CC BY
145
УДК 633. 11: 631. 52
ОЦЕНКА МАССЫ 1000 ЗЕРЕН СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ПАРАМЕТРАМ АДАПТИВНОСТИ
И.А. РЫБАСЬ, аспирант, младший научный сотрудник
А.В. ГУРЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Д.М. МАРЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
ВНИИ зерновых культур, Россия, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Научный городок, 3
E-mail: [email protected]
Резюме. В условиях Ростовской области изучены 16 сортов и 7 линий озимой мягкой пшеницы конкурсного сортоиспытания по различным предшественникам (кукуруза на силос, черный пар, горох и подсолнечник) по одному из признаков продуктивности - масса 1000 зерен. В среднем за годы исследований (2012-2013 гг.) крупность зерна варьировала от 36,3 г у сорта Дон 105 по предшественнику горох до 48,3 г - у линии 771/09 по кукурузе на силос. На формирование указанного признака доминирующее влияние оказывал фактор «сорт» - 49%, доля вклада факторов «год» и «предшественник» - составляла соответственно 9 и 5%. Расчет параметров экологической пластичности показал, что наиболее стабильны по величине признака «масса 1000 зерен» сорта Станичная, Ермак, Капитан и Лилит. Высокой отзывчивостью на возделывание в различных условиях среды характеризовались линии 488/07 и 771/09. В среднем за период исследований наиболее крупным зерном, селекционной ценностью и адаптивностью отличались сорта Станичная, Лидия, Капитан, линии 234/07 и 771/09. С целью выявления достоверности адаптивных характеристик сортов по крупности зерна проведен корреляционный анализ между массой 1000 зерен и параметрами экологической пластичности, рассчитанными по различным методикам. В результате установлена достоверная сильная положительная связь между величинами массы 1000 зерен и таких показателей, как селекционная ценность и адаптивность (r=0,70...0,89 и r=0,99 соответственно). По комплексу параметров экологической пластичности и стабильности выделился сорт Капитан, обладающий высокими показателями гомеостатичности (Hom=31,4), селекционной ценности (Sc=45,7) и адаптивности (Yj=109).
Ключевые слова: озимая пшеница, сорт, масса 1000 зерен, пластичность, стабильность, адаптивность.
Продуктивность - важнейший признак сорта, которому отводится первостепенное значение в селекционной работе. Она обусловлена различным сочетанием количественных признаков (длина колоса, озарённость колоса, масса зерна с растения и колоса, масса 1000 зерен), которые, в свою очередь, представляют собой результат сложного взаимодействия генотипа и внешней среды. Высокопродуктивные сорта должны успешно противостоять стрессовым факторам, максимально использовать благоприятные условиях и стабильно сохранять уровень урожайности, который, главным образом, зависит от числа продуктивных растений на единице площади, колосьев на растение, зерен в колосе и массы 1000 зерен [1].
В связи с аридизацией климата и потребностью в новых адаптивных сортах озимой мягкой пшеницы актуальное значение приобретает вопрос изучения параметров экологической пластичности новых сортов и линий конкурсного сортоист-
пытания по урожайности и элементам ее структуры при выращивании после различных предшественников.
Селекция озимой пшеницы направлена на выведение новых высокопродуктивных сортов, совмещающих в одном растении важные хозяйственно-полезные и биологические признаки [2, 3]. Один из ведущих структурных элементов, определяющих продуктивность сорта, - масса 1000 зерен. Этот показатель характеризует крупность и плотность зерна - чем оно крупнее и более плотно выполнено, тем больше масса [4].
Для повышения эффективности селекции на урожайность и выбора лучшего сорта необходимо проведение такой работы совместно с учетом изменения всех элементов структуры урожая [5].
Определяющее влияние на формирование крупности зерна в конкретных условиях возделывания оказывают факторы внешней среды [6].
В связи с этим цель наших исследований - оценка сортов и линий озимой мягкой пшеницы по признаку «масса 1000 зерен», параметрам экологической пластичности, стабильности и адаптивности в условиях Ростовской области.
Условия, материал и методы. В качестве исходного материала использовали 16 сортов и 7 линий озимой мягкой пшеницы селекции ВНИИ зерновых культур (ВНИИЗК). Опыт закладывали на полях ВНИИЗК по четырем предшественникам: кукуруза на силос, черный пар, горох и подсолнечник. Повторность - четырехкратная, учетная площадь - 10 м2.
Почва опытного участка - чернозем обыкновенный карбонатный мощный теплый кратковременно промерзающий тяжелосуглинистый (предкавказский) с ровным рельефом, характеризующийся следующими агрохимическими показателями: мощность гумусного слоя - до 160 см, рН почвенного раствора - 7,0...7,1, сумма поглощенных оснований - 33.39 мг-экв/100 г почвы с преобладанием кальция, содержание поглощенного натрия - 0,5.1,5% от емкости поглощения [7], запас общего азота в пахотном и подпахотном горизонтах - 0,23.0,26% (общий запас элемента -20.30 т/га), легкогидролизуемого - 60.110 мг/кг почвы, нитрификационного - 30.40 мг/кг почвы. В засушливые годы растения испытывают недостаток азота. Обыкновенные черноземы отличаются невысоким содержанием подвижного фосфора (ГОСТ 2920591 по Мачигину) - 15.20 мг/кг почвы, хотя его валовое содержание составляет 0,18.0,24%. По уровню обеспеченности обменным калием почва опытного участка характеризовалась как средне- и высокообеспеченная (табл. 1).
Таблица 1. Агрохимическая характеристика почвы опытного участка
Горизонт (глубина отбора образца, см)_
А (0.25) А"ах (25.45) АЩ5...65)
B. (65.90) В2 (90.110) ВС (110.125)
C. (125.155) С2 (155.190)
рНКС1 Гумус, % Содержание, мг/кг почвы
N-NO3 n-nha 4 КО
7,0 3,28 12,5 30,2 28,5* 450
7,0 3,01 9,2 24,4 14,7 320
7,0 2,46 7,8 20,5 6,7 280
7,0 2,19 6,4 16,7 3,8 250
7,0 1,98 4,6 13,2 следы 180
7,1 1,71 4,2 11,4 следы 160
7,1 0,98 3,2 7,8 — 130
7,1 0,46 1,7 3,2 - 105
Таблица 2. Масса 1000 зерен выделившихся сортов и линий озимой пшеницы по различным предшественникам (2012-2013 гг.), г
Сорт, линия Предшественник
кукуруза на силос черный пар горох Подсолнечник
2012 г 2013 г среднее 2012 г 2013 г среднее 2012 г 2013 г среднее 2012 г 2013 г среднее
Ермак 45,9 42,9 44,4 48,1 41,1 44,6 47,0 40,2 43,6 43,5 44,6 44,0
Станичная 45,9 43,5 44,7 49,9 39,1 44,5 46,3 42,4 44,4 43,2 46,1 44,6
Лидия 48,3 45,1 46,7 48,4 39,5 43,9 48,5 42,1 45,3 42,8 46,5 44,6
Капитан 49,8 44,1 46,9 48,1 43,7 45,9 51,4 41,7 46,6 44,4 46,5 45,4
Лилит 44,6 42,9 43,7 45,4 40,4 42,9 45,6 38,8 42,2 41,6 42,8 42,2
234/07 49,1 44,2 46,6 47,5 39,9 43,7 46,6 42,6 44,6 42,4 46,0 44,2
488/07 45,7 45,1 45,4 46,6 41,6 44,1 43,5 42,4 42,9 40,4 42,3 41,3
771/09 47,4 49,2 48,3 44,9 44,0 44,4 50,0 44,3 47,2 45,4 44,9 45,1
В целом почва опытного участка по показателям плодородия, механического состава, физико-химических свойствам хорошо подходит для возделывания озимой пшеницы.
Метеоусловия в годы проведения исследований отличались от среднемноголетних.
В течение вегетационного периода 2011-2012 гг. среднегодовая температура воздуха составила
10.3 °С, что превышало величину среднемноголетнего показателя на 0,06 °С. За это же время выпало 497,6 мм осадков (99% от нормы), в том числе осенью - 171,6 мм (130,5%), зимой - 119,9 мм (82,3%), весной - 190,2 мм (145,2%), летом - 94,9 мм (95,7%).
В период вегетации растений в 2012-2013 гг. преобладал повышенный температурный режим - среднегодовая температура воздуха находилась на уровне 12,1 0С, что превосходило среднемноголетнюю величину на 2,5 0С. Уровень влагообеспеченности в эти годы отличался неравномерностью: всего выпало 497,6 мм осадков (85,4% от нормы), в том числе осенью -
50.4 мм (38,3%), зимой - 172,4 мм (118,3%), весной -122,9 мм (93,8%), летом - 151,9 мм (87,2%).
Статистическую обработку данных проводили по методике Б.А. Доспехова с использованием программ Ехве!, Б1а11811еа 6,0 и АдСБ1а1 [8]. Гомеостатичность (Нот) и селекционную ценность (Бе) рассчитывали по методике В.В. Хангильдина [9], параметры экологической пластичности (Ь:) и стабильности (аС2) - по Б. А. ЕЬегИаг1 и Ш. А. Равве!! в редакции В.А. Зыкина [10, 11], адаптивную способность (У) - по методике Л.А Животкова с соавторами [12].
Результаты и обсуждение. В 2012 г. наибольшей массой 1000 зерен характеризовались сорт Капитан (51,4 г) и линия 771/09 (50,0 г) по предшественнику - горох, а также Капитан (49,8 г) - по кукурузе на силос; в 2013 г. - линия 771/09 (49,2 г) по кукурузе на силос и сорта Лидия и Капитан (46,5 г) - по подсолнечнику (табл. 2).
В среднем за годы исследований масса 1000 зерен варьировала от 36,3 г у сорта Дон 105 по предшественнику горох до 48,3 г у линии 771/09 - по кукурузе на силос.
Для расчета параметров экологической пластичности и стабильности необходимо определить наличие взаимодействия «генотип х среда». Мы установили,
что формирование крупного зерна на 49% зависит от генотипа, 9% - от года и 5% - от предшественника.
Методика S.A. Eberhart и W.A. Rassell позволяет охарактеризовать специфическое влияние изучаемых факторов на формирование зерна на основе индексов условий среды. В наших исследованиях самые лучшие условия сложились по предшественнику кукуруза на силос (Ij =1,03), а наименее благоприятные - по подсолнечнику (Ij =-1,07).
Важная характеристика сорта - способность устойчиво реализовывать потенциал своего генотипа [13, 14]. Стабильнее всех массу 1000 зерен проявляли сорта Станичная (Hom=56,2), Ермак (Hom=46,4), Капитан (Hom=31,4) и Лилит (Hom=28,1), которые отличались высокими величинами показателей гомеостатичности и низкими коэффициентами вариации. В среднем за период исследований по таким параметрам, как крупность зерна, селекционная ценность (Sc) и адаптивность (Y) выделились сорта Станичная, Лидия, Капитан, линии - 234/07 и 771/09; высокая отзывчивость на возделывание в различных условиях - линии 488/07 (b =2,09) и 771/09 (b =1,35). Сорт Лилит сохранял относительно высокую стабильность (ad2=0,01) массы 1000 зерен в различных условиях среды (табл. 3).
По комплексу показателей экологической пластичности выделился сорт Капитан, обладающий достаточно высокой гомеостатичностью (Hom=31,4), селекционной ценностью (Sc=45,7) и адаптивностью (Y=109).
Результаты корреляционного анализа (табл. 4) показали наличие достоверной сильной положительной связи между массой 1000 зерен и селекционной ценностью (в 2012 г. - r=0,89 ± 0,10, в 2013 г. - r=0,70 ± 0,16), а также между массой 1000 зерен и адаптивностью (в оба года r=0,99 ± 0,03).
Таблица 3. Масса 1000 зерен и показатели экологической пластичности выделившихся сортов и линий озимой пшеницы по различным предшественникам (2012-2013 гг.)
Се-лекционная ценность (Sc) Показатели экологической
Средняя масса 1000 зерен, г (Хср) Коэф- Го-меоста-тич-ность (Hom) пластичности
Сорт, линия фици-ент вариации, % (V) коэффициент регрессии (пластичность, b) дисперсия (стабиль-ность, ad2) адап-тив-ность (Y)
Ермак 44,2 0,95 46,4 43,6 0,22 ' 0,22 104
Станичная 44,7 0,80 56,2 44,1 0,08 0,18 105
Лидия 45,3 2,24 20,2 45,5 0,90 0,76 106
Капитан 46,2 1,47 31,4 45,7 0,72 0,18 109
Лилит 43,1 1,53 28,1 41,9 0,81 0,01 101
234/07 44,9 2,67 16,8 45,1 1,06 1,06 105
488/07 43,4 3,96 10,9 40,6 2,09 0,16 102
771/09 46,3 3,87 12.0 47,1 1,35 3,03 109
Х опыта НСР 05 42,5 1,93 Fф > Fт
Таблица 4. Взаимосвязь признака «масса 1000 зерен» с параметрами экологической пластичности у
сортов озимой пшеницы (2012 / 2013 гг.)
1 V,% I Hom 1 Sc b. 1 ad2 Y
Масса
1000 зерен, г -0,43*/-0,46* -0,47*/-0,43 0,89**/0,70** -0,27/0,44* 0,33/0,55** 0,99**/0,99**
V,% 1,00 -0,97**/-0,96** -0,64**/-0,03 0,89**/0,87** 0,07/0,43* -0,43*/0,46*
Hom 1,00 0,67**/0,05 -0,85**/-0,80** -0,07/-0,44* 0,47*/-0,43
Sc 1,00 -0,60**/-0,16 0,40/0,56** 0,89**/0,70**
b. 1,00 -0,28/0,03 -0,27/0,44*
a'd2 1,00 0,33/0,55**
Y. i 1,00
** - достоверно на 1%-ом уровне значимости, * - на 5%-ом уровне значимости
Кроме того, сильная отрицательная связь выявлена между коэффициентом вариации и гомеостатично-стью (в 2012 г. - г=-0,97 ± 0,05, в 2013 г. - г=-0,96 ± 0,06), а также положительная между коэффициентом вариации и коэффициентом регрессии (в 2012 г. -г=0,89 ± 0,10, в 2013 г. - г=0,87 ± 0,11). Установлена сильная отрицательная корреляция между гомеоста-тичностью и коэффициентом регрессии (в 2012 г. -г=-0,97 ± 0,05, в 2013 г. - г=0,96 ± 0,06); сильная положительная - между селекционной ценностью и адаптивностью (в 2012 г. - г=0,89 ± 0,10, в 2013 г. -г=0,70 ± 0,16). Выявленные связи достоверны на 1- и 5%-ном уровнях значимости.
Выводы. Изучение адаптивных свойств сортов озимой мягкой пшеницы дает возможность выделить пластичные, адаптивные и стабильные сорта по при-
знаку «масса 1000 зерен», а также определить норму их реакции на лимитирующие условия выращивания. Для более эффективной оценки исходного материала в селекции озимой пшеницы можно использовать показатели гомеостатичности и селекционной ценности.
В ходе исследовании установлено, что линия 488/07 характеризуется высокой отзывчивостью на возделывание в различных условиях среды (Ь =2,09). К адаптивным относятся сорта Станичная, Лидия, Капитан и линии 234/07 и 771/09, у которых величина показателя адаптивности варьирует от 105 до 109%. Наиболее стабильны по массе 1000 зерен - сортобразцы Ермак, Станичная, Капитан и Лилит, их можно использовать в селекционной работе по выведению высокопластичных и стабильных сортов, отвечающих потребностям сельхозпроизводителей в условиях изменяющегося климата.
Литература.
1. Ковтун В.И., Самофалова Н.Е. Селекция озимой пшеницы на юге России: монография. Ростов-на-Дону: ЗАО Книга, 2006. 480 с.
2. Животков Л.А., Морозова З.А., Секатуева Л.И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «Урожайность» // Селекция и семеноводство. 1994. №2. С. 3-6.
3. Розова М.А., Янченко В.И., Мельник В.М. Экологическая пластичность яровой твердой пшеницы в условиях Алтая: монография. Барнаул: Алтайский НИИСХ, 2010. 148 с.
4. Исачкова О.А., Ганичев Б.Л. Крупность зерна сортообразцов голозерного овса в условиях северной лесостепи Кемеровской области //Вестник Алтайского ГАУ. 2012. №12 (98). С. 11-14.
5. Свистунов Ю.С. Адаптированность сортов озимой ржи в условиях нижнего Поволжья: автореф. дис. ...канд. с.-х. наук. Саратов, 2012. 22 с.
6. Стрижова Ф.М. Пластичность сортов яровой пшеницы //Аграрная наука. 2003. № 4. С. 30-31.
7. Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В. Почвы и удобрения Ростовской области: учебное пособие. Персиановка: Дон ГАУ, 1999. 90 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат. 1985. 351 с.
9. Хангильдин В.В., Литвиненко Н.А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы // Научно-технический бюллетень Всесоюзного селекционно-генетического института. 1981. №1 (39). С. 8-14.
10. Зыкин В.А., Белан И.А., Юсов В.С. [и др.] Методики расчета и оценки параметров экологической пластичности сельскохозяйственных растений. Уфа: БашГАУ, 2005. 100 с.
11. Eberhart S.A. Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties// Crop Science. 1966. № 1. Vol. 6. Р. 36-40.
12. Жученко А.А. Адаптивная система селекции растений (экологогенетические основы): монография. М.: Изд-во РУДН, 2001. Т.1. 708 с.
13. Рыбась И.А., Гуреева А.В. Оценка сортов озимой мягкой пшеницы по урожайности и параметрам адаптивности // Зерновое хозяйство России. 2014. № 1. С. 18-22.
14. Рыбась И.А. Оценка параметров экологической пластичности, стабильности сортов озимой мягкой пшеницы //Аграрный вестник Урала. 2014. № 6 (124). С. 24-29.
EVALUATION OF TRAIT "MASS OF 1000 SEEDS" OF MILD WINTER WHEAT REGARDING
THE PARAMETERS OF ADAPTABILITY
I.A. Rybas, A.V. Gureeva, D.M. Marchenko
АН-Russian Research Institute of Grain Crops of Russian Academy of Agrarian Sciences, Russia, Rostov region, Zernograd city, Nauchny gorodok Str., 3
Summary. In Rostov region 16 cultivars and 7 lines of mild winter wheat selected in a competitive cultivar testing with different predecessors (corn for silage, clear fallow, peas and sunflower) were studied on one of productive traits - mass of 1000 seeds. In average grain size varied from 36,3 g (cultivar Don 105 with pea as predecessor) to 48,3 g (line 771/09 with corn for silage as predecessor). In the formation of grain size such factors as "cultivar" (49%), "year" (9%) and "predecessor"(5%) rendered dominant influence that allowed determining parameters of ecological plasticity. Such cultivars of mild winter wheat as Stanichnaya, Ermak, Capitan and Lilit showed their high stability of trait "mass of 1000 seeds". Lines 488/07 and 771/09 are characterized by a high responsiveness to cultivation in different environmental conditions. In average cultivars Stanichnaya, Lidiay, Capitan, lines - 234/07 and 771/09 displayed a higher parameters of grain size, selective value and adaptability. A correlative analysis was carried out between mass of 1000 seeds and parameters of ecologic plasticity calculated with different methods to identify reliability of adaptive characteristics of cultivars regarding grain size. As the result strong positive relation was established between trait "mass of 1000 seeds" and parameters of selective value and adaptability (r=0,89...0,70 and r=0,99 ± 0,03 accordingly). The cultivar Capitan singled out on complex of parameters of selective value and adaptability and possesses high indexes of homeostasis (Hom=31,4), selective value (Sc=45,7) and adaptability (Yj=109). Keywords: winter wheat, cultivar, mass of 1000 seeds, plasticity, stability, adaptability.
