CC BY
31
УДК 633.11 «324»
ОЦЕНКА НОВЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПО КРИТЕРИЯМ АДАПТИВНОСТИ Д. В. КАРАУЛЬНЫЙ, А. С. МАСТЕРОВ, И. Н. ШЕВАЛДИН
УО «Белорусская государственная орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская область, Беларусь, 213407 (Поступила в редакцию 02.06.2016)
Каждый сорт характеризуется рядом биологических особенностей, вследствие рекомбинации генетического материала в процессе его селекции. Эти особенности проявляются в реакции растений на почвенно-климатические и технологические условия, выраженные в изменении элементов структуры урожайности и других количественных показателей, а также показателей уровня адаптивности растений к условиям произрастания. Новые сорта несут в себе новые качества, которые необходимо в конкретных почвенно-климатических условиях изучать и сравнивать, проводить их оценку для принятия решения о возможности их районирования или выбраковки. Основные показатели, характеризующие уровень сельскохозяйственного производства, это урожайность, внедрение новых высокоурожайных сортов на основе их испытания и применение наиболее эффективных технологических приемов возделывания. Особо можно выделить проблему устойчивости растений к климатическим стрессам. Новые сорта озимых зерновых культур должны найти широкое распространение в почвенно-климатических условиях северо-восточной части Беларуси, самом проблемном регионе по его биоклиматическому потенциалу. В статье дана комплексная оценка современных сортов озимой пшеницы по уровню экологической адаптивности с целью внедрения в производство сортов с наибольшей степенью приспособленности к конкретным условиям зоны произрастания.
Ключевые слова: сорта озимой пшеницы, экологическая адаптивность, урожайность.
Each variety has a number of biological features, as a result of recombination of genetic material in the process of selection. These features are shown in the reaction ofplants on soil and climatic and technological conditions expressed in the change of elements of structure ofproductivity and other quantitative indicators as well as indicators of the level of adaptability ofplants to growing conditions. New varieties have new qualities which should be studied and compared in specific soil and climatic conditions, one should estimate them to decide on their possible zoning or grading. Major indices, characterizing the level of agricultural production, include productivity, introduction of new high-yielding varieties based on their testing and application of the most efficient technological methods of cultivation. One can specially highlight the problem of resistance ofplants to environmental stresses. New varieties of winter crops should be widely spread in the soil and climatic conditions of the north-eastern part of Belarus, the most troubled region according to its bioclimatic potential. The article provides a comprehensive assessment of modern varieties of winter wheat according to the level of environmental adaptability, with the aim of introduction into production of varieties with the greatest degree of adaptability to the specific conditions of growing area.
Keywords: winter wheat varieties, environmental adaptability, productivity.
Введение
Определяя значение различных факторов роста урожайности, на первое место обычно ставят создание новых сортов. Их урожайность в зависимости от различных условий может изменяться в значительных пределах. Эти изменения в урожайности и являются, наравне с другими факторами, реакцией сортов на экологические условия региона произрастания. Следовательно, комплексная оценка на экологическую адаптивность современных сортов и проблема соотношения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости сортов приобретает все большее теоретическое и практическое значение [1-3].
Анализ результатов Государственного сортоиспытания показывает обоснованность принимаемых решений по включению новых сортов и гибридов озимых зерновых культур в Государственный Реестр сортов, однако агроэкологические особенности требуют дополнить характеристику сортов их оценкой на экологическую адаптивность с целью прогноза поведения сортов в производственных условиях. Для этого используют метод математического моделирования, основанный на расчете двух параметров: коэффициента линейной регрессии, характеризующего пластичность сорта, и среднего квадратического отклонения от линии регрессии, определяющего стабильность сорта в различных условиях среды [4]. Если пластичность ниже единицы (bi<1), сорт относится к нейтральному типу (широкоадаптивный), слабо отзывающиеся на изменения факторов среды. Сорта, у которых коэффициент пластичности выше единицы (bi>1), относятся к узкоадаптивному типу и обладают характерной адаптацией: при оптимальных условиях возделывания характеризуются высокой урожайностью, а в годы с неблагоприятными погодными условиями их урожайность резко снижается. При коэффициенте пластичности, равном или близком к единице (высокая экологическая пластичность), реакция сорта соответствует изменению условий среды.
Стабильность (S2), адаптивная реакция генотипа, приводящая к соответствию изменений состояния признаков и свойств организма изменениям условий внешней среды [1]. В нашей редакции стабильность - это адаптивная реакция генотипа, характеризующая степень устойчивости изменений состояния признаков и свойств организма в соответствии с изменениями условий внешней среды. Чем меньше отклонение коэффициента стабильности от нуля, тем стабильнее сорт.
Индекс условий среды (Ij) дает характеристику изменчивости условий выращивания и может принимать положительное или отрицательное значение. Чем больше величина коэффициента с положительным или отрицательным значением, тем значительнее условия среды воздействуют на урожайность культуры. Широко адаптированным сортом можно считать такой, который будет иметь преимущество в абсолютном большинстве сред обитания, сочетающий в себе генетически детерминированную высокую потенциальную продуктивность с устойчивостью к лимитирующим факторам среды [4, 5].
Основная часть
Исследования проводились в ГСХУ «Горецкая сортоиспытательная станция» Горецкого района Могилевской области в 2011-2013 гг. Почва опытного поля дерново-подзолистая, развивающаяся на легком лессовидном суглинке, подстилаемая с глубины 1 м моренным суглинком. Пахотный горизонт опытного участка характеризовался содержанием гумуса в 1,85-1,95 %, повышенным и высоким содержанием подвижного фосфора (190-280 мг/кг) и подвижного калия (214-259 мг/кг), близкой к нейтральной реакцией почвенной среды (рНкС1 6,3-6,7).
Объектами исследований были 7 сортов озимой пшеницы среднеспелой группы и 3 сорта средне-поздней группы, из них 5 сортов отечественной селекции. Опыты размещались на участках полей восьмипольного севооборота. Учетная площадь делянки - 25 м2, общая - 30 м2. Сорта размещались систематически в два яруса, повторность четырехкратная. Урожайность семян учитывалась методом сплошного обмолота делянки зерноуборочным комбайном 8АМРО-2010. Урожайные данные пересчитаны на 14 % влажность и 100 % чистоту. Исследования проводились в соответствии с требованиями методики Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Агротехника проведения опытов (обработка почвы, дозы удобрений, сроки посева, система защиты посевов озимой пшеницы, уборка) соответствовала современным технологическим регламентам возделывания сельскохозяйственных культур [6, 7]. Осенью 2010 г. растения озимой пшеницы ушли в зимовку в удовлетворительном состоянии, сумма активных температур за сентябрь и октябрь 2010 г. составила 206,5 °С, что на 50-65 °С меньше к уровню прошлых двух лет. Временного прекращения вегетации в осенний период не было (табл. 1).
Таблица 1. Метеорологические условия по фазам вегетации озимой пшеницы
Периоды вегетации Температура, °С Осадки, мм
2010-2011 гг. 2011-2012 гг. 2012-2013 гг. 2010-2011 гг. 2011-2012 гг. 2012-2013 гг.
Месяц до посева - посев 17,3 15,5 15,9 124,0 103,2 81,9
Посев - всходы 13,8 12,7 13,1 4,2 7,0 5,2
Всходы - кущение 8,4 10,8 11,9 31,9 25,3 70,2
Кущение - конец осенней вегетации 3,3 4,2 5,9 36,8 9,0 132,1
Начало весенней вегетации - полное колошение 14,7 12,7 14,9 52,6 172,2 79,2
Полное колошение - восковая спелость 17,5 18,3 19,4 130,2 129,3 56,0
В зимний период нами проводились наблюдения за состоянием посевов озимой пшеницы. Вмо-мент взятия проб (25.01.2011 г.) наблюдался уплотненный снег у поверхности почвы. При повторном отборе (24.02.2011 г.) на поверхности почвы была ледяная корка толщиной 6-7 см из-за оттепелей, проходивших в I декаде февраля. Эти условия оказали негативное влияние на прохождение физиологического процесса перезимовки растений в период пассивной вегетации. Под пассивной вегетацией мы понимаем зимний период развития озимых форм растений, когда проходят внутриклеточные процессы жизнедеятельности органов растений, без их линейного роста. С возобновлением активной вегетации установлено, что полностью вымерзли сорта Акратос, Бокрис, Дромос, Плутос, Богемия, Селадон, Евклид, Академическая, Мушелька, Гора, С0-207, Быстра и Бермуд. Наиболее зимостойкими оказались сорта Золотоколосая, Лист-25 и Ядвися, с изреженностью 10-16 %. В условиях весеннего периода 2011 г. температура воздуха находилась в пределах нормы, ее колебание составило 0,62,1 °С. В весенние месяцы дефицит осадков составлял до 74 % в марте, 41 % в апреле и 15 % в мае, что сказывалось на запасах продуктивной влаги в почве. Летние месяцы 2011 г. в целом были теплыми с небольшим дефицитом осадков в начале периода и их избытком в дальнейшем. В целом условия вегетационного периода были благоприятными для роста и развития озимой пшеницы. Влияние климатических условий на формирование урожайности сортов озимой пшеницы было благоприятным, математическим выражением условий 2011 г. стало высокое положительное значение индекса условий среды (Г|=6,8). Индекс условий среды входит в методику расчета экологической адаптивности изучаемых сортов. За три года наблюдений большинство изучаемых сортов в этот вегетационный период сформировали наиболее высокую урожайность.
От посева (12 сентября 2011 г.), до середины октября погодные условия способствовали оптимальному развитию растений. Кущение сортов озимой пшеницы наступило 9-11 октября, среднее число побегов озимой пшеницы составило 3,0 шт./растение. Среднесуточная температура II—III декады октября составила 5 °С, т.е. вегетация проходила при очень низкой интенсивности, что способствовало накоплению сахаров в узле кущения и закалке растений. Полное прекращение вегетации отмечено 6 ноября. Снег выпал на слабопромерзшую землю, оттепелей и перепадов температур в осенний период не было, во время зимовки явных причин для гибели растений также не было. С наступлением весенней вегетации 13 апреля 2012 г. отмечено, что все сорта вышли с зимовки в отличном и хорошем состоянии, гибель их составила 2-7 %. В целом апрель 2012 г. оказался теплым со средней температурой воздуха 7 °С, что почти на 3°С выше климатической нормы. Осадков за месяц выпало 90,9 мм, что составило 198 % от нормы. Май месяц был умеренно теплым, средняя за месяц температура воздуха составила 14 °С, что на 1,6 °С выше климатической нормы. В мае и июне количество осадков выпало почти в два раза больше средних значений. Июль был теплым и засушливым,
средняя за месяц температура воздуха равнялась 20,1 °С, что на 2,5 °С выше климатической нормы, осадков выпало всего 28,7 мм (33 % месячной нормы). В этих условиях плохо прошел налив зерна, оно было щуплым, это стало причиной снижения урожайности. Так, масса 1000 зерен составила 3033 г, что на 10-15 г ниже оптимальных значений. В сложившихся условиях наблюдается реакция сортов на стрессовую ситуацию, их устойчивость к внешним факторам. Индекс условий среды был отрицательным (Щ=-7,4). Семь сортов из десяти снизили урожайность
По состоянию на 30 сентября 2012 г. сумма эффективных температур выше +5 °С, накопившаяся с начала оптимальных сроков сева озимых (25 августа), равнялась 301 °С (на 55 °С больше нормы). В этих условиях, при достаточной влажности полные всходы сортов озимой пшеницы, появились спустя 10 дней после посева, а в третьей декаде сентября отмечалась фаза «3-й лист», на неделю раньше обычного началось кущение растений. Вторая половина зимовки 2013 г. для озимых зерновых продолжалась преимущественно в условиях повышенного температурного режима, от -1 до +4 °С. Агрометеорологические условия второй половины зимы складывались удовлетворительно. Начальный весенний период проходил без резких температурных колебаний, от -2 до +2 °С, в наиболее холодные ночи до -4-7 °С с постепенным увеличением среднесуточной температуры, что способствовало постепенному таянию снега (снег сошел только 15 апреля, что на 3 недели позже обычных и на декаду позже прошлогодних сроков), что могло послужить ослаблению растений, развитию болезней в посевах и их выпреванию. Июнь и июль были теплыми. Так, в июне средняя температура составила 19,2 °С, при средней многолетней 15,9 °С, с количеством осадков 51,8 мм, что составило 67 % от нормы. Развитие озимой пшеницы в это время проходило в удовлетворительных погодных условиях, что сказалось на «разбросе» урожайности по сортам по отношению к прошлому году. В этих условиях индекс условий среды был с невысоким положительным значением (Ц =0,7). Статистическую обработку данных провели по методике Е. А. Эберхарта и У. А. Рассела, изложенной В. В. Пакудиным [4].
Полученные результаты за период 2011-2013 гг. и расчет параметров экологической адаптивности для 10 испытываемых сортов озимой пшеницы представлены в табл. 2, теоретическая урожайность, рассчитанная на основании коэффициента регрессии, представлена в табл. 3.
Таблица 2. Урожайность и оценка экологической пластичности и стабильности у сортов озимой пшеницы
(2011-2013 гг.)
Сорт Страна заявитель Урожайность, ц /га Пластичность (Ы) Стабильность
2011 г. | 2012 г. | 2013 г. | в среднем
Среднеранняя группа
Капылянка (к) Беларусь 55,4 55,9 72,5 61,3 0,1 188,8
Августа Беларусь 73,1 59,3 61,9 64,8 0,9 18,4
Замак Беларусь 76,7 60,3 65,8 67,6 1,1 9,9
Золотоколосая Украина, Беларусь 78,3 46,6 47,8 57,6 2,1 189,0
Лист-25 Украина 69,7 31,8 55,6 52,4 2,7 3,1
Стымул Беларусь 51,5 68,2 60,7 60,1 -1,2 2,7
Эпас Беларусь 73,3 56,0 54,4 61,2 1,1 87,2
НСР 0 05 1,7 2,9 2,2
Среднепоздняя г руппа
Ядвися (к) Беларусь 80,0 60,9 81,5 74,1 1,4 62,3
Гродничанка-5 Беларусь 77,0 62,9 67,0 69,0 1,0 10,3
Натуля Польша 74,6 65,8 81,5 74,0 0,7 75,5
НСР 0 05 1,5 3,6 2,7
Индекс условий среды (Ш 6,8 -7,4 0,7
Таблица 3. Теоретическая урожайность сортов озимой пшеницы, рассчитанная на основании коэффициента регрессии (2011-2013 гг.)
Сорт Теоретическая урожайность, ц/га Отклонение ф актической урожайности, ц/га Стабильность ^2)
2011 г. 2012 г. 2013 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г.
Среднеранняя группа
Капылянка (к) 61,9 60,7 61,3 -6,5 -4,8 11,2 188,8
Августа 71,1 57,8 65,4 1,9 1,5 -3,5 18,4
Замак 75,2 59,2 68,4 1,5 1,1 -2,6 9,9
Золотоколосая 71,9 41,8 59,0 6,4 4,8 -11,2 189,0
Лист-25 70,5 32,4 54,2 -0,8 -0,6 1,4 3,1
Стымул 52,3 68,8 59,4 -0,8 -0,6 1,4 2,7
Эпас 69,0 52,7 62,0 4,3 3,3 -7,6 87,2
Среднепоздняя группа
Ядвися (к) 83,7 63,7 75,1 -3,7 -2,8 6,4 62,3
Гродничанка-5 75,5 61,8 69,6 1,5 1,1 -2,6 10,3
Натуля 78,6 68,8 74,4 -4,0 -3,0 7,1 75,5
У сортов Августа, Замак и Гродничанка-5 расчетный коэффициент пластичности был равен или близок к единице, следовательно, это сорта с высокой экологической пластичностью, реакция сортов соответствует изменению условий среды. Экологическая стабильность этих сортов, т. е. степень устойчивости уровня их урожайности в соответствии с изменениеми условий произрастания, характеризуется как достаточно высокая ^2= 18,4; 9,9 и 10,3). Экологическая адаптивность сортов Августа, Замак и Грод-ничанка-5 обусловила стабильно высокую их урожайность по годам исследований - 64,8, 67,6 и
69,0 ц/га соответственно. Сорт Эпас также характеризуется экологической пластичностью, однако нестабильность его урожайности по годам не позволяет отнести данный сорт к перспективным для условий региона. У сорта Натуля коэффициент пластичности 0,7, при среднем коэффициенте стабильности 75,5, что характеризует его как широкоадаптивный сорт, показавший высокую среднюю урожайность за три года (74,0 ц/га), в неблагоприятных условиях вегетации 2012 г. (65,8 ц/га). Сорт Натуля является примером универсальности широкоадаптивного сорта, у которого в неблагоприятных условиях снижение урожайности проявляется в меньшей степени, чем у узкоадаптивных сортов. У сорта Стымул пластичность была отрицательной (Ы=-1,2), что крайне редко встречается. В неблагоприятных экологических условиях 2012 г. урожайность его была выше остальных сортов и составила 68,2 ц/га, в более благоприятном 2013 г. (60,7 ц/га), а в самом благоприятном 2011 г. самой низкой (51,5 ц/га). Следовательно, отрицательное значение пластичности говорит о крайне непредсказуемости сорта, даже при высоком его показателе стабильности. Чем меньше квадратическое отклонение фактических показателей от теоретически ожидаемых (коэффициент стабильности), тем стабильнее сорт. Приведенная теоретическая урожайность изучаемых сортов входит в методику расчета параметров экологической адаптивности, и может служить некоторым ориентиром прогноза урожайности данных сортов в условиях региона. В этой связи подтверждаются выводы о поведении сортов на основании показателей пластичности и стабильности. В большей мере проявилась степень соответствия полученной урожайности условиям среды у сортов Лист-25 и Стымул при коэффициенте стабильности 2,1-2,7 теоретическая и фактическая урожайность различалась в наименьшей степени. Однако если у сорта Лист-25 наибольшее из всех сортов значение коэффициента пластичности (2,7) свидетельствует о предрасположенности к значительному снижению урожайности в неблагоприятные годы, что исключает этот сорт из числа перспективных для включения в Государственный Реестр, то сорт Стымул, при Si2=-1,2 может соответствовать условиям региона. У сортов Капылянка и Золотоколосая наблюдались самые значительные различия фактической и теоретической урожайности при S2=188,8—189,0 соответственно, что характеризует неустойчивость генотипа к изменяющимся условиям среды. Высокий показатель экологической пластичности у сорта Золотоколосая (Ы=2,1) свидетельствует о его склонности значительно снижать урожайность при неблагоприятных условиях, что вполне согласуется с полученной урожайностью.
Сорт Капылянка относится к нейтральному (широкоадаптивному) типу (Ы=0,1) и характеризуется низкой стабильностью ^=188,8), т. е. его поведение непредсказуемо, в результате отклонение фактических показателей урожайности от теоретически ожидаемых было самым существенным и составило по годам -6,5 , -4,8 и 11,2 ц/га. В менее благоприятных условиях 2012 г. сорта Золотоколосая и Лист-25 показывали значительное снижение урожайности в сравнении с благоприятным 2011 г. Расчетные показатели адаптивности относят их к узкоадаптивным сортам, т. е. при оптимальных условиях сорта показывали высокие урожаи, однако, в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы, у них резко снижалась урожайность. Контрольный сорт среднепоздней группы Ядвися можно отнести к узкоадаптивному типу с коэффициентом пластичности выше единицы (Ы=1,4). Этот сорт показал стабильно высокую урожайность за три года (в среднем 74,1 ц/га) и высокую урожайность в благоприятных условиях вегетационного периода.
Заключение
1. Сорта Августа, Замак и Гродничанка-5 по показателям экологической адаптивности и уровню урожайности являются вполне пригодными к условиям северо-восточной зоны Беларуси. У сорта Эпас был низкий расчетный показатель стабильности, что не вполне соответствует условиям региона.
2. Сорт Натуля является широко адаптивным, представляющим ценность для производства с очень высокой средней урожайностью (74,0 ц/га). Отрицательное значение пластичности сорта Стымул говорит о крайне его непредсказуемости, даже при высоком его показателе стабильности.
3. Сорта Золотоколосая и Лист-25 в неблагоприятный год склонны к резкому снижению урожайности и являются не вполне приспособленными к условиям региона. Сорт Ядвися, включенный в Государственный Реестр по Могилевской области в 2009 г., является хорошим примером универсальности узкоадаптивных сортов, представляет ценность для производства как высокоурожайный сорт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жученко, А. А. Адаптивный потенциал культурных растений / А. А. Жученко. - Кишинев:Штиинца, 1989. - 766 с.
2. Кукреш, Л. В. Потенциал растениеводства в Беларуси и его реализация / Л. В. Кукреш / Весщ нац. акад. навук. Сер.аграр. навук. - 2008. - № 3. - С. 34-39.
3. Коптик, И. К. Экологическая пластичность сортов озимой пшеницы с зональностью распространения в условиях Беларуси / И. К. Коптик, А. Ф. Тромпель, Н. И. Коптик // Весщ акадэмл аграрных навук Рэспублш Беларусь. - 1996. - № 1. - С. 32-36.
4. Пакудин, В. З. Оценка экологической пластичности сортов / В. З. Пакудин / Генетический анализ количественных и качественных признаков с помощью математико-статистических методов. - М. : ВНИИТЭИСХ, 1973. - С. 40-44.
5. Бурдун, А. М. Методика интегральной оценки экологической адаптивности селекционного материала на ранних этапах его создания / А. М. Бурдун, Л. М. Лопатина // Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко. - Краснодар, 1989. - 32 с.
6. Организационно-технологические нормативы возделывания кормовых и технических культур : сб. отраслевых регламентов / Нац. акад. наук Беларуси, НПЦ НАН Беларуси по земледелию; рук.разраб. : Ф. И. Привалов [и др.]; под общ. ред. В. Г. Гусакова, Ф. И. Привалова. - 2-е изд. испр. и доп. - Минск : Беларус. навука, 2013. - 476 с.
7. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственныъх культур. Вып. 1 Общая часть; под ред. М. А. Федина. - М.: Агропромиздат, 1985. - 269 с.
