CC BY
43
Закономерности формирования и прибавки урожайности ячменя в селекционном процессе в сухостепном Предуралье
О.А. Кондрашова, к.с.-х.н., Оренбургский НИИСХ
Проблема устойчивости растениеводства к действию абиотических и биологических стрессоров особенно актуальна в России, отличающейся разнообразием почвенно-климатических и погодных условий в различных земледельческих зонах. В зависимости от погоды урожайность важнейших сельскохозяйственных культур варьирует здесь по годам: в 2—3 раза — в зоне устойчивого увлажнения и в 5—6 — в засушливых регионах [1]. В связи с этим необходима не только более полная информация о климате и его влиянии на сельскохозяйственное производство [2], но и повышении экологической устойчивости агроэкосистем.
Материалы и методы исследования. Настоящее исследование базировалось на анализе материалов Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и анализе научных отчётов инспектуры Госкомиссии РФ по испытанию и охране селек-
ционных достижений по Оренбургской области. Тренды рассчитывались методом гармонических весов [3], моделирование связей проводили с помощью пакета прикладных программ «Статистика 5.5».
В данной статье обобщены материалы конкурсного сортоиспытания Соль-Илецкого ГСУ, расположенного в сухостепном Предуралье.
Результаты исследований. Многолетний (1955—2010 гг.) ход сумм выпавших осеннезимних и зимне-весенних осадков показан на рисунке. Процесс формирования урожайности ячменя на Соль-Илецком ГСУ в значительном количестве лет обусловлен суммой выпавших осадков в осенне-зимний период. Общее снижение количества зимних осадков, начиная с 1990-х гг., отрицательно повлияло на тренд урожайности. Описание этого процесса в рамках многомерного анализа дано в таблице 1. Движение тренда урожайности в этот период времени связано и с упадком агропромышленного комплекса.
24
22
20
18 £
16 £
14
12
10
Годы
---- тренд осадков ноября-декабря
----тренд осадков февраля-марта
----тренд урожайности
Рис. - Тренды осадков и урожайности ячменя на Соль-Илецком гСу
Таким образом, основное влияние в изучаемой зоне на динамику формирования урожайности ячменя оказывают тренды осадков холодного периода года.
В селекции на урожайность интерес представляет выяснение тех показателей, которые объясняют её прирост в определённых экологических условиях.
Урожайность ячменя обусловлена тремя компонентами: количеством продуктивных стеблей на единице площади, количеством зёрен в колосе и массой 1000 зёрен. Увеличение урожайности происходит за счёт аддитивного влияния различий этих компонентов у сравниваемых сортов. Эти различия выражаются как отношение компонента структуры урожая более продуктивного сорта к тому же компоненту менее продуктивного сорта:
Л = К-100,
Кх
где Ку — компонент структуры урожая (например, количество зёрен в колосе) более урожайного сорта;
Кх — то же, но у менее урожайного сорта.
Величина № получила название индекса селектируемого признака [4].
Для оценки значения каждого № в формировании прибавки урожая имеет значение интервал
колебания этого индекса по годам у компонентов структуры урожая, обусловливающих превышение продуктивности одного сорта над другим. При этом некоторые из компонентов структуры у высокоурожайного сорта могут не отличаться или же быть меньше по значению, чем у низкоурожайного сорта, то есть № будет в таких случаях равен или менее 100%. В каждом году при испытании набора сортов выбранный наиболее перспективный образец должен отличаться от менее урожайного сорта (не обязательно стандарта) на величину, равную или превышающую наименьшую существенную разность (НСР). Изучая влияние индекса селектируемого признака на ограниченном отрезке времени, правильно установить и понять вклад этого фактора в изменчивость прибавки урожая в селекционном процессе невозможно.
В процессе моделирования влияния элементов структуры урожайности ячменя в рамках множественной регрессии (табл. 2) установлено, что почти в 60% случаев разброс (дисперсия) урожайности был детерминирован числом продуктивных стеблей на единице площади, т.е. из 36 учтённых лет (1960—1996 гг.) в 22 годах колебание урожайности обусловлено колебанием числа продуктивных стеблей. В 28% (10 лет из 36) случаев разброс величины урожайности зерна был обусловлен озернённостью колоса. Коэффициенты корреляции этих компонентов структуры одинаково высокие, но они не могут быть использованы, так как не указывают на индексы, определяющие прибавку урожайности в селекционном процессе.
В таблице 2 показан вклад индекса селектируемого признака в превышение урожайности доминирующего по продуктивности сорта. За те же годы наблюдений роль индексов в объяснении вариации прибавки урожайности значительно отличается от роли элементов структуры урожая в определении разброса значений самой урожайности. Так, если доля влияния массы 1000 зёрен на разброс значений показателя урожайности зерна составляет 7%, то вклад индекса этого признака в варьирование прибавки составил 34% случаев, т.е. 12 лет из 36. Наибольший вклад в вариацию прибавки урожайности яч-
1. Зависимость тенденции урожайности ячменя от многолетнего хода сумм осадков, Соль-Илецкий ГСУ, 1955—2010 гг.
Источник варьирования Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния фактора, %
У-пересечение 4,204 0,00 -
Тренд сумм осадков за ноябрь - декабрь 0,319 0,00 55,55
предшествующего года
Тренд сумм осадков за февраль - март -0,324 0,00 23,12
Тренд сумм осадков за июнь - июль 0,130 0,00 14,18
Для полной регрессии: Я-квадрат = 0,928;
уровень значимости = 0,000;
стандартная ошибка оценки = 0,75 ц/га; Ефакт. = 225,3
2. Вклад элементов структуры в вариацию урожайности и вклад индексов селектируемых признаков в вариацию прибавки урожайности ячменя, Соль-Илецкий ГСУ, 1960—1996 гг.*
Источник варьирования Коэффициент регрессии Уровень значимости Доля влияния фактора, % Коэффициент корреляции
Вклад элементов ст руктуры в вариацию урожайности
У-пересечение -32G,5 G,GG - -
Количество зёрен в колосе, шт. 15,4 G,GG 27,9 G,76
Количество продуктивных стеблей, шт./м2 G,4 G,GG 59,8 G,77
Масса 1000 зёрен, г 3,8 G,GG 7,1 G,52
Для полной регрессии: Я-квадрат = 0,949; уровень значимости = 0,00; стандартная ошибка оценки = 19,0 г/м2;
средняя по ряду = 191,7 г/м2
Вклад Js в вариацию прибавки у рожайности
У-пересечение -2G1,5 G,GG - -
18 количества зёрен в колосе 1,G G,GG 18,2 G,43
18 количества продуктивных стеблей G,9 G,GG 44,7 G,44
18 массы 1000 зёрен 1,G G,GG 33,9 -G,24
Для полной регрессии: Я-квадрат = 0,968; уровень значимости = 0,00; стандартная ошибка оценки = 1,85%;
средняя по ряду = 118,8%
Примечание: * — наблюдения по элементам структуры урожайности на ГСУ проводились только до 1996 г.
меня имеет индекс количества продуктивных стеблей (44,7%).
Выводы. На основании проведённого исследования можно отметить, что в сухостепном Предуралье при возделывании ячменя необходимо учитывать осадки холодного периода года. Установлены различные закономерности формирования урожайности и прибавки урожайности в селекционном процессе. Следует отдавать предпочтение перспективным сортономерам ячменя (при отборах в плотном посеве и в питомниках
с производственной нормой высева): образцам с повышенными показателями индексов количества продуктивных стеблей и массы 1000 зёрен. Литература
1. Коровин А.И. Биологические основы учёта адаптивных реакций растения в динамических моделях формирования урожая. Л., 1985. 220 с.
2. Жуков В.А., Полевой А.Н., Витченко А.Н., Даниелов С.А. Математические методы оценки агроклиматических ресурсов. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 207 с.
3. Полевой, А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 319 с.
4. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Изд. 2-е, доп. Оренбург: ООО «Агентство «Пресса», 2005. 347 с.
