Роль сортов и внешней среды в управлении урожайностью и качеством зерна яровой пшеницы

Роль сортов и внешней среды в управлении урожайностью и качеством зерна яровой пшеницы

В. В. Глуховцев, член корр. профессор, РАСХН; А. П. Головоченко, д.с.-х.н, профессор; Н. А. Голо-воченко, аспирант, ГНУ Поволжский НИИ селекции и семеноводства

Задача стабилизации сбора зерна пшеницы для удовлетворения потребности Самарской области в продовольственном зерне является одной из важнейших в современном сельскохозяйственном производстве. Если в 2001—2004 гг. в области собиралось в среднем 877,1 тыс. т зерна пшеницы, что удовлетворяло спрос по количеству, то заготовки 50—60% пшеницы продовольственными 3 и 4 классами были недостаточны для обеспечения хлебопекарной мукой хлебозаводов и пекарен. Кроме того, в структуре заготавливаемого продовольственного зерна пшеницы доля 1 и 2 классов не превышала 2—3%.

Для понимания возможностей решения этой проблемы было проведено исследование значимости сортов и факторов внешней среды для управления урожайностью и качеством зерна яровой пшеницы в лесостепной зоне области.

Условия и методика исследований. В 2003— 2005 гг. был проведен агротехнический опыт с регулированием доз комплексных удобрений по МРК, вносимых при посеве, норм высева семян на районированных и перспективных сортах яровой мягкой пшеницы с учетом абио- и биотических факторов вегетации растений.

Сорта Кинельская 60, Кинельская 61, Кинель-ская Нива, Грекум 3835 (Поволжский НИИСС), Прохоровка (Ершовская ГОС), Тулайковская 5 (Самарский НИИСХ) различались по потенциалу продуктивности, качеству зерна, устойчивости к полеганию, к грибным листовым болезням.

Регулирование внешней среды проводилось за счет вносимых при посеве различных доз д.в. МРК удобрений ^Рб0К40, МшРшКб0 в 2003, 2004 гг. М16Р16К16, К32Р32К32 в 2005 г., а также норм высева 4,0; 5,0; 6,0 млн. семян на 1 га в 2003, 2004 гг., 4,5 — в 2005 г. В фазу кущения посевы обрабатывались гербицидом 2,4-Д (2003 г.), смесью диален супер и магнум (2004 г.), дефезаном (2005 г.). Предшественник во все годы — чистый пар. Почва — чернозем обыкновенный, суглинистый.

Погодные условия характеризовались повышенными осадками за вегетацию в 2003 г. (183,6 мм), 2004 г. (162,4 мм) и засухой в 2005 г. (ГТК=0,43). В 2003 г. наблюдалось сильное полегание посевов.

Для определения генотипической и модифика-ционной изменчивости урожайности и показателей качества зерна использовались программы дисперсионного анализа и вариационной статис-

тики. При этом изменчивость урожайности и показателей качества сорта понималась как фенотипическая изменчивость, обусловленная только средовым компонентом, а их фенотипическая изменчивость в наборе сортов (модельной популяции) — суммой генотипического и средового компонентов. Генотипический компонент обусловлен различием генотипов сортов в популяции, средо-вый компонент — откликом сортов на совокупность условий внешней среды.

Результаты исследований. Уровень модифика-ционной (средовой) изменчивости урожайности сортов яровой пшеницы за 2003—2005 гг. показан в табл. 1. Данные свидетельствуют, что по коэффициенту вариации урожайности сорта поделились на две существенно различные группы: с низким значением коэффициента вариации в диапазоне 22,8—25,8% (сорта Кинельская 60, Ки-нельская Нива, Кинельская 61) и высоким его значением — 39,1% (сорт Прохоровка).

Учет величины урожайности и ее вариации позволяет классифицировать сорта яровой пшеницы на экстенсивный, полуинтенсивный и интенсивный и высокостабильный, стабильный и нестабильный типы (Головоченко А. П., 2001). Высокостабильные сорта имеют, как правило, среднюю (полуинтенсивную) реакцию на оптимальный агрофон и высокий лимит урожайности при устойчивой засухе. У сортов яровой пшеницы начала XXI в. этот лимит должен быть не ниже 10— 12 ц/га в лесостепи Среднего Поволжья. В наибольшей мере этим требованиям соответствовал в опыте сорт Кинельская Нива, в наименьшей — стандарт Прохоровка.

Наиболее устойчивым показателем качества зерна, определяющим товарный класс пшеницы, являлось содержание в зерне клейковины: у боль-

1. Средняя величина и модификационная изменчивость урожайности яровой пшеницы в опыте за 2003—2005 гг., Поволжский НИИСС

Сорта яровой пшеницы

Показатель Кинель-ская Нива Кинель-ская 60 Кинель-ская 61 Прохо- ровка

Коэффициент вариации, % 24,1 22,8 25,8 39,1

Размах величины урожайности (тш-тах) ц/га 11,3-32,0 10,4-28,0 7,9-24,7 7,7-32,6

Средняя величина урожайности по всем вариантам опыта, ц/га 24,5 22,5 19,4 23,7

шинства сортов коэффициент вариации был 8,3— 8,4%. Качество клейковины отличалось существенно большей изменчивостью в годы исследований и превышало вариабельность клейковины в зерне у большинства сортов в 1,5—2,8 раза. Только у сорта Кинельская 60 отмечена близкая по величине повышенная вариабельность этих показателей в диапазоне коэффициентов вариации 12,3-14,5% (табл. 2).

2. Модификационная изменчивость показателей качества зерна яровой пшеницы в опыте, 20032005 гг.

Коэффициент вариации показателя, % по сортам

Показатель качества Ки- нель- ская 60 Ки- нель- ская 61 Ки- нель- ская Нива Про- хоров- ка Тулай-ков-ская 5

Клейковина (%) 12,3 8,3 8,3 8,4 8,4

Качество клей- 14,5 13,3 17,6 13,0 23,3

ковины по ИДК Сила муки (е.а.) 55,0 36,3 50,8 54,8 46,5

Самым высокоизменчивым за три года исследований был показатель силы муки: 36,3-55,0%. Следовательно, в отличие от урожайности технологические показатели качества зерна характеризовались меньшей, а хлебопекарные — большей степенью изменчивости в зависимости от условий внешней среды. Из сортов в опыте наиболее стабильным по качеству зерна выделился сорт Кинельская 61.

В таблице 3 приведены доли изменчивости урожайности сортов кинельской селекции от агротехнических и случайных факторов внешней среды. В среднем за 2003—2004 гг. доля средовой изменчивости урожайности от различий в нормах высева превышала долю от удобрений и составляла соответственно: у Кинельской Нивы — 26,0% и 6,8%, Кинельской 61 — 35,2% и 0,1%, у Кинель-

3. Влияние факторов внешней среды на модифи-

кационную изменчивость

Факторы внешней среды Доля модификационной изменчивости урожайности по сортам

Кинельская Нива Кинельская 60 Кинельская 61

Различные дозы 6,8 40,5 0,1

удобрений при посеве

Нормы высева 26,0 4,8 35,2

Взаимодействие доз 1,9 4,9 2,2

удобрений и норм

высева

Регулируемые 34,7 50,2 37,5

технологические

факторы

Нерегулируемые в 65,3 49,8 62,5

опыте факторы

ской 60 — наоборот: 4,8% и 40,5%. Следовательно, Кинельская 60 была менее зависима (более толерантна) по урожайности от фактора загущеннос-ти-разреженности посева при нормах высева 4,0— 6,0 млн. семян на 1 га, чем другие сорта. Сорт Ки-нельская 61 слабо реагировал на дозы удобрений и сильно — на изменения норм высева.

Влияние взаимодействия факторов «удобрения % нормы высева» уступало по доле изменчивости урожайности прямому эффекту удобрений в несколько раз у большинства сортов, кроме Кинель-ская 61. Регулируемые в опыте технологические факторы определяли 34,7—50,2% модификацион-ной изменчивости урожайности, а нерегулируемые — 65,3—49,8%, то есть близко к соотношению 50%:50%. Этот факт говорит о равносильном воздействии технологических приемов и погодных факторов на урожай яровой пшеницы.

Данные таблиц 1, 3 свидетельствуют о существенных различиях сортов яровой пшеницы по модификационной изменчивости урожайности. Они обусловлены различиями генотипов по приспособленности к условиям внешней среды.

Проведенный опыт дал определенную возможность оценить и сравнить доли изменчивости урожайности, обусловленные генотипами сортов и регулируемыми агротехническими факторами. В таблице 4 выделены генотипическая компонента и часть средовой компоненты, обусловленная регулируемыми технологическими факторами.

Доля изменчивости урожайности, обусловленная различиями генотипов, составила 25,6% по фактору «удобрения», 31,8% — по «нормам высева», а по совокупному действию различных доз удобрений и норм высева определялась величиной 50,3%. Соответственно регулируемые в опыте средовые компоненты вызывали долю изменчивости урожайности 10,6%, 15,2% и 19,6%, что составило только часть от генотипического компонента, а именно: по удобрениям — 0,41, по нормам высева — 0,48, по совокупному их действию — 0,39.

Следовательно, в многолетнем опыте различия между сортами обусловливали более чем в 2 раза большую изменчивость урожайности, чем различия в градациях регулируемых факторов агротехнического опыта. Из этого следует, что в Среднем Поволжье роль селекции в создании новых сортов в 2 и более раз превосходит роль важных элементов современных технологий в создании положительных модификаций урожайности яровой пшеницы. Поэтому прекращение или даже сокращение селекционной работы приведет к снижению и дестабилизации сбора зерна пшеницы в Самарской области. С другой стороны, дополнение селекции высокой технологией будет способствовать стабилизации урожая зерна пшеницы по годам.

Оценка вкладов генотипов сортов, удобрений и нерегулируемых факторов в изменчивость технологических и хлебопекарных показателей ка-

4. Соотношение генотипического и модификационного компонентов фенотипической изменчивости урожайности пшеницы опыта за 2003—2004 гг., Поволжский НИИСС.

Агротехнические факторы Доля изменчивости

различиями генотипов ^у) агротехническими факторами и взаимодействием с ними генотипов

Удобрения при посеве 25,6 10,6 0,41

Нормы высева 31,8 15,2 0,48

Взаимодействие удобрений и 50,3 19,6 0,39

норм высева

5. Доли влияния генотипов сортов и факторов внешней среды на изменчивость показателей качества зерна яровой пшеницы. Поволжский НИИСС, 2003—2004 гг.

Доля изменчивости показателя (%), обусловленная

Показатель качества различ- ными дозами удобрений взаимо- разли- чиями условий лет совокупностью

геноти- пами сортов действием генотипов и удобрений регули- руемых факторов технологии нерегу- лируемых факторов сортов и агроприемов технологии

Клейковина (%) 58,8 16,0 4,0 5,1 20,0 21,2 78,8

Качество клейковины 9,1 8,2 6,3 60,2 14,5 76,4 23,6

в ед. ИДК Сила муки (е.а.) 2,6 1,0 8,7 79,0 9,7 87,7 12,3

Время замеса и устойчи- 7,7 10,6 16,7 7,2 27,3 65,0 35,0

вости теста до разжижения (мин) Валориметрическая 5,9 2,0 11,5 61,3 13,5 80,6 19,4

оценка теста (е.в.) Упругость теста (мм) 0,4 0,5 2,7 81,0 3,2 96,4 3,6

Разжижение теста (е.ф.) 14,4 9,6 6,8 45,6 16,4 69,2 30,8

Примечание: 1) совокупность регулируемых факторов технологии включает удобрения, вносимые при посеве, и эффект их взаимодействия с генотипами сортов;

2) совокупность нерегулируемых факторов включает условия лет и неучтенные (случайные) в опыте факторы;

3) совокупность сортов и агроприемов технологии включает сорта, удобрения и взаимодействие их.

чества зерна пшеницы свидетельствует, что совокупное влияние сортов и внесенных при посеве удобрений наиболее ощутимо сказывалось на содержании клейковины в зерне (78,8%). Остальные показатели сильно зависели от нерегулируемых условий внешней среды: 65,0—96,4%. Особенно были зависимы от погодных условий в онтогенезе яровой пшеницы сила муки (87,7%), упругость теста (96,4%), валориметрическая оценка теста (80,6%), качество клейковины (76,4%) (табл. 5).

Качество клейковины является нормируемым показателем в ГОСТе 9353-90. Его слабая управляемость подбором сортов, технологическими приемами является причиной частого получения зерна со слабой по качеству клейковиной и, как следствие, перевода его в фуражный класс. Путем селекции возможно усилить роль генотипа по устойчивости формирования хорошей по качеству клейковины в различные по увлажнению годы. В Поволжском НИИСС обоснован показатель отбора на улучшение качества клейковины пшеницы, заключающийся в стабилизации соотношения фракций белка глиадина и глютенина в диапазоне 0,7—1,0 (Головоченко А. П., Киселева М. Ю.).

Таким образом, исследованием установлено, что из факторов, определяющих стабильное производство зерна яровой пшеницы, сорта и технологические агроприемы обусловливают в лесостепной зоне Средневолжского региона 50% изменчивости урожайности, а доля влияния сортов на ее величину более чем в 2 раза выше агротехнических факторов.

Роль сортов и технологических приемов имеет решающее значение (до 80%) для получения зерна, удовлетворяющего требованиям продовольственных классов. Для получения зерна 1 и 2 классов необходимо усилить агротехнику возделывания яровой пшеницы, а селекционерам добиться в новых сортах более устойчивого воспроизведения, прежде всего качества клейковины на уровне 1 и 2 групп качества.

Литература

1 Глуховцев, В. В. Особенности модификационной изменчивости ячменя в Среднем Поволжье // Вестник РАСХН. 1994. № 2. С. 21—24.

2 Головоченко, А. П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне Среднего Поволжья. Кинель, 2001. 380 с.

3 Головоченко, А. П. Белковый комплекс хлебопекарной пшеницы Среднего Поволжья. Самара, 2005. 212 с.