Урожайность и параметры экологической пластичности и устойчивости сортов ярового ячменя

Урожайность и параметры экологической пластичности и устойчивости сортов ярового ячменя

В.А. Сапега, д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВПО Тюменский ГАСУ

Сорт является одним из важнейших элементов инновационного процесса в растениеводстве. Эффективное его ведение в регионах с жёстким характером агрометеорологических условий, их непостоянством во времени и пространстве возможно лишь на базе адаптированных к местным условиям сортов [1, 2]. В связи с этим главным направлением селекции следует считать создание сортов, сочетающих высокий потенциал продуктивности и качества урожая с устойчивостью к действию абиотических и биотических стрессов [3].

Создание и внедрение в производство в последнее время большого числа высокоценных сортов не снимает ряда важных проблем. В частности, односторонний отбор на высокий потенциал продуктивности сопровождается повышением вариабельности урожайности сортов из-за их недостаточной устойчивости к экстремальным погодным условиям, что в конечном счёте приводит к снижению реализации потенциала урожайности [4].

Цель исследования — оценка сортов ярового ячменя по урожайности и параметрам адаптивности по результатам их испытания в различных природно-климатических зонах Тюменской области.

Материалы и методы исследования. Материалом исследования служили результаты сортоиспытания ярового ячменя за 2011 — 2013 гг. в трёх природно-климатических зонах Тюменской области: подтайге (II зона, Аромашевский ГСУ), северной лесостепи (III зона, Омутинский ГСУ) и южной лесостепи (IV зона, Бердюжский ГСУ). Предшественником в годы испытания была яровая пшеница. Изучали шесть сортов ярового ячменя, из них три допущенные к использованию (Ача, Челябинский 99, Ворсинский 2) и три — перспективные (Абалак, Жана, Зенит).

Агрометеорологические условия лет исследования носили контрастный характер. Независимо от природно-климатической зоны они были благоприятными в 2011 г. Показатели уровня увлажнения и температурного режима соответствовали среднемноголетним значениям в 2012 и 2013 гг. в зоне подтайги и северной лесостепи, а также в 2013 г. в южной лесостепи. Наиболее жёсткий комплекс агрометеорологических условий сложился в 2012 г. в южной лесостепи (Бердюжский ГСУ), что привело к резкому снижению урожайности сортов по сравнению с другими годами исследования.

Изменчивость (коэффициент вариации, cv, %) урожайности сортов ярового ячменя в пределах природно-климатической зоны определяли по Б. А. Доспехову [5]. На основе данных урожайности в 9 средах (3 года х 3 ГСУ) определяли реализацию потенциала урожайности, а также её устойчивость (Ку) соответственно по методике Э. Д. Неттевича [4] и Р. Н. Ушакова [6]. Экологическую пластичность (коэффициент регрессии, Ъ;) и генотипический эффект (Ej. ) сортов определяли соответственно по S. A. Eberhart, W. A. Russell [8] и методическим указаниям по экологическому сортоиспытанию зерновых культур [7].

Результаты исследования. В среднем за 2011 — 2013 гг. наиболее высокая урожайность сортов ярового ячменя в целом по опыту отмечена в условиях северной лесостепи — 41,5 т/га. В под-тайге и южной лесостепи она характеризовалась

равной величиной, соответственно 3,61 и 3,64 т/га (табл. 1).

Независимо от природно-климатической зоны сорта ярового ячменя имеют высокий потенциал урожайности, особенно в северной лесостепной зоне.

Анализ средней урожайности сортов выявил чёткую их дифференциацию по уровню урожайности в каждом отдельном опыте. В то же время ранги большинства сортов не совпадают при сравнении их урожайности в различных природно-климатических зонах, что даёт основание предположить наличие генотип-средового взаимодействия, вызванного различной нормой реакции генотипов на условия среды конкретной серии опыта.

Лучшими сортами ярового ячменя по урожайности в среднем за годы исследования в зоне подтайги стали Ача (3,86 т/га), северной лесостепи — Жана (4,35 т/га) и южной лесостепи — Ворсинский 2 (3,83 т/га).

Дальнейшее повышение в процессе селекционной работы потенциала продуктивности сортов, их интенсивности приводит одновременно к снижению стрессоустойчивости в отношении действия в первую очередь абиотических факторов среды. Как видно из представленных данных, независимо от природно-климатической зоны все сорта ярового ячменя характеризовались сильной изменчивостью урожайности, и особенно в северной лесостепной зоне, где коэффициенты вариации находились в пределах от 54,9 (Ворсинский 2) до 74,5% (Жана) (табл. 1). Лучшим сортом по данному параметру является Ворсинский 2, коэффициент вариации урожайности у которого самый низкий во всех природно-климатических зонах.

Анализ максимальной урожайности сортов ярового ячменя за период с 2011 по 2013 г. по трём ГСУ (9 сред) выявил повышение её потенциала в динамике лет допуска их к использованию, а также у перспективных сортов. По величине максимальной урожайности выделились сорта Абалак (7,35 т/га) и Жана (8,09 т/га) (табл. 2).

Сорт Год допуска к использованию Природно-климатическая зона

подтайга

у эожайность у рожайность урожайность

т/га ранг cv, % т/га ранг cv, % т/га ранг cv, %

Aчa 2001 3,86 1 59,1 3,81 5 66,1 3,77 2 54,9

Челябинский 99 2004 3,39 6 54,9 4,07 4 62,2 3,28 6 60,4

Ворсинский 2 2011 3,68 2 53,8 4,26 2 54,9 3,83 1 52,2

Абалак - 3,64 3 59,3 4,26 2 63,4 3,68 4 53,3

Жана - 3,56 4 71,3 4,35 1 74,5 3,72 3 59,1

Зенит - 3,54 5 59,6 4,15 3 64,1 3,58 5 58,6

Средняя урожайность в опыте, т/га - 3,61 - - 4,15 - - 3,64 - -

1. Урожайность сортов ярового ячменя и её изменчивость в различных природно-климатических

зонах, 2011 - 2013 гг.

2. Урожайность, реализация её потенциала и параметры адаптивности сортов ярового ячменя,

2011 - 2013 гг.

Сорт Год допуска к использованию Урожайность, т/га Реализация потенциала урожайности, % Ку bi Ei

max min х

Ача 2001 6,72 1,96 3,81 56,7 0,41 0,98 0,01

Челябинский 99 2004 6,99 1,49 3,58 51,2 0,27 0,93 -0,22

Ворсинский 2 2011 6,93 1,97 3,92 56,6 0,40 0,92 0,12

Абалак - 7,35 1,84 3,86 52,5 0,33 1,00 0,06

Жана - 8,09 1,86 3,88 48,0 0,30 1,17 0,08

Зенит 7,21 1,82 3,75 52,0 0,34 1,00 -0,05

Минимальный уровень урожайности у большинства сортов практически не изменился, а у некоторых сортов (Челябинский 99, Зенит) снизился, что подтверждает высказывание А. А. Жученко [3] о снижении адаптивности создаваемых в последнее время сортов наряду с повышением потенциала их продуктивности.

Наибольшую среднюю урожайность за годы исследования показали допущенный к использованию сорт Ворсинский 2 (3,92 т/га) и перспективный Жана (3,88 т/га). По сравнению с сортом Ача (допущен к использованию в 2001 г.) нами выявлено повышение средней урожайности у трёх изученных сортов (Ворсинский 2, Абалак, Жана), что в целом указывает на эффективность селекционной работы с данной культурой в направлении повышения потенциала продуктивности создаваемых сортов.

Реализация потенциала возделываемых сортов зависит как от биологических их особенностей, так и факторов среды, регулируемых человеком (технология) и не зависящих от него (погода) [4]. Результаты проведённых исследований показали, что даже в конкурсном испытании, где технология близка к оптимальной, из-за неблагоприятных погодных условий периода вегетации отдельных лет, низкой адаптивности изученных сортов средняя величина реализации потенциала их урожайности составила 52,8%. Лучшими по данному параметру являются допущенные к использованию сорта Ача (56,7%) и Ворсинский 2 (56,6%) (табл. 2). Возможность дальнейшего роста реализации потенциала урожайности сортов в первую очередь связана с повышением их адаптивности, а также оптимизацией технологии в направлении максимального удовлетворения биологических требований сортов.

Создание гомеостатичных сортов, способных давать не только высокие, но и устойчивые урожаи в широком диапазоне условий, является одним из важнейших направлений селекции в регионах с жёстким и непостоянным характером погодных условий. Оценка сортов ярового ячменя по коэффициенту устойчивости урожайности выявила сравнительно низкие значения данного показателя у всех сортов, что указывает на недостаточный уровень их экологической устойчивости. Всё это приводит, как было показано выше, к сильной ва-

риабельности урожайности. Наибольшие значения коэффициента устойчивости отмечены нами у допущенных к использованию сортов Ача (Ку=0,41) и Ворсинский 2 (Ку=0,40), а самые низкие — у допущенного к использованию сорта Челябинский 99 (Ку=0,27) и перспективного сорта Жана (Ку=0,30) (табл. 2).

Коэффициент линейной регрессии (Ъ;), рассчитанный по методике S. А. Eberhart, W. А. Russell [7], служит мерилом степени реакции генотипа на изменение условий среды. Он даёт оценку пластичности в генетическом смысле, т.е. показателя стабильности реализации фенотипических значений признака в разных условиях среды.

Все изученные нами сорта ярового ячменя, за исключением сорта Жана, характеризуются как пластичные. Их коэффициент линейной регрессии (bj) равный или близкий единице, т.е. изменение урожайности данных сортов полностью соответствует изменению условий выращивания. Сорт Жана относится к группе интенсивных, отзывчивых на изменение условий (Ъ > 1).

Вместе с тем он менее приспособленный к неблагоприятным условиям, его адаптация специфична (табл. 2).

Потенциал сортов в широком диапазоне экологических условий можно оценить по величине генотипического эффекта (Ej..). Как видно по результатам исследования, наибольшие значения данного параметра выявлены у сортов Ворсинский 2 (Ej. =0,12) и Жана (Ej. =0,08). Средняя урожайность этих сортов выше средней урожайности всех сортов за 2011 — 2013 гг. по трём ГСУ (9 сред) (табл. 2). Эти же сорта отмечаются и высокой общей адаптивной способностью, так как формируют наибольшую среднюю урожайность в широком диапазоне разнообразных средовых условий.

Выводы. Оценка допущенных к использованию и перспективных сортов ярового ячменя показала, что большинство из них имеют высокий потенциал продуктивности, но вместе с тем характеризуются сильной вариабельностью урожайности, а также сравнительно низкой реализацией её потенциала и, как следствие, недостаточной адаптивностью. Исходя из коэффициента регрессии подавляющее число сортов относится к группе пластичных, изменение урожайности которых происходит в строгом соответствии с изменениями условий среды. На

основе комплексной оценки сортов по величине средней урожайности, реализации её потенциала и параметрам экологической устойчивости и пластичности лучшими признаны Ача и Ворсинский 2. Литература

1. Клыков А.Г., Моисеенко Л.М., Муругова Г. А. Оценка адаптивности сортообразцов ярового ячменя по продуктивности в Приморском крае //Достижения науки и техники АПК. 2014. № 2. С. 27 - 19.

2. Сапега В.А., Турсумбекова Г. Ш. Оценка сортов яровой пшеницы по урожайности и параметрам адаптивности // Доклады Российской академии наук. 2013. № 4. С. 3 — 6.

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

4. Неттевич Э. Д. Потенциал урожайности рекомендованных для возделывания в Центральном районе РФ сортов яровой пшеницы и ячменя и его реализация в условиях производства //Доклады Российской академии наук. 2001. № 3. С. 50 — 55.

5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

6. Ушаков Р. Н. Антропогенное регулирование устойчивости продукционного процесса яровых зерновых культур в условиях засухи на серых лесных почвах // Вестник Российской академии наук. 2003. № 5. С. 14 - 17.

7. Методические указания по экологическому сортоиспытанию зерновых культур. М., 1980. 21 с.

8. Eberhart S.A., Russell W. A. Stability parameters for comparing varieties // Crop. Sci., 1966. V. 6. № 1. Р. 36 - 40.