Параметры стабильности новых сортов чечевицы

УДК: 635.658

Параметры стабильности новых сортов чечевицы

Г.Н. СУВОРОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией

A.В. ИКОННИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Т.С. НАУМКИНА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора

B.С. СИДОРЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией

В.И. ЗОТИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, директор

Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, корп. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация

По результатам испытания в 20122016 гг. 5 сортов чечевицы проведен регрессионный анализ зависимости урожайности от условий среды с целью охарактеризовать новые сорта по параметрам экологической стабильности. В опыте изучали сорта Рауза, Аида, Восточная, Чернава, созданные во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых культур, и сорт Кримсон американской селекции. Исследования проводили в Орловском районе Орловской области на темно-серых лесных почвах. Параметры стабильности определяли по методу Эберхарта и Рассела. Метеоусловия в годы исследований были достаточно контрастными, индекс среды изменялся от -1,05 до 0,68. Урожайность сортов в период изучения варьировала от 0,42 т/га (Кримсон, 2013 г.) до 2,8 т/ га (Чернава, 2016 г.). Лучшие показатели урожайности с коэффициентом регрессии максимально близким к 1 отмечены у сорта Чернава (x=1,89; b=0,94;s2=0,105). Коэффициент регрессии у сортов Аида (x=1,84; b=0,93; s2=0,016) и Восточная (x=1,71; b=0,90; s2=0,004) также был близок к 1. Отклонение от линии регрессии у всех сортов было незначительным, а у сорта Восточная близким к 0. Семенная продуктивность наиболее стабильных N и урожайных сортов чечевицы Чернава, О Аида и Восточная в меньшей степени N зависела от условий года. Менее про-о? дуктивный и менее отзывчивый на усло-z вия среды сорт Рауза (x = 1,62, b=0,75; s s2=0,017) способен формировать гаран-§ тированный урожай при неблагоприятной

4 погоде. Сорт Кримсон (x = 1,91; b=1,40; q s2=0,043), как наиоенее стабильный, мо-

5 жет обеспечить высокий урожай только в Р) благоприятных условиях.

Ключевые слова: чечевица, сорт, стабильность, регрессия, урожайность.

Для цитирования: Параметры стабильности новых сортов чечевицы / Г.Н. Суворова, А.В. Иконников, Т.С. Наумкина, В.С. Сидоренко, В.И. Зотиков//Земледелие. 2017. № 3. С. 38-40.

По объёмам производства чечевица занимает 6 место в мире среди зернобобовых культур [1]. В 2014 г было выращено 4,8 млн т чечевицы, что в 6 раз больше, чем в 60-х гг. прошлого века [2]. Считается, что ее потребление в мире увеличивается быстрее прироста населения [3]. Чечевица имеет высокую питательную ценность, она традиционно заменяет животный белок у бедных групп населения и становится все более привлекательной в качестве одного из основных компонентов вегетарианских рационов в развитых странах [4].

Однако урожайность чечевицы остается низкой по отношению к основным сельскохозяйственным культурам. Средняя величина этого показателя в мире в 2014 г составила 1,14 т/га, причем по странам она варьировала в пределах от 0,50 до 2,86 т/га, в России сбор семян чечевицы находился на уровне 0,79 т/га [2]. Низкая урожайность культуры определяется не только ее биологи-

140

ческими особенностями, но и зависит от совокупности внешних факторов, влияющих на рост и развитие растений. Наиболее привлекательными будут сорта, которые формируют стабильно высокие урожаи независимо от погодных условий. По мнению Майоровой [5], для селекционного процесса весьма важна устойчивость продуктивности в различные по метеорологическим условиям годы. Результаты испытания сортов чечевицы свидетельствуют о том, что высокий средний урожай семян может обеспечивать генотип, не просто обладающий высоким потенциалом продуктивности, а максимально реализующий его независимо от внешних условий [6].

В связи с изложенным, цель наших исследований заключалась в том, чтобы охарактеризовать новые сорта чечевицы по параметрам экологической стабильности.

Работу проводили в 2012-2016 гг. на опытном поле ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (Орловская область, Орловский район). Почва темно-серая лесная. Содержание гумуса 4,0-4,2 %, рНсол - 4,8-5,3, Р205 и К2О (по Кирсанову) - 12,4-15,8 и 4,8-6,8 мг/100 г почвы соответственно. Площадь опытных делянок 15 м2, повторность 4-кратная. Способ посева рядовой с междурядьями 15 см. Норма высева 2,5 млн всхожих семян на 1 га. Посев осуществляли в конце апреля, уборку - в конце июля - начале августа. В 2014 г. уборка была проведена в самый поздний срок - 5 августа. В 2016 г. из-за дождливой погоды срок посева сдвинулся к 8 мая. Среднемесячная температура

25

120

100

2 2

, 80

S

*

ч

(0

О 60

о

4

20

апрель май июнь июль август

Рис. Л. Метморологичмокиеусловия ьегетаояьнньк периодов 20.22^2016 гг.: вн — среднее (осадки); н — 2012 г.; М — 2013 г.; М — 2014 г.; М — 2015 г.; м — 2016 г.; — — среднее (температура);— — 2012г.;— — 2013г.; —— — 2014г.;— — 2015 г.;--2016 г.

0

Урожайность и параметры экологической стабильности сортов чечевицы

Сорт Урожайность, т/га Sx, X b, s2d

2012 2013 2014 2015 2016

Рауза 1,89 0,84 1,39 1,96 2,06 8,14 1,62 0,75 0,017

Аида 2,18 0,84 1,73 2,04 2,44 9,23 1,84 0,93 0,016

Кримсон 2,33 0,42 1,58 2,53 2,73 9,59 1,91 1,40 0,043

Восточная 2,04 0,77 1,54 1,84 2,35 8,54 1,71 0,90 0,004

Чернава 2,02 0,9 2,03 1,71 2,8 9,46 1,89 0,94 0,105

Sx. 10,46 3,77 8,27 10,08 12,38 SSx,. = 44,96

x 2,09 0,75 1,65 2,02 2,48

I1 j 0,29 -1,05 -0,15 0,22 0,68

в годы исследований, как правило, на несколько градусов превышала среднюю многолетнюю. Распределение осадков было неравномерным, с частыми засухами в начале вегетации. Исключение составил 2016 г, характеризовавшийся обильными дождями в течение всего вегетационного периода (рис. 1).

Материалом для исследований служили 5 сортов чечевицы: Рауза, Аида, Восточная и Чернава, созданные во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур; Кримсон - американской селекции. Сорт Рауза находится в Государственном реестре селекционных достижений РФ с 2003 г, Аида - с 2010 г, Восточная - с 2017 г Перспективный сорт Чернава с 2016 г проходит государственное сортоиспытание. Кримсон выведен в Вашингтонском университете в 1990 г Сорта Аида, Рауза и Восточная [7] имеют желтую окраску семян и семядолей, Чернава [8]характеризуется оригинальной черно-пёстрой окраской семенной кожуры и красными семядолями. Кримсон имеет

коричневую окраску семенной кожуры и красную окраску семядолей.

Параметры экологической стабильности рассчитывали по методу Эберхарта и Рассела [9], основанному на регрессионном анализе. Стабильность сорта оценивали по 2 параметрам: коэффициент линейной регрессии сорта на индекс среды(b)и квадратичное отклонение от линии регрессии (s2d). Наиболее стабильным, по Эберхарту и Расселу, будет сорт с высокой средней урожайностью, коэффициентом регрессии равным 1 и отклонением от линии регрессии настолько близким к 0, насколько это возможно. Статистическую обработку данных осуществляли с использованием компьютерных программ STA-TISTICA и Microsoft Excel.

Кроме того, Кильчевский и Хотыле-ва [10] полагают, что коэффициент регрессии характеризует отзывчивость генотипа на среду и может использоваться для оценки экологической стабильности, тогда как параметр s2 не служит мерой экологической стабильности, но позволяет оценить

степень предсказуемости ответа на среду.

Урожайность сортов (см. табл.) за весь период изучения изменялась от 0,42 т/га (Кримсон, 2013 г) до 2,8 т/га (Чернава, 2016 г). И если различия между сортами по средней урожайности были не очень высокими (от 1,62 т/га Рауза до 1,89 т/га Чернава), то по годам они оказались более значительными (от 0,75 т/га в 2013 г до 2,48 т/га в 2016 г). При этом индекс среды в 2013 г. находился на уровне -1,05, а в 2016 г составил 0,68. Вегетационный период 2012 г. характеризовался жарким и засушливым маем, однако выпавшие в начале июня дожди позволили компенсировать отставание растений в развитии, что благоприятно сказалось на урожае (индекс среды 0,29). Низкие урожаи в 2013 г. были сформированы из-за неравномерного распределения осадков по декадам: жаркой и сухой погоды в первых декадах мая и июня. Период недостаточного увлажнения наблюдали и в 1-2 декадах июня 2014 г., что также повлияло на сбор семян культуры (индекс среды -0,15). В 2015 г метеоусловия незначительно отличались от среднемноголетних, что обеспечило нормальное развитие растений и хороший урожай (индекс среды 0,22). Вегетационный период 2016 г. характеризовался теплой погодой с достаточным или избыточным увлажнением, что обеспечило благоприятные условия для роста растений чечевицы и, соответственно, максимальную урожайность.

_1___L

J_._1_

_1_._I_

-1,0 -О ,8 -_,6 -0,4 -0,2 _,_ 0, 2 0,4 _, 6 _,! Индекс условий среды

Рис. 2. Линии регрессии урожайности на индекс среды сортов чечевицы, 2012-2016 гг.: — Рауза; Аида; Кримсон; —Восточная; *>»,. — Чернава.

Коэффициент регрессии близкий к 1 среди изученных сортов отмечен у Чернавы (b=0,94), Аиды (b=0,93) и Восточной (b=0,90) при высокой средней урожайности - 1,89, 1,84 и 1,71 т/га соответственно. Отклонение от линии регрессии у всех сортов было незначительным, а у сорта Восточная близким к 0. Согласно Эберхарту и Расселу [9] сорта чечевицы Чернава, Аида и Восточная наиболее стабильны. Лучшие показатели урожайности с коэффициентом регрессии максимально близким к 1 установлены у перспективного сорта Чернава (x = 1,89, b=0,94). Можно ожидать, что сорта чечевицы Чернава, Аида и Восточная будут формировать высокие и стабильные урожаи независимо от условий года.

У сорта Рауза при средней урожайности 1,62 т/га коэффициент регрессии (b) был равен 0,75, что характеризует его как генотип менее отзывчивый на условия среды, но способный давать гарантированный урожай в неблагоприятных условиях.

Сорт американского происхождения Кримсон (x=1,91, b=1,40) при максимальной среди изученного набора сортов средней урожайности отличался высокой величиной коэффициента регрессии, что характеризует его как наиболее отзывчивый на условия среды, но наименее стабильный. Сорт может обеспечить гарантированно высокий урожай только в благоприятных условиях.

Линии регрессии урожайности сортов по отношению к условиям среды у 3-х наиболее стабильных сортов Чернава, Аида и Восточная параллельны, с превышением у сорта Чернава, как более урожайного (рис. 2). Линия регрессии сорта Кримсон пересекает все остальные и резко снижается при отрицательных значениях индекса среды. У сорта Рауза она имеет наименьший наклон и в неблагоприятных условиях совпадает с линиями более урожайных сортов.

Если сравнивать сорта чечевицы Чернава и Кримсон, которые обладают высоким потенциалом продуктивности, предпочтение следует отдать первому из упомянутых, как менее подверженному влиянию неблагоприятных внешних факторов и обеспечивающему формирование стабильного урожая независимо от N условий среды. В некоторой степени о различия в реакции на условия среды ^ сортов Чернава и Кримсон объясняет ^ история их создания. Кримсон был е выведен путем индивидуального от-ли бора из образца, происходящего из Египта [11], а Чернава был создан ле методом интрогрессивной гибриди-5 зации культурной чечевицы c дико-$ растущим видом Lens orientalis [8].

По данным Sarker et. al. [4], наиболее стабильны линии чечевицы, созданные в результате гибридизации различных родителей, что исследователи связывают с присутствием ко-адаптивного генного комплекса, обеспечивающего буферное взаимодействие со средой.

Таким образом, в результате пятилетнего изучения сортов чечевицы выделены 3 высокоурожайных, стабильных сорта с коэффициентом регрессии близким к 1, в меньшей степени зависимых от метеоусловий года - Чернава (x = 1,89; b=0,94; s2=0.105), Аида (x = 1,84; b=0,93; s2=0,016), Восточная (x = 1,71; b=0,90; s2=0,004). Сорт Рауза (x=1,62, b=0,75; s2=0,017) менее продуктивный, но может формировать стабильные урожаи в менее благоприятныхусловиях. Сорт Кримсон (x = 1,91 т/га; b=1,40; s2=0,043) обеспечивает накопление высокого урожая только в благоприятных условиях.

литература.

1. Frantini R., Perez De La Vega M. Genetics and economic traits in lentil: Seed traits and adaptation to climatic variation // Grain Legumes. 2011. No. 57. Рр. 18-20.

2. FAOSTAT data, Online database. URL: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC (дата обращения 03.04.2017).

3. Vandenberg B. Lentils - the little seeds with the big impact on human health // Grain Legumes. 2011. No. 57. Рр. 25-26.

4. Adaptation of small-seeded red lentil (Lens culinaris Medik. susp. culinaris) to diverse environments / A. Sarker, M. Sing, S. Rajaram, W. Erskine // Crop Science. 2010. Vol. 50. Рр. 1250-1259.

5. Майорова М.М., Сорокин С.И. Разработка критериев оценки селекционного материала тарелочной чечевицы // Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур в Российской Федерации: сб. статей Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Приволжский дом знаний, 1998. Ч. 1. С. 74-75.

6. Майорова М.М. Основные направления и результаты селекции тарелочной чечевицы // Достижения и перспективы развития селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: сб. статей Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Приволжский дом знаний, 1999. С. 57-59.

7. Новый сорт чечевицы Восточная / ПН. Суворова, Н.О. Костикова, В.И. Зотиков, А.В. Иконников, О.В. Уварова, И.И. Яньков // Земледелие. 2014. № 4. С. 19-20.

8. Использование дикорастущего вида Lens orientalis в селекции чечевицы / П.Н. Суворова, А.В. Иконников, И.И. Яньков, Н.О. Костикова, С.В. Бобков, А.И. Котляр // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 3. C. 52-56.

9. Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Science. Vol. 6. No.1. 1966. Рр. 36-40.

10. Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Оценка взаимодействия генотипа и среды в адаптивной селекции растений // Генетические основы селекции растений. Минск: Белорусская наука, 2008. Т.1. С. 50-80.

11. Muehlbauer F.J. Registration of "Crimson" lentil // Crop Science. Vol. 31. No. 4. Рр. 1094-1095.

Stability Parameters of New Lentil Varieties

G.N. Suvorova, A.I. Ikonnikov, T.S. Naumkina, V.S. Sidorenko, V.I. Zotikov

All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, korp. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation

Abstract. In order to characterize the new lentil varieties on stability parameters, the regression analysis of a dependence of yield on the environmental conditions was carried out according to the results of the investigation of five lentil varieties in 2012-2016. We tested varieties Rauza, Aida, Vostochnaya and Chernava, developed in the All-Russia Research Institute of Legumes and Groat Crops, and the cultivar Crimson of American origin. The experiment was conducted in Orel district, Orel region on the dark gray forest soil. The stability parameters were determined according to the Eberhart and Russel model. The weather conditions were contrasted enough over the years of the investigation, so the environmental index changed from -1.05 to 0.68. The lentil yield varied from 0.42 t/ha (Crimson, 2013) up to 2.8 t/ha (Chernava, 2016). The best parameters of yield and a regression coefficient close to 1 were observed for variety Chernava (xi = 1.89; b = 0.94; s2 = 0.105). Varieties Aida (xi = 1.84; b = 0.93; s2 = 0.016) and Vostochnaya (xi = 1.71; b = 0.90; s2=0.004) also had the regression coefficient close to 1. The deviation from the regression line was insignificant for all varieties, and in Vostochnaya variety it was close to 0. Seed yield of the most stable and productive lentil varieties Chernava, Aida and Vostochnaya less depended on the year conditions. Less productive and responsive to the weather conditions variety Rauza (xi = 1.62, b = 0.75; s2 = 0.017) is capable to form the guaranteed yield under unfavorable environments. Crimson variety (xi = 1.91; b = 1.40; s2 = 0.043), as the least stable, can produce high yield under favorable environments only.

Keywords: lentil, variety, stability, regression, yield.

Author Details: G.N. Suvorova, Cand. Sc. (Agr.), head of the laboratory (e-mail: galina@vniizbk.ru); A.I. Ikonnikov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; T.S. Naumkina, D. Sc. (Agr.), deputy director; V.S. Sidorenko, Cand. Sc. (Agr.), head of the laboratory; V.I. Zotikov, D. Sc. (Agr.), corresponding member of the RAS, director.

For citation: Suvorova G.N., Ikonnikov A.I., Naumkina T.S., Sidorenko V.S., Zotikov V.I. Stability Parameters of New Lentil Varieties. Zemledelie. 2017. No. 3. Pp. 38-40