Экологическая пластичность и урожайность сортов зернового гороха

УДК 635.656:631.523

экологическая пластичность и урожайность сортов зернового гороха

Н.А. КОРОБОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

А.П. КОРОБОВ, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

А.А. КОЗЛОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

А.А. ЛЫСЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Институтская, 1, Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская обл., 346735, Российская Федерация

Резюме. В условиях Приазовской зоны Ростовской области на полях Донского ЗНИИСХ в 2011-2015 гг. проведены исследования с целью определения параметров экологической стабильности, пластичности и урожайности 40 сортов гороха зернового назначения, а также выявления корреляционных зависимостей между изучаемыми показателями. Предшественник - озимая пшеница. Закладку опытов, наблюдения и учеты осуществляли по методике государственного сортоиспытания, уборку - комбайном «Сампо 130». Урожайность сорта определяли путем взвешивания зерна с учетной площади каждой высеянной делянки с пересчетом на стандартную влажность. Расчет параметров экологической пластичности выполняли методом С. Эберхарта и В. Рассела. Самой высокой пластичностью обладали сорта Аксайский усатый 5, Фокор, Агроинтел, Альянс, Атаман, Аудит, Орлус и Ямал (b>1,15). Наиболее стабильными были сорта Альянс, Таловец 70, Аксайский усатый 10, Спартак, Аргон, Аксайский усатый 55 (s2d <1). За 5 лет изучения лучшую среднюю урожайность сформировали сорта Кадет, Альянс, Фараон, Стабил, Темп, Атаман, Фокор и Спартак. Выявлены довольно слабые корреляционные зависимости между коэффициентом пластичности, вариансой стабильности и урожайностью. Усатые сорта в целом более пластичны и стабильны (b = 1,02; s2d=3,30), чем облиственные (b=0,93; s2d=6,36), а сорта с осыпающимися семенами обладают лучшими параметрами экологической пластичности (b=1,04; s2d=3,06), чем сорта с неосыпающими-ся семенами (b=0,96; s2d=5,14). Однако в пределах каждого морфотипа наблюдается определенный размах варьирования величин этих показателей.

Ключевые слова: горох, сорт, пластичность, стабильность, урожайность.

Для цитирования: Экологическая пластичность и урожайность сортов зернового гороха/Н.А. Коробова, А.П. Коробов, А.А. Козлов, А.А. Лысенко //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 2. С. 85-88.

Первостепенная задача отрасли растениеводства -получение высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Ее решение базируется на принципах рационального использования сельскохозяйственных угодий, оптимизации и совершенствовании агротехнических приемов, а также внедрении новых, эффективных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. Для повышения урожайности гороха - одного из главных поставщиков пищевого и кормового белка, необходимо выведение сортов, приспособленных к современным условиям агропромышленного комплекса России.

При этом между потенциалом продуктивности и его реализацией в производственных условиях существуют огромные различия, к тому же, имеет место сильное варьирование величины этого показателя в разных условиях выращивания [1]. Поэтому новые сорта должны быть

не только высокоурожайными, дающими продукцию высокого качества, но и устойчивыми к неблагоприятным факторам среды, то есть высокоадаптивными [2]. Вместе с тем, объединение в одном генотипе высоких показателей продуктивности и адаптивности к комплексу абиотических, биотических и техногенных факторов среды представляет собой сложную задачу [3], решение которой возможно с помощью изучения и использования мирового, регионального и собственного коллекционного генетического материала; применения различных методов и схем отбора на оптимальных и специфичных фонах; комплексного изучения созданных генотипов по ряду признаков и свойств [4].

В ряду важнейших свойств сорта важное место занимают параметры экологической пластичности, которые служат отражением особенностей генотипа в его взаимоотношениях со средой [5]. Этим не следует пренебрегать, поскольку ориентирование только на уровень продуктивности может привести к потере экологической стабильности [6], что в дальнейшем будет сдерживать прогресс производства гороха [7]. Оценка параметров экологической пластичности позволяет давать более полную характеристику изучаемым генотипам, определять или корректировать область их использования. Так, на примере пшеницы, показана эффективность подбора родительских пар для гибридизации по параметрам экологической пластичности [8]. В то же время имеется информация о результативности отборов по ОКС-эффектам с целью создания высокоадаптивных сортов [9]. Поэтому оценка адаптивных свойств применима не только к сортам ориентированным для сельхозпроизводства, но и к селекционному материалу.

Таким образом, роль адаптивных характеристик в современной селекции неуклонно возрастает, возникает необходимость скрининга мировых и региональных коллекций сортов в различных агроэкологических условиях нашей страны, а также совершенствование методологии использования параметров экологической пластичности.

Цель исследований - определить экологическую пластичность, стабильность и урожайность 40 сортов гороха зернового назначения в условиях Приазовской зоны Ростовской области; выявить корреляционные взаимосвязи между величинами изучаемых показателей.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили на полях ФГБНУ «ДЗНИИСХ», расположенных в Приазовской зоне Ростовской области, в 20112015 гг. Посев осуществляли сплошным рядовым способом селекционной сеялкой СУ-10 с нормой высева 1,2 млн всхожих семян/га. Предшественник - озимая пшеница. Учетная площадь делянки - 15 м2, повтор-ность - двукратная. В качестве объекта исследований использовали 40 сортов гороха зернового назначения различных морфотипов.

Для расчета и оценки параметров экологической пластичности сортов гороха применяли метод С. Эберхарта и В. Рассела в методическом изложении В. А. Зыкина [10]. Он предполагает вычисление коэффициента линейной регрессии Ьм отражающего отклик генотипа на изменение условий внешней среды. Чем

Таблица 1. Экологическая пластичность и урожайность сортов гороха, 2011-2015 гг.

Сорт Коэффициент пластичности (Ь) Варианса стабильности (&„) Урожайность, ц/га

средняя тт тах

Сармат 1,01 6,35 22,1 12,0 27,9

Аксайский усатый 5 1,34 3,41 21,3 10,4 27,8

Аксайский усатый 7 1,03 3,08 20,2 12,1 26,1

Аксайский усатый 10 1,10 0,42 21,0 12,3 27,5

Аксайский усатый 55 1,09 0,64 21,5 12,8 27,5

Фокор 1,18 1,22 23,7 14,0 30,0

Альянс 1,16 0,15 26,1 16,8 32,0

Атаман 1,15 1,42 24,0 14,0 29,3

Кадет 1,10 1,21 26,4 16,5 31,8

Лавр 0,73 4,13 19,7 14,0 24,6

Аргон 0,95 0,46 19,0 11,2 24,5

Старт 0,97 4,63 20,3 13,2 25,4

Батрак 1,02 4,22 20,6 13,8 27,4

Орлус 1,15 1,23 23,6 15,0 28,9

Орловчанин 1,00 7,84 22,4 12,6 29,8

Мультик 0,82 3,31 19,5 13,8 24,0

Орловчанин 2 0,74 7,46 19,7 11,2 24,0

Визир 1,02 9,28 22,9 13,5 30,8

Фараон 0,85 3,18 25,3 19,1 30,5

Спартак 1,11 0,45 23,0 14,2 29,7

Темп 1,09 4,93 24,2 13,2 29,7

Флагман 10 0,92 9,01 19,7 11,7 24,6

Дударь 0,75 4,75 20,5 13,3 26,3

Таловец 70 0,92 0,17 21,0 13,8 25,4

Немчиновский 100 0,89 3,03 18,6 12,4 22,8

Варис 0,83 4,32 19,1 12,7 23,1

Венец 0,89 4,86 20,2 12,0 26,2

Фаленский усатый 1,02 2,11 20,8 13,0 26,2

Губернатор 1,12 6,33 17,5 9,6 24,6

Ямальский 1,10 2,65 20,3 12,7 25,8

Ямал 1,15 8,20 21,3 13,6 28,6

Агроинтел 1,17 3,91 21,7 13,9 27,8

Кемчуг 0,71 16,45 21,7 14,3 29,2

Светозар 1,05 2,71 20,9 11,8 26,4

Яхонт 0,86 5,37 19,7 11,0 24,6

Руслан 1,04 5,56 19,6 10,6 27,1

Вельвет 0,83 3,43 22,8 15,0 27,4

Аудит 1,15 3,04 22,9 13,2 29,4

Стабил 1,10 1,10 24,3 14,4 30,0

Готик 0,89 3,82 22,9 14,6 28,2

выше его величина (Ь>1), тем отзывчивее такой сорт на изменение условий внешней среды и в то же время - требовательней к агрофону. Если Ь,<1, сорт слабо реагирует на изменение условий внешней среды, это экстенсивный сорт. Также определяется дисперсия отклонений от линии регрессии s2d, которая характеризует стабильность сорта в различных условиях среды. Она может принимать значения от 0 и выше. Низкие величины s2d свидетельствуют о стабильности сорта в различных условиях среды. К достоинствам этого метода относят использование интегральной оценки среды, широкую распространенность и универсальность [11].

Статистическую обработку данных проводили с применением пакета программ прикладной статистики BЮGEN 2.05 [12].

Часть анализа пластичности по Эберхарту и Расселу - это расчет индексов условий среды ф, характеризующих ее пригодность для формирования высоких значений изучаемого признака. Наилучшие условия для формирования высокой урожайности и соответственно наиболее высокая положительная величина индекса условий среды отмечены в 2015 г. = +5,17), сравнительно хорошие - в 2011 и 2012 гг. = +3,63 и +3,56 соответственно), плохие - в 2014 г. = -4,29), наихудшие - в 2013 г. = -8,07).

результаты и обсуждение. Двухфактор-ный дисперсионный анализ позволил установить достоверность различия средних на 5%-ном уровне

^фаЛбл) как по факт°ру «сорт», так и по фактору «год», что свидетельствует о целесообразности дальнейшей обработки данных. Вычисленная доля влияния фактора «сорт»составила 12%, «год» - 79%.

Распределение изученных сортов по коэффициенту пластичности соответствовало нормальному (табл. 1), основное их количество было сгруппировано в интервале 0,86-1,18 с модальным значением 1,02. В то же время имеются сорта, далеко выходящие за эти рамки. Самый пластичный сорт - Аксайский усатый 5 (Ь, = 1,34). Именно он выбран филиалом ФГБУ «Госсорткомиссия» по Ростовской области в качестве сорта-стандарта и остается им более 15 лет. Высокой пластичностью отличаются сорта Фокор (Ь, = 1,18), Агроинтел (Ь, = 1,17), Альянс (Ь, = 1,16), Аудит (Ь, = 1,15), Орлус (Ь, = 1,15), Ямал (Ь, = 1,15) и Атаман (Ь, = 1,15), низкопластичны сорта Кемчуг (Ь, = 0,71), Лавр (Ь, = 0,73), Орловчанин 2 (Ь, = 0,74), Дударь (Ь, = 0,75), Мультик (Ь, = 0,82), Варис (Ь, = 0,83), Вельвет (Ь, = 0,83) и Фараон (Ь, = 0,85).

Распределение сортов по вариансе стабильности имело правостороннюю асимметрию: для 75% образцов ее величина не превышала 5. Самыми стабильными были сорта Альянс ^=0,15), Таловец 70 ^=0,17), Аксайский усатый 10 ^^=0,42), Спартак ^^=0,45), Аргон ^=0,46), Аксайский усатый 55 ^=0,64), низкостабильны сорта Кемчуг ^=16,45), Визир ^=9,28), Флагман 10 ^^=9,01), Ямал ^^=8,2), Орловчанин ^=7,84), Орловчанин 2 ^=7,46).

Исследуемый материал отличался и по урожайности. Наиболее продуктивным оказался сорт Кадет, у которого прибавка к стандарту Аксайский усатый 5 в среднем за 5 лет изучения составила 5,1 ц/га. Существенная прибавка к стандарту (при НСР05 = 2,4 ц/га для фактора «сорт») отмечена у сортов Альянс (+4,8 ц/га), Фараон (+4,0 ц/га), Стабил (+3,0 ц/га), Темп (+2,9 ц/га), Атаман (+2,7 ц/га) и Фокор (+2,4 ц/га). Достоверно уступали стандарту сорта Губернатор (-3,8 ц/га) и Немчиновский 100 (-2,7 ц/га).

Обращает на себя внимание тот факт, что в числе как лучших, так и худших сортов, по каждому из рассмотренных показателей (пластичность, стабильность, урожайность) оказывались разные сорта. Поэтому представляет интерес оценка характера взаимосвязи

Таблица 2. коэффициенты корреляции между пластичностью, стабильностью и урожайностью

Варианса ста- Урожайность, ц/га

бильности (s2d) средняя min max

Коэффициент пластичности, b Варианса стабильности, s2d -0,41* 0,36* -0,25 -0,06 -0,22 0,49* -0,06

* корреляции значимы при p<0,05

между этими параметрами. Такой вопрос плохо освещен в литературе, а имеющаяся информация противоречива. Исследователи, изучавшие яровую мягкую пшеницу, нут, чечевицу, конские бобы, сорго, озимый рапс и горох наблюдали как положительные, так и отрицательные корреляции между коэффициентом пластичности, вариансой стабильности и урожайностью, а также их отсутствие [10, 13, 14, 15, 16]. Вероятно, эти связи специфичны и по-разному проявляют себя в различных эколого-климатических и агротехнических условиях, а также во многом зависят от особенностей изучаемого материала.

По результатам корреляционного анализа в наших исследованиях выявлена слабая положительная зависимость между коэффициентом пластичности и средней урожайностью (табл. 2). Иначе говоря, наиболее урожайные формы, как правило, более пластичны. По-видимому, именно биологическая способность сорта формировать высокий урожай в благоприятных условиях наиболее тесно сопряжена с величиной коэффициента пластичности. Вместе с тем, имеются образцы,

выходящие за рамки общей закономерности - Фараон, Кадет и Альянс с высокой урожайностью и Губернатор, Аксайский усатый 5 - с низкой.

Значительно теснее связь коэффициента пластичности с максимальной урожайностью. Между вариансой стабильности и средней урожайностью установлена слабая и недостоверная отрицательная зависимость (табл. 2). Это может означать, что в изученном наборе сортов увеличение урожайности в какой-то мере сопровождалось ростом стабильности. Изученные параметры адаптивности связаны между собой отрицательной связью, то есть по мере возрастания пластичности наблюдается снижение стабильности сорта.

Изученный набор сортов был дифференцирован по признакам строения листа и осыпаемости семян (см. рисунок) для выяснения проявления экологической пластичности у гороха различных морфотипов. В целом усатые сорта оказались более пластичны и стабильны, но менее продуктивны, чем облиственные. Однако следует согласиться с мнением самарских ученых [17], что в пределах одного морфотипа встречаются сорта с разным уровнем параметров экологической пластичности. Например, облиственному сорту Кадет свойственны как высокая пластичность, так и высокая

стабильность.

Высокими показателями экологической пластичности характеризуется единственный в изученном наборе сорт с ярусной гетеро-филией Спартак, но отсутствие в выборке аналогичных образцов не позволяет сформировать суждение по «сортам-хамелеонам». Образцы с неосыпающи-мися семенами (разновидность ecaducum) в целом проигрывают формам с осыпающимися семенами (разновидность vulgare) как по параметрам экологической пластичности, так и по продуктивности.

выводы. Современный арсенал сортов гороха весьма многообразен по параметрам экологической пластичности. Довольно слабые корреляционные связи между пластичностью, стабильностью и урожайностью подталкивают к необходимости их совместного рассмотрения в процессе селекции и сортоиспытания. Изучение сортов различных морфотипов по параметрам пластичности еще раз подтвердило, что это, в первую очередь, сортоспецифич-ные показатели.

Рисунок. Сопоставление сортов гороха разных морфотипов по пластичности, стабильности и урожайности: -Ц; -э2с1; - — - максимальная урожайность, ц/га; - средняя урожайность, ц/га; — - минимальная урожайность, ц/га.

Литература

1. Сапега В. А. Урожайность и параметры адаптивной способности и стабильности сортов гороха//Российская сельскохозяйственная наука. 2015. № 5. С. 14-17.

2. Щербаков В.К. Эволюционно-генетическая теория биологических систем: гомеостаз, значение для развития теории селекции // Вестник сельскохозяйственной науки. 1981. № 3. С. 124-128.

3. Сюков В. В. Направление селекции на продуктивность и адаптивность: противоречие или консонанс // VI съезд вави-ловского общества генетиков и селекционеров (ВоГиС) и ассоциированные генетические симпозиумы: Тезисы докладов. Ростов-на-Дону: Институт цитологии и генетики СО РАН, 2014. С. 136.

4. Прянишников А. И., Сайфуллин Р. Ф., Лящева С. В. Развитие методов, используемых в селекционном процессе в адаптивном растениеводстве // Аграрный научный журнал. 2015. № 10. С. 20-23.

5. Фомин В. С., Коробова Н. А. Адаптивность сортов гороха Центрально-Черноземного селекцентра //Вестник РАСХН. 2006. № 3. С. 25-26.

6. Абросимова Т. Н., Фадеева А.Н. Адаптивная способность и селекционная ценность коллекции овощных сортов гороха // Овощи России. 2015. № 1 (26). С. 27-30.

7. Амелин А. В. Физиологические основы селекции гороха // Зернобобовые и крупяные культуры. 2012. № 1. С. 46-52.

8. Валекжанин В. С. Экологическая пластичность и стабильность сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам ее структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края: Афтореф. дис.... канд. с. -х. наук. Барнаул, 2012. 19 с.

9. Багавиева Э. З., Асхадуллин Д. Ф., Василова Н. З., Асхадуллин Д. Ф. Связь между параметрами комбинационной и адаптивной способности яровой мягкой пшеницы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2010. № 1 (15). С. 96-98.

10. Методика расчета и оценки параметров экологической пластичности сельскохозяйственных растений: 2-е изд., пере-раб. и доп. / В. А. Зыкин, И. А. Белан, В. С. Юсов, Д. Р. Исламгулов. Уфа: Башкирский ГАУ, 2011. 100 с.

11. Потанин В. Г., Алейников А. Ф., Степочкин П. И. Новый подход к оценке экологической пластичности сортов растений// Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18. № 3. С. 548-552.

12. Мартынов С. П., Сорокин О. Д. Пакет программ прикладной статистики «BIOGEN» для обработки данных, полученных в селекционно-генетических экспериментах// Международная конференция АГРОИНФО: сб. науч. тр. Краснообск: ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии, 2003. С. 132-133.

13. Parametric Stability Analyses in Field Pea (Pisum sativum L.) under South Eastern Ethiopian Condition / F. Mulusew, F. Edossa, T. Tadele, L. Teshome // World Journal of Agricultural Sciences. 2009. V. 5. №. 2. Рр. 146-151.

14. An Overview on the Use of Stability Parameters in Plant Breeding / P. Fasahat, A. Rajabi, S.B. Mahmoudi, M.A. Noghabi, J. M. Rad// Biometrics & Biostatistics International Journal. 2015. V. 2. №. 5. Р.11. DOI: 10.15406/ bbij.2015.02.00043

15. Mahtabi E., Farshadfar E., Jowkar M. M. Stability analysis of Yield and Yield Components in Chickpea Genotypes //Agricultural Communication. 2014. V. 2. №. 4. Pр. 1-8.

16. Tamene T., Gemechu K., Tadese S., Mussa J. Yield stability and relationships among stability parameters in faba bean (Vicia faba L.) genotypes// The Crop Journal. 2015. №. 3. Pр. 258-268. DOI: 10.1016/j.cj.2015.03.004

17. КатюкА. И. Формирование продуктивности сортов гороха разных морфотипов в условиях Среднего Поволжья: Автореф. дис.... канд. с.-х. наук. Пенза, 2006. 22с.

ECOLOGICAL PLASTICITY AND YIELD OF GRAIN PEA VARIETIES

N.A. Korobova, A.P. Korobov, A.A. Kozlov, A.A. Lysenko

Don Zonal Research Institute of Agriculture; ul. Institutskaya, 1, pos. Rassvet, Aksaieskiy r-n, Rostovskaya obl., 346735, Russian Federation Summary. Under conditions of Azov zone of Rostov region on the fields of Don Zonal Research Institute of Agriculture the investigations were carried out in 2011-2015. The aim of the research was to determine the parameters of ecological stability, flexibility and productivity of 40 grain pea varieties, as well as to reveal correlation dependencies between these indicators. The preceding crop was winter wheat. Laying of the experiments, observations and calculations were carried out according to the procedure of state variety test, the crop was taken by the "Sampo 130" combine. The productivity of varieties was determined by weighing of grain from every plot with the obligatory recalculation on standard humidity. Calculating of the parameters of ecological plasticity was performed by the method of S.A. Eberhart and W.A. Russell. The highest flexibility was at varieties Aksajsky Usaty 5, Fokor, Agrointel, Aliyans, Ataman, Audit, Orlus and Yamal (bi > 1.15). Varieties Aliyans, Talovets 70, Aksajsky Usaty 10, Spartak, Argon, Aksajsky Usaty 55 were the most stable (s2d < 1). Varieties Kadet, Aliyans, Faraon, Stabil, Temp, Ataman, Fokor and Spartak formed the best average productivity over 5 years of investigation. Rather weak correlations were revealed between the coefficient of plasticity, variance of stability and crop yield. It is established, that leafless varieties are generally more flexible and stable (bi = 1.02; s2d = 3.30) than leafy ones (bi = 0.93; s2d = 6.36), as well as varieties with shed grain (bi = 1.04; s2d = 3.06) have better parameters of ecological plasticity than non-shed grain ones (bi = 0.96; s2d = 5.14). However, within each morphotype it is observed a certain scale of variation of these indicators. Key words: peas, variety, flexibility, stability, productivity.

Author Details: N.A. Korobova, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: dzni@mail.ru); A.P. Korobov, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow; A.A. Kozlov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow; A.A. Lysenko, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow. For citation: Korobova N.A., Korobov A.P., Kozlov A.A., Lysenko A.A. Ecological Plasticity and Yield of Grain Pea Varieties. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2016. Vol. 30. No. 2. Pp. 85-88 (In Russ).

вниманию соискателей ученых степеней и других заинтересованных лиЦ!

Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.

Цены договорные. Заявки отправлять по адресу: 101000, г Москва, Моспочтамт, а/я 166. Тел.: (495) 557-13-01, (916) 241-63-43. E-mail: agroapk@mail.ru