993°С — в период «колошение — восковая спелость» зерна (ПКВС); по сумме осадков — 14—134 мм в ПВК, 31—128 мм в ПКВС, по запасам продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом
— 140—219 мм; по биотической нагрузке — 0,042—0,368 единиц биотического индекса; по припосевным удобрениям — 48—280 кг д.в. NPK в соотношении №Р:К, близком к 1:1:1.
Результаты исследований. Экспериментальные данные позволили разработать методику расчета индексов потребления ресурсов сортов. В настоящей статье дается анализ затрат ресурсов на 1 ц/га зерна.
Суть методики заключается в следующем:
1) на основе расчетных нормированных 9 ресурсных факторов для всех изучаемых сортов яровой пшеницы были определены коэффициенты использования ресурсов (КИР) по годам исследований, которые характеризуются долями сопряженной изменчивости каждого из ресурсов в общей изменчивости всех коррелирующих ресурсов, затраченных на образование 1 ц зерна с 1 га; состав и количество учитываемых ресурсов методикой не ограничены;
2) на основе КИР рассчитаны эффективные нормированные ресурсы (ЭНР), показывающие доли расчетных ресурсов, затраченные растениями непосредственно на формирование единицы урожая зерна;
3) ИПР — индекс потребления ресурсов сорта, представляет собой безразмерную сумму усредненных отношений величин эффективных нормированных ресурсов сорта и стандарта, определенный по варианту опыта, в среднем для сорта за год, период лет.
Если ИПР < 1,0, то сорт экономичнее стандарта. При ИПР > 1,0 сорт более затратный, чем стандарт. Если ИПР = 1,0, то сорт и стандарт одинаковы по затратам ресурсов на образование единицы урожая зерна.
Различия по величине ИПР обусловлены разнообразием генотипических реакций сортов на условия вегетации. Они проявляются в различиях длительностей фаз роста и развития, устойчивости к болезням и вредителям, засухо- и жароустойчивости, габитуса, морфотипа, площади листовой поверхности и других признаков и свойств растений сортов.
Информация, заложенная в коэффициентах использования ресурсов, является ключевой в интерпретации индексов потребления ресурсов сортов.
Расчет КИР (а;) позволил впервые охарактеризовать степень влияния ведущих факторов онтогенеза яровой пшеницы на единицу урожайности культуры в лесостепной зоне 7-го региона РФ (табл. 1). Высокая изменчивость погодных факторов по годам способна вызвать модификацию величин коэффициентов использования ресурсов.
Их анализ показал, что к стабильным ресурсам в лесостепи Среднего Поволжья, отличающимся высокой долей участия в формировании единицы урожайности яровой пшеницы (12,0—15,5%), в опыте были отнесены следующие: сумма среднесуточных температур воздуха, сумма ФАР по периодам вегетации растений, продуктивная
влага в метровом слое почвы к посеву яровой пшеницы. Группу нестабильных ресурсов с высокоизменчивой долей участия в формировании 1 ц/га зерна составили сумма осадков по периодам вегетации и биотическая нагрузка. Технологический ресурс припосевных удобрений оказывал слабое влияние (не выше 5,13%) на образование 1 ц/га зерна яровой пшеницы. С одной стороны, отсутствие удобрений вызывало небольшое повышение коэффициентов использования других ресурсов, особенно в благоприятный год (до 0,85%). С другой стороны, применение удобрений снижало использование других ресурсов на формирование 1 ц/га зерна яровой пшеницы.
Используя в качестве стандарта высокоадаптированный сорт Кинельская 60, были рассчитаны индексы потребления ресурсов сортов по вариантам опыта, в среднем за год и за период лет (табл. 2).
1. Коэффициенты использования нормированных ресурсов сортами яровой пшеницы в контрастные по условиям годы. Поволжский НИИСС, 2003—2006 гг.
Ресурсы внешней среды, Коэффициент использования нормированного ресурса по годам (КИР) Диапазон варьирования
нормированные на 1 ц/га зерна 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. нормированного ресурса
1. Сумма среднесуточных температур воздуха (°С/ц) за периоды
всходы - колошение 0,1414 0,1501 0,1200 0,1266 22,2-112,7
2. Колошение - восковая спелость зерна 3. Сумма осадков (мм/ц) за периоды 0,1512 0,1380 0,1246 0,1304 25,0-118,1
всходы - колошение 0,1304 0,0438 0,1268 0,1371 1,8-6,3
4. Колошение - восковая спелость зерна 0,0448 0,0988 0,1258 0,1367 2,1-7,2
5. Продуктивная влага в метровом слое почвы к посеву (мм/ц) 6. Сумма ФАР (109 кДж/ц) за периоды 0,1562 0,1579 0,1281 0,1368 4,9-22,9
всходы - колошение 0,1463 0,1548 0,1189 0,1277 0,152-0,627
7. Колошение - восковая спелость зерна 0,1507 0,1444 0,1225 0,1343 0,124-0,562
8. Биотическая нагрузка за периоды всходы - восковая спелость (единиц биотического индекса на 1 ц зерна) 0,0772 0,1009 0,1207 0,0192 0,0029-0,0478
9. Затраты припосевных удобрений (ц д.в. ЫРК/ц) ВСЕГО: 0,0018 1,000 0,0113 1,000 0,0126 1,000 0,0513 1,000 0,033-0,130
Примечание: для расчетов ИПР используется значение КИР в долях от 1,0
2. Усредненные индексы потребления ресурсов (ИПР) внешней среды сортов яровой мягкой пшеницы в опыте 2003—2006 гг. Поволжский НИИСС, Кинель
Сорт Величина ИПР по годам Ранг экономичности сорта в среднем за 2003-2006 гг.
2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 20032006 гг.
Кинельская 60, стандарт 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 6
Прохоровка 0,898 1,217 1,475 0,893 1,121 7
Кинельская 61 1,288 1,109 1,457 1,003 1,214 9
Кинельская нива 0,898 0,902 0,966 0,836 0,900 4
Тулайковская 5 0,820 0,959 0,904 0,867 0,862 2
Кинельская 59 1,273 1,107 1,295 1,019 1,174 8
Грекум 3835 0,948 0,945 0,853 0,964 0,928 5
Кинельская отрада 0,855 0,699 0,706 0,967 0,807 1
Эритроспермум 5032/1 0,996 0,809 0,750 0,959 0,878 3
В среднем за 2003—2006 гг. выделились как более ресурсоэкономичные, чем стандарт, сорта яровой пшеницы Кинельская отрада (ИПР = 0,807), Тулайковская 5 (0,862), Эритроспермум 5032/1 (0,878), Кинельская нива (0,900), Грекум 3835 (0,928). Использовали больше ресурсов на 1 ц зерна с 1 га, чем стандарт, сорта Прохоровка (1,121), Кинельская 59 (1,174), Кинельская 61 (1,214).
Лучшие ресурсоэкономичные сорта тратили на 1 ц/га зерна в среднем за годы исследований на 19,3—10,0% ресурсов меньше, чем Кинель-ская 60.
Величина индекса потребления ресурсов в экстремальный год показывает степень засухоустойчивости сортов: чем меньше индекс, тем выше устойчивость сорта к засухе. В 2005 г. различия сортов по ИПР наблюдались в большей степени, чем в другие годы. Перспективные сорта Кинельская отрада, Эритроспермум 5032/1 экономили на 1 ц/га зерна 29,6% и 25,0% ресурсов соответственно. Они рекомендуются как источники низкого потребления ресурсов внешней среды в условиях засухи и в среднемноголетнем плане для селекции на высокую продуктивность. Их дополняют и рекомендуются в скрещивания сорта Тулайковская 5, Кинельская нива.
В благоприятном 2006 г. потребовалось мень-
ше ресурсов, чем стандарту Кинельская 60, на образование 1 ц/га зерна сортам Кинельская нива (0,836), Тулайковская 5 (0,867), Прохоровка (0,893), Эритроспермум 5032/1 (0,959), Грекум 3835 (0,964), Кинельская отрада (0,967); практически на уровне стандарта — сортам Кинельская 61 (1,003) и Кинельская 59 (1,019).
Таким образом, оценка ресурсопотребления сортов яровой пшеницы открывает новый подход в комплексной селекции, интегрирующий взаимодействие факторов внешней среды с биологической природой растений. Он позволяет дать числовую характеристику потребления каждого ресурса и совокупности ресурсов сортами и, следовательно, дифференцировать их. Замена старых стандартов на новые не влияет на возможности дифференциации сортов по индексу потребления ресурсов. Она ужесточает отбор более экономичных сортов и ведет к прогрессу селекции в этом направлении.
Литература
1. Жученко, А.А. Ресурсный потенциал производства зерна в
России (теория и практика). М.: ООО «Изд-во Агрорус», 2004. 1109 с.
2. Вьюшков, А.А. Селекция яровой пшеницы в Среднем Поволжье. Самара, 2004. 224 с.
3. Глуховцев, В.В. Селекция ярового ячменя в Среднем Поволжье. Самара, 2005. 232 с.
4. Головоченко, А.П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне Среднего Поволжья. Кинель, 2001. 380 с.
