CC BY
16
DOI: 10.18454/IRJ.2016.45.075 Пакуль В.Н.1, Плиско Л.Г.2
1ORCID:0000-0003-0681-6273 Доктор сельскохозяйственных наук,
2ORCID: 0000-0001-7094-9746 младший научный сотрудник, научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ КУЗНЕЦКОЙ КОТЛОВИНЫ
Аннотация
Проблема соотношения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости сортов имеет теоретическое и практическое значение. В статье представлены результаты научно-исследовательской работы по изучению экологической пластичности селекционных линий яровой мягкой пшеницы в условиях рискованного земледелия Кузнецкой котловины. Исследования проведены в ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ» в лаборатории селекции и агротехники полевых культур. По результатам исследований выявлены генотипы с различным типом экологической пластичности. Отобраны селекционные линии яровой мягкой пшеницы с высокой отзывчивостью к условиям среды (bi =1,16) и стабильно высокой урожайностью, S2 = 0,0002 и 0,0018 - Лютесценс 105/4 (селекции ФГБНУ Алтайский НИИСХ) и ПМ-82 (селекции ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ»). Данные линии целесообразно использовать как источники в селекционном процессе для получения новых генотипов с высокими адаптивными свойствами.
Ключевые слова: яровая пшеница, селекционные линии, генотип, коэффициент регрессии, индекс условий среды, экологическая пластичность, стабильность.
Pakul V.N.1, Plisko L.G.2
10RCID:0000-0003-0681 -6273, PhD in Agriculture, 20RCID: 0000-0001-7094-9746, junior researcher, research associate, Federal public budgetary scientific institution "Kemerovo Research Institute of Agriculture"
ASSESSMENT OF ECOLOGICAL PLASTICITY OF SELECTION LINES OF SPRING-SOWN SOFT FIELD IN THE CONDITIONS OF THE FOREST-STEPPE OF KUZNETSK DEPRESSION
Abstract
The problem of a ratio ofpotential efficiency and ecological stability of grades has theoretical and practical value. Results of research work on studying of ecological plasticity of selection lines of spring-sown soft field in the conditions of risky agriculture of Kuznetsk Depression are presented in article. Researches are conducted in FGBNU "the Kemerovo NIISH" in laboratory of selection and an agrotechnology of field cultures. By results of researches genotypes with various type of ecological plasticity are revealed. Selection lines of spring-sown soft field with high responsiveness to conditions of the environment (bi =1,16) and steadily high productivity, Si2 = 0,0002 and 0,0018 - the Lutescent 105/4 (selections of FGBNU the Altai NIISH) and PM-82 are selected (selections of FGBNU "the Kemerovo NIISH"). These lines it is expedient to use as sources in selection process for receiving new genotypes with high adaptive properties.
Keywords: spring-sown field, selection lines, genotype, regression coefficient, index of conditions of the environment, ecological plasticity, stability.
В получении высоких урожаев важнейшая роль отводится использованию в растениеводстве адаптивных форм, с пособных реализовать свой генетический потенциал продуктивности при нестабильных условиях произрастания [1].
Существование какого-либо генотипа немыслимо вне определенной среды. Генотип может существовать в конкретной среде и, более того, взаимодействовать с нею. Растения в течение онтогенеза и филогенеза соприкасаются со сложными по сочетанию, интенсивности и времени проявления абиотическими и биотическими факторами. При этом устанавливается взаимодействие в цепи генотип-среда [2].
Из ряда требований, предъявляемых к сортам, на первый план выдвигается устойчивость к экологическим факторам среды, лимитирующим формирование потенциально возможной продуктивности. Эта проблема особенно актуальна в районах с резким проявлением неблагоприятных для растений элементов климата. В этом плане изучение и оценка экологической пластичности сортов, сферы их применения и адаптации к реальным природно-климатическим ситуациям является актуальным вопросом современного процесса производства сельскохозяйственной продукции [3].
Для создания новых адаптивных сортов необходимо иметь чёткую прогнозируемую величину индивидуальной реакции разных генотипов на окружающие условия. [4].
Селекция с учётом параметров адаптивности сорта имеет особое значение и для условий рискованного земледелия Кузнецкой котловины, где урожайность и другие хозяйственно-полезные признаки подвержены сильной изменчивости по годам, вследствие, периодической засухи в мае и июне, поздних весенних и ранних осенних заморозков.
Цель исследования заключается в проведении оценки адаптивных свойств селекционных линий яровой мягкой пшеницы на урожайность в условиях лесостепной зоны Кузнецкой котловины.
Исследования проведены в 2012-2015 гг. в лаборатории селекции и агротехники полевых культур в ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ». Объекты исследований - селекционные линии яровой мягкой пшеницы, созданные в ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ» - ПМ-82, ПМ-80-11, ПМ-81-11 и ФГБНУ Алтайский НИИСХ (Лютесценс 724, Лютесценс 757/6, Лютесценс 105/4), сорт стандарт - Сибирский Альянс (ФГБНУ Алтайский НИИСХ, ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ»).
Оценка по показателям экологической пластичности и стабильности проведена по методу S.A. Eberchart и W.A. Russel, 1966 [5]. Математическая и статистическая обработки данных проведены по методике Б.А. Доспехова [6] с использованием компьютерных программ О.Д. Сорокина [7].
Метеорологические условия в годы проведения исследований имеют контрастные показатели в период вегетации яровой мягкой пшеницы, как по количеству осадков, так и по термическому режиму, которые отличаются от среднемноголетней нормы.
Так как разработано много методических подходов и параметров к оценке экологической пластичности и стабильности генотипов существует различное понимание этих терминов. Так в понимании Мамонтовой В.Н. (1980), Пакудина В.З., Лопатина Л.М. (1984) экологическая пластичность - это способность генотипов формировать высокую урожайность в различных условиях среды в течение вегетационного периода, проявлять способность к её увеличению на интенсивных и полуинтенсивных фонах выращивания [8, 9]. Но в большинстве случаев, при оценке генотипов по экологической пластичности, предпочтение имеет методика, разработанная Eberchart S.A. и Russel W.A. (1966), которые в данное понятие вкладывают положительный отклик генотипа на улучшение условий выращивания [5].
В первую очередь по результатам дисперсионного анализа определено влияние генотипа и среды (условия года) на урожайность селекционных линий яровой мягкой пшеницы (таблица 1).
Таблица 1 - Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта
Дисперсия Сумма квадратов Степени свободы Средний квадрат Критерий Фишера
Общая 8,958 20 0,4479
Селекционные линии, сорт (А) 0,450 6 0,0750 1,8251
Среда (В) 8,016 2 4,0078 97,548
Взаимодействия (АхВ) 0,493 12 0,0411
Значительное влияние на урожайность яровой мягкой пшеницы оказали условия года (фактор В, среда) - 91,5%, в меньшей степени повлиял фактор А (селекционные линии) и взаимодействие «селекционные линии-среда». Неблагоприятные условия по уровню влагообеспеченности и температурному режиму сложились в 2012 г., средняя урожайность селекционных линий составила 0,51 т/га (рисунок). Преимущество по урожайности в условиях жёсткой засухи 2012 г. имели три селекционные линии: ПМ-82, ПМ-81-11 и Лютесценс 105/4.
Данные селекционные линии изменяли свою урожайность при изменении условий выращивания, но более высокую продуктивность зерна имели только две линии - Лютесценс 105/4 и ПМ-82, в сравнении со средней урожайностью (У^ по опыту - 1,38 т/га. Превышение составило 0,16 и 0,22 т/га соответственно (таблица 2). Общую характеристику условий выращивания можно получить при сравнении индексов условий среды - Ц.
Рис. - Урожайность селекционных линий яровой пшеницы
Yi - урожайность сорта, линии; У - средняя урожайность в питомнике по году.
Наиболее благоприятные условия сложились в 2014 г., Щ = +0,47. Урожайность селекционных линий варьировала от 1,41 до 2,12 т/га. Важным показателем при оценке селекционного материала является коэффициент регрессии - Ъ1.
Таблица 2 -Влияние условий выращивания на продуктивность селекционных линий яровой пшеницы
Сорт Урожайность за годы испытаний, т/га IYi у b,
Линия 2012 г. 2014 г. 2015 г.
Сибирский Альянс 0,46 2,01 1,50 3,97 1,32 2,70
Лютесценс 724 0,49 1,94 1,90 4,33 1,44 1,09
Лютесценс 105/4 0,54 2,09 2,00 4,63 1,54 1,16
Лютесценс 757/6 0,46 1,65 2,00 4,11 1,37 1,02
ПМ-82 0,59 2,12 2,10 4,81 1,60 1,16
ПМ-80-11 0,50 1,42 1,70 3,62 1,21 0,79
ПМ-81-11 0,53 1,74 1,30 3,57 1,19 0,76
ZYi 3,57 12,97 12,50 29,04
У; 0,51 1,853 1,785
Ij -0,87 0,47 0,40
В основу такого метода оценки положено предположение о корректности линейной регрессии в отношении отклика генотипов на экологические условия. В этом случае сам коэффициент регрессии может служить мерилом степени реакции генотипа на изменения условий среды. Как следует из модели расчёта Eberhart S.A., Russel W.A. (1966), наиболее ценны те сорта, у которых bi >1, а Si2 (коэффициент стабильности) стремится к нулю. Такие сорта относятся к высокоинтенсивным. Они отзывчивы на улучшение условий и характеризуются стабильной урожайностью. Сорта с высокими показателями bi и Si2 менее ценны, так как их высокая отзывчивость сочетается с низкой стабильностью урожая. Те генотипы, у которых bi < 1 и близкий к нулю показатель Si2, слабо реагируют на улучшение внешних условий (полуинтенсивные), но имеют достаточно высокую стабильность урожайности [3].
Для определения коэффициента стабильности Si2 рассчитана теоретическая урожайность и отклонения от фактического показателя (таблица 3).
Таблица 3 - Теоретическая урожайность селекционных линий яровой пшеницы
Сорт, линия Теоретическая урожайность, х^ Отклонение фактической урожайности от теретической, d^ s,2
2012 г. 2014 г 2015 г. 2012 г. 2014 г 2015 г.
Сибирский Альянс 1,01 2,59 2.40 0,55 0,58 0,90 1,45
Лютесценс 724 0,50 1.95 1.88 0,01 0,01 - 0,02 0,0005
Лютесценс 105/4 0,53 2,09 2,01 - 0,01 0,00 0,01 0,0002
Лютесценс 757/6 0,49 1,85 1,78 0,03 0,20 - 0,22 0,090
ПМ-82 0,59 2,15 2,07 0,00 0,03 - 0,03 0,0018
ПМ-80-11 0,52 1,58 1,52 0,02 0,16 - 0,18 0,058
ПМ-81-11 0,52 1,55 1,49 - 0,01 - 0,19 0,19 0,072
По оценке экологической пластичности - Ь1 и стабильности - селекционные яровой мягкой пшеницы линии распределены на 4 группы. В первую группу вошёл сорт стандарт - Сибирский Альянс, который среди изучаемого набора имеет наиболее высокую отзывчивость на условия среды, Ь1 = 2,70, и средней стабильностью урожайности зерна, Б2 = 1,45 (таблица 4).
Таблица 4 - Характеристика селекционных линий яровой мягкой пшеницы по параметрам пластичности _и стабильности урожайности зерна, 2012-2015 гг._
Сорт, линия Параметры Характеристика по
Средняя Размах bi S,2 полученным
урожайность варьирования параметрам
зерна по годам (Yi), т/га урожайности, (min-max), т/га пластичности и стабильности
Сибирский 1,32 0,46-2,01 2,70 1,45 Высокая
Альянс (St) пластичность и средняя стабильность
Лютесценс 724 1,44 0,49-1,94 1,09 0,0005 Средняя пластичность и высокая стабильность
Лютесценс 105/4 1,54 0,54-2,09 1,16 0,0002 Высокая пластичность и стабильность
Лютесценс 757/6 1,37 0,46-1,65 1,02 0,090 Средняя пластичность и высокая стабильность
ПМ-82 1,60 0,59-2,12 1,16 0,0018 Высокая пластичность и стабильность
ПМ-80-11 1,21 0,50-1,70 0,79 0,058 Низкая
ПМ-81-11 1,19 0,53-1,74 0,76 0,072 пластичность и высокая стабильность
Для того, чтобы сорт яровой мягкой пшеницы Сибирский Альянс смог раскрыть свои потенциальные возможности, его необходимо возделывать в более благоприятных условиях.
Во вторую группу вошли селекционные линии Лютесценс 757/6 и Лютесценс 724 со средней пластичностью, bi = 1,02 и 1,09, высокой стабильностью, Sj2 = 0,090 и 0,0005. Урожайность данных селекционных линий находится на уровне средней урожайности по опыту, 1,37 и 1,44 т/га соответственно.
Слабо реагировали на улучшение условий среды селекционные линии в третьей группе: ПМ -81-11и ПМ-80-11, bi = 0,76 и 0,79, стабильно имели низкую урожайность, Si2 = 0,072 и 0,058.
В четвёртую группу входят селекционные линии: Лютесценс 105/4 и ПМ-82 с высокой пластичностью, bi = 1,16 и высокой стабильностью урожайности зерна, Si2 = 0,0002 и 0,0018.
Наибольшую ценность представляет селекционная линия ПМ-82, при хорошей отзывчивости на улучшение условий внешней среды, она характеризуется наиболее высокой, стабильной урожайностью в годы проводимых исследований (1,60-2,12 т/га), как в сравнении с стандартом Сибирский Альянс, так и другими изучаемыми линиями.
Таким образом, селекционная линия ПМ-82 является экологически пластичной, что говорит о целесообразности подготовки материала, как нового адаптивного сорта для передачи на государственное сортоиспытание. Высокая вероятность при использовании в селекционном процессе селекционных линий Лютесценс 105/4 и ПМ-82 в получении новых генотипов с высоким адаптивным потенциалом.
Литература
1. Гончаров П.Л. Растениеводство на рубеже веков / Сибирские учёные - агропромышленному комплексу: тез. докл. конф. учёных сибирского региона, посвящённой 30-летию селекционного центра сибирского НИИ сельского хозяйства. - Омск. - 2002. - С. 14-15.
2. Куркова И.В., Терехин М.В. Оценка экологической пластичности сортов яровой мягкой пшеницы селекции Дальнего Востока / Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2008. - № 7. - С. 8-11.
3. Корзун О.С., Бруйло А.С. Адаптивные особенности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений: пособие. - Гродно. - 2011. - С. 45-67.
4. Анисков Н.И., Калашник Н.А., Козлова Г.Я., Поползухин П.В. Голозёрный ячмень в Западной Сибири. -Омск. - 2007. - 158 с.
5. Eberchart S.A. и Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci. - 1966. - Vol. 6. - № 1. - P. 36-40.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: монография. - М.: Колос. -1979. - 415 с.
7. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. - Краснообск: ГУПРПО СЩ РАСХН. - 2004. - 162 с.
8. Мамонтова В.Н. Селекция и семеноводство яровой пшеницы. - М.: Колос. - 1980. - 286 с.
9. Пакудин В.З., Лопатина Л.М. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственная биология. - 1984. - № 4. - С.109-113.
References
1. Goncharov P.L. Rastenievodstvo na rubezhe vekov / Sibirskie uchjonye - agropromyshlennomu kompleksu: tez. dokl. konf. uchjonyh sibirskogo regiona, posvjashhjonnoj 30-letiju selekcionnogo centra sibirskogo NII sel'skogo hozjajstva. -Omsk. - 2002. - S. 14-15.
2. Kurkova I.V., Terehin M.V. Ocenka jekologicheskoj plastichnosti sortov jarovoj mjagkoj pshenicy selekcii Dal'nego Vostoka / Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2008. - № 7. - S. 8-11.
3. Korzun O.S., Brujlo A.S. Adaptivnye osobennosti selekcii i semenovodstva sel'skohozjajstvennyh rastenij: posobie. -Grodno. - 2011. - S. 45-67.
4. Aniskov N.I., Kalashnik N.A., Kozlova G.Ja., Popolzuhin P.V. Golozjornyj jachmen' v Zapadnoj Sibiri. - Omsk. -2007. - 158 s.
5. Eberchart S.A. i Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci. - 1966. - Vol. 6. - № 1. - P. 36-40.
6. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta: monografija. - M.: Kolos. -1979. - 415 s.
7. Sorokin O D. Prikladnaja statistika na komp'jutere. - Krasnoobsk: GUPRPO SShh RASHN. - 2004. - 162 s.
8. Mamontova, V.N. Selekcija i semenovodstvo jarovoj pshenicy. - M.: Kolos. - 1980. - 286 s.
9. Pakudin V.Z., Lopatina L.M. Ocenka jekologicheskoj plastichnosti i stabil'nosti sortov sel'skohozjajstvennyh kul'tur // Sel'skohozjajstvennaja biologija. - 1984. - № 4. - S.109-113.
DOI: 10.18454/IRJ.2016.45.127 Слюсаренко В.В.1, Русинов А.В.2, Федюнина Т.В.3,
1 Доктор технических наук, 2,3Кандидат технических наук Саратовский государственный аграрный университет ВЛИЯНИЕ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ НА УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Аннотация
Представлена математическая модель позволяющая определить потери урожая с учетом изменения плотности сложения почвы зависящая от типа ходовой системы базового трактора входящего в состав машинно-тракторного агрегата и его массы. Представлены значения основных коэффициентов входящих в модель и отражающих особенности уплотнения орошаемых почв аратовской области. Представлены результаты экспериментальных исследований по влиянию разных типов ходовых систем тракторов на урожай сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: коэффициент, машинно-тракторный агрегат, урожай, ходовая система.
Sljusarenko V.V.1, Rusinov A.V.2, Fedjunina T.V.3
:PhD in Engineering, 2,3PhD in Engineering Saratov State Agrarian University THE INFLUENCE OF THE PROPULSION OF TRACTORS AND MACHINES TO HARVEST CROPS
Abstract
The mathematical model allowing to determine yield losses to reflect changes in the density of addition of the soil depending on the type of running system base tractor part of the tractor unit and its mass. Presents values of the main coefficients included in the model and reflect the characteristics of compaction of irrigated soils of the Saratov region. The results of experimental studies on the effect of different types of running systems of tractors on the crops.
Keywords: efficiency, machine-tractor unit, yield, running system.
Выращивание продукции растениеводства не возможно без применения высокопроизводительных э нергонасыщенных машинно-тракторных агрегатов. Однако, несмотря на высокую производительность, их применение сопровождается негативным воздействием движителей на почву, приводящее к нарушению физико-механических свойств и водно-воздушного режима вызванного чрезмерным уплотнением. Площадь уплотнения почвы движителями МТА во время сева может достигать 40% от общей площади поля [1], а при выполнении всех операций даже превышать в 1,5-2 раза. Наличие тандемного перемещения и равной ширины захвата всего шлейфа почвообрабатывающих орудий обеспечивает многократные проходы движителей МТА по одному следу. Доказано, что чрезмерное уплотнение почвы приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур, и наиболее ярко данный процесс проявляется на орошаемых почвах [2].
Для нормального роста сельскохозяйственных культур оптимальная плотность почвы должна находиться в пределах 1,2-1,3 г/см3 [3]. Данному значению соответствует порозность почвы равная 43-47 %, при этом на долю крупных (более 10 мкм) пор должно приходиться более 10% порового пространства, средних (0,2-10 мкм), соответственно, более 15% и мелких (менее 0,2 мкм) более 20%. Увеличение объемной массы темно-каштановой почвы на 0,2 г/см3 сопровождается снижением скорости инфильтрации в 9 раз [4]. Поверхностный слой почвы после дождевания значительно переувлажняется, что приводит к вытеснению водой почвенного воздуха и усилению анаэробных процессов, приводящих к деградации почвы и снижению урожая сельскохозяйственных культур.
Взаимосвязь между плотностью сложения почвы и изменением урожая сельскохозяйственных культур можно определить согласно математической модели [5]
У = Ушах [ ( Сп I Рп - Роп I ^п) П + ( Спп I Рпп - Роп I Кпп) "] (1)
где Утзх - максимальный урожай сельскохозяйственной культуры, ц/га; рп, рпп - соответственно плотность пахотного (0...20 см) и подпахотного (20...40 см) горизонтов почвы, г/см3; Сп, Спп - коэффициент пропорциональности обратный плотности соответственно пахотного и подпахотного горизонтов см3/г; Кп, Кпп - коэффициенты
