CC BY
57
УДК 633.14 (571.17)
экологическая пластичность сортов озимой ржи по урожайности и качеству зерна в условиях юго-востока западной сибири
Т.С. МЕЛЕХИНА, аспирант
Л.Г. ПИНЧУК, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт, ул. Марковцева, 5, Кемерово, 650056, Россия
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью оценки сортов озимой ржи по параметрам экологической пластичности и стабильности в условиях юго-востока Западной Сибири по урожайности, содержанию белка, клетчатки и золы в зерне. Материал исследования - сорта Петровна (стандарт), Ирина, Иртышская, Сибирская 87, Паром. Полевые опыты заложены в соответствии с методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Экологическую пластичность сортов определяли по методу S.A. Eberhart и В.А. Rusell в интерпретации В.А. Зыкина и др.; химический состав зерна -методом ближней инфракрасной спектроскопии на инфракрасном анализаторе NIRSystems 4500/5000. По параметрам экологической пластичности и стабильности урожайности наиболее ценными сортами озимой ржи признаны: для зоны подтайги предгорий - Паром (b: = 1,00; 52di = 6,10), для зоны северной лесостепи предгорий - Иртышская (b: = 1,18; 52di = 0,62). В зоне северной лесостепи предгорий наибольшим содержанием белка, клетчатки и золы характеризовались сорта Ирина и Паром. Наиболее экологически пластичными по накоплению белка и золы также были два этих сорта (b: = 1,48 и bi = 1,69,соответственно), по накоплению клетчатки -Иртышская (b: = 1,55) и Ирина (b: = 1,41). Все сорта проявили высокую стабильность по содержанию клетчатки и золы (52di = 0,01-2,61), низкую по белку (52di = 24,91-88,12). Для возделывания на лучших агрофонах и в хозяйствах с высоким уровнем культуры земледелия в обеих зонах можно рекомендовать сорта Иртышская, Паром; на низком агротехническом фоне -Петровна, Ирина и Сибирская 87.
Ключевые слова: озимая рожь, экологическая пластичность, стабильность, белок, клетчатка, зола.
Для цитирования: Мелехина Т.С., Пинчук Л.Г. Экологическая пластичность сортов озимой ржи по урожайности и качеству зерна в условиях юго-востока Западной Сибири //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29 . № 5. С. 15-17.
Озимая рожь - культура с широким ареалом распространения, которая в течение ряда столетий обеспечивает полноценное питание населения многих стран мира.
Среди зерновых она не требовательна к плодородию почвы и внесению ядохимикатов, что позволяет получать экологически безопасную и дешёвую продукцию. Благодаря высокой зимо- и засухоустойчивости, низким требованиям к интенсивности возделывания, рожь по праву считается культурой невысокого экономического риска [1]. Несмотря на перечисленные преимущества и наличие в государственном реестре сортов, рекомендуемых для выращивания в условиях юго-востока Западной Сибири, посевы озимой ржи в производстве региона очень ограничены.
Важное место при возделывании сельскохозяйственных культур занимают сортовые технологии. За последние 30 лет благодаря селекции урожайность озимой ржи возросла на 30-70% [2, 3, 4, 5, 6]. Однако в массовом производстве реализуется лишь 50-60% генетического потенциала допущенных к использованию сортов. Главная причина такой ситуации - не-
достаточный уровень адаптивности районированного сортимента, который выступает в качестве решающего фактора реализации потенциальной продуктивности в нерегулируемых условиях среды [3, 7, 8]. Поэтому в процессе создания и выращивания сорта необходимо уделять больше внимания вопросам взаимодействия среды и генотипа, а также выявлению сортовых особенностей при выборе технологии возделывания.
Сегодня в условиях резкого падения уровня интенсификации зерновой отрасли спрос на семена новых сортов стал дифференцироваться в зависимости от экономического положения хозяйств. Наиболее востребованы семена сортов средней интенсивности, дающих не самые высокие, но относительно стабильные урожаи зерновых культур на низком агротехническом фоне. В то же время экономически сильные хозяйства, выращивают высокоинтенсивные сорта, а предприятия со слабой экономикой - сорта пониженной интенсивности [9].
Исходя из этих позиций, актуальность оценки сортов по параметрам экологической пластичности и показателям продуктивности обусловлена потребностями времени, особенно в регионах с неблагоприятными климатическими условиями, к которым относится юго-восток Западной Сибири.
Цель исследований - оценка сортов озимой ржи по параметрам экологической пластичности и стабильности урожайности, содержания белка, клетчатки и золы в зерне в условиях юго-востока Западной Сибири.
Условия, материалы и методы. Полевые опыты закладывали на полях Мариинского (2008-2013 гг.) и Барачатского (2011-2013 гг.) государственных сортоиспытательных участках (ГСУ).
Территория Мариинского ГСУ отражает природно-климатические условия зоны подтайги предгорий. Почвы серые и темно-серые лесные, относятся к тяжелосуглинистым разновидностям с преобладанием иловато-пылеватой фракции, высокогумусные, тучные - содержание гумуса 4,1-7,5%, мощность гумус-ного горизонта около 53 см, среднеобеспеченные по подвижным формам калия и фосфора, кислотность почвы - слабокислая, приближенная к нейтральной (рНсол 6,4-6,7). Барачатский ГСУ находится в зоне северной лесостепи предгорий. Почвы представлены черноземами выщелоченными тучными, по гранулометрическому составу тяжелосуглинистые пылеватые. Мощность гумусного горизонта - более 50 см, колебания по почвенным разновидностям достигают 42-56 см. Реакция почвенного раствора кислая - рНсол 5,5, обеспеченность обменным калием высокая - 209 мг/кг, подвижным фосфором - средняя, около 92 мг/кг.
В годы проведения исследований агрометеорологические условия в зоне северной лесостепи предгорий были более засушливыми, чем в подтайге предгорий. В целом за вегетационный период лучшее соотношение тепла и влаги для роста и развития растений ржи в зоне северной лесостепи предгорий наблюдали в 2013 гг. (ГТК=1,3), и в подтайге предгорий - в 2009 г. (ГТК=1,15). Более засушливыми в обеих зонах были условия 2012 г., при ГТК 0,6 в подтайге предгорий и ГТК 0,45 в северной лесостепи предгорий.
Таблица 1. Урожайность, экологическая пластичность и стабильность со ртов озимой ржи, зона подтайги предгорий, 2008-2013 гг.
Сорт Урожайность, т/га ь 52б!
min-max средняя отклонение от средней данной совокупности сортов
Петровна st 2,01-4,18 3,00 - 0,21 0,62 31,20
Ирина 1,72-4,79 3,39 + 0,18 0,94 42,75
Иртышская 2,79-4,45 3,58 + 0,37 1,48 69,81
Сибирская 87 1,72-4,47 3,04 - 0,17 0,95 33,82
Паром 1,99-4,69 3,03 - 0,18 1,00 6,10
Среднее 2,21-4,52 3,21 - - -
Соотношение тепло- и влагообеспеченности (ГТК) между начальным и конечным периодами вегетации более соответствующее оптимуму потребностей растений ржи в зоне подтайги предгорий наблюдали в 2008, 2009 и 2013 гг. (ГТК начального периода 1,0; 1,6 и 1,1; конечного - 0,7). В северной лесостепи предгорий по этому критерию благоприятных лет не было. Разнообразие погодных условий по зонам и годам позволяет более достоверно оценить адаптивность и стабильность изучаемых сортов.
Материалом для исследования послужили сорта озимой ржи Петровна (стандарт), Ирина, Иртышская, Сибирская 87, Паром.
Полевые опыты заложены в соответствии с Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [10]. Повторность опыта - четырехкратная, размещение сортов рендомизированное. Учетная площадь делянки - 25 м2.
Учеты и наблюдения в опыте проводили согласно действующей методике [11].
Анализ показателей химического состава зерна выполнен методом ближней инфракрасной спектроскопией на анализаторе NIRSystems 4500/5000.
Параметры экологической пластичности рассчитывали по методу оценки экологической пластичности сортов S. А. ЕЬег1па^ и В. А. Rusell в интерпретации В.А. Зыкина и др. [12], который основан на расчете коэффициента линейной регрессии (Ь,) и дисперсии (8^).
результаты и обсуждение. В зоне подтайги предгорий урожайность сортов озимой ржи варьировала от 1,72 до 4,79 т/га (табл. 1). При средних значениях за годы исследования от 3,00 до 3,58 т/га.
Сопоставляя средний сбор зерна каждого сорта за годы исследования и выборки в целом, были выделены два сорта: Иртышская и Ирина, которые формировали урожайность, превышающую среднюю всей совокупности изучаемых сортов (3,21 т/га) на 0,37 и 0,18 т/га соответственно.
Сорта озимой ржи отличались по параметрам адаптивности. В почвенно-климатических условиях зоны подтайги предгорий коэффициент линейной регрессии варьировал от 0,62 до 1,48. При этом самую низкую отзывчивость на изменение условий произрастания проявил сорт Петровна (Ь, = 0,62), который можно охарактеризовать как сорт экстенсивного типа не требующий дополнительных затрат на возделывание. Сорт Иртышская, наоборот, отличался высокой отзывчивостью (Ь, = 1,48), что позволяет отнести его к группе сортов интенсивного типа, которые обеспечивают увеличение урожайности пропорционально улучшению агротехники. Сорта Паром, Сибирская 87
и Ирина также хорошо откликались на улучшение условий выращивания, величины их коэффициентов линейной регрессии были равны либо приближены к единице (соответственно 1,00; 0,95 и 0,94).
По способности к формированию урожайности большей стабильностью характеризовался сорт Паром, меньшей - Иртышская (соответственно 8^ = 6,10 и 69,81).
В зоне северной лесостепи предгорий урожайность сортов озимой ржи в годы исследований колебалась от 0,77 до 4,49 т/га, но при этом наблюдалось незначительное варьирование средней ее величины - от 2,25 до 2,61 т/га (табл. 2). В отличие от зоны подтайги предгорий изучаемые сорта в таких условиях были менее урожайными.
Таблица 2. Урожайность, экологическая пластичность и стабильность сортов озимой ржи, зона северной лесостепи предгорий, 2011-2013 гг.
Сорт Урожайность, т/га Ь. 1 52б. 1
тт-тах средняя отклонение от средней по совокупности сортов
Петровна st 0,96-3,89 2,36 - 0,06 0,93 0,21
Ирина 1,14-3,83 2,36 - 0,06 0,86 4,68
Иртышская 0,77-4,49 2,61 + 0,19 1,18 0,62
Сибирская 87 0,86-3,80 2,25 - 0,17 0,94 0,79
Паром 0,74-4,15 2,50 + 0,08 1,08 7,12
Среднее 0,89-4,03 2,42 - - -
Незначительные прибавки к средней урожайности всей выборки отмечены только у сортов Иртышская и Паром (0,19 и 0,08 т/га соответственно), которые отличались высокой отзывчивостью на изменение условий среды (Ь, = 1,18 и 1,08). Их можно охарактеризовать как интенсивные, способные формировать высокие урожаи в благоприятных почвенно-климатических условиях и при возделывании в хозяйствах с высоким уровнем культуры земледелия на лучших агрофонах.
У остальных исследуемых сортов - Петровна, Ирина и Сибирская 87 - низкой была как урожайность (меньше средней на 0,06-0,17 т/га), так и отзывчивость на улучшение среды произрастания (соответственно Ь, = 0,93; 0,94 и 0,86).
Результаты наших исследований показывают, что в условиях северной лесостепи предгорий лучшей стабильностью генотипа характеризовались сорта Петровна, Иртышская и Сибирская 87 (соответственно 8^ = 0,21; 0,62 и 0,79). Менее стабильными по способности к формированию урожайности зерна оказались сорта Ирина и Паром (соответственно 8^ = 4,68 и 7,12).
Содержание белка, клетчатки и золы в зерне озимой ржи анализировали на примере трех сортов (Ирина, Иртышская, Паром) в зоне северной лесостепи предгорий. Самым низким количеством белка (6,5%) в зерне характеризовался сорт Иртышская (табл. 3). Различия по величине этого показателя между сортами Ирина и Паром оказались незначительными, массовая доля белка составила 10,1 и 9,6% соответственно. Эти же сорта проявили высокую экологическую пластичность по содержанию белка (соответственно Ь, = 1,48 и 1,69) при низкой стабильности (5^ = 52,48 и 88,12) анализируемого показателя. Более стабильным был сорт Иртышская = 24,91).
Содержание клетчатки по сортам варьировало от 1,3 до 2,4%. Большая экологическая пластичность выявлена у сортов Иртышская и Ирина (соответственно Ь, = 1,55 и 1,41).
Таблица 3. Экологическая пластичность и стабильность сортов озимой ржи по содержанию белка, клетчатки и золы, зона северной лесостепи предгорий, 2011-2013 гг.
Белок Клетчатка Зола
Сорт массовая доля, % 52dl массовая доля, % 52dl массовая доля, % bi 52dl
Ирина Иртышская Паром 10,1 6.5 9.6 1,48 0,73 1,69 52,48 24,91 88,12 1,9 1.3 2.4 1,41 1,55 0,07 1,17 1,31 0,01 1,3 0,9 1,6 1,28 0,63 1,99 0,67 0,54 2,61
Самое высокозольное зерно формировали сорта Паром и Ирина (1,6-1,3%). Они же были наиболее экологически пластичными по величине этого показателя (соответственно Ь = 1,99 и 1,28). По количеству клетчатки и золы все сорта оказались высокостабильными (5^ = 0,01-2,61), что свидетельствует о генетическом контроле этих показателей.
выводы. Таким образом, при выращивании озимой ржи на юго-востоке Западной Сибири высокой отзывчивостью на изменение условий по величине урожайности в подтайге предгорий и северной лесостепи предгорий характеризовались сорта Иртышская и Паром (Ц = 1,001,48). Более стабильным по способности формировать урожайность зерна в зоне подтайги предгорий был сорт Паром, в северной лесостепи предгорий - Петровна, Иртышская и Сибирская 87.
Исходя из обобщенной оценки по параметрам экологической пластичности и стабильности по
величине урожайности, наиболее ценным сортом озимой ржи для зоны подтайги предгорий можно считать Паром, для северной лесостепи предгорий - Иртышскую. Их можно рекомендовать для возделывания на лучших агрофонах и в хозяйствах с высоким уровнем культуры земледелия в целом в обеих зонах. К числу сортов средней интенсивности, способных формировать не очень высокие, но относительно стабильные урожаи зерна на низком агрофоне можно отнести сорта Петровна, Ирина и Сибирская 87.
В зоне северной лесостепи предгорий большим содержанием белка, клетчатки и золы в зерне характеризовались сорта Ирина и Паром. Они же были более экологически пластичными по накоплению белка и золы в зерне. Все сорта проявили высокую стабильность по содержанию клетчатки и золы в зерне и низкую - по белку.
Литература.
1. Рекомендации по возделыванию озимых зерновых культур и проведению осенних полевых работ в Центральных райо -нах Нечерноземной зоны/В.Н. Кутровский, В.Д. Штырхунов, В.Н. Шептухов, [др.]. URL: http://www.nemchinowka.ru/bz/98-rec (01.03.2015 г.)
2. Голенков В.Ф. Проблемы биохимии ржи в связи с оценкой её качества: авторефератдис. ... доктора биологических наук. М., 1973. 60 с.
3. Неттевич Э.Д. О длительности возделывания сортов зерновых культур и сортообновлении //Селекция и семеноводство. 2002. № 2. С. 32-38.
4. Сапега В.А. Оценка основных параметров среды как фона для отбора сортов в системе госсортоиспытания// Известия АН КазССР. Сер. биол. 1991. № 1. С. 64-69.
5. Сапега С.В. Продуктивность и адаптивная способность сортов зерновых культур в лесостепи Северного Зауралья: автореф. дис.... к. с.-х. наук. Тюмень, 2011. 17с.
6. Пономарева М.Л., С.Н. 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.
7. Андреева З. В., Цильке Р.А. О нереализованном потенциале урожайности зерна мягкой яровой пшеницы в Новосибирской области // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2006. № 4. С. 13-17.
8. Гончаренко A.A. Об адаптивной способности и экологической устойчивости сортов зерновых культур//Вестник РАСХН. 2005. № 6. С. 49-53.
9. Алтухов А.И. Повышению качества зерна - комплексное решение // Зерновое хозяйство. 2004. № 7. С. 3-5.
10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2. Зерновые, зернобобовые, кукуруза: т. кормовые культуры. М.: Колос, 1971. 239 с.
11. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 1. Общая часть. М.: Министерство сельского хозяйства СССР, 1985. 269 с.
12. Зыкин В.А., Мешков В.В., Сапега В.А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: метод. рекомендации. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ. 1984. 24 с.
ECOLOGICAL FLExIBILITY OF wINTER RYE VARIETIES REGARDING TO THE CROP YIELD AND GRAIN QuALITY uNDER CONDITIONS OF SOuTH-EAST OF wESTERN SIBERIA
Ï.S. Мelyokhina, L.G. Pinchuk
Kemerovo State Agricultural Institute, Markovtsev str., 5, Kemerovo, 650056, Russia
SummaryThe purpose of the study was to evaluate winter rye varieties according to the parameters of ecological flexibility and stability under conditions of south-east of Western Siberia regarding to the crop yield, content of protein, cellulose and ash in grain. The material for the study was varieties Petrovna (the standard), Irina, Irtyshskaya, Sibirskaya 87, Parom. The field experiments were carried out according to the methodology of the state crop variety testing. The ecological flexibility of the varieties was determined by the method of S.A. Eberhart and B.A. Rusell in the version of V.A. Zykin and others; chemical composition of the grain was determined by the method of the near infrared spectroscopy with the infrared analyzer NIRSystems 4500/5000. According to the parameters of ecological flexibility and yield stability the most valuable varieties of winter rye are Parom for sub-boreal forest of the submountain regions (bi = 1.00; 52di = 6.10), variety Irtyshskaya for the northern forest-steppe zone of the submountain regions (bi = 1.18; 52di = 0.62). In the northern forest-steppe zone of the submountain regions the varieties Irina and Parom were characterized by the greatest amount of protein, cellulose and ash. These two varieties were also the most ecologically flexible regarding to the accumulation of protein and ash (bi = 1.48 and bi = 1.69, correspondingly), regarding to the accumulation of cellulose - Irtyshskaya (bi = 1.55) and Irina (bi = 1.41). All varieties showed high stability regarding to the cellulose and ash content (52di = 0.01...2.61), and low stability regarding to the protein content (52di = 24.91...88.12). The varieties Irtyshskaya and Parom are recommended to be cultivated in both zones against the best agricultural background and a high level of farming standards; for low agricultural backgrounds we recommended varieties Petrovna, Irina and Sibirskaya 87. Key words: winter rye, ecological flexibility, stability, protein, cellulose, ash.
Author Details: T.S. Melyokhina, Post-graduate Student (e-mail: [email protected]), L.G. Pinchuk, Dr. Sc. (Agr.), Prof.
For citation: Melyokhina T.S., Pinchuk L.G. Ecological flexibility of winter rye varieties regarding to the crop yield and grain quality under
conditions of south-east of Western Siberia. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V.29. № 5. pp. 15-17 (In Russ)
