CC BY
36
УДК 633.14: 631.559(571.17)
оценка урожайности и стабильности новых сортов озимой ржи в условиях лесостепной зоны кемеровской области
О.Б. КОНСТАНТИНОВА, аспирант Е.П. КОНДРАТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт, ул. Марковцева, 5, Кемерово, 650056, Россия E-mail: olykk@mail.ru
Резюме. Исследования с целью выявления резервов повышения урожайности зерна озимой ржи проведены в2008-2012гг. на полях Яшкинского государственного сортоиспытательного участка, расположенного в лесостепной природно-климатической зоне Кузнецкой котловины Кемеровской области. Почвы опытного участка светло-серые лесные, содержание гумуса составляет 1,6-3,4%, подвижного фосфора и калия - 6 и 10 мг/100 г. Для достижения цели использовали оценки показателей продуктивности, гомеостатичности, стрессоустойчивости и генетической гибкости сортов. Объектом исследований были шесть перспективных сортов ржи разных групп спелости: Чулпан 7, Сибирская 87 Петровна, Паром, Синильга, Ирина. В среднем за пятилетний период исследований урожайность позднеспелых сортов изменялась от 16,9до 56,1 ц/га (V =69,8%), среднепоздних - от 18,1 до 49,2 ц/га (V = 63,2%). В годы исследования генотипическая реакция среднепоздних сортов на изменяющиеся гидротермические условия среды была почти одинаковая (синхронная) от 18,5% (2012 г.) до 12,3% (2011 г.), у позднеспелых образцов урожайность колебалась от 16,9 до 33,5 ц/га в 2012 г. при коэффициенте варьирования 49,6%иот46,1 до56,1 ц/га(V=17,8%)в2011 г. Самый высокий уровень средней урожайности за 2008-2012 гг. среди испытуемых образцов среднеспелой группы продемонстрировал сорт Ирина (35,6 ц/га), позднеспелой - Чулпан 7 (40,4 ц/га). При этом последний оказался наиболее пластичным и стабильным среди позднеспелых сортов (Hom=7,8; У2-У1=-22,6), в средне-поздней группе по величинам этих показателей выделился сорт Петровна (Hom=7,4; У2-У1=-20,9). Сорта озимой ржи Чулпан 7 и Петровна можно рекомендовать к возделыванию в лесостепной зоне, охватывающие административные районы северной части Кемеровской области.
Ключевые слова: сорт, озимая рожь, урожайность, стабильность, гомеостатичность, стрессоустойчивость, генетическая гибкость. Для цитирования: Константинова О.Б., Кондратенко Е.П. Оценка урожайности и стабильности новых сортов озимой ржи в условиях лесостепной зоны Кемеровской области // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №3. С. 7-9.
Озимая рожь - неприхотливая культура с высокой урожайностью, которая занимает первое место среди зерновых по зимостойкости и считается второй хлебной культурой после пшеницы [1, 2].
В связи с переходом экономики нашей страны на рыночные отношения, в зерновой отрасли произошли значительные изменения, которые повлекли за собой резкое сокращение посевов озимой ржи [3]. С 1991 по 2012 гг. их площадь уменьшилась с 6,5 млн до 1,56 млн га [4].
Среди зерновых, возделываемых на территории лесостепи Кузнецкой котловины, озимая рожь имеет большое значение благодаря сочетанию двух важных биологических качеств - зимостойкости и невысокой
требовательности к условиям произрастания, которые обеспечивают стабильность сбора зерна [5]. Применение правильной агротехники и подбор адаптивных сортов позволяет получать на этой территории высокие урожаи культуры до 60 ц/га.
На сегодняшний день в Кемеровской области возделывают преимущественно яровые зерновые культуры, которыми занято 653 тыс. га. Их доля в структуре посевных площадей составляет 96,8%. Под озимые в 2013 г. в регионе было выделено 24,3 тыс. га, из которых 60,4% приходилось на озимую рожь, 34,5% - на озимую пшеницу, 1,8% - на озимый ячмень и 3,3% - на озимое тритикале. При этом в начале 80-х гг. ХХ века только озимую рожь в области выращивали на площади 100 тыс. га.
Положительные особенности культуры обусловливают необходимость изучения возможностей расширения ее выращивания в традиционных зонах, к числу которых относится Кемеровская область. При этом попытки простого копирования опыта других регионов, широко занимающихся производством озимой ржи, часто заканчиваются неудачей. С позиции адаптивного растениеводства для решения этой проблемы потенциал культуры необходимо изучать в конкретных условиях произрастания.
К сожалению, несмотря на продолжительный срок сортоиспытания озимой ржи, практически отсутствует информация об особенностях формирования урожайности сортов в агроэкологических условиях Кемеровской области, а также недостаточно изучены вопросы их экологической пластичности в условиях региона.
Цель исследований - выявить резервы повышения урожайности зерна озимой ржи на основе оценки продуктивности, гомеостатичности, стрессоустойчивости и генетической гибкости новых сортов.
Условия, материалы и методы. Исследования выполнены в 2008-2012 гг. на полях Яшкинского государственного сортоиспытательного участка (ГСУ), расположенного в лесостепной природно-климатической зоне Кузнецкой котловины Кемеровской области. Почва - светло-серая лесная, содержание гумуса -1,6-3,4%, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) - 6 и 10 мг/100 г.
Годы проведения исследований различались по гидротермическому режиму (табл. 1), что позволило всесторонне оценить адаптивность изучаемых сортов.
Метеорологические условия 2008 г. в начальный период весенней вегетации озимой ржи характеризовалась низкой влагообеспеченностью при умеренных среднесуточных температурах. Репродуктивный период выдался прохладным и достаточно влажным. Вегетационный период 2009 г. отличался достаточно хорошим увлажнением с некоторым избытком осадков в начале
Таблица 1. Динамика суммы осадков и суммы эффективных температур за период май-август, 20082012 гг.
Осадки Сумма эффективных температур, °С
Месяц норма, отклонение от нормы, % норма отклонение от нормы
мм 2008 г. 12009 г. 12010 г. 12011 г. \2012 г. 2008 г. 1 2009 г. 12010 г.\2011 г.\2012 г.
Май 46 43 133 80 42 94 98 +79 +54 -19 +108 +15
Июнь 58 242 161 42 132 90 394 +104 -16 -18 +207 +160
Июль 66 53 75 180 120 69 787 +124 -13 -74 +120 +238
Август 69 76 101 55 90 90 1074 +109 +8 -69 +89 +237
и недобором тепла в репродуктивный период. Весной 2010 г. влагообеспеченность роста и развития озимой ржи, в сравнении со среднемноголетней нормой, была лучше. Однако год характеризовался недостатком тепла, особенно в репродуктивный период. Благоприятным выдался 2011 г., который отличался хорошим гидротермическим режимом в начальный и репродуктивный период вегетации. Гидротермические условия 2012 г. оказались неблагоприятными для формирования урожая озимой ржи. Год можно охарактеризовать как засушливый.
В качестве объекта исследований использовали шесть перспективных сортов разных групп спелости:
Чулпан 7 - позднеспелый (вегетационный период 314-334 дн.), оригинатор Башкирский НИИСХ;
Сибирская 87 - позднеспелый (314-358 дн.), оригинатор СибНИИРС;
Петровна - среднепоздний (326-366 дн.), оригинатор СибНИИСХиТ;
Паром - среднепоздний (306-347 дн.), оригинатор Уральский НИИСХ;
Синильга - среднепоздний (301-359 дн.), оригинатор ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова;
Ирина - среднепоздний (321-349 дн.), оригинатор СибНИИСХ.
Агротехника возделывания общепринятая для Кемеровской области. Предшественник - черный пар. Площадь делянки - 25 м2. Все сорта изучали на естественном фоне без внесения удобрения и средств защиты от вредных организмов.
Один из важных показателей, характеризующих устойчивость растений к воздействию неблагоприятных факторов среды - го-меостаз - способность генотипа сводить к минимуму последствия воздействия неблагоприятных внешних условий.
Критерием гомеостатич-ности сортов можно считать их способность поддерживать низкую вариабельность признаков продуктивности. Связь гомеостатичности (Нот) с коэффициентом вариации (V) характеризует устойчивость признака в изменяющихся условиях среды.
Показатель гомеостатичности (Hom) вычисляли по В.В. Хангильдину [6]:
где х2 - средняя урожайность, ц/га; хор1 - среднее значение урожайности на оптимальном фоне, ц/га; хт -среднее значение урожайности на лимитированном фоне, ц/га; а - среднее квадратичное отклонение.
В условиях резко-континентального климата важная характеристика сортов - устойчивость к стрессу, уровень которой определяется по разности между минимальной и максимальной урожайностью (У2 - У1). Этот параметр имеет отрицательный знак, и чем его величина меньше, тем выше стрессоустойчивость сорта.
Средняя урожайность сортов в контрастных (стрессовых и оптимальных) условиях (У1+У2/2) характеризует их генетическую гибкость [7].
Для оценки степени варьирования рассчитывали коэффициент вариации, определяющийся как отно-
шение среднеквадратичного отклонения к среднему значению, выраженное в процентах (V, %).
Стабильность сорта определяли по размаху варьирования урожайности сортов за период исследования, чем он был меньше, тем более стабильным считали сорт.
Результаты и обсуждение. В годы проведения эксперимента изучаемые сорта озимой ржи по-разному реализовали свой генетический потенциал продуктивности. Их урожайность колебалась от 16,9 до 56,1 ц/га и в среднем составила 35,1 ц/га ^=69,8%). Наибольшей величиной этого показателя характеризовались сорта Чулпан 7, Паром, Синильга и Ирина в 2011 г. - соответственно 56,1, 48,4, 48,3 и 49,2 ц/га. Минимальную за годы исследований урожайность в опыте все сорта сформировали в 2012 г. из-за повышенной температуры в июне, июле и августе в сочетании с низкой влагообеспеченно-стью. Разница между позднеспелыми сортами в среднем составила 8,9 ц/га, среднепоздними - 2,1 ц/га. Средняя урожайность позднеспелых сортов на 1 ц/га превышала величину этого показателя у среднепоздних.
Анализ полученных результатов свидетельствует о большой изменчивости сбора зерна сортов обеих групп спелости. Варьирование урожайности позднеспелых сортов озимой ржи в среднем составляла 50,7%, по отдельным сортам - от 40,2 до 63,3% (табл. 2). Наибольшую стабильность в формировании урожая зерна среди сортов этой группы проявил Чулпан 7 ^=40,2%).
Изменчивость урожайности среднепоздних сортов была несколько выше. Коэффициент вариации по отдельным сортам составил от 48,5 до 63,2%, в среднем -55,4%. По стабильности этого показателя среди них выделился сорт Петровна ^=48,5%), а наибольшее его варьирование отмечено у сорта Ирина ^=63,2%). Таким образом, в среднем позднеспелые сорта лучше приспосабливаются к изменяющимся условиям среды, чем среднепоздние.
Определяющее влияние на формирование продуктивности озимой ржи в условиях проведения исследований оказывал фактор года (92%), а на долю сорта приходилось всего 4,2%.
Наименьшие колебания урожайности, по сравнению со средними показателями изучаемых сортов, отмечены у среднепозднего сорта Петровна (от + 9 до -12 ц/га) и позднеспелого - Чулпан 7 (от +16 до -7 ц/га), что свидетельствует о наибольшей стабильности этих сортов в условиях резко-континентального климата Кемеровской области (см. рисунок). Средние по выборке величины отклоненияурожайности отсредней отмечены у сортов озимой ржи Сибирская 87 (от + 15 ц/га до - 15 ц/га), Паром (от + 15 ц/га до - 12 ц/ га), Синильга (от + 13 ц/га до - 12 ц/га). Наибольшими отклонениями характеризовался сорт Ирина (от + 14
Таблица 2. Урожайность сортов озимои ржи, 2008-2012 гг.
Сорт V, % Урожайность за период испытаний, ц/га
У2 (т1п) У1 (тах) средняя (х)
Позднеспелые сорта
Сибирская 87 63,3 16,9 46,1 31,5
Чулпан 7 40,2 33,5 56,1 40,4
Среднее по сортам 50,7 25,2 51,1 36,0
Разность по сортам 16,6 10,0 8,9
Среднепоздние сорта
Петровна 48,5 22,2 43,1 34,1
Паром 55,2 21,7 48,4 33,5
Синильга 54,7 21,9 48,3 35,0
Ирина 63,2 18,1 49,2 35,6
Среднее по сортам 55,4 21,1 47,3 35,0
Разность по сортам 4,1 6,1 2,1
сс
ск s
о
о
40 30 20 10 0 -10 -2 0 -30
15
16
15
12
12 12
- 15
17
Ри сунок. Вари абельность продукти вности сортов озимой ржи в зависимости от условий среды, 2008-2012 гг.: -Сибирская 87; - Чулпан 7; ^^ - Петровна; ■.•■■'.у - Паром; Л - Синильга; ЯГИ - Ирина.
до - 17 ц/га), что демонстрирует его неспособность формировать устойчивые урожаи при изменении условий выращивания.
Отличительная особенность любого сорта - это совокупность свойств, определяющих его пригодность для той или иной местности, и поэтому правильный выбор сорта имеет первостепенное значение.
Самую высокую стрессоустойчивость (табл. 3) проявил среднепоздний сорт Петровна (-20,9), из позднеспелыхсортов наиболее высокая величинаэтого показателя отмечена у сорта Чулпан 7 (-22,6).
Максимальная генотипическая изменчивость отмечена у позднеспелого сорта Чулпан 7 (44,8) и у
Таблица 3. Параметры адаптивности сортов озимой ржи, 2008-2012 гг.
Сорт Параметры адаптивности
У - У * 2 * 1 (У+У)/2 Г V, % Hom
Позднеспелые сорта
Сибирская 87 -29,2 31,5 11,7 37 2,9
Чулпан 7 -22,6 44,8 9,3 23 7,8
Среднепоздние сорта
Петровна -20,9 32,6 7,5 22 7,4
Паром -26,7 35,0 11,3 34 3,7
Синильга -26,4 35,1 9,8 28 4,7
Ирина -31,1 33,6 11,2 31 3,6
ср еднепоздних сортов Паром (35,0) и Синильга (35,1), мини маль ная - у позднеспелого сорта Сибирская 87 (31,5) и среднепозднего Петровна (32,6).
Выводы. Сравнительная характеристика по уро-жайн ости позднеспелых и среднепоздних сортов озимой ржи показала, что продуктивность культуры в значительной степени подвержена влиянию окружающей среды. Наиболее высоким потенциалом продуктивности отличаются сорта Чулпан 7 селекции Башкирского НИИСХ и Ирина - СибНИИСХ. Средняя урожайность этих сортов составила соответственно 40,4 и 35,6 ц/га.
При этом набор сортов озимой ржи, обладающих стабильной и высокой продуктивностью на территории лесостепной зоны крайне ограничен. Из шести изученных генотипов наименьшие колебания урожайности отмечены у среднепозднего сорта Петровна (от + 9 до -12 ц/га) и позднеспелого Чулпан 7 (от + 16 до -7 ц/га), что свидетельствует об их стабильности и пластичности в условиях резко-континентального климата Кемеровской области. Правильность сделанных выводов подтверждают высокие показатели гомеостатичности (Нот = 7,8 и Нот =7,4) и стрессоустойчивости (У2-У1 = -22,6 и У2-У1 = -20,9) выделенных сортов.
Литература.
1. Агробиологическая характеристика сорта озимой ржи Эра / Н.Г. Пугач, Г.И. Попов, В.Д. Кобылянский и др. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - СПб: ВИР, 2006. - Т. 162. - С. 171-174.
2. Сысуев В.А. В зерне ржи - основа здоровья человека //Достижения науки и техники АПК. 2012. № 6. С. 3-5.
3. Мальцев В.Ф., Каюмов М.К. Система биологизации земледелия Нечерноземной зоны России. М.: ФГНУ «Росинфор-магротех», 2002. 576 с.
4. Пономарева М.Л., Пономарев С.Н., Тагиров М.Ш. Динамика факторов производства и использования зерна ржи в Российской Федерации и Республике Татарстан// Земледелие. 2014. №8. С. 6-9.
5. Пакуль В.Н. Формирование продуктивности технологических и семенных качеств у озимой ржи и ярового ячменя в лесостепи Кузнецкой котловины. Новосибирск: Издательский центр «Агро-Сибирь», 2005. 184 с.
6. ХангильдинВ.В., БирюковС.В. Проблемагомеостазавгенетико-селекционныхисследованиях//Генетико-цитологические аспекты в селекции с.-х. растений. 1984. № 1. С. 67-76.
7. Пакудин В.З. Параметры оценки экологической пластичности сортов и гибридов. Теория отбора в популяциях растений. Новосибирск: Наука, 1976. 189 с.
ASSESSMENT OF PRODUCTIVITY AND STABILITY OF NEW VARIETIES OF WINTER RYE UNDER CONDITION OF FOREST-STEPPE ZONE OF KEMEROVO REGION
O.B. Konstantinova, E.P. Kondratenko
Kemerovo State Agricultural Institute, Markovtseva str., 5, Kemerovo, 650056, Russia
Summary. The aim of the work was to reveal the reserves for an increase in the productivity of grain of winter wheat. The investigations were carried out in 2008-2012 on the fields at Yashkino variety test plot, located in forest-steppe zone of Kuznetsk basin of Kemerovo region. Soils of the test plot are light-grey forest soils, humus content is 1.6.. .3.4 %, content of mobile phosphorus and potassium is 6 and 10 mg/100g. To achieve the purpose we used estimations of the indices of productivity, homeostasis, stress tolerance and genetic flexibility of varieties. The objects of the study were six promising varieties of rye from different groups of ripeness: Chulpan 7, Sibirskaya 87, Petrovna, Parom, Sinilga, Irina. On the average during the five-year period the productivity of late-ripening varieties ranged from 16.9 cwt/ha to 56.1 cwt/ha (V=69.8 %), of middle-late ones - from 18.1 to 49.2 cwt/ha (V = 63.2 %). In the years of investigations the genotypic response of middle-late varieties to the changing hydrothermal conditions was about the same (synchronous) from 18.5 % (2012) to 12.3 % (2011). In late-ripening varieties the productivity ranged from 16.9 to 33.5 cwt/ha (2012), with a coefficient of variation 49.6 % and from 46.1 to 56.1 cwt/ha (V = 17.8 %) in 2011. The highest average yield in 2008-2012 among tested varieties from middle-late group was in variety Irina (35.6 cwt/ha), from late-ripening group - Chulpan 7 (40.4 cwt/ha). At that the latter was the most flexible and stable among late-ripening varieties (Hom = 7.8; y2-y1= -22.6); among middle-late group in these indices variety Petrovna distinguished (Hom = 7.4; y2-y1= -20.9). Winter rye varieties Chulpan 7 and Petrovna can be recommended to the cultivation in forest-steppe zone, including districts of the northern part of Kemerovo region. Key words: variety, winter rye, productivity, stability, homeostasis, stress tolerance, genetic flexibility. Author Details: O.B. Konstantinova, Post-graduate student (e-mail: olykk@mail.ru); E.P. Kondratenko, Dr. Sc. (Agr.), Prof. For citation: Konstantinova O.B., Kondratenko E.P. Assessment of productivity and stability of new varieties of winter rye under condition of forest-steppe zone of Kemerovo region. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. T.29. №1. pp. 7-9 (In Russ)
