CC BY
53
УДК 633.11.321:631.527.022
ОЦЕНКА АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ НОВЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ В ЛЕСОСТЕПНЫХ УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
В. Г. Кривобочек, доктор с.-х. наук, профессор
ФГБНУ «Пензенский НИИСХ», п. Лунино, Пензенская обл., Россия; е-таП: репгпиБЬ-Бгк© mail.ru, т. 89042668573
Проанализированы результаты испытания шести сортов яровой мягкой пшеницы Пензенского НИИСХ. Показано, что новые сорта по урожайности превосходят стандартный сорт Пирамида на 5,6...44,8 %. По уровню устойчивости к стрессовым факторам имеют значительные различия. Выделены сорта Экада 113 и Машенька с высокой устойчивостью к стрессовым условиям произрастания. Отмечено значительное преимущество перспективного сорта Архат, обладающего специфической адаптивной способностью. Для получения высоких и стабильных урожаев зерна рекомендуется широко использовать в производстве сорта яровой пшеницы, созданные в Пензенском НИИСХ и допущенные к возделыванию в регионах Российской Федерации: Экада 66 (7), Экада 109 (4, 5, 7, 9), Экада 113 (7,9), Архат (7) и использовать их в селекционной работе в качестве адаптивного исходного материала.
Ключевые слова: яровая мягкая пшеница, сорта, адаптивные свойства, экологическая пластичность, урожайность.
Введение. Яровая пшеница в Средне-волжском регионе занимает ежегодно до 1,2 млн. га, что составляет в структуре пашни около 10 %. Урожайность зерна этой культуры в значительной степени колеблется по годам от 15,3 (2000 г.) до 20,7 ц/га (2006 г.). На изменение урожайности влияют два основных фактора - погодные условия и технология возделывания, частью которой является сорт [1]. В решении задач по повышению урожайности и качества зерна основную роль играет приспособленность сорта к условиям возделывания. Поэтому в селекционных программах на первом месте стоит повышение продуктивности в сочетании с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам.
Уровень урожайности является основой адаптивности вновь создаваемых сортов. Общепризнано, что повышение урожайности сортов должно осуществляться путём повышения их устойчивости к стрессовым факторам. Современная селекционная работа направлена на создание сортов, обеспечивающих максимальную урожайность в благоприятные годы и при этом сорта должны формировать стабильный урожай в различные годы. В этой связи высказываются опасения, что селекция на высокую продуктивность может привести к потере адаптивности [2, 3, 4]. Решение вопроса о создании адаптивного сорта лежит в плоскости экологической селекции [5, 6]. Адаптивный сорт - это сорт экологически пластичный, приспособленный не только к оптимальным условия среды, но и к прояв-
лению минимальных и максимальных внешних факторов [7, 8, 9].
Цель исследования — оценка новых сортов яровой пшеницы по параметрам экологической пластичности и адаптивной способности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- выявить влияние сортовых различий и экологических факторов на урожайность яровой мягкой пшеницы;
- оценить адаптивные реакции яровой мягкой пшеницы по урожайности зерна;
- выявить источники ценных хозяйственно полезных признаков и свойств.
Материал, методика и условия. Исследования проводили на полях селекционного севооборота Пензенского НИИСХ в 2009-2014 гг., предшественник - чистый пар. Почвы опытного участка, на котором проводились исследования, - чернозём выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый, по гранулометрическому составу с содержанием гумуса 7,4 %. Пахотный горизонт имеет мощность 35.40 см. Легко-гидролизуемых форм азота - 6,57; подвижного фосфора Р2О5 - 15,72; обменного калия К2О - 17,6 мг/100 г почвы. Реакция почвенного раствора слабокислая, рН=5,5.
Двухфакторный опыт закладывали в шестикратной повторности на делянках с учётной площадью 10 м2. В качестве фактора А выступали сорта яровой пшеницы, фактора В - годы исследований. Объекты исследований: 6 сортов яровой мягкой пшеницы. Сорта Экада 66, Экада 109 и
Нива Поволжья № 2 (35) май 2015 43
Урожайность новых сортов яровой пшеницы (КСИ 2009-2014 гг.)
Сорт Год допуска к использованию Урожайность, т/га
Средняя К Пирамиде Мт Мах
± т/га в %
Пирамида 2000 1,94 - - 1,13 3,90
Экада 66 2009 2,14 0,20 10,3 0,67 4,68
Экада 109 2013 2,05 0,11 5,6 0,82 4,11
Экада 113 2014 2,31 0,37 19,0 1,36 3,75
Архат 2015 2,81 0,87 44,8 1,49 4,93
Машенька в ГСИ 2,59 0,65 33,5 1,48 4,05
НСРо 95 для фактора А -0,09; для фактора В : ставляет 0,07; для средних показателей -0,19
Экада 113 созданы по программе экологической селекции совместно с учёными Самарского, Ульяновского, Башкирского и Татарского НИИСХ. Эти сорта внесены в государственный реестр селекционных достижений и имеют высокую коммерческую ценность в Волго-Вятском (4), ЦентральноЧернозёмном (5), Средневолжском (7) и Уральском (9) регионах. Перспективные сорта яровой пшеницы Архат и Машенька выведены в Пензенском НИИСХ. В качестве стандарта использовали первый районированный сорт нашей селекции - Пирамида, который востребован в Волго-Вятском и Средневолжском регионах.
Вклад генотипа и факторов внешней среды в формирование урожайности зерна определяли по методике Б. А. Доспехова [10] на основе данных двухфакторного дисперсионного анализа результатов исследований. Параметры экологической пластичности — по методике Эберхарта и Расселла (Б. А. ЕЬегИаг!, W. А. ^ЭБеи) [11]. Согласно этой методике, параметры экологической пластичности определяют с помощью дисперсионного и регрессионного анализов. Устойчивость сортов к стрессу и среднюю урожайность в контрастных условиях среды определяли по уравнениям Россили и Хемблина [12] в интерпретации Гончаренко [13].
Метеорологические условия в годы исследований были разнообразны и достаточно полно отражали особенности лесостепной зоны Среднего Поволжья. Положительный индекс условий -1,97)) сложился в 2009 году. В этот год получена максимальная урожайность по сортам - от 3,75 до 4,93 т/га. В 2013 году при оптимальных условиях и положительном индексе (! - 0.37) сорта сформировали урожайность зерна от 2,37 до 3,04 т/га. Наиболее стрессовые условия из-за продолжительной засухи сложились в 2010 году (! - - 1,16). Однако сорта реагировали на
0,08; для взаимодействия «сорта х годы» со-
стрессовые условия не-одинаково. Значительное снижение урожайности наблюдалось у сортов Экада 66 и Экада 109.
Результаты исследований. Новые сорта яровой пшеницы превосходили по урожайности первый районированный сорт нашей селекции Пирамида (табл. 1). Средняя урожайность новых сортов достоверно выше, чем у стандарта. Превышение составило от 0,11 (у сорта Экада 109) до 0,86 т/га (у сорта Архат), или в процентах от 5,6 до 44,8. Существенный прирост урожайности показали сорта Машенька и Архат, что достигнуто благодаря повышению устойчивости сортов к экстремальным погодным условиям (засухе). Минимальная урожайность соответственно выше стандартного сорта Пирамида на 0,35; 0,36 т/га. Значительное повышение урожайности зерна по сортам наблюдалось и в благоприятные годы - от 0,15 до 1,03 т/га. Прежде всего, за счёт повышения устойчивости к полеганию и сокращения высоты растений. Устойчивость к полеганию у стандартного сорта Пирамида от 3 баллов (низкая) в 2009 году до 5 баллов в 2013 году (средняя, растения наклонены на 30...45°). Очень высокая устойчивость к полеганию отмечена у сорта Машенька (9 баллов) и высокая у сорта Архат (7.9 баллов). У сорта Машенька стебель короче по отношению к стандарту на 4 см при средней высоте растений 79,2 см. Небольшое снижение урожайности в благоприятный год отмечено у сорта степного экотипа Экада 113 - на 0,15 т/га. У этого сорта длина растений на 10 см больше, чем у стандарта.
По мнению В. В. Сюкова (2003), такие сорта имеют значительное преимущество в засушливые годы за счёт улучшения до-норно-акцепторных отношений. Экологическая сопряжённость урожайности с высотой растений усиливается при ужесточении условий среды [14]. По нашим данным при анализе сортов конкурсного испытания в
Экологическая устойчивость и пластичность сортов яровой пшеницы
Сорт Уровень устойчивости к стрессовым факторам (У2-У1) Средняя урожайность в контрастных условиях (У1+У2)/2 Экологическая пластичность, bi
Пирамида - 2,77 2,52 0,89
Экада 66 - 4,01 2,68 1,26
Экада 109 - 3,29 2,46 0,89
Экада 113 - 2,39 2,55 0,76
Архат - 3,59 3,14 1,13
Машенька - 2,59 2,75 0,87
условиях засухи 2010 года установлена положительная достоверная связь между высотой растений и урожайностью (г= 0,54). В благоприятных условиях, особенно в годы с избытком осадков, эта взаимосвязь отрицательная. Вместе с тем следует отметить, что сорта Экада 113 (ген ЬгТР), Архат (сочетание генов Ьг 19 и Ьг 34), Машенька (сочетание генов Ьг 19+ Ьг26) устойчивы к поражению бурой ржавчиной.
Вклад изучаемых факторов в общую изменчивость признака и основное их взаимодействие существенны на 5 %-ном уровне значимости. В соответствии с результатами дисперсионного анализа доля влияния на урожай факторов: погодные условия - 90,8 %, сорт - 3,7 %, взаимодействие факторов - 4,4 %%. Рфакт > Ртеор. Следовательно, нулевая гипотеза отвергается. Основной вклад в изменчивость признака вносили условия выращивания.
Разность между минимальными и максимальными значениями имеет отрицательный знак и показывает уровень устойчивости сортов к стрессовым условиям [13]. Наименьший разрыв между максимальной и минимальной урожайностью имели сорта Экада 113 и Машенька (табл. 2). Эти сорта обладают повышенной стрессоустойчиво-стью и имеют более широкий диапазон приспособительных возможностей. Менее устойчивым к стрессу оказался сорт Экада 66. Этот сорт требователен к уровню агротехники, только в этом случае он даст максимальную отдачу.
Средняя урожайность в контрастных условиях характеризует компенсаторную способность сорта. Чем выше этот показатель, тем устойчивее сорт к различным факторам среды. В наших исследованиях новые сорта имели более высокую среднюю урожайность в контрастных условиях в сравнении со стандартом. Очень интересен в этом плане сорт Архат. Он характеризуется невысоким уровнем устойчивости к стрессовым условиям и вместе с тем обладает высокой компенсаторной способностью (специфической адаптацией).
Адаптивные свойства сортов яровой пшеницы исследовали в течение пяти лет в различных условиях. Вычисляли коэффициент регрессии Ь, который указывает на реакцию генотипа при меняющихся факторах среды и служит показателем экологической пластичности. Из модели, предложенной Эберхартом и Расселом, идеальный высокоурожайный сорт должен иметь коэффициент регрессии, близкий к единице. К высокопластичным сортам (Ь>1) относятся Архат и Экада 66. Новые сорта Экада 113, Экада 109 и Машенька низкопластичные, они слабо реагируют на улучшение условий выращивания (Ь= 0,76 -0,89).
Для дальнейшей селекционной работы новые сорта яровой пшеницы могут служить источниками хозяйственно ценных признаков и свойств в гибридизации: Экада 66 - стабильная и высокая урожайность зерна, устойчивость к полеганию и основным болезням, хорошие технолого-хлебопекарные качества зерна и муки; Экада 109 - стабильная и высокая урожайность в сочетании с устойчивостью к основным листовым болезням и полеганию, хорошие хлебопекарные качества зерна; Экада 113 - ценная по качеству зерна, устойчивость к поражению бурой ржавчиной контролируется генами (Ьг 19 +ЬгТг); Архат - устойчивость к полеганию и поражению бурой ржавчиной (Ьг 19+Ьг 34); Машенька -очень высокая устойчивость к полеганию. Устойчивость к поражению бурой ржавчиной контролируется генами Ьг 19 и Ьг 26. Засухоустойчив и устойчив к повышенным температурам. Сорт обладает повышенной стрессоустойчивостью и имеет широкий диапазон приспособительных возможностей.
Выводы. Сорта яровой пшеницы имеют различные характеристики по генетическому потенциалу, продуктивности, реакции на условия выращивания и адаптивным свойствам. Наибольшей отзывчивостью на улучшение условий среды характеризуется сорт Экада 66 при низком уровне устойчивости к
Нива Поволжья № 2 (35) май 2015 45
стрессовым факторам. Сорт Архат отличается экологической пластичностью, а также высокой специфической адаптивной способностью. Экада 113 обладает высоким уровнем устойчивости к стрессовым условиям произрастания. Относительно пластичным можно считать сорт Экада 109 со слабой реакцией на условия выращивания. Перспективный сорт Машенька обладает генетической гибкостью.
Для получения высоких и стабильных урожаев зерна рекомендуется широко использовать в производстве сорта яровой пшеницы, созданные в Пензенском НИИСХ и допущенные к возделыванию в регионах Российской Федерации, Экада 66 (7), Экада 109 (4,5,7,9), Экада 113 (7,9), Архат (7) и использовать их в селекционной работе в качестве адаптивного исходного материала.
Литература
1. Вьюшков, А. А. Селекционно-генетическое улучшение яровой пшеницы / А. А. Вьюшков,
B. В. Сюков, П. Н. Мальчиков, С. Н. Шевченко. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Самара: Самарский научный центр РАН, 2012. - 266 с.
2. Жученко, А. А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы). -М.: РУДН, 2001. - Т. 1. - 780 с.
3. Кудряшов, И. Н. Оценка влияния генотип-средовых взаимодействий на хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы / И. Н. Кудряшов, А. В. Васильева, Л. А. Беспалова // Сб. науч. трудов в честь 90-летия Краснодарского НИИСХ. Т.1. Пшеница. - Краснодар, 2004. - С.79-85.
4. Кошеляев, В. В. Сортовой потенциал яровой мягкой пшеницы и ячменя в условиях Пензенской области / В. В. Кошеляев, И. П. Кошеляева, С. М. Кудин // Нива Поволжья. - 2012. - № 1(22). -
C. 17-21.
5. Методологические аспекты экологической селекции яровой мягкой пшеницы / В. В. Сюков, В. Г. Кривобочек, М. И. Потушанская и др. // Достижения науки и техники АПК. - 2002. - № 10. - С. 29-32.
6. Кузьменко, А. И. Саратовские сорта яровой мягкой пшеницы (практическая селекция) / А. И. Кузьменко // Саратов: Изд-во Саратовского университета, 2005. - 300 с.
7. Головоченко, А. П. Метод оценки адаптивности сортов яровой пшеницы по урожайности и качеству зерна: методические рекомендации / А. П. Головоченко, В. В. Глуховцев, Н. А. Головоченко. - Самара: ООО «Издательство Ас Гард», 2012. - 107 с.
8. Кривобочек, В. Г. Адаптивный потенциал сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Среднего Поволжья / В. Г. Кривобочек // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2010. - № 7. - С. 19-22.
9. Кривобочек, В. Г. Экологическая устойчивость сортов яровой и озимой пшеницы в Средне-волжском регионе / В. Г. Кривобочек, С. В. Косенко, И. Ф. Дёмина, Д. И. Капустин // Вестник РАСХН. - 2014. - № 5. - С. 34-35.
10. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
11. Eberhart, S. A. Stability parameters for comparing varieties / S. A. Eberhart, W. A. Russell //Crop Sci. - 1966. - № 1. - Р. 36-40.
12. Rossiellt, A. A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stressand non-stress environments / A. A. Rossiellt, J. Hamblin // Crop Sci. - 1981. - № 6. - P. 21.
13. Гончаренко, А. А. Сравнительная оценка экологической пластичности сортов зерновых культур / А. А. Гончаренко // Современные достижения и проблемы АПК в Центральном районе Нечернозёмной зоны: материалы научно-практической конференции. - Немчиновка, 2006. -
14. Сюков, В. В. Генетические аспекты селекции яровой пшеницы в Среднем Поволжье: дис. ... докт. биол. наук / В. В. Сюков. - Безенчук, 2003. - 170 с.
UDK 633.11.321:631.527.022
THE ASSESSMENT OF ADAPTIVE PROPERTIES OF NEW SPRING SOFT WHEAT ACCORDING TO YIELD PRODUCTIVITY IN THE CONDITIONS OF FOREST-STEPPE IN MIDDLE VOLGA AREA
The article deals with the analysis of test results of six varieties of spring soft wheat developed by Penza research Institute of agriculture. It is shown that the new varieties exceed the standard grade Pyramid on yield productivity by 5.6...to 44.8 %. The level of resistance to stress factors have significant differences.
С. 28-41.
V.G. Krivobochek, doctor of agricultural sciences, professor
FSBSU «Penza SRIA», s. Lunino, Penza region, Russia; e-mail: penzniish-szk@ mail.ru, t. 89042668573.
The varieties Acad 113 and Mashenjka with high resistance to stressful growing conditions were marked. A significant advantage of promising variety Arhat, having a specific adaptive capacity was also marked. To obtain high and stable yields of grain the varieties developed by Penza SRIA and approved for cultivation in the regions of the Russian Federation : Akada 66 (7), Acada 109 (4, 5, 7, 9), Acada 113 (7,9), Arkhat (7) are recommended for use in breeding work as adaptive initial material.
Key words: spring wheat, soft wheat, varieties, adaptive properties, ecological flexibility, yield productivity.
References:
1. Vjushkov, A. A. Breeding and genetic improvement of spring wheat / A. A. Vjushkov, V. V. Syuk-hov, P. N. Malchikov, S. N. Shevchenko. - Ed. 2-e, Rev. and added. - Samara: Samara scientific center of RAS, 2012. - 266 p.
2. Zhuchenko, A. A. Adaptive system of plant breeding (ecological and genetic basis). - M.: PFUR, 2001. - Volume 1. - 780 p.
3. Kudryashov, I. N. Evaluation of the effect of genotype-environmental interactions on economic features of winter wheat / I. N. Kudryashov, A. V. Vasilieva, L. A. Bespalova, // Collection of scientific. papers in honor of the 90th anniversary of the Krasnodar research Institute of agriculture. Vol. 1. Wheat. -Krasnodar, 2004. - P. 79-85.
4. Koshelyayev, V. V. Varietal potential of spring wheat and barley in the conditions of the Penza region / V. Koshelyayev, I. P. Koshelyayeva, S. M. Kudin // Niva Povolzhya. - 2012. - № 1(22). - P. 17-21.
5. Methodological aspects of ecological breeding of spring soft wheat / V.V. Syukov, V. G. Krivobo-chek, M. I. Potushanskaya et.al. / / Dostizeniya nauki i tekhniki APK. - 2002. - No. 10. - P. 29-32.
6. Kuzmenko, A. I. Saratov varieties of spring soft wheat (practical breeding) / A. I. Kuzmenko // Saratov: Publishing house of Saratov University, 2005. - 300 p.
7. Golovochenko, A. P. Method to assessment of the adaptability of varieties of spring wheat according to yield productivity and grain quality: methodical recommendations / A. P. Golovochenko, V. V. Glukhovtsev, N. A. Golovochenko. - Samara: LLC "Publishing house AS Gard", 2012. - 107 p.
8. Krivobochek, V. G. Adaptive potential of varieties of spring soft wheat in the conditions of the Middle Volga region / V. H. Krivobochek // Vestnik of Saratov state agrarian university in the name of N. I. Vavilov. - 2010. - No. 7. - P. 19-22.
9. Krivobochek, V. G. Environmental sustainability of varieties of spring and winter wheat in the middle Volga region / V. G. Krivobochek, S. V. Kosenko, I. F. Dyomina, D. I. Kapustin // Vestnik of Russian academy of agricultural sciences. - 2014. - No. 5. - P. 34-35.
10. Dospekhov, B. A. Methods of field experience (with the basics of statistical processing of research results) / B. A. Dospekhov - M.: Kolos, 1979. - 416 p.
11. Eberhart, S. A. Stability parameters for comparing varieties / S. A. Eberhart, W. A. Russell //Crop Sci. - 1966. - № 1. - Р. 36-40.
12. Rossiellt, A. A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stressand non-stress environments / A. A. Rossiellt, J. Hamblin // Crop Sci. - 1981. - № 6. - P. 21.
13. Goncharenko, A.A. Comparative evaluation of ecological plasticity of varieties of grain crops / A. A. Goncharenko // Modern achievements and problems of AIC in the Central Non-Black soil zone: materials of the scientific practical conference. Nemchinovka, 2006. S.28-41.
14. Syukov, V.V Genetic aspects of selection of spring wheat in the Middle Volga area: Diss... Doctor. biol. sciences / V. V. Syukov. - Bezenchuk, 2003. - 170 p.
Нива Поволжья № 2 (35) май 2015 47
