Гомеостатичность сортообразцов озимой пшеницы мировой коллекции в условиях Юга России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гомеостатичность сортообразцов озимой пшеницы мировой коллекции в условиях Юга России

Вадим Валерьевич Плетнёв¹, Диана Александровна Тарадина²*,

Инна Анатольевна Донец³

Аннотация

Создание экологически адаптированных сортов, обеспечивающих низкую вариабельность урожайности в стрессовых условиях и высокую в благоприятные годы, является важной задачей селекции. Исследования со 100 сортообразцами озимой пшеницы мировой коллекции различного эколого-географического происхождения проводили на опытном поле ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» в 2019-2021 гг. по предшественнику чистый пар. Самыми урожайными были 9 сортов пшеницы со средним сбором зерна 90,0 ц/га. Достоверно выше этой величины были показатели у американского сорта Charmany (115,1 ц/га), а выше среднего значения у украинского сорта Myrlena (96,4 ц/га). Средняя урожайность стандарта (Айвина) составила 83,2 ц/га. Продуктивность всех остальных сортов (85,4-90,9 ц/га), кроме Добрина и Крыжинка, была выше стандарта. Наиболее благоприятные погодные условия для формирования урожайности сложились в 2019 и 2021 гг. (98,0 и 96,0 ц/га) и существенно ниже в 2020 г (78,3 ц/га). Минимальный коэффициент вариации отмечен у сортов Charmany (7,3%), Добрина (9,1%), средней изменчивостью характеризовались сорта Августа (10,8%), Крыжинка (11,8%), Myrlena (12,2%), Sara (12,8%), Элегия (15,9%) и сильной Айвина (22,6%), Sideral (26,0%) и Samanta (38,8%). Наибольшая устойчивость к стрессу отмечена у сортов Добрина (-14,2 ц/га), Charmany (-16,1 ц/га), Августа (-18,2 ц/га) и Крыжинка (-18,9 ц/га), а наименьшая у Айвина (-37,5 ц/га), Sideral (-41,4 ц/га) и Samanta (-59,5 ц/га). Максимальная генетическая гибкость наблюдалась у сортов Charmany (113,7 ц/га), Myrlena (96,6 ц/га), 1 6

Элегия (91,7 ц/га) и Августа (90,3 ц/га), а наименьшая у сорта Samanta (77,0 ц/га). Максимальную генетическую стабильность проявили сорта Charmany и Добрина, которые могут быть использованы в качестве исходного селекционного материала на экологическую стабильность.

Ключевые слова: гомеостатичность, вариабельность, озимая пшеница, сорт, урожайность, адаптация

Homeostatic varieties of winter wheat of the world collection in the conditions of the South of Russia

Vadim V. Pletnev¹, Diana A. Taradina²*, Inna A. Donets³

Abstract. The creation of ecologically adapted varieties that provide low yield variability under stressful conditions and high yield variability in favorable years is an important breeding task. Studies with 100 varieties of winter wheat of the world collection of various ecological and geographical origins were carried out on the experimental field ofthe North Caucasian Federal Scientific Agrarian Center in 2019-2021 on the predecessor of pure steam. The most productive were 9 varieties of wheat with an average grain harvest of 90.0 c/ha. The indicators for the American variety Charmany (115.1 c/ha) were significantly higher than this value. The indicators for the Ukrainian variety Myrlena (96.4 c/ha) were above the average value. The average yield of the standard (Aivina) was 83.2 q/ha. The productivity of all other varieties (85.4-90.9 c/ha), except for Dobrin and Kryzhinka, was above the standard. The most favorable weather conditions for the formation ofyields developed in 2019 and 2021 (98.0 and 96.0 c/ha) and significantly lower in 2020 (78.3 c/ha). The minimum index of variation was noted for varieties Charmany (7.3%), Dobrina (9.1%). Varieties Augusta (10.8%), Kryzhinka (11.8%), Myrlena (12.2%), Sara (12.8%), Elegy (15.9%) and Strong Ivin (22.6%), Sideral (26.0%) and Samanta (38.8%) were characterized by medium variability. The highest stress resistance was noted in the varieties Dobrina (-14.2 c/ha), Charmany (-16.1 c/ha), Avgusta (-18.2 c/ha) and Kryzhinka (-18.9 c/ha) and the lowest - in Aivina (-37.5 c/ha), Sideral (-41.4 c/ha) and Samanta (-59.5 c/ha). The maximum genetic flexibility was observed in the varieties Charmany (113.7 c/ha), Myrlena (96.6 c/ha), Elegiya (91.7 c/ha) and Avgusta (90.3 c/ha) and the lowest - in the variety Samanta (77.0 q/ha). The maximum genetic stability was shown by the varieties Charmany and Dobrina, which can be used as initial breeding material for ecological stability.

Keywords: homeostatic, variability, winter wheat, variety, yield, adaptation

Введение

Озимая пшеница в Ставропольском крае в 2022 г. возделывается на площади 1795,0 тыс. га и в структуре зерновых занимает более 57%. Она является не только главной товарной культурой региона, но и служит хорошим предшественником для многих других ценных и рентабельных полевых культур. Основные площади её посева занимают сорта краснодарской (73,3%) и ставропольской селекции (14,5%).

Внедрение современных высококачественных сортов наиболее надёжный и быстрый способ повышения продуктивности сельскохозяйственного производства и увеличения валовых сборов продовольственного зерна. Однако далеко не все сорта реализуют свой потенциал в различных агрометеорологических условиях. У некоторых сортов высокая урожайность проявляется только в благоприятных и значительно снижается в засушливых условиях, т.е. наблюдается значительная вариабельность данного признака [1-3].

Обеспечить высокую, а главное устойчивую продуктивность могут только адаптивные, приспособленные к местным условиям сорта, проявляющие генетическую гомеостатичность [4, 5]. Поиск такого исходного материала и использование его в отборочном процессе и является важной задачей селекционера [6].

Целью наших исследований является оценка и отбор для селекционного процесса генотипов озимой пшеницы в мировой коллекции с признаками низкой изменчивости урожайности и высокой гомеостатичности к условиям зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края.

Объекты и методы исследования

Опыт со 100 сортообразцами озимой пшеницы мировой коллекции различного эколого-географического происхождения проводили на полях лаборатории отдаленной гибридизации ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» в 20192021 гг. по предшественнику чистый пар. Почва опытного участка - чернозём обыкновенный среднемощный слабогумусированный среднесуглинистый с содержанием в пахотном слое гумуса - 4,34,5%, общего азота - 0,22%, подвижного фосфора 19-22 и обменного калия 200-220 мг/кг, pH почвенной среды составляет 7,2-7,3. Сумма обменных оснований 35,2 мг-экв./100 г почвы. В качестве стандарта использовался сорт Айвина, который располагался через десять сортообразцов. Сев проводили в оптимальные для культуры сроки ручной сеялкой РС-1. Учёт урожая сортообразцов проводили в одной повторности на делянках площадью 1 м² по методике СНИИСХ [7]. Статистическую обработку данных проводили по Б. А. Доспехову [8], используя критерии оценки бесповторных номеров в бесповторных посевах [9]. Гомеостатичность (Hom) определяли по В.В. Хангильдину [5].

Летне-осенний период 2018 г. был засушливым, особенно август и сентябрь. ГТК за июль-октябрь составил 0,85. Поэтому в предпосевной период сложились неблагоприятные условия для проведения сева и получения всходов. В первой декаде октября выпало всего 13 мм осадков, что позволило получить всходы озимых, во второй - они полностью отсутствовали, и только в третьей декаде их выпало больше нормы (29 мм). Температурный режим воздуха в октябре превышал норму (19812010 гг.) на 2,7 ^оС, а в 3-й декаде - на 4,5 ^оС.

Агроклиматические условия весенне-летней вегетации озимой пшеницы в 2019 г. были очень засушливыми. Недобор осадков за апрель составил 55%, за май 75 и июнь 68%, а за всю весеннелетнюю вегетацию 67% или в 3 раза меньше нормы при повышенной температуре воздуха на 2,3^оС. ГТК за апрель-июнь составил 0,52.

Летне-осенний период 2019 г. в целом был благоприятным, хотя август (ГТК=0,28), октябрь (ГТК=0,69) и ноябрь были засушливыми. В предпосевной период сложились хорошие условия для проведения сева и получения всходов. За сентябрь выпало выше месячной нормы осадков (51 против 43 мм), перед посевом в 3-й декаде выпало 13 мм при повышенной температуре воздуха в этот период на 2,2 ^оС. В первой декаде октября выпало 17 мм осадков, что позволило получить всходы озимых, во второй и третьей декадах они практически отсутствовали. Температурный режим воздуха в октябре превышал норму на 3,2 ^оС.

В феврале, марте и апреле осадков выпало меньше климатической нормы соответственно на 34, 85 и 83%. Недобор осадков в марте составил 29 мм, в апреле 65 мм, в мае 52 мм и июне 56 мм, несмотря на то, что май (ГТК=1,69) и июнь (ГТК=1,26) были благоприятными. Сказался систематический недобор осадков в течение последних 3-х лет.

Летне-осенний период с июля по октябрь 2020 г в целом был очень засушливым (ГТК=0,31) и в предпосевной период сложились очень неблагоприятные условия для проведения сева и получения всходов озимых. В марте, апреле и мае 2021 г осадков выпало больше климатической нормы соответственно на 45, 65 и 70%. ГТК за весенне-летнюю вегетацию с апреля по июнь составил 1,76, что характеризуется как избыточно влажные условия.

Результаты и их обсуждение

Анализ зерновой продуктивности 100 сортообразцов мировой коллекции показал, что самыми урожайными были 9 сортов мягкой озимой пшеницы со средним сбором зерна 90,0 ц/га. Достоверно выше этой величины были показатели у американского сорта Charmany (115,1 ц/га), а выше среднего значения у украинского сорта Myrlena (96,4 ц/га). Средняя урожайность стандартного сорта Айвина составила 83,2 ц/га. Продуктивность всех остальных сортов (85,4-88,9 ц/га), кроме двух украинских Добрина и Крыжинка, была выше стандарта (табл. 1).

Таблица 1. Биологическая урожайность различных сортов озимой пшеницы, ц/га Table 1. Biological yield of various varieties of winter wheat, c/ga

Источник: составлено автором на основании данных научной работы.

Source: compiled by the authors on the basis of scientific work data.

Наиболее благоприятные агрометеорологические условия для формирования максимальной продуктивности сложились в 2019 и 2021 гг., о чём свидетельствуют средние урожайные данные по годам исследований (98,0 и 96,0 ц/га). Сбор зерна в менее благоприятный год (2020) составил 78,3 ц/га или на 17,7-19,7 ц/га меньше. Причиной снижения урожайности в 2020 г. были очень низкие запасы продуктивной влаги в почве в связи с продолжительной 3-летней засухой (2018-2020 гг.) и отрицательным воздействием на конус нарастания апрельских заморозков.

Отзывчивость сортов на условия возделывания была различной: незначительный коэффициент вариации урожайности отмечен у сортов Charmany (7,3%), Добрина (9,1%), большей изменчивостью этого параметра характеризовались сорта Августа (10,8%), Крыжинка (11,8%), Myrlena (12,2%), Sara (12,8%), Элегия (15,9%) и сильной стандарт Айвина (22,6%), Sideral (26,0%) и Samanta (38,8%).

Стрессоустойчивость сорта, определяемая как разность между минимальной и максимальной урожайностью (У₂ - У)) и имеющая отрицательный знак, является важным показателем его приспособленности к местным природным условиям. Чем меньше этот параметр, тем выше устойчивость сорта к неблагоприятным внешним изменениям погоды и другим стрессовым факторам. Наибольшая устойчивость к стрессу отмечена у сортов Добрина (-14,2 ц/га), Charmany (-16,1 ц/га), Августа (-18,2 ц/га) и Крыжинка (-18,9 ц/га). Менее стресоустойчивыми оказались сорта Айвина (-37,5 ц/га), Sideral (-41,4 ц/га) и Samanta (-59,5 ц/га).

Генетическую гибкость характеризует средняя урожайность в контрастных условиях (У₁+У₂/2) [10], и чем выше этот показатель, тем более соответствует данный генотип природным и почвенным условиям возделывания. Максимальные значения этого показателя наблюдались у сортов Charmany (113,7 ц/га), Myrlena (96,6 ц/га), Элегия (91,7 ц/га) и Августа (90,3 ц/га), а наименьший у сорта Samanta (77,0 ц/га).

Гомеостаз - это способность генотипа в неблагоприятных условиях внешней среды показывать низкую вариабельность урожайности, то есть в любых условиях возделывания в данной зоне устойчиво и стабильно получать высокую продуктивность.

Максимальную генетическую стабильность проявили американский сорт Charmany и украинский Добрина с минимальной изменчивостью урожайности и высокой гомеостатичностью соответственно 7,3%, 97,6 и 9,1%, 63,4 (табл. 2). агроклиматический вариабельность урожайность

Таблица 2. Параметры адаптивности наиболее урожайных сортов озимой пшеницы из мировой коллекции, среднее за 2019-2021 гг.

Table 2. Adaptability parameters of the most productive winter wheat varieties from the world collection,average for 2019-2021.

Источник: составлено автором на основании данных научной работы.

Source: compiled by the authors on the basis of scientific work data.

Среднюю степень гомеостатичности показали сорта Крыжинка (37,1), Myrlena (33,6) и Sara (32,5), а минимальную Samanta (3,7), Sideral (8,0) и Айвина (9,8).

Заключение

В результате проведенных исследований были выделены сорта озимой пшеницы, обладающие высокой стабильностью в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Наиболее адаптивными к условиям возделывания оказались американский сорт Charmany и украинский Добрина с минимальным коэффициентом вариации, максимальной устойчивостью к стрессу и высокой гомеостатичностью соответственно -16,1 ц/га, 7,3%, 97,6 и -14,2 ц/га, 9,1%, 63,4, которые могут быть использованы в качестве исходного селекционного материала на экологическую стабильность.

Список источников

1. Базаева Л.М., Алборова П.В., Ханаева Д.К., Козырев А.Х. Агроэкологические приемы повышения иммунных и продуктивных свойств озимой пшеницы // Агропродовольственная политика России. 2017. J№ 11(71). С. 102-105. - EDN: ZVYXLF

2. Соколенко Н.И., Комаров Н.М. Адаптивные признаки сортообразцов озимой пшеницы мировой коллекции // Таврический вестник аграрной науки. 2019. N° 4 (20). С. 111-116.

3. Влагообеспеченность и урожайность озимой пшеницы в разных зонах Ставропольского края / А.И. Хрипунов [и др.] // Известия Горского государственного аграрного университета. 2018. Т. 55. № 4. С. 21-26.

4. Жученко А. А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы). Т. 1. М.: РУДН, 2001. 780 с.

5. Хангильдин В.В. Параметры оценки гомеостатичности сортов и селекционных линий в испытаниях колосовых культур // Научно-технический бюллетень Всесоюзного селекционно-генетического института. 1986. N° 2 (60). С. 36-41.

6. Неттевич Э. Д. Избранные труды. Селекция и семеноводство яровых зерновых культур. Нем- чиновка: НИИСХ, ЦРНЗ, 2008. 348 с.

7. Программа и методика селекции озимой мягкой пшеницы и тритикале // сост. Н.М. Комаров, Н.И. Соколенко. Михайловск: СНИИСХ, 2001. 102 с.

8. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Пятое издание, переработанное и дополненное. М.: Альянс, 2014. 351 с.

9. Комаров Н.М. Критерии оценки бесповторных номеров в бесповторных посевах // Зерновое хозяйство. 2005. № 8. С. 28-30.

10. Гончаренко А. А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур // Вестник Россельхозакадемии. 2005. № 6. С. 49-53.

References

1. Bazaeva L.M., Alborova P.V., Hanaeva D.K., Kozyrev A.H. Agroekologicheskie priemy povysheniya immunnyh i produktivnyh svojstv ozimoj pshenicy. Agroprodovol 'stvennayapolitikaRossii. 2017;11(71): 102-105. (In Russ.). EDN: ZVYXLF.

2. Sokolenko N.I., Komarov N.M. Adaptivnye priznaki sortoobrazcov ozimoj pshenicy mirovoj kollekcii. Tavricheskij vestnik agrarnoj nauki. 2019;4(20): 111-116. (In Russ.).

3. Hripunov A.I., Morozov N.A., Galushko N.A., Obshchiya E.N. Vlagoobespechennost' i urozhajnost' ozimoj pshenicy v raznyh zonah Stavropol'skogo kraya. Izvestiya Gorskogo GAU=Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2018;55(4): 21-26. (In Russ.).

4. Zhuchenko A.A. Adaptivnaya sistema selekcii rastenij (ekologo-geneticheskie osnovy). Vol. 1. Moscow: RUDN; 2001. (In Russ.).

5. Hangil'din V V Parametry ocenki gomeostatichnosti sortov i selekcionnyh linij v ispytaniyah kolosovyh kul'tur. Nauchno-tekhnicheskij byulleten ' VSGI. 1986;2(60): 36-41. (In Russ.).

6. Nettevich E.D. Izbrannye trudy. Selekciya i semenovodstvo yarovyh zernovyh kul'tur. Nemchinovka: NIISKH, CRNZ; 2008. (In Russ.).

7. Programma i metodika selekcii ozimojmyagkojpshenicy i triticale. In: Komarov N.M., Sokolenko N.I. (eds.). Mihajlovsk: SNIISKH; 2001. (In Russ.).

8. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledovanij). 5th ed. Moscow: Al'yans; 2014. (In Russ.).

9. Komarov N.M. Kriterii ocenki bespovtornyh nomerov v bespovtornyh posevah. Zernovoe hozyajstvo. 2005;(8): 28-30. (In Russ.).

10. Goncharenko A.A. Ob adaptivnosti i ekologicheskoj ustojchivosti sortov zernovyh kul'tur. Vestnik Rossel'hozakademii. 2005;(6): 49-53. (In Russ.).

Размещено на Allbest.ru