CC BY
57
DOI:10.24411/0235-2451-2018-10611 УДК 633.11.:631.527
ОЦЕНКА АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ТАТАРСКОГО НИИСХ
И. Д. ФАДЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: fad-ir2540@ mail.ru)
М. Ш. ТАГИРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель учреждения
И. Н. ГАЗИЗОВ, научный сотрудник
Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное структурное подразделение федерального исследовательского центра КазНЦ РАН, ул. Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Российская Федерация
Резюме. В условиях северных районов Среднего Поволжья в 2011-2017 гг. проводили исследования с целью определения урожайности, адаптивной способности, экологической стабильности и селекционной ценности пяти сортов озимой мягкой пшеницы селекции Татарского НИИСХ - Казанская 560, Надежда, Дарина, Универсиада, Султан. Почва - серая лесная, предшественник - чистый пар. Минеральные удобрения (азофоску при посеве, аммиачную селитру в весеннюю подкормку) вносили из расчета на запланированный урожай 6,0 т/ га. Площадь делянки 25 м2. Размещение рендомизированное. Повторность 4-х кратная. Эксперимент двухфакторный: фактор А - сорта, фактор В - годы исследований. Параметры общей и специфической адаптивной способности (ОАС и САС), относительной стабильности (Sgi, %), селекционной ценности генотипов (СЦГ) по признаку «урожайность» рассчитывали по методике, предложенной А. В. Кильчевским и Л. В. Хотылевой. Новые сорта по урожайности превосходили стандарт Казанская 560 на 22,6.46,7 %. Значимое влияние на признак «урожайность» оказывали генотип (56,14 %) и условия среды (26,02 %). Дисперсии генотипов (MS=3,358) превалировала над дисперсией взаимодействия «генотип х среда» (MS=0,017). Новый сорт Универсиада превосходил стандарт по урожайности (+46,70 %), общей адаптивной способности (0Ас=0,919) и селекционной ценности генотипа (СЦГ=4,26). По специфической адаптивной способности лучшими сортами были Казанская 560 (САС=0,393) и Султан (САС=0,467). Для формирования высоких и стабильных урожаев зерна рекомендуется широко использовать в производстве сорта озимой пшеницы созданные в Татарском НИИСХ: Казанская 560, Надежда, Дарина, Универсиада. Кроме того, их целесообразно использовать в качестве исходного материала при селекции на адаптивность.
Ключевые слова: озимая мягкая пшеница, сорт, генотип, адаптивные свойства, урожайность.
Для цитирования: Фадеева И. Д., Тагиров М. Ш., Газизов И. Н. Оценка адаптивных свойств сортов озимой мягкой пшеницы Татарского НИИСХ// Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 6. С. 46-48. D0I:10.24411/0235-2451-2018-10611.
Хлеб и макаронные изделия - основные повседневно востребованные пищевые продукты. В России их потребление на душу населения составляет от 117 до 121 кг в год [1]. Озимая пшеница - одна из наиболее урожайных зерновых культур. В решении задач по увеличению ее урожайности и качества зерна основную роль играет приспособленность сорта к условиям возделывания. За последние 50 лет по основным сельскохозяйственным культурам, в том числе по пшенице, не достигнуто повышение устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам. Наоборот, по пшенице отмечается снижение зимостойкости, засухоустойчивости, устойчивости к болезням и вредителям [2]. Поэтому в селекционных программах на первом месте стоит повышение продуктивности в сочетании с устойчивостью
к абиотическим и биотическим стрессорам [3].
Уровень урожайности - основа адаптивности новых сортов. Общепризнано, что повышение урожайности должно осуществляться путём увеличения их устойчивости к стрессовым факторам. Современная селекционная работа направлена на создание сортов, обеспечивающих стабильный высокий сбор зерна. В этой связи высказываются опасения, что селекция на высокую продуктивность может привести к потере адаптивности [4, 5].
Наряду с изучением формирования урожайности у сортообразцов озимой мягкой пшеницы определённый интерес представляет оценка сортов и линий по параметрам адаптивной способности и стабильности [6]. Адаптивный сорт - это сорт экологически пластичный, приспособленный не только к оптимальным, но и к лимитированным внешним факторам [7, 8]. Сорта, которые сохраняют высокую урожайность независимо от влияния биотических и абиотических факторов среды экологически пластичны [9, 10, 11].
Ежегодно список сортов озимой пшеницы, разрешенных к использованию, расширяется. В Республике Татарстан площади возделывания этой культуры до-тигли 342,5 тыс. га. За последние годы учёные Татарского НИИСХ создали сорта озимой пшеницы Надежда, Дарина, Универсиада, Султан, отличающиеся высокой адаптивностью и качеством зерна. Они занимают более половины площадей культуры в республике, стабильно сохраняют высокое содержание белка в разных почвенно-климатических зонах. Все сорта допущены к использованию и включены в списки «ценных» по качеству зерна [12].
Цель исследования - оценка новых сортов озимой пшеницы селекции Татарского НИИСХ по параметрам экологической пластичности и адаптивной способности.
Для ее достижения решали следующие задачи: выявить влияние условий среды и сортовых различий на урожайность озимой мягкой пшеницы; оценить адаптивные свойства сортов по урожайности зерна; выявить источники высокой урожайности.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на полях Татарского НИИСХ (с. Большие Кабаны Лаишевского района Республики Татарстан) в 2011-2017 гг. Почва - серая лесная. Содержание гумуса (по Тюрину) - 3,1.. .3,4 %, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 262.280 мг/кг почвы, калия (по Кирсанову) - 122.144 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки 5,2.5,5. Предшественник - чистый пар.
Метеоусловия в годы исследований различались по фазам развития культуры. Период весеннего кущения - трубкования был оптимально обеспечен влагой (ГТК=0,8...1,04) в 2012-2016 гг., в 2011 г. на фоне позднего начала весенней вегетации отмечали недостаток осадков, а в 2017 г. - избыточное увлажнение (ГТК=3,2). Период колошения - цветения был благоприятным в 2016 г., избыточно влажным в 2017 г., а в остальные годы ГТК колебался от 0 до 0,6. Метеоусловия в период налива зерна в 2011-2014 гг. способствовали получению высоких урожаев зерна. В 2015-2017 гг. ГТК
Таблица 1. Урожайность сортов озимой пшеницы (среднее за 2011-2017 гг.)
Сорт
Урожайность, т/га
± к стандарту
т/га
%
Коэффициент вариации, %
Размах, т/га
тт
тах
Казанская 560 (в^ Надежда Дарина Универсиада Султан_
4,24 5,20 5,71 6,22 5,88
0,96 1,47 1,98 1,64
22,64
34.67 46,70
38.68
12,57 7,39 7,41 6,94 10,11
3,25 4,80 4,90 5,45 4,65
4,89 5,99 6,20 6,80 6,40
НСР05 для фактора А = 0,3; для фактора В = 0,4.
варьировал от 0,23 до 0,54. Несмотря на засушливые условия при наливе зерна отмечали достаточный запас продуктивной влаги в почве. Созревание зерна проходило в засушливых условиях при слабом увлажнении (ГТК=0,02...0,30) в 2013, 2016, 2017 гг.; 2012 и 2014 гг. были слабо засушливыми (ГТК=0,9 и 0,78 соответственно); 2015 г. - избыточно влажным (ГТК=1,89).
Минеральные удобрения (азофоку при посеве, аммиачную селитру в весеннюю подкормку) вносили на запланированный урожай 6,0 т/га. Площадь делянки 25 м2. Размещение рендомизированное. Повторность 4-х кратная. Эксперимент двухфакторный: фактор А -сорта, фактор В - годы исследований.
Материалом для исследования служили 5 сортов озимой мягкой пшеницы селекции Татарского НИИСХ. Сорт Казанская 560 включен в Государственный реестр сортов, допущенных к использованию по Волго-вятскому и Средневолжскому регионам с 2002 г., Надежда - с 2010 г., Дарина - с 2017 г., Универсиада - с 2018 г. Новый сорт Султан проходит Государственное
Таблица 2. Дисперсия, значимые эффекты ^ «урожайность»
факт.
Минимальный в опыте сбор зерна (3,25 т/га) был отмечен у сорта Казанская 560 в 2011 г., максимальный - у сорта Универсиада (6,8 т/га) в 2014 г. За годы исследований изменчивость признака «урожайность» была незначительной (от 6,94 до 7,41 %) у сортов Универсиада, Надежда, Дарина; средней (от 10,11 до 12,57 %) - у сортов Султан и Казанская 560. Изучаемые сорта озимой пшеницы превзошли стандарт по урожайности на 22.46 %. Самую большую прибавку обеспечил сорт Универсиада (46,7 %).
Результаты дисперсионного анализа (табл. 2) свидетельствуют, что значимое влияние на величину показателя «урожайность» оказывали генотип (56,14 %) и условия среды (26,02 %). Взаимодействие «генотип х среда» на урожайность влияло слабее всего (1,64 %). Анализ данных показал преимущество дисперсии генотипов (МБ=3,358) над дисперсией взаимодействия «генотип х среда» (МБ =0,017). Таким образом, можно сделать вывод, что в исследуемой группе сортов есть стабильные генотипы.
), доли вкладов факторов в изменчивость признака
Источник варьирования Рфактич. MS теор. (р=0,05) Доля влияния факторов в проявление признака, %
Генотип 195,17* 3,358 2,56 56,14
Среда 65,66* 1,129 2,40 26,02
Взаимодействие
«генотип х среда» 2,70* 0,017 1,74 1,64
Остаток (ошибка) - 0,621 - 16,2
* существенны на 5 %-ном уровне значимости.
испытание с 2016 г. В качестве стандарта использовали сорт Казанская 560, занимающий основные площади в Республике Татарстан.
Адаптивную способность (способность генотипа поддерживать свойственное ему фенотипическое выражение признака в определенных условиях среды), относительную стабильность (Бд1, %) и селекционную
Таблица 3. Параметры адаптивной способности озимой мягкой пшеницы
ценность генотипов (СЦГ) определяли по методике А. В. Кильчевского и Л. В. Хотылевой [13]. Общая адаптивная способность генотипа (ОАС) характеризует среднее значение признака в различныхусловиях среды,специфическая адаптивная способность (САС) - отклонение от ОАС в определенной среде. Дисперсионный анализ данных выполняли по Б. А. Доспехову [14].
Результаты и обсуждение. За годы исследований средняя урожайность сортов озимой пшеницы варьировала от 4,24 т/га у сорта Казанская 560 до 6,22 т/га у сорта Универсиада (табл. 1).
Показатель общей адаптивной способности характеризует свойство генотипа поддерживать фенотипическое выражение признака в определенных условиях среды [13]. При испытании генотипов в различающихся по метеоусловиям год можно отметить наибольшую величину общей адаптивной способности (0АС=0,919) у сорта Универсиада (табл. 3).
и стабильности генотипов по урожайности сортов
По специфической адаптивной способности (САС), определяемой по отклонению общей адаптивной способности в определенной среде и указывающей на способность генотипа реагировать на воздействие специфических (абиотических и биотических) факторов среды, лучшие значения установлены по сортам Казанская 560 (САС=0,393) и Султан (САС=0,467).
Показатель относительной стабильности генотипов (БдО аналогичен коэффициенту вариации в изменяющейся среде, не связан с общей адаптивной
Сорт 1 ОАС САС I Sa¡ 1 СЦГ
Казанская 560 ф.) -1,086 0,393 9,4 1,15
Надежда -0,004 0,173 3,3 3,93
Дарина 0,387 0,232 4,1 3,87
Универсиада 0,919 0,251 4,0 4,26
Султан 0,492 0,467 8,1 2,16
способностью и носит относительный характер [15]. Авторы метода (А. В. Кильчевский, Л. В. Хотылева) указывают на его наследственный характер, что позволяет использовать лучшие генотипы в селекции на повышение стабильности. Относительная стабильность у изученных образцов колебалась от 3,3 до 9,4. Лучшим по величине этого показателя был сорт Надежда (Бд1=3,3), а также сорта Дарина (Бд1=4,1) и Универсиада (Бд1=4,0). Сорта Дарина и Универсиада, сочетали высокую величину показателя ОАС с относительной стабильностью.
По комплексной оценке общей адаптивной способности и селекционной ценности выделен сорт Универсиада. Он обеспечил самый высокий сбор зерна, по сравнению со стантартом (+46,70 %) в среднем за годы испытания и при этом имел наибольшую величину селекционной ценности генотипа (СЦГ=4,26). Урожай-
ность сорта Универсиада была выше, чем у последнего районированного сорта Дарина, на 8,93 %. Таким образом, он сочетал высокую продуктивность со средовой устойчивостью. Высокой селекционной ценностью генотипов обладали также сорта Надежда (СЦГ=3,93) и Дарина (СЦГ=3,87).
Выводы. Сорта Дарина и Универсиада обладали в условиях региона стабильно высокой урожайностью (5,7.6,2 т/га) с коэффициентом вариации величины этого показателя 7,41 и 6,94 % соответственно. Кроме того, они сочетали высокую общую адаптивную способность (ОАС=0,387 и 0,919 соответственно) с высокой селекционной ценностью генотипов (СЦГ=3,87 и 4,26). В условиях республики Татарстан изменчивость признака «урожайность» на 56,14 % обусловлена генотипом сортов озимой пшеницы и на 26,02 % условиями, в которых их выращивали.
Литература.
1. Алтухов А. И. Современное состояние и перспективы развития рынка зерна в СНГ: проблемы и возможные пути их решения//Нива Поволжья. 2015. № 3 (36). С. 2-11.
2. Жученко А. А. Ресурсный потенциал производства зерна в России (теория и практика). М.: ООО Издательство Агро-рус, 2004. 1109 с.
3. Кривобочек В. Г. Оценка адаптивных свойств новых сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности в лесостепных условиях Среднего Поволжья//Нива Поволжья. 2015. №2 (35). С. 43-47.
4. Жученко А. А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы). М.: РУДН, 2001. Т. 1. 780 с.
5. Кудряшов И. Н., Васильев А. В., Беспалова Л. А. Оценка влияния генотип-средовых взаимодействий на хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы//Сб. науч. трудов в честь 90-летия Краснодарского НИИСХ. Т. 1. Пшеница. Краснодар: ООО «Просвещение-Юг», 2004. С. 79-85.
6. Косенко С. В., Дёмина И. Ф.Экологическая пластичность сортов и линий озимой мягкой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 10 (132). С. 9-12.
7. Головоченко А. П., Глуховцев В. В., Головоченко Н. А. Метод оценки адаптивности сортов яровой пшеницы по урожайности и качеству зерна: методические рекомендации. Самара: ООО «Издательство Ас Гард», 2012. 107 с.
8. Экологическая устойчивость сортов яровой и озимой пшеницы в Средневолжском регионе / В. Г. Кривобочек, С. В. Косенко, И. Ф. Дёмина и др. // Вестник РАСХН. 2014. № 5. С. 34-35.
9. Модель эколого-генетического контроля количественных признаков растений / В. А. Драгавцев, П. П. Литун,
H. М. Шкель и др.// Доклады АН СССР. 1984. Т. 274. № 3. С. 720-723.
10. Мартынов С. П. Оценка экологической пластичности сортов сельскохозяйственных культур // С.-х. биология. Биология растений. М.: Агропромиздат, 1989. № 3. С. 124-128.
11. Сапега В. А. Оценка параметров среды в пунктах сортоиспытания и адаптивной способности сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Северного Зауралья//С.-х. биология. 2008. № 1. С. 55-59.
12. Фадеева И. Д., Валиуллина Г. Н. Дарина - новый сорт озимой мягкой пшеницы для среднего Поволжья // Зерновое хозяйство России. 2017. № 4 (52). С. 21-24.
13. Кильчевский А. В., Хотылева Л. В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды//Генетика. 1985. Т. 21. № 9. С. 1481-1497.
14. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Изд-во Колос, 1973. 336 с.
15. Результаты и перспективы селекции гороха на устойчивость к раскрыванию бобов / А. Н. Фадеева, Е. А. Фадеев, К. Д. Шурхаева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5. С. 20-22.
ASSESSMENT OF ADAPTIVE PROPERTIES OF VARIETIES OF SOFT WINTER WHEAT FROM TATAR RESEARCH AGRICULTURAL INSTITUTE
I. D. Fadeeva, M. Sh. Tagirov, I. N. Gazizov
Tatarian Agricultural Research Institute - autonomous structural subdivision of the Federal Research Center of the Kazan Scientific Center of the RAS, ul. Orenburgskii trakt, 48, Kazan', 420059, Russian Federation
Abstract. In 2011-2017 under conditions of the northern regions of the Middle Volga region, the studies were carried out to determine the yield, adaptive capacity, ecological stability and breeding value of five varieties of soft winter wheat, originated in Tatar Research Agricultural Institute: Kazanskaya 560, Nadezhda, Darina, Universiada, Sultan. The soil was gray forest, the forecrop was bare fallow. Mineral fertilizers (azophoska at sowing, ammonium nitrate in spring top dressing) were applied in the doses calculated for the planned yield of 6.0 t/ha. The plot area was 25 m2. The distribution was randomized, the replication was four-fold. The experiment included two factors: factor A (varieties) and factor B (years of the research). Parameters of general and specific adaptive ability (GSA and SAA), relative stability (Sg,%), breeding value of genotypes (BVG) on grounds of the yield were calculated according to the method proposed by A.V. Kilchevsky and L.V. Khotyleva. New varieties exceeded the standard variety 'Kazanskaya 560' by 22.6-46.7% on the grounds of the yield. The genotype and environmental conditions significantly influenced the productivity; the share of the influence of these factors was 56.14 and 26.02%, respectively. The variance of genotypes (MS = 3.358) prevailed over the variance of the "genotype-environment" interaction (MS = 0.017). Universiada variety surpassed the standard in the crop yield (+46.70%), the general adaptive ability (GAA = 0.919), and the breeding value of the genotype (BVG = 4.26). According to the specific adaptive ability, the best values were obtained from varieties Kazanskaya 560 (SAA = 0.393) и Sultan (SAA = 0.467). To obtain high and stable grain yields it is recommended to widely use winter wheat varieties, originated in Tatar Research Agricultural Institute (Kazanskaya 560, Nadezhda, Darina,Universiada), and use them as source material in breeding work on adaptivity.
Keywords: soft winter wheat; variety; genotype; adaptive properties; yield.
Author Details: I. D. Fadeeva, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: fad-ir2540@ mail.ru); M. Sh. Tagirov, D. Sc. (Agr.), director of institution; I. N. Gazizov, research fellow.
For citation: Fadeeva I. D., Tagirov M. Sh., Gazizov I. N. Assessment of Adaptive Properties of Varieties of Soft Winter Wheat from Tatar Research Agricultural Institute. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 6. Pp. 46-48 (in Russ.). D0I:10.24411/0235-2451-2018-10611.
