CC BY
26
УДК / UDC 633.853.494"321":631.559:631.524.85
ЗАВИСИМОСТЬ УРОЖАЙНОСТИ ЯРОВОГО РАПСА ОТ ПАРАМЕТРОВ ЕГО АДАПТИВНОСТИ
DEPENDENCE OF PRODUCTIVITY OF SPRING RAPESEED ON THE PARAMETERS OF ITS ADAPTABILITY
Серёгина H.B., научный сотрудник Seregina N.I., Researcher Тульский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, п. Молочные Дворы, Тульская область, Россия
Tula Research Institute of Agriculture, village Molochnye Dvory, Tula region, Russia
E-mail: tniisx@mail.ru
В исследованиях, проведенных в 2012-2017 гг., были изучены 7 сортов рапса селекции ФГБНУ ВНИИ рапса (г. Липецк), 2 сорта ФГБНУ ВНИИ кормов (г. Москва) и 9 гибридов немецкой фирмы Rapool-Rus. Цель исследований - выявление наиболее продуктивных и адаптивных сортов и гибридов ярового рапса при выращивании на семена в условиях лесостепи Тульской области. Уставлено, что в одних и тех же условиях сортообразцы неодинаково проявляют свою адаптационную способность. Выявлено, что по всем сортам и гибридам в течение ряда лет урожайность сильно отличалась, то есть можно сказать, что данные сортообразцы не совпадают по своим эколого-географическим признакам и по селекционным генетическим, то есть отмечено различное их отношение к среде обитания. Наиболее благоприятным для возделывания в области за годы испытаний был отмечен 2015 год, где среднесортовая урожайность xj=2,70, а индекс условий среды (Ij) определился на уровне 0,48. Наибольшей реакцией на условия года из линейки отметились, Липецкие сорта Ермак (bi=2,13), Булат (bi=2,60) и немецкий гибрид Озорно (bi=2,03). Наиболее нестабилен гибрид Траппер (Si2=0,88). Самыми пластичными и стабильными оказались гибриды Ахат и Мобиль, со средней урожайностью по годам 2,33 т/га. Высокую устойчивость к стрессу показали сорт Авангард (-0,49) и гибрид Ахат (-0,36). Максимальная гомеостатичность отмечена у гибрида Ахат (117,42) и у сорта Авангард (48,23), минимальная - у гибрида Траппер.
Ключевые слова: яровой рапс, сорт, гибрид, урожайность, стабильность, пластичность.
Seven varieties of rapeseed breeding of the Scientific Research Institute of Rape (Lipetsk), two varieties of the All-Russian Fodder Research Institute (Moscow) and nine hybrids of German company Rapool-Rus were studied in 2012-2017. The aim of the research was to identify the most productive and adaptive varieties and hybrids of spring rapeseed which grow on seeds in the forest - steppe of the Tula region. The varieties were established to show their adaptability in the same conditions differently. It is revealed that the yield was very different for a number of years for all varieties and hybrids, that is, we can say that these varieties do not coincide in their ecological and geographical characteristics as well as breeding and genetics, that is, their different attitude to the environment was noted. The year 2015 was the most favorable for the cultivation in the region during the years of the test, where the average productivity was xj=2.70, while the index of the environmental conditions (Ij) was determined on the level of 0.48. Lipetsk varieties Ermak (bi=2.13), Bulat (bi=2.60) and German hybrid Mischievously (bi=2.03) were the largest response in terms of year of the line. Hybrid Trapper was the most unstable (Si2=0.88) one. Hybrids Akhat and Mobile were the most plastic and stable, their average productivity was 2.33 t/ha. Variety Avangard (-0.49) and hybrid Akhat (-0.36) were the most resistible to stress. Maximum homeostaticity was marked for hybrid Akhat (117.42) and the variety Avangard (48.23), minimum was for hybrid Trapper. Key words: spring rape, variety, hybrid, productivity, stability, plasticity.
Введение. Одним из основных факторов увеличения производства маслосемян рапса в России является создание и внедрение в сельскохозяйственное производство новых адаптивных высокопродуктивных и технологичных, безэруковых и низкоглюкозинолатных сортов [1]. Экологическая стабильность сортов, их устойчивость к лимитирующим факторам среды и способность давать высокий и стабильный урожай привлекают всё большее внимание селекционеров. Понятия «стабильность» и «пластичность» в отечественной и зарубежной литературе трактуются различно, что затрудняет оценку этих параметров и их использования при отборе [9].
За последние 30 лет вклад сорта в повышение урожайности важнейших сельскохозяйственных культур оценивается в 30-70% [5]. Селекция на высокую продуктивность, как известно, часто приводит к существенному снижению адаптивности сортов. В связи с этим, повышение адаптивного потенциала новых сортов - приоритетная задача современной селекции.
В настоящее время селекционные программы направлены на создание адаптивных сортов ярового рапса, характеризующихся экологической пластичностью, которая выражается в меньшей зависимости от факторов внешней среды. A.D. Bradshow (1965) определил пластичность, как свойство генотипа изменять значения признаков в различных условиях среды, а стабильность - как отсутствие пластичности. Им выделена морфологическая и физиологическая пластичность, где морфологическая стабильность может быть результатом физиологической пластичности. Автор пришёл к выводу, что пластичность признака является независимым его свойством и находится под собственным специфическим генетическим контролем.
Цель исследований - выявление наиболее продуктивных и адаптивных сортов и гибридов ярового рапса при выращивании на семена в условиях лесостепи Тульской области.
Условия, материалы и методы. Объектом исследования служили 7 сортов рапса селекции ФГБНУ ВНИИ рапса (г. Липецк), 2 сорта ФГБНУ ВНИИ кормов (г. Москва) и 9 гибридов немецкой фирмы Rapool-Rus. Изучение этих образцов проводили в 2012-2017 гг. в ФГБНУ «Тульский НИИСХ».
Почва опытного участка - чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый с пахотным слоем 22 см, среднемощный, который характеризуется средним содержанием подвижного фосфора и обменного калия и близкой к нейтральной pH. Предшественник чёрный пар.
Метеорологические условия в период испытания ярового рапса существенно различались по температурному режиму и влагообеспеченности, что позволило дать объективную оценку изучаемых сортов в контрастных условиях внешней среды. Сумма осадков и температура воздуха в мае-августе 2013 года значительно не отличались от среднемноголетних значений. В 2012 году наблюдалась засуха в мае и июле. ГТК составил 0,19 и 0,33 соответственно (средний ГТК за май-август - 0,97). За май выпало всего 9,9 мм или 20,8% от среднемноголетней нормы, в июне - 88%, в июле - 23,4% от нормы. Значительный недобор осадков отмечался и в 2014 году, в среднем за май-август ГТК составил 0,73 (в июле и августе - 0,28 и 0,49 соответственно). Вегетационный период 2015 года характеризовался неравномерностью выпадения осадков. Избыточное количество осадков, выпавших в июне и первой половине июля, оказало отрицательное влияние на формирование урожая изучаемых сортообразцов. Метеорологические условия 2016 года отличались от среднемноголетних данных и характеризовались повышенным температурным
фоном в июле-августе и обильными осадками. Средняя температура воздуха за прошедший вегетационный период (до 28 августа) составила 17,8°С, это на 1,5°С выше среднемноголетней. Осадков за этот период выпало 471 мм, 163% от нормы (норма 289,2 мм). Большая часть их выпала во второй половине лета. Из-за частых и обильных дождей в 2017 году увлажнение почвы было достаточным на протяжении всего периода вегетации. Сумма осадков за май-август составила 270,4 мм, при норме 246 мм. Температурный режим был значительно ниже, особенно в первые месяцы вегетации. Таким образом, контрастные метеорологические условия позволили всесторонне оценить реакцию сортов на воздействие внешних факторов (табл. 1).
Таблица 1 - Характеристика погодных условий вегетационного периода, 2012-2017 гг.
Годы Температура воздуха, °С <оличество осадков, мм
май июнь июль август май июнь июль август сумма
2012 16,8 17,9 21,7 18,2 9,9 68,1 21,9 121,3 221,2
2013 18,0 19,9 18,6 18,4 97,1 23,1 79,2 74,7 274,1
2014 16,7 15,6 20,3 19,3 44,1 66,5 17,8 29,3 157,7
2015 14,5 17,7 18,4 18,0 46,6 131,3 76,7 4,5 259,1
2016 13,8 17,5 20,3 19,1 101,4 89,3 126,2 154,2 471,1
2017 11,6 14,7 17,4 18,8 57,0 72,8 66,4 74,2 270,4
средне-многолетнее 15,3 17,3 19,4 18,6 59,4 75,2 64,7 76,4 275,6
Опыты закладывались в четырёхкратном повторении, размещение делянок систематическое в два яруса. Учётная площадь делянки 10 м2. Учитываемый признак - урожай семян. Урожайные данные обработаны методом дисперсионного анализа [2].
Для выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов использовали методику, предложенную Л.А. Животковым с соавт. [3, 4]. Пластичность изучаемых сортообразцов (bi) и стабильность (Si2) оценивали по S.A. Eberhart и W.A. Russel [7], коэффициент вариации (v) рассчитан по Б.А. Доспехову [2]. Параметры гомеостатичности урожайности сортов определяли по В.В. Хангильдину (1986) [6]. Устойчивость сортов к стрессу и среднюю урожайность в контрастных условиях среды определяли по уравнениям A.A. Rosille, J. Hambbin (1981) [8].
Результаты и обсуждение. Фенотипическое проявление урожайности у изучаемых сортообразцов в 2012 году колебалось от 1,17 до 2,73 т/га, в 2013 году - от 1,41 до 2,91 т/га, в 2014 году - от 1,09 до 3,74 т/га, в 2015 году - от 1,48 до 3,71 т/га, в 2016 году - от 1,28 до 2,98 т/га в 2017 году от 1,18 до 2,51 т/га. Наиболее благоприятными для ярового рапса были 2014-2015 гг., в эти годы была получена самая высокая среднесортовая урожайность за шестилетний период проведения опыта - 2,26 и 2,70 т/га соответственно (табл. 2). Наиболее урожайными за 6 лет были сорта Подмосковный (2,23 т/га) и Аккорд (2,14 т/га) и гибриды Калибр (2,61 т/га) и Макро (2,60 т/га). Однако они различались по стабильности проявления признака урожайности. У сортов Аккорд и Подмосковный она колебалась от 1,54 до 3,15 т/га и от 1,54 до 3,43 т/га соответственно. Такая же тенденция наблюдалась и у гибридов. Это свидетельствует о том, что сортообразцы различно реагировали на условия года.
Таблица 2 - Урожайность, экологическая пластичность (Ы), стабильность и гомеостатичность (Hom) ярового рапса, 2012-2017 гг.
Урожайность, т/га Средняя урожайность т/га, х1 Пластичность, Ы Стабильность, Б12 X го Е > . 1 Ф с 5 Е ^ > £ Б ОЦ * о > Генетическая гибкость соота ГУ,™ + Уг^) / 2 Коэффициент ваоиаиии, У% Гомеостатичность, Нот
2012г. 2013г. 2014г. 2015г. 2016г. 2017г.
Сорта
Ратник 1,52 1,51 1,51 2,26 1,95 1,76 1,69 0,88 0,06 -0,75 1,89 17,5 13,85
Ермак 1,76 1,81 1,30 3,46 1,97 1,68 1,99 2,13 0,35 -2,16 2,38 35,7 3,19
Булат 1,84 1,76 1,91 3,71 1,43 1,81 2,08 2,60 0,28 -2,28 2,57 37,9 3,21
Авангард 1,97 1,99 2,07 2,42 2,40 1,93 2,13 0,50 0,04 -0,49 2,18 9,2 48,23
Аккорд 1,77 1,54 2,50 3,15 2,16 1,70 2,14 1,88 0,11 -1,61 2,35 25,5 5,42
Фрегат 1,65 1,71 1,74 2,10 2,79 1,68 1,94 0,32 0,29 -1,14 2,22 21,3 9,06
Рубеж 1,45 164 1,60 2,66 2,15 1,56 1,84 1,40 0,10 -1,21 2,06 23,5 6,98
Подмосковный 1,54 2,21 1,58 3,43 2,98 1,61 2,23 1,98 0,47 -1,89 2,49 32,0 3,89
Грант 1,83 1,82 1,09 3,29 2,50 1,18 1,95 1,69 0,57 -2,20 2,19 35,2 2,63
Гибриды
Озорно 2,11 1,41 2,61 3,31 1,28 2,51 2,21 2,03 0,45 -2,03 2,30 35,3 3,09
Ахат 2,32 2,56 2,33 2,28 2,20 2,30 2,33 -0,09 0,02 -0,36 2,38 5,1 117,42
Калибр 1,96 2,84 3,74 2,30 2,45 2,38 2,61 0,29 0,61 -1,78 2,85 22,9 6,69
Траппер 1,86 2,63 3,31 1,80 1,23 2,31 2,19 0,02 0,88 -2,08 2,27 33,5 3,05
Сальса 1,17 2,36 2,53 1,48 2,04 2,14 1,95 0,03 0,45 -1,36 1,85 26,9 4,35
Солар 2,73 2,27 2,31 3,42 1,81 2,23 2,46 1,21 0,31 -1,61 2,62 21,6 7,08
Макро 2,34 2,91 3,51 2,43 1,89 2,50 2,60 0,20 0,50 -1,62 2,70 21,1 7,29
Смилла 1,88 2,68 2,73 2,32 2,75 2,31 2,44 0,25 0,50 -0,87 2,32 13,5 16,47
Мобиль 2,11 2,34 2,24 2,71 2,35 2,26 2,33 0,69 0,18 0,60 2,41 8,5 43,41
НСР0,05 0,17 0,98 0,97 0,12 0,16 0,28
Средне-сортовая урожайность т/га, xj 1,88 2,11 2,26 2,70 2,13 1,99
Многолетняя средне- сортовая урожайность, т/га 2,17
Индекс условий среды, и -0,34 -0,10 0,04 0,48 -0,08 -0,26
Для определения реакции сортов на условия года был рассчитан индекс условий среды (У), который представляет собой отношение среднего урожая по сортам в конкретный год испытания к среднему урожаю по сортам за все годы испытания. Суммарные индексы условий среды для каждого сорта изменялись от -0,03 до +0,95. Этот показатель может быть как отрицательным, так и положительным. Если индекс среды положителен, то сорт или гибрид более полно реализовал свои генетические возможности в конкретных условиях года, а если коэффициент отрицательный, то это говорит о недостатке адаптивного потенциала. Чем выше данный показатель, тем более благоприятный год сложился для культуры. В нашем случае это 2015 год, когда индекс среды был равен 0,48. В 2012 году была получена самая низкая урожайность, когда индекс среды имел самое высокое отрицательное значение (У = -0,34). Снижение урожайности произошло из-за жесткой засухи (ГТК -0,6). Изучив индекс условий среды по каждому году испытаний, можно рассчитать коэффициенты экологической пластичности (Ы) и стабильности ^2). Коэффициент экологической пластичности сорта или коэффициент регрессии урожаев сорта на изменение условий показывает, насколько отзывчив сорт на улучшение условий произрастания. Также этот коэффициент может быть и отрицательным, и положительным. Отрицательные значения могут быть получены вследствие затягивания с вегетацией, склонности к полеганию и осыпанию, высокой восприимчивости к заболеваниям при благоприятных условиях.
В нашем опыте было получено 94% положительных результатов значений пластичности, то есть эти сортообразцы увеличивали свою продуктивность при улучшении условий вегетации. По экологической пластичности яровой рапс был разделён на три группы: удовлетворительно отзывчивые (нейтральные) Ы=<1; хорошо отзывчивые (пластичные) Ы=1-2; очень отзывчивые (интенсивные) Ы>2. Наибольшей реакцией на условия года отличались сорта Булат (Ы=2,60), Ермак (Ы=2,13) и гибрид Озорно (Ы=2,03), которые можно отнести к сортам интенсивного типа. Они очень отзывчивы на условия года, но в плохих почвенных и погодных условиях у них наблюдается снижение урожайности.
Второй показатель - экологическая стабильность ^2), то есть отклонение опытных данных по урожайности конкретного года от средней величины урожайности сортов за все годы испытания (отклонение фактического от теоретического). Чем выше этот показатель, тем более не стабилен сорт. Из восемнадцати изученных сортообразцов самым нестабильным по урожайности был гибрид Траппер ^2=0,88), который относится к нейтральному типу с наименьшим коэффициентом регрессии. В комплексе оценивая данные коэффициенты можно видеть, что самый стабильный ^2=0,02) по годам исследований был гибрид Ахат и отличался очень ровной урожайностью, но в то же время пластичность у него очень низкая (Ы=-0,09) и значит, гибрид не зависим от условий произрастания и человеческого фактора. Важным показателем, характеризующим адаптивный потенциал, является устойчивость к стрессовым условиям среды, которая определяется отклонением урожайности. Этот параметр (У™ - Уmax) имеет отрицательное значение и чем он меньше, тем выше стрессоустойчивость сорта. В нашем опыте высокую устойчивость к стрессу показали сорт Авангард (-0,49) и гибрид Ахат (-0,36). Сорта Ермак, Булат, Грант и гибриды Озорно и Траппер характеризуются более узким диапазоном приспособленности к стрессовым условиям, нежели другие сортообразцы. Генетическая гибкость сорта (У™ + Уmax)/2 говорит о средней урожайности сорта в контрастных условиях разных лет. Этот показатель тем
выше, чем больше генотип сорта отзывается на факторы средообитания. В наших исследованиях этот показатель возрастал от 1,85 (Сальса) до 2,85 (Калибр). Коэффициент вариации взаимно обратно сопряжён с гомеостатичностью, то есть, чем меньше вариабильность, тем выше гомеостатичность. Максимальная гомеостатичность отмечена у гибрида Ахат (117,42) и у сорта Авангард (48,23), минимальная - у гибрида Траппер.Однако, высокая гомеостатичность и высокая урожайность не всегда совпадают. Так, например, в нашем опыте самые урожайные Аккорд, Подмосковный, Калибр и Макро обладают более низкой гомеостатичностью.
Выводы. Яровой рапс различается по урожайности и по реакции на условия года. Лучшими по урожайности за шестилетний срок испытаний (2012-2017 гг.) были сорта Подмосковный (2,23 т/га) и Аккорд (2,14 т/га) и гибриды Калибр (2,61 т/га) и Макро (2,60 т/га). Наибольшей реакцией на условия года из линейки отметились сорта Ермак (bi=2,13), Булат (bi=2,60) и немецкий гибрид Озорно (bi=2,03). Наиболее нестабилен гибрид Траппер (Si2=0,88). Самыми пластичными и стабильными оказались гибриды Ахат и Мобиль, со средней урожайностью по годам 2,33 т/га. Высокую устойчивость к стрессу показали сорт Авангард (-0,49) и гибрид Ахат (-0,36). Максимальная гомеостатичность отмечена у гибрида Ахат (117,42) и у сорта Авангард (48,23), минимальная - у гибрида Траппер.
Оценивая урожайность и параметры адаптивности в условиях Тульской области в наших испытания выделился гибрид Ахат, который относится к нейтральному типу с наименьшей пластичностью (bi=-0,09) и лучшей стабильностью (Si2=0,02). Этот гибрид отличался самой ровной урожайностью по годам. Этот же гибрид за период испытаний показал самую высокую устойчивость к стрессовым факторам.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Горшков В.И., Карпачев В.В. Адаптивные свойства сортов ярового рапса в условиях ЦЧР России // Селек^я i наанныцтво. 2012. № 102. С. 79.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
3. Животков Л.А., Морозова З.А., Секатуева Л.И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю урожайности // Селекция и семеноводство. 1994. № 2. С. 3-6.
4. Животков Л.А., Морозова З.А. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов озимой пшеницы по показателю урожайности // Аграрная наука. 1994. № 5. С. 23-24.
5. Жученко A.A. Стратегия адаптивной системы сельского хозяйства (концепция). Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1994. 148 с.
6. Хангильдин В.В. Параметры оценки гомеостатичности сортов и селекционных линий в испытания колосовых культур // Научн. тех. бюл. ВСГИ. 1986. № 260. С. 36-41.
7. Eberhart S.A., Russel W.G. Stability parameters for comparing varieties // Grop Science. 1966. V.6. №1. P. 36-40.
8. Rosielle A.A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment // Crop Science. 1981. Vol. 21. № 6. P. 943.
9. Steigenga M.I., Zwaan B.I., Brakefield P.M. The evolutionary genetics of egg size plasticity in a butterfly // European sosiety for evolutionary biology. 2005. P. 281-289.
