Параметры пластичности сортов яровой мягкой пшеницы в связи с приёмами основной обработки почвы

УДК:633.111.1 "321 ":631.524:631.51

параметры пластичности сортов

яровой мягкой пшеницы в связи с приёмами

основной обработки почвы

А.Г. КРЮЧКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом

И.Н. БЕСАЛИЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

А.Л. ПАНФИЛОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Л.Ф. ПОЛКУНОВА, старший научный сотрудник Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, просп. Гагарина, 27/1, Оренбург, 460051, Российская Федерация

Резюме. В статье представлены результаты экологического изучения сортов яровой мягкой пшеницы на фоне двух приёмов основной обработки почвы - вспашка и безотвальное рыхление, а также на фоне без основной обработки в течение 2006-2014 гг. в зоне южных чернозёмов в Оренбургском Предуралье. В эксперименте высевали сорта яровой мягкой пшеницы Саратовская 42, Учитель, Саратовская 70 и Тулайковская золотистая. Почва опытного участка чернозём южный солонцеватый маломощный с содержанием гумуса 3,2-4,0 %. Метеоусловия в годы исследований изменялись от резко засушливых (2009, 2010, 2011, 2014 гг.) с ГТК от 0,12 до 0,37 до благоприятных (2007, 2012, 2013 гг.) с ГТК от 0,56 до 1,00. На фоне без осенней обработки установлено общее снижение урожайности мягкой пшеницы на 0,30-0,31 т/га (33,0-34,1 %). При этом сбор зерна наиболее продуктивных сортов Саратовская 70 и Тулайковская золотистая, выращиваемых без обработки почвы, был незначительно ниже, чем у сорта Саратовская 42 в вариантах с обработанной зябью. Для проверки гипотезы о существовании генетической обусловленности реакции сортов на степень интенсивности основной обработки и целесообразности селекции для фонов без основной обработки почвы были рассчитаны коэффициенты экологической пластичности и стабильности, гомеоадаптивности и интенсивности (по методикам А.А. Грязнова; Э.Г. Иванченко и соавт.; В.В. Хангильдина; Р.А. Удачина и соавт.). Сорт Саратовская 42 характеризовался самой низкой пластичностью (Ri 0,70), у сортов Учитель, Саратовская 70 и Тулайковская золотистая она была выше (1,19-1,20). Саратовская 42 также уступала остальным сортам по величине гомеостатичности (6,32 против 10,92-15,38). В условиях распространения ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы следует обратить внимание на отзывчивость сортов с учётом их экологической устойчивости. Ключевые слова: яровая мягкая пшеница, сорт, экологическая пластичность, стабильность, гомеоадаптивность, обработка почвы, вспашка, безотвальное рыхление. Для цитирования: Параметры пластичности сортов яровой мягкой пшеницы в связи с приёмами основной обработки почвы / А.Г. Крючков, И.Н. Бесалиев, А.Л. Панфилов, Л.Ф. Полкунова// Достижения науки и техникиАПК. 2017. Т. 31. № 4. С. 40-42.

В климатических условиях, меняющихся в сторону засушливости, возрастает роль возделываемых сортов. Большое значение приобретает их экологическая устойчивость, общая и специфическая адаптивность [1, 2]. Создание новых сортов требует изучения их реакции на изменение условий внешней среды, находящейся по отношению к ряду экологических факторов под генетическим контролем [3].

Анализ состояния селекционной практики в Оренбургской области показал, что для более успешного решения поставленных перед наукой задач селекцию и государственное сортоиспытание целесообразно вести на фоне ресурсосберегающих технологий и нулевых обработок почвы в дополнение к испытанию на фоне традиционных технологий [4].

Не менее важно выявление генотипической обусловленности реакции сортов на способы основной

обработки почвы для обоснования организации селекционного процесса при их минимализации.

Цель наших исследований - изучение реакции наиболее распространенных в Оренбургской области сортов яровой мягкой пшеницы на степень интенсивности основной обработки почвы.

Условия, материалы и методы. Полевые исследования проводили в центральной зоне Оренбургской области в 2006-2014 гг. Почва опытного участка чернозём южный солонцеватый маломощный суглинистого механического состава. Содержание гумуса в пахотном слое (по Тюрину) - от 3,2 до 4,0 %, подвижных форм фосфора и калия (по Мачигину, ГОСТ 26205-91) - соответственно 1,2-2,7 мг/100 г почвы и 32-40 г/100 г почвы, рН почвенного раствора (ионометрическим методом) - 7,0-8,1 ед.

Вегетация сортов яровой мягкой пшеницы проходила в контрастных по температурному режиму воздуха и количеству осадков условиях. Резко засушл ивыми были 2009, 2010, 2011 и 2014 гг. Недостаток осадков в эти годы сопровождался высокой температурой воздуха (табл. 1). Благоприятными были условия вегетации 2007, 2012, 2013 гг. Следует отметить факт нарастания температурного режима воздуха в период вегетации и значительный рост максимальных её значений, как в благоприятные, так и в засушливые годы. Опыт закладывали по двухфакторной схеме: приёмы основной обработки почвы (фактор А) -вспашка на глубину 25-27 см (контроль); безотвальное рыхление орудием со стойками СибИМЭ на глубину 25-27 см; без основной обработки;

сорта (фактор В) - Саратовская 42 (контроль); Учитель; Саратовская 70; Тулайковская золотистая.

Повторность опыта - четырехкратная. Размещение вариантов обработки почвы - шахматное, сортов - последовательное. Площадь делянки для фактора А -600 м2 , для фактора В - 49,5 м2. Норма высева -4,5 млн всхожих семян на 1 га.

Для определения реакции изучаемых сортов на приёмы обработки почвы рассчитывали коэффициенты экологической пластичности и стабильности по следующим методикам:

средний индекс экологической пластичности - по А.А. Грязнову [5] - ИЭП = У/СУо, где Ус - урожайность сорта в разных вариантах за каждый год опыта, т/га; СУо - средняя урожайность всех сортов за каждый год опыта, т/га;

коэффициент пластичности и коэффициент стабильности - по Э.Г. Иванченко и соавт. [6];

гомеостатичность - по формуле В.В. Хангильдина [7] - Hom = X2/ d (Xopt - Xm), где X2 - квадрат среднего значения признака во всех средах; d - среднеквадра-тическое отклонение вариационного ряда признака; (Xopt - Xlim) - разница значений признака на оптимальном и лимитирующем фонах;

коэффициент интенсивности сорта - по Р.А. Удачину и соавт. [8] с учётом благоприятности лет -И = (Хопт -Хмин)/Х• 100 %, где Х - средняя урожайность набора сортов за годы их испытаний, т/га; Хопт и Хмин -средние значения урожайности сорта соответственно в благоприятные и неблагоприятные годы, т/га.

О

Таблица 1. Метеорологические условия вегетации яровой мягкой пшеницы (2006-2014 гг.) ГМц оренбург

Год Темпе ратура воздуха, °С Осадки ГТК Число дней с минимальной относительной влажностью менее 30 %

среднесуточная отклонение максимальная минимальная сумма, мм % от нормы

2006 19,5 +0,3 38 -2 141,0 104 0,73 35

2007 19,3 +0,1 36 1 178,1 124 0,87 33

2008 19,4 +0,2 36 0 137,5 114 0,77 37

2009 20,1 +0,9 37 1 69,0 55 0,37 69

2010 23,2 +4,0 38 3 22,0 20 0,12 77

2011 21,2 +2,0 40 0 83,8 74 0,34 52

2012 22,0 +2,8 38 2 115,5 112 0,56 51

2013 21,2 +2,0 37 2 196,0 188 1,00 53

2014 19,9 +0,7 40 1 53,0 48 0,29 54

Обработка данных по урожайности по методике Б.А. Доспехова [9] показала наличие взаимодействия признаков «сорт х обработка».

результаты и обсуждение. По нашим данным, запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см по различным вариантам осенней обработки и фону без обработки в среднем за 2006-2014 гг. различались незначительно (табл. 2). В три года опытов отмечено существенное (на 15-56 мм) снижение запасов влаги по фону без обработки, один год проявлялось его преимущество. К фазе колошения яровой пшеницы различия между вариантами обработки почвы также практически отсутствовали.

Таблица 2. Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см в зависимости от приёмов обработки почвы, мм

Приём основной обработки Запасы продуктивной влаги по периодам вегетации

посев колошение полная спелость

Вспашка 112 35 10

Безотвальное рыхление 110 39 17

Без обработки 108 36 8

В среднем за 9 лет наибольшая урожайность яровой мягкой пшеницы отмечена в вариантах с осенней обработкой почвы (табл. 3). На фоне без обработки она снижалась на030-0,31 т/га (33,0-34,1 %). При этом урожайность сортов Саратовская 70 и Тулайковская золотистая в варианте без обработки была практически такой же, как и у Саратовской 42 после зяби. Это свидетельсвует о слабой отзывчивости сорта Саратовская 42 на улучшение условий агротехноло-гии, что также подтверждают менее значительные различия в урожайности (0,18 т/га) между крайними вариантами по благоприятности условий возделывания (обработка - отсутствие обработки). У сортов Саратовская 70 и Тулайковская золотистая такие различия более значительны и достигают соответственно 0,35 и 0,38 т/га.

Характеристика сортов по урожайности не позволяет до конца оценить его генотипическую составляющую. Практический интерес имеют значения величин параметров экологической пластичности и гомеостатичности. В трактовке

Таблица 3. Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы на фоне различных приёмов основной обработки почвы, т/га

Сорт Вспашка Безотвальное рыхление Без обработки Средняя по сорту

Саратовская 42 1,04 1,08 0,86 0,99

Учитель 1,14 1,22 0,89 1,08

Саратовская 70 1,30 1,28 0,95 1,18

Тулайковская

золотистая 1,34 1,27 0,96 1,19

Средняя

по обработкам 1,20 1,21 0,91 1,11

показателей пластичности и стабильности большинство авторов, в частности [6], считает, что увеличение коэффициента регрессии (Ri) выше единицы свидетельствует о прогрессивном увеличении урожая под влиянием улучшения условий выращивания, что свойственно сортам интенсивного типа. Если коэффициент Ri меньше единицы, то эффект взаимодействия затухающий. Повышение величины стабильности (Si2) рассматривается как нежелательное. На наш взгляд, такая трактовка справедлива для периода интенсификации производства, когда улучшение условий выращивания предполагало рост урожайности. Но в практике сельскохозяйственного производства последних лет превалируют условия его экстенсификации, выражающиеся, в первую очередь, в минимализации обработки почвы. Поэтому требования к сортам необходимо пересмотреть или уточнить их отзывчивость на условия среды. В частности, увеличение коэффициента реакции на условия среды (Ri) следует рассматривать одновременно как отзывчивость на улучшение этих условий и неприспособленность к их ухудшению, а уменьшение Ri будет свидетельствовать о сортовой устойчивости к неблагоприятным внешним воздействиям.

Характеристику стабильности сортов, по нашему представлению, также необходимо трактовать с учетом новых требований к сортам. Хотя можно согласиться с тем, что уменьшение Si2 свидетельствует о большей стабильности сорта, но рассматривать это следует не как признак интенсивности, а как факт лучшей приспособленности (выносливости) к ухудшению условий выращивания.

Определение параметров пластичности и стабильности сортов по методике Э.Г. Иванченко и др. [6] показало низкую пластичность сорта Саратовская 42 на фоне значительного её увеличения у сортов Учитель, Саратовская 70 и Тулайковская золотистая (табл. 4). При этом увеличение стабильности сорта Саратовская 42 следует рассматривать как неспособность увеличивать продуктивность при улучшении условий. Такой же коэффициент стабильности более интенсивного сорта Саратовская 70 характеризует его устойчивость к ухудшению условий возделывания.

При рассмотрении коэффициентов Ri и Si по фонам обработки можно отметить низкую пластичность сорта Саратовская 42 на каждом из них. Следует обратить внимание на рост показателя стабильности у сорта Учитель на фоне безотвального рыхления зяби, а у сортов Саратовская 70 и Тулайковская золотистая на фоне вспашки, что обусловлено ростом их урожайности при улучшении условий обработки почвы.

В благоприятные годы наибольшая урожайность сортов Учитель (1,86 т/га) и Саратовская 42 (1,68 т/га) отмечена по безотвальному рыхлению зяби, у сортов Саратовская 70 и Тулайковская золотистая (соответственно 2,00 и 2,06 т/га) - по вспашке, что соответствует установленным параметрам пластичности и стабильности.

Расчёты, выполненные по методике А.А. Грязнова [5], показывают идентичную результатам оценки по методу Э.Г. Иванченко и др. [6] характеристику рассматриваемых сортов. При этом коэффициенты пластичности по сорту Саратовская 42 изменяются в зависимости от приёмов обработки от 0,86 до 0,94, у сорта Учитель - от 0,95 до 0,98, у сорта Саратовская 70 - от 1,01 до 1,08, у сорта Тулайковская золотистая - от 1,05 до 1,12.

Таблица 4. Параметры экологической пластичности

Сорт В среднем по вариантам обработки Вариант обработки

вспашка безотвальное рыхление без обработки

Ri | Si Ri | Si Ri \ Si Ri I Si

Саратовская 42 0,70 0,02 0,91 0,09 0,96 0,09 0,93 0,07 Учитель 1,12 0,04 0,97 0,06 0,99 0,13 0,99 0,09 Саратовская 70 1,19 0,02 1,09 0,18 1,03 0,16 1,04 0,06 Тулайковская золотистая 1,20 0,04 1,14 0,15 1,04 0,08 1,17 0,13

Выводы. Анализ урожайности и параметров пластичности сортов более ранней селекции (Саратовская 42) и выведенных позднее (Учитель, Саратовская 70, Тулайковская золотистая) на фоне различных приёмов основной обработки и при ее отсутствии свидетельствует об успехе селекционной практики в плане увеличения устойчивости к неблагоприятным погодным и технологическим факторам. Это выражается не только в росте урожайности при улучшении условий возделывания, но и в устойчивости признака продуктивности при их ухудшении.

Сорт яровой пшеницы Саратовская 42 характеризуется как менее пластичный с незначительной реакцией на улучшение условий, невысокой гомеостатичностью. Сорт Учитель отличается большей пластичностью, чем сорт Саратовская 42, отзывчивостью на фон безотвального рыхления, существенной гомеостатичностью, но невысокой стабильностью урожайности. Сорта Саратовская 70 и Тулайковская золотистая характеризуются высокими показателями пластичности при нестабильности признака продуктивности, высокой гомеостатичностью и интенсивностью.

Учитывая распространённость различных видов основной обработки почвы, а также вариантов ресурсосберегающих технологий в производстве следует дифференцированно подходить к подбору сортов для их размещения по различным приёмам. Селекционерам необходимо включать в практику работы отборы с использованием фонов минимальной обработки и стерневых фонов.

Гомеостатичность сорта, по В.В. Хангильдину [7], в большей степени связана со стабильностью урожая, то есть с меньшей его вариабельностью. Высокогомеостатичный генотип способен значительно уменьшать последствия воздействия лимитирующих факторов среды, как в целом для совокупности растений одинакового генотипа, так и для каждого растения в отдельности. Расчет коэффициентов гомеостатичности с привязкой к приёмам обработки почвы продемонстрировал высокие величины этого показателя у сортов Саратовская 70, Тулайковская золотистая и Учитель (15,38; 11,51 и 10,92). У сорта Саратовская 42 коэффициент гомеостатичности (6,32) был значительно ниже.

В дополнение к показателям пластичности, стабильности и гомеостатичности мы рассчитали коэффициенты интенсивности сортов [8]. Полученные данные характеризуют сорт Саратовская 42 как менее интенсивный (коэффициент 0,20), Саратовская 70 и Тулайковская золотистая - как относительно более интенсивные с коэффициентами 0,32 и 0,34. Сорт Учитель занял промежуточное положение с коэффициентом 0,29. Увеличение коэффициента интенсивности обеспечивает в большей степени рост продуктивности сортов при улучшении условий, чем снижение при их ухудшении.

Литература.

1. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев: Штиница, 1980. 58 с.

2. Пивоваров В.Ф., Добруцкая Е.Г. Экологическая селекция овощных растений //Докл. РАСХН. 2000. № 3. С. 4-7.

3. Добруцкая Е.Г., Пивоваров В.Ф. Экологическая роль сорта в XXI веке // Селекция и семеноводство. 2000. № 1. С.28-30.

4. Крючков А.Г. Проблемы селекции и изучения сортовых ресурсов на Южном Урале // Наука и хлеб: сб. научн. трудов. Оренбург, 1999. Вып. 6. С. 21-27.

5. Грязнов А.А. Ячмень Карабалыкский (корм, крупа, пиво). Кустанай: АО Кустанайский печатный двор. 1998. 448 с.

6. Иванченко Э.Г., Вольф В.Г., Литун П.П. К методике изучения пластичности сортов// Селекция и семеноводство. 1978. вып. 40. С. 16-25.

7. Хангильдин В.В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа. Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1978. С. 111-116.

8. Удачин Р.А., Головоченко А.П. Методика оценки экологической пластичности сорта//Селекция и семеноводство. 1990. № 5. С. 2-6.

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

PARAMETERS OF PLASTICITY OF SOFT WHEAT VARIETIES IN CONNECTION WITH TILLAGE METHODS

A.G. Kryuchkovl. I.N. Besaliev, A.L. Panfilov, L.F.Polkunova

Orenburg Research Institute of Agriculture, prosp. Gagarina, 27, Orenburg, 460051, Russian Federation

Abstract. The article presents the results of an ecological study of varieties of soft spring wheat against two backgrounds of tillage: plowing with nonmoldboard loosening and a background without autumn processing. The investigations were carried out in 2006-2014 in the zone of southern chernozems in the Orenburg Cis-Ural region. We used the following varieties of spring soft wheat: Saratovskaya 42, Uchitel', Saratovskaya 70 and Tulaikovskaya Zolotistaya. The soil of the test plot was southern chernozems, solonetz-like, thin with humus content of 3.2-4.0 %. Weather conditions during the years of the research varied from sharply arid (2009, 2010, 2011, 2014) with the value of hydrothermal index from 0.12 to 0.37 to favorable ones (2007, 2012, 2013) with the value of hydrothermal index from 0.56 to 1.00. As a result of the conducted studies, an overall decrease in the yield of soft wheat was determined against the background without autumn treatment by 0.30-0.31 t/ha (33.0-34.1 %). At the same time, the yield of the most productive varieties Saratovskaya 70 and Tulaikovskaya Zolotistaya, grown without cultivation, was insignificantly lower than of Saratovskaya 42 in the variants with the autumn processing. In order to check of hypothesis of the genotypic conditionality of variety reaction to the tillage intensity and to evaluate the expediency of breeding for the backgrounds without tillage the coefficients of ecological plasticity and stability, homeadaptability and intensity were calculated according to methods of Gryaznov, Ivanchenko et al., Khangil'din, Udachin et al. Saratovskaya 42 variety was characterized by the least plasticity (Ri was 0.70); it was higher in varieties Uchitel', Saratovskaya 70 and Tulaikovskaya Zolotistaya (1.19-1.20). Saratovskaya 42 yielded to other varieties in terms of homeostaticity (6.32 versus 10.92-15.38). Under conditions of resource-saving technology diffusion for the main tillage, attention should be paid to the responsiveness of varieties, taking into account their environmental sustainability. Keywords: soft spring wheat, variety, ecological plasticity, stability, homeoadaptability, soil cultivation, plowing, nonmoldboard loosening. Author Details: A.G. Kryuchkov, D. Sc. (Agr.), head of division (e-mail: orniish@mail.ru); I.N. Besaliev, D. Sc. (Agr.), leading research fellow; A.L. Panfilov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow; L.F. Polkunova, senior research fellow.

For citation: Kryuchkov A.G., Besaliev I.N., Panfilov A.L., Polkunova L.F. Parameters of Plasticity of Soft Wheat Varieties in Connection with Tillage Methods. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2017. Vol. 31. No. 4. Pp. 40-42 (in Russ.).