Экологическая пластичность и стабильность озимой ржи в условиях Республики Коми

РАСТЕНИЕВОДСТВО

УДК 631.95

Экологическая пластичность и стабильность озимой ржи в условиях Республики Коми

Косолапова Татьяна Всеволодовна, мл. научный сотрудник, аспирант, Шморгунов Геннадий Тимофеевич, кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник ФГБНУ НИИСХ Республики Коми, г. Сыктывкар, Республика Коми, Россия

Е-таД:шр11@Ък.га

В статье рассмотрены параметры экологической пластичности и стабильности признака «урожайность» сортов озимой ржи. В период 2014-2016 гг. в условиях Республики Коми на полях Сысольского ГСУ исследованы сорта озимой ржи: Фаленская 4, Рада, Флора, Графиня - селекции ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», Берегиня - ГНУ ВИР им Н.И.Вавилова и ФГУП «Котласское», Подарок - ФГБНУ «ТатНИИСХ». Почвы опытного участка дерново-подзолистые, среднесуглинистые. Метеорологические условия в годы проведения исследования имели контрастные показатели в период вегетации озимой ржи, как по количеству осадков, так и по температурному режиму. В наиболее благоприятном по влаго- и теплообеспеченности 2016 г. была получена наибольшая урожайность зерна 33,2-40,0 ц/га в зависимости от сорта. Индекс условий среды принимал положительное значение IJ = 10,6. Неблагоприятные погодные условия сложились в 2014 и 2015 гг., индекс условий среды имел отрицательное значение IJ = -5,42 и -5,2 соответственно. Урожайность изучаемых сортов была невысокой. Средняя урожайность зерна варьировала от 21,23 до 28,0 ц/га в зависимости от сорта. Коэффициент линейной регрессии (Ь.) урожайности сортов озимой ржи показывает их реакцию на изменение условий среды. Сорта Берегиня (Ь. = 1,13), Графиня (Ь. = 1,13) и Флора (Ь . = 1,11) имели значение Ь >1 и характеризовались большей отзывчивостью на изменение условий среды и требовательностью к повышенному уровню агротехники. Сорт Рада имел значение Ь. = 0,69 (Ь <<1), что свидетельствует о слабой реакции на изменение условий среды. Сорта Фаленская 4 (Ь . = 0,95) и Подарок (Ь. = 1,0) изменяют свою урожайность в полном соответствии с изменениями условий среды. По результатам изучения экологических параметров наиболее ценным для условий Республики Коми следует считать сорт Графиня, который обладает высокой экологической пластичностью и стабильностью, отзывчив на изменение условий среды и показывает самую высокую урожайность.

Ключевые слова: озимая рожь, экологическая пластичность, стабильность, индекс условий среды, урожайность, антиоксидантная активность, феруловая кислота

Озимая рожь имеет ряд преимуществ перед другими зерновыми культурами. Главное из них - экологическая пластичность и относительная нетребовательность к условиям произрастания. Она отличается устойчивостью к лимитирующим факторам среды - недостатку тепла, избытку влаги, кислотности почвы. Это единственная культура, которая в условиях Севера формирует урожай зеленой массы в самые ранние сроки. Кроме того, озимая рожь является хорошим предшественником для многих культур. Зерно ржи отличается большим содержанием ряда ценных питательных веществ, в частности, незаменимой аминокислоты лизин. В целом, возделывание озимой ржи экономически, агротехнически и экологически целесообразно. В этой связи возникает необходимость расширения использования зерна ржи [1, 2]. Для сельскохозяйственного производства важно подобрать сорта, стабильные по урожайности и пригодные для возделывания в различных почвенно-климатических условиях региона. Наиболее ценными будут пластичные сорта, которые имеют более высокий средний

уровень урожайности и меньший размах колебаний признаков в меняющихся условиях выращивания [3]. Впервые приспособленность сорта к различным почвенным, погодным и хозяйственным условиям в 1932 году была названа доктором сельскохозяйственных наук И.И. Пушкаревым экологической пластичностью [4]. Наиболее часто для определения экологической стабильности используется методика S.A. Eberhart, W.A. Rassell [5], которая позволяет определить не только пластичность какого-либо генотипа, но и его стабильность. Под пластичностью понимают положительный отклик генотипа на улучшение условий выращивания, а стабильность как устойчивость признака в различных условиях среды.

Для сортов, выведенных в разных регионах и являющихся различными экологическими биотипами, свойственна неодинаковая реакция на изменение условий внешней среды, что проявляется в варьировании урожайности и других показателей [6]. В связи с тем, что способность сорта приспосабливаться к местным условиям среды играет важную роль в повышении

урожайности, оценка изучаемых сортов озимои ржи на экологическую пластичность и стабильность имеет актуальное значение.

Цель исследований - изучить экологическую стабильность и пластичность по показателю "урожайность зерна" сортов озимой ржи в условиях Республики Коми.

Материал и методы. Исследования проведены в 2014-2016 гг. на полях Сысольского государственного сортоиспытательного участка (ГСУ), расположенного в селе Визинга (южная зона сортоиспытания Республики Коми). Объектом исследования служили шесть сортов озимой ржи: Фаленская 4, Рада, Флора, Графиня - селекции ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», Берегиня - ГНУ ВИР им. Н.И. Вавилова и ФГУП «Котласское», Подарок - ФГБНУ «Татарский НИИСХ». В качестве стандарта высевали сорт озимой ржи Фаленская 4. Почва опытного участка дерново-подзолистая, по гранулометрическому составу среднесуглинистая, содержание гумуса - 3,8%, Р2О5 - 508 мг/кг, К2О - 228 мг/кг и рНсол 6,0. Площадь учетной делянки - 20 м2, повторность четырехкратная. Сроки посева во все годы были оптимальными для данной зоны (вторая декада августа). Норма высева - 5 млн всхожих семян на 1 га.

Полевыеопыты, фенологическиенаблю-дения, учеты и измерения растений проводили по Методике государственного сортоиспытания [7]. Расчет параметров экологической пластичности и стабильности проведен по методике S.A. Eberhart, W.A. Rassel в изложении В.З. Зыкина [5]. Математическая обработка экспериментальных данных проведена по Б.А. Доспехову [8].

Определение содержания феруловой кислоты в зернах озимой ржи проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) экстракта, выделенного этилацетатом [9].

Экстракты анализировали на хроматографе Thermo Surveyor LC с PDA детектором при длине волны 310 нм на колонке Hypersil Gold aQ 150*2,1 мм. Элюирование проводили смесью воды и метанола (90:10) в изократическом режиме.

Идентификацию феруловой кислоты на хроматограммах проводили по времени удерживания стандартного образца (Acros), которое составляло 7,63 мин. (рис.). Количественное определение осуществляли по калибровочному графику, построенному по стандартным растворам феруловой кислоты.

RT: 0.00 - 20.00

12000

11000

10000

9000

8000

7000

6000 uAU 5000

4000

3000

2000

1000

0

-1000 -2000

7.63 •4-

Феруловая кислота

NL:

1.28E4 nm=308.6-309.6 PDA hur-0001-26

1 \ i 1 1 | ] ] i | i 1 i | 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Time

Рис. Типичная хроматограмма экстракта семян ржи

0

2

Результаты и их обсуждение. Метеорологические условия в годы проведения исследований имели контрастные показатели в период вегетации озимой ржи как по количеству осадков, так и по температурному режиму. Наиболее благоприятные условия для развития растений и формирования урожайности сортов озимой ржи наблюдались в 2016 г., при средней температуре воздуха вегетационного периода 16,1°С, что выше среднемноголетней нормы на 3°С, а количество выпавших осадков составило 300,3 мм (ГТК = 1,5). Напротив, вегетационный период 2014 г. оказался неблагоприятным для формирования урожайности. В мае происходило сезонное повышение температуры воздуха с резкими температурными перепадами. Среднемесячная температура воздуха - 11,4°С, что выше климатической нормы на 3,30С, осадков выпало 30,4 мм, что на 19,6 мм ниже нормы, ГТК равнялся 0,8. Июнь характеризовался неустойчивой контрастной погодой. Среднемесячная температура воздуха 13,5°С, что на 1,3° ниже нормы, месячная сумма осадков превысила норму на 61,8 мм, ГТК = 2,9. Июль был холодным с недобором осадков. Средняя температура воздуха составила 14,8°С, что ниже нормы на 1,8°С, осадков выпало на 52,1 мм меньше среднемноголетних значений (ГТК = 0,5). Вегетационный период 2015 г. был контрастным по количеству осадков и температурному режиму. В мае температурный фон опережал климатическую норму на 5,8°С. Осадки были умеренными, в пределах нормы, ГТК = 1,0. В июне средняя температура воздуха повысилась до 16,3°С, что на 2,10 выше нормы, осадков выпало 90 мм при норме 57 мм. ГТК составил 1,8. Июль характеризовался устойчивой холодной погодой. Средняя температура на 2,8°С была ниже нормы, осадков

выпало на 21 мм меньше среднемноголетнего показателя. ГТК июля равнялся 1,3.

Оценить условия года можно с помощью индекса среды (I): чем больше индекс среды, тем благоприятнее условия для формирования высокой урожайности. Наиболее благоприятные условия сложились в 2016 г., что подтверждается наибольшей средней урожайностью сортов - 36,6 ц/га. Индекс условий среды принимал наибольшее положительное значение 10,6. Наименее благоприятные условия отмечены в 2014 и 2015 гг., когда средняя урожайность была минимальной - 20,55 и 20,77 ц/ га соответственно. Индекс условий среды имел отрицательные значения - соответственно -5,42 и -5,20. Для полной характеристики изучаемых сортов озимой ржи рассчитаны коэффициенты регрессии (Ь1) показателя урожайности, а также его параметры стабильности (табл.).

Коэффициент линейной регрессии урожайности сортов озимой ржи Ь1 показывает их реакцию на изменение условий среды. По результатам наших исследований сорта Берегиня (Ь1 = 1,13) и Графиня (Ь1 = 1,13) имели значение Ь1>1, следовательно, они обладают большей отзывчивостью на изменение условий среды и требовательны к высокому уровню агротехники. Эти сорта можно отнести к интенсивному типу. Сорт озимой ржи Рада имеет коэффициент регрессии ниже единицы 0,69, относится к нейтральному типу (с низкой экологической пластичностью). Он слабо реагирует на изменение условий среды. Этот сорт лучше использовать на экстенсивном фоне, где он может дать максимум урожайности при минимальных затратах. Сорта Фаленская 4 (Ь1 = 0,95), Флора (Ь1 = 1,1) и Подарок (Ь1 = 1,0) при условии Ь1 близок к 1, хорошо изменяют свою урожайность в полном соответствии с изменениями условий среды.

Таблица

Урожайность, параметры экологической пластичности и стабильности сортов озимой ржи

Сорт Урожайность, ц/га Пластич- Стабиль-

2014 г. 2015 г. 2016 г. среднее ность

Графиня 21,10 22,90 40,00 28,00 1,13 1,28

Флора 23,70 19,20 39,20 27,36 1,10 11,05

Фаленская 4, st 19,90 24,50 37,20 27,20 0,95 9,69

Рада 25,20 21,10 34,20 26,83 0,69 8,83

Подарок 20,40 19,40 35,80 25,20 1,00 0,72

Берегиня 13,00 17,50 33,20 21,23 1,13 8,85

Среднее 20,55 20,77 36,60 - - -

Ц (индекс среды) -5,42 -5,20 10,63 - - -

Среднеквадратичное отклонение характеризует стабильность урожайности. Высокая степень стабильности (82 = 0,72-1,28) отмечена у сортов Подарок и Графиня. Низкой стабильностью характеризовались сорта Флора (812 = 11,05), Фаленская 4 = 9,69), Берегиня = 8,85) и Рада = 8,83)!

Озимая рожь отличается относительно высоким содержанием природных антиокси-дантов, к которым в последнее время наблюдается повышенный интерес. Это связано с их способностью блокировать вредное воздействие свободных радикалов и защищать человека от опасных заболеваний и преждевременного старения [10].

Основным компонентом зерна озимой ржи, обуславливающим антиоксидантную активность, является феруловая кислота. Содержание феру-ловой кислоты в зернах озимой ржи определяли у сортов селекции ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока». По результатам анализа её содержание в среднем составило 0,15% от веса сухого сырья. Минимальное содержание феруловой кислоты определено в зернах сорта Флора - 0,12%, максимальное в зернах сорта Графиня - 0,18% от веса сухого сырья.

Выводы. По результатам изучения экологических параметров наиболее ценным для условий Республики Коми из исследуемых сортов озимой ржи является Графиня. Этот сорт обладает высокой экологической пластичностью и стабильностью, он отзывчив на изменение условий среды, за период исследований показал наиболее высокую среднюю урожайность по отношению к другим сортам и большее содержание фе-руловой кислоты в зернах. Сорта Фаленская 4, Флора и Подарок хорошо адаптированы к разно-

образным погодным условиям среды. Сорт Рада слабо отзывается на изменение факторов среды и при наступлении благоприятных условий у него меньше снижаются показатели урожайности в сравнении с сортами интенсивного типа.

Список литературы

1. Сысуев В.А. Комплексные научные исследования по озимой ржи - важнейшей национальной и стратегической зерновой культуры Российской Федерации // Достижения науки и техники АПК. 2012. №6. С. 8-11.

2. Исмагилов Р.Р., Ахиярова Л.М. Кормовые качества зерна озимой ржи. Уфа: Гилем, 2012. 116 с.

3. Жученко А.А., Урсул А.Д. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства: Роль науки в повышении эффективности растениеводства. Кишинев: Штиинца, 1983. 304 с.

4. Адаптивные особенности селекции семеноводства сельскохозяйственных растений: пособие / сост. О.С. Корзун, А.С. Бруйло. Гродно: ГГАУ, 2011. 140 с.

5. Зыкин В.А., Мешков В.В., Сапега В.А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1984. 24 с.

6. Вожжова Н.Н., Кравченко Н.С. Экологическая пластичность сортов озимой мягкой пшеницы по показателю «общая хлебопекарная оценка» // Зерновое хозяйство России. 2014. № 1 (31). С. 22-26.

7.Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: Зерновые, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. Вып.2. М.: Изд-во «Колос», 1971. 237 с.

8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 350 с.

9. Стасевич О.В., Лихтарович Е.С. Анализ фе-руловой кислоты в растениях, содержащих фенилпро-паноиды // Труды БГТУ 2014. №4. С. 200-203.

10. Гончаренко А.А., Тимощенко А.С. Оценка сортов озимой ржи по антиоксидантной активности зерна // Доклады РАСХН. 2014. №4. С. 3-7.

Ecological plasticity and stability of winter rye productivity in the Republic of Komi

Kosolapova T.V., associate researcher,

Shmorgunov G.T., PhD in aqriculture, leading researcher

Scientific research Institute of agriculture of the Republic of Komi, Syktyvkar, Russia

The parameters of ecological plasticity and stability of the "yield" trait of winter rye varieties are considered in the article. During 2014.. .2016 in the conditions of the Republic of Komi on the fields of the Sysolsky SVTA the next varieties of winter rye were investigated: Falenskaya 4, Rada, Flora, Graphinya - bred in North-East Agricultural Research Institute, Bereginya - bred in VIR named after N.I. Vavilov and FSUE "Kotlasskoye", Podarok - bred in "TatNIISH". The soils of the experimental field are sod-podzolic medium loamy. Meteorological conditions in the years of study had contrasting indices during the growing season of winter rye both in amount of precipitation and in temperature regime. In 2016 the most favorable with moisture and heat availability all the tested varieties obtained the highest grain yield of 3.32-4.00 t/ha depending on the variety. The index of environmental conditions assumed a positive value of 1 = 10.6. Unfavorable weather conditions were in 2014 and 2015; the environmental conditions index had a negative value of 1 = -5.42 and -5.2 respectively. The yield of the studied varieties was not high. The average grain yield varied from 2.12 to 2.80 t/ha depending on the variety. The coefficient of linear regression (bi) of the yields of winter rye varieties shows their reaction on the change in environmental conditions. Varieties Bereginya (bi = 1.13), Graphinya (bi = 1.13) and Flora (bi = 1.11) had the value b>1 and were more responsive to change of environmental conditions and demanding to higher levels of agrotechnics. The Rada variety was bi = 0.69 (bi<1) which indicates a weak reaction to the change in environmental conditions. Varieties Falenskaya 4 (bi = 0.95) and Podarok

(b = 1.0) change their yield in full accordance with changes in environmental conditions. Based on the results of the study of ecological parameters the variety Graphinya which has high ecological plasticity and stability is the most valuable for the conditions of the Komi Republic; it is responsive to changing environmental conditions and shows the highest yield.

Key words: winter rye, ecological plasticity, stability, index of environmental conditions, yield, antioxidant activity, ferulic acid

References

1. Sysuev V.A. Kompleksnye nauchnye issle-dovaniya po ozimoy rzhi - vazhneyshey natsional'noy i strategicheskoy zernovoy kul 'tury Rossiyskoy Feder-atsii. [Complex scientific research on winter rye - the most important national and strategic grain crop of the Russian Federation]. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2012. no.6. pp. 8-11.

2. Ismagilov R.R., Akhiyarova L.M. Kormovye kachestva zerna ozimoy rzhi. [Forage quality of grain of winter rye]. Ufa: Gilem, 2012. 116 p.

3. Zhuchenko A.A., Ursul A.D. Strategiya adap-tivnoy intensifikatsii sel'skokho-zyaystvennogo proiz-vodstva: Rol' nauki v povyshenii effektivnosti raste-nievodstva. [The strategy of adaptive intensification of agricultural production: The role of science in improving the efficiency of crop production]. Kishinev: Shti-intsa, 1983. 304 p.

4. Adaptivnye osobennosti selektsii semeno-vodstva sel'skokhozyay-stvennykh rasteniy: posobie. [Adaptive features of breeding of seed-growing of agricultural plants: guidance]. Sost. O.S. Korzun, A.S. Bruylo. Grodno: GGAU, 2011. 140 p.

5. Zykin VA., Meshkov VV., Sapega VA. Para-metry ekologicheskoy plastichnosti sel'skokhozyaystven-

УДК 634.7:631.526

nykh rasteniy, ikh raschet i analiz. [Parameters of ecological plasticity of agricultural plants, their calculation and analysis]. Novosibirsk: SO VASKhNIL, 1984. 24 p.

6. Vozhzhova N.N., Kravchenko N.S. Ekologich-eskaya plastichnost' sortov ozimoy myagkoy pshenitsy po pokazatelyu «obshchaya khlebopekarnaya otsenka». [Ecological plasticity of varieties of winter soft wheat by trait «total baking assessment»]. Zernovoe khozyay-stvo Rossii. 2014. no. 1 (31). pp. 22-26.

7. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel 'skokhozyaystven-nykh kul'tur: Zernovye, zernobobo-vye, kukuruza i kormovye kul'tury. [The method of state variety testing of crops: Cereals, legumes, corn and fodder crops]. Moscow: Izd-vo «Kolos», 1971. Iss. 2. 237 p.

8. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. [Methods of field experiment]. Moscow: Agropromiz-dat, 1985. 350 p.

9. Stasevich O.V, Likhtarovich E.S. Analiz ferulo-voy kisloty v rasteniyakh, soderzhashchikh fenilpropanoi-dy. [Analysis of ferulic acid in plants containing phenyl-propanoids]. Trudy BGTU. 2014. no. 4. pp. 200-203.

10. Goncharenko A.A., Timoshchenko A.S. Otsenka sortov ozimoy rzhi po antioksidantnoy aktivnosti zerna. [Assessment of winter rye varieties on the grain antioxidant activity]. DokladyRASKhN. 2014. no. 4. pp. 3-7.

Итоги сортоизучения ягодных культур в условиях Республики Коми

Сокерина Надежда Николаевна, научный сотрудник

ФГБНУ НИИСХ Республики Коми, г. Сыктывкар, Республика Коми, Россия

Е-та11:8окпп@уаМех.ги

Дефицит витаминов у северян может быть восполнен включением в рацион питания плодов ягодных культур (смородины, крыжовника, жимолости синей, земляники садовой, малины), перспективность выращивания которых в Республике Коми обусловлена соответствием биологических особенностей климату региона. Получение высоких урожаев ягодных культур возможно при правильном подборе сортов. Целью данной работы являлось изучение сортов ягодных культур по комплексу основных хозяйственно полезных признаков (зимостойкость, продуктивность, качество ягод, устойчивость к болезням и вредителям) и выделение перспективных для формирования адаптивных агрофитоценозов ягодных культур в условиях Республики Коми. Исследования проводили в питомнике ФГБНУ НИИСХ Республики Коми (г. Сыктывкар). Представлены результаты многолетнего (2005-2016 гг.) сортоизучения 107 сортов ягодных культур. Для формирования адаптивных агрофитоценозов ягодных культур в условиях Республики Коми выделены высокопродуктивные сорта разных сроков созревания: смородины черной Лентяй, Верность, Валовая, Орловский вальс, Аркадия с продуктивностью 4,52-5,40 кг/куст (стабильной продуктивностью характеризовался сорт Орловский вальс); смородины красной Вика и Мармеладница с продуктивностью 5,84-6,02 кг/куст (стабильная продуктивность отмечена у сорта Марме-ладница); крыжовника Маяк, Плодородный зеленый с продуктивностью 7,84-7,97 кг/куст (стабильная продуктивность наблюдалась у сорта Плодородный зеленый); жимолости синей Морена и Амфора с продуктивностью 1,99-2,20 кг/куст; земляники садовой Витязь, Кокинская заря с продуктивностью 1,47-1,65 кг/пог. м; малины Оттава, Вольница со стабильной продуктивностью 2,70-2,86 кг/пог. м Предложенные сорта обеспечивали повышение продуктивности агрофитоценозов ягодных культур в условиях Республики Коми на 7,0-86,4%.

Ключевые слова: смородина черная, смородина красная, крыжовник, жимолость синяя, земляника садовая, малина, сорт, зимостойкость, продуктивность, стабильность плодоношения, масса ягоды, устойчивость к болезням и вредителям, агрофитоценоз