АДАПТИВНАЯ СПОСОБНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Плиско Л.Г.¹, Пакуль В.Н.²

¹ORCID: 0000-0001-7094-9746 младший научный сотрудник, Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал СФНЦА РАН, ²ORCID: 0000-0003-0681-6773 доктор сельскохозяйственных наук Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал СФНЦА РАН, ФГБУ ВПО Кемеровский государственный  сельскохозяйственный институт

АДАПТИВНАЯ СПОСОБНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СОРТОВ  ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аннотация

Повышение адаптивности сортов яровой мягкой пшеницы позволит увеличить урожайность культуры в жёстких агроклиматических условиях Западной Сибири. Для решения данной задачи важную роль играет подбор исходного материала для конкретной зоны. Поэтому целью проводимых исследований является оценка образцов коллекции ВИР яровой мягкой пшеницы   по их экологической пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи Западной Сибири. Исследования проведены в Кемеровском НИИИСХ-филиале СФНЦА РАН. В результате комплексной оценки сортов по параметрам экологической пластичности выделены перспективные генотипы интенсивного типа, с высокой пластичностью и стабильностью: PT-741(к- 64477), b_i = 1,01, Si² = 0,25, Алтайский Простор (к-64454), ), bi = 1,02, Si² = 0,30, полуинтенсивные, со средней пластичностью и высокой стабильностью : Алтайская 100 (к=54661), bi= 0,82,  Si²= 0,28, AC Cadillac (к=64565),  bi= 0,80, Si² = 0,42, Омская 36 (к-64667), bi= 0,62 , Si²= 0,42, сорт стандарт Сибирский Альянс (Барнаул, Кемерово), b=0,66, Si²-= 0,54,  Удача (к-64372), b= 0,86, Si²= 0,57, Омская 24 (к-64118), b= 0,46, Si²= 0,34.  Выделившиеся образцы используются  в селекционной программе института на повышение общей адаптивности яровой мягкой пшеницы, для  создания новых агроэкологических специализированных сортов.

Ключевые слова: яровая мягкая пшеница, коллекционный питомник, коэффициент регрессии, экологическая пластичность, теоретическая урожайность, стабильность.

Plisko L.G.¹, Pakul V.N.²

¹ORCID: 0000-0001-7094-9746 junior researcher, the Kemerovo research institute of agriculture - branch SFNZA RAHN, ²ORCID: 0000-0003-0681-6773 doctor of agricultural sciences, Kemerovo research institute of agriculture - branch SFNZA RAHN, Federal State Budgetary Institution VPO Kemerovsky state agricultural institute

ADAPTIVE ABILITY AND STABILITY OF GRADES OF SPRING-SOWN SOFT FIELD IN THE CONDITIONS OF WESTERN SIBERIA

Abstract

Increase in adaptability of grades of spring-sown soft field will allow to increase productivity of culture in severe agroclimatic conditions of Western Siberia. For the solution of this task an important role is played by selection of initial material for a concrete zone. Therefore the purpose of the conducted researches is assessment of samples of the VIR collection of spring-sown soft field on their ecological plasticity and stability in the conditions of the northern forest-steppe of Western Siberia. Researches are conducted in the Kemerovo NIIISH-branch SFNZA RAHN. As a result of complex assessment of grades in parameters of ecological plasticity perspective genotypes of intensive type, with high plasticity and stability are allocated: PT-741 (to - 64477), bi = 1,01, Si2 = 0,25, the Altai Scope (to-64454)), bi = 1,02, Si2 = 0,30, semi-intensive, with average plasticity and high stability: Altai 100 (to =54661), bi = 0,82, Si2 = 0,28, AC Cadillacs (to =64565), bi = 0,80, Si2 = 0,42, Omsk 36 (to-64667), bi = 0,62, Si2 = 0,42, a grade the standard Siberian Alliance (Barnaul, Kemerovo), b=0,66, Si2-= 0,54, Good luck (to-64372), b = 0,86, Si2 = 0,57, Omsk 24 (to-64118), b = 0,46, Si2 = 0,34. The allocated samples are used in the selection program of institute on increase in the general adaptability of spring-sown soft field, for creation of new agroecological specialized grades.

Keywords: spring-sown soft field, collection nursery, regression coefficient, ecological plasticity, theoretical productivity, stability.

Яровая мягкая пшеница имеет наибольшее  распространение из зерновых культур во всех регионах России  [1, С. 161].

Урожайность зерновых культур в значительной степени определяется потенциалом возделываемых сортов [2, С.25].

Бесспорно, что среди набора сортов наиболее ценными для производителя будут те, которые имеют более высокий средний уровень урожайности и качества зерна и в то же время меньший размах колебаний признаков в меняющихся условиях выращивания, то есть будут более пластичными [3, С. 270].

Оценка сортов по экологической пластичности представляет интерес для селекции при их районировании. Ускоренная и объективная оценка сортов по параметрам экологической пластичности может быть достигнута путем их изучения в резко контрастных условиях среды. Одной из особенностей лучших современных сортов является сочетание в них высокой продуктивности с относительной устойчивостью урожая в варьирующих условиях выращивания [4, С. 128].

Использование адаптивных сортов в органическом земледелии имеет преимущество [5, С.11]. Высокая урожайность не всегда имеет первостепенное значение [6, С. 5], необходима её стабильность при изменяющихся факторах внешней среды [7, С.8].

Сорта яровой пшеницы могут в большей степени реализовать свой потенциал, когда они созданы в конкретных почвенно-климатических условиях [8, С.66].

Цель исследований заключается в проведении оценки адаптивных свойств образцов яровой мягкой пшеницы из мировой коллекции ВИР в условиях Западной Сибири.

Исследования были проведены 2010-2015 гг. в Кемеровском НИИСХ - филиале СФНЦА РАН.

Объекты исследований – 143 образца  яровой мягкой  пшеницы из мировой коллекции ВИР.

Неблагоприятные условия влагообеспеченности и температурного режима для формирования урожайности яровой мягкой пшеницы сложились в годы исследований (2010, 2011, 2014, 2015), гидротермический коэффициент в критический период  роста и развития (кущение-выход в трубку) составил 0,46-0,95, присутствовала почвенная и воздушная засуха. Наиболее благоприятные условия в период цветение-восковая спелость отмечены в 2010 и 2014 гг., что положительно сказалось на продуктивности яровой мягкой пшеницы, ГТК = 1,1-2,6 соответственно. Пластичности сортов уделяется большое внимание при выращивании их в производственных условиях [9, С.168].

Средняя урожайность за годы исследований 2010-2015 гг. по коллекционному питомнику яровой мягкой пшеницы составила – 112,0 г/м². Наиболее высокую среднюю урожайность сформировали образцы: Карабалыкская 98 (к-64702, Казахстан)-152,6 г/м², Эскада 70 (к-64547, Ульяновская область) – 155,8 г/м², Степная 15 (к-64559, Казахстан) – 153,8 г/м², сорт стандарт Сибирский Альянс (Алтай, Кемерово) – 107,9 г/м² (рис. 1).

Рис. 1 - Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы, 2010-2015 гг.

Ведущим направлением в селекции яровой пшеницы является сохранение урожайности сорта в жёстких агроклиматических условиях[10, С.271].

В неблагоприятных  условиях, но высокой урожайности  сортов, меньше их различия по отрицательным  факторам [11, С.48].

За 2010-2015 гг. доля влияния генотипа на урожайность образцов яровой мягкой пшеницы в коллекционном питомнике составила 16,3%, в большей степени повлияли условия года (фактор среда) – 21,7 % .

На основании, проведённых расчётов по методике S.A. Eberchart и  W.A. Russel  [12, С.37],  индексы условий среды - подтверждают менее жёсткие условия в период вегетации в 2014 и в 2010 гг.,  I_j = 19,0-111,5 (табл. 1).

Таблица 1 – Отзывчивость яровой мягкой пшеницы на изменения условий среды

№ п/п	№ ВИРА	Название	Урожайность по годам, г/м2				∑ Yi	Yi	bi
			2010	2011	2014	2015
1	стандарт	Сибирский Альянс	119,0	107,0	133,0	72,5	431,5	107,9	0,660
2	64477	PT-741	156,0	70,0	82,0	42,8	350,8	87,7	1,001
3	64565	AC Cadillac	115,6	43,6	125,0	40,2	324,4	81,1	0,805
4	64454	Алтайский Простор	168,5	46,0	86,5	71,8	372,8	93,2	1,02
5	54456	Алтайская 99	348,0	34,0	32,5	51,9	466,4	116,6	2,34
6	54661	Алтайская 100	134,0	104,4	80,0	35,2	353,6	88,4	0,82
7	54662	Алтайская 530	96,0	137,0	155,0	35,0	423,0	105,8	0,59
8	64372	Удача	128,0	68,0	168,0	60,0	424,0	106,0	0,86
9	64118	Омская 24	92,5	84,0	123,5	82,0	382,0	95,5	0,46
10	64459	Омская 35	148,5	158,0	172,5	45,9	524,9	131,2	0,93
11	64667	Омская 36	97,0	108,0	137,0	32,2	374,2	93,6	0,62
12	64691	Соната	137,0	92,0	155,0	85,0	469,0	117,3	0,795
13	64702	Карабелыкская 98	199,0	46,8	187,0	177,5	610,3	152,6	1,08
14	64559	Степная 15	230,0	142,0	178,0	65,0	615,0	153,8	1,49
15	64358	Биора	95,0	60,0	200,0	60,0	415,0	103,8	0,67
16	64547	Эскада 70	310,0	152,0	80,0	81,0	623,0	155,8	1,88
		∑Yi	3574,1	1452,8	2095,0	1038,0	7159,9
		Yi	223,4	90,8	131,0	64,9	112,0
		Ij	111,5	-21,1	19,0	-47,0

Максимальная урожайность яровой мягкой пшеницы в среднем по коллекционному питомнику получена в 2010 г.– 223,4 г/м², отмечены два сорта: Эскада 70 (к-64547, Ульяновская область) - 310 г/м², Алтайская 99 (к-54456) – 348 г/м².

Понятие "пластичность" и "стабильность" характеризуют потенциал модификационной и генотипической изменчивости отдельных признаков и видов растений. Пластичность, то есть способность к изменчивости признаков, а также и стабильность их под действием экологических факторов, считается неотъемлемым и необходимым свойством адаптивности [13, С. 11].

Отзывчивость на изменения условий среды  оценивалась по  коэффициенту регрессии - b_i. Отмечены сорта которые при благоприятных условиях формируют значительно выше урожайность в сравнении с средним показателем по опыту, это Степная 15 (к-64559, Казахстан) – b_i = 1,49, Эскада 70 (к-64547, Ульяновская область) – b_i = 1,88,  Алтайская 99 (к-54456) – b_i = 2,34, но при этом стабильность у данных образцов низкая. При расчёте теоретической урожайности и отклонения от фактического показателя, определён коэффициент стабильности – S_i (табл. 2). Сорта, имеющие среднюю отзывчивость на условия произрастания (bi= 0,67-1,08), но не сохраняющие стабильности при формировании урожайности (Si²= 0,80-1,95) в меньшей степени представляют интерес, как источники в селекционном процессе яровой мягкой пшеницы. В данную группу вошли образцы: Омская 35 (к-64459), Соната (к-64691), Карабалыкская 98 (к-64702), Биора (к-64358).

Таблица 2 – Теоретическая урожайность образцов яровой мягкой пшеницы

№ п/п	№ ВИРА	Название	Отклонение по урожайности				Si2
			2010	1011	2014	2015
1	стандарт	Сибирский Альянс	62,49	-12,2	-12,56	4,38	0,54
2	64477	PT-741	43,86	-3,42	24,02	-2,77	0,25
3	64565	AC Cadillac	55,26	2051	-28,6	3,4	0,42
4	64454	Алтайский Простор	39,0	26,0	26,0	3,0	0,30
5	54456	Алтайская 99	30,0	34,0	129,5	-49,0	2,14
6	54661	Алтайская 100	42,0	-41,0	20,0	-11,0	0,28
7	54662	Алтайская 530	76,0	44,0	-38,0	43,0	1,28
8	64372	Удача	61,0	20,0	-45,0	5,58	0,57
9	64118	Омская 24	55,0	1,79	-20,0	-9,0	0,34
10	64459	Омская 35	87,0	2,0	19,26	-8,12	0,80
11	64667	Омская 36	39,46	-27,48	-31,62	32,26	0,42
12	64691	Соната	68,94	8,53	-22,59	-5,07	1,01
13	64702	Карабелыкская 98	83,85	82,2	-13,68	-75,46	1,95
14	64559	Степная 15	89,93	-19,64	-3,91	20,77	0,90
15	64358	Биора	83,51	29,66	-83,28	12,31	1,5
16	64547	Эскада 70	229,89	-35,87	112,52	-13,56	6,74

Выделены полуинтенсивные генотипы, которые в средней степени реагируют на условия внешней среды (bi стремится к единице),  и имеют высокую стабильность урожайности (Si² стремится к нулю): Алтайская 100 (к=54661), bi= 0,82,  Si²= 0,28, AC Cadillac (к=64565),  bi= 0,80, Si² = 0,42, Омская 36 (к-64667), bi= 0,62 , Si²= 0,42, сорт стандарт Сибирский Альянс (Барнаул, Кемерово), b=0,66, Si²-= 0,54,  Удача (к-64372), b= 0,86, Si²= 0,57, Омская 24 (к-64118), b= 0,46, Si²= 0,34.

Наибольшую ценность представляют образцы яровой мягкой пшеницы из у которых bi >1, а Si² (коэффициент стабильности) стремится к нулю, такие сорта являются интенсивными. Наиболее приближены к данным параметрам два образца из коллекционного питомника: PT-741(к- 64477), b_i = 1,01, Si² = 0,25, Алтайский Простор (к-64454), ), bi = 1,02, Si² = 0,30.

Таким образом, выделены источники ценных признаков из мировой коллекции ВИР яровой мягкой пшеницы:  со средней пластичностью и высокой стабильностью – 8 образцов, с высокой пластичностью и стабильностью – 2 образца. Образцы имеющие высокую пластичность (Степная 15 (к-64559, Казахстан) – b_i = 1,49, Эскада 70 (к-64547, Ульяновская область) – b_i = 1,88,  Алтайская 99 (к-54456) – b_i = 2,34), также имеют высокую селекционную ценность для создания сортов интенсивного типа, которые могут быть использованы в хозяйствах с высокой культурой земледелия и достаточными материально-техническими ресурсами, позволяющими реализовать их потенциальную урожайность.

Список литературы / References

1. Гончаров Н.П. Происхождение, доместикация и эволюция пшениц [Происхождение и распространение яровой мягкой пшеницы] / Н.П. Гончаров, Е.Я. Кондратенко // Вестник ВОГиС.. 2008. – Том 12. − №1/2. − С. 159 -179.                           2. Корзун О.С., Бруйло А.С. Адаптивные особенности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений : пособие. − Гродно : ГАУ. 2011. − 140 с.
2. Вавилов, Н.И. Избранные труды. – М.: Колос. 1966. − 588 с.
3. Риклефс Р. Основы общей экологии. М. − 1979. − 424 с.
4. Жученко А.А. Возможности создания сортов и гибридов растений с учетом изменения климата / Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата. – Саратов: ООО «Сателит». – 2004. – С. 10-16.
5. Гончаров П.Л. Слагаемые успеха селекции растений // Актуальные задачи селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений на современном этапе: Докл. и сообщ. IX генетико-селекц. школы. – Новосибирск. – 2005. – С. 3-13.
6. Зыкин В.А., Мешков В.В. Селекция яровой мягкой пшеницы на устойчивость к отрицательным абиотическим факторам в условиях Западной Сибири // Селекция засухоустойчивых, среднеспелых и скороспелых зерновых культур. – Новосибирск. – 1982. – С. 3-14.
7. Смалько А.А. Экологические характеристики сорта и их практическое использование // Науч.-техн. бюл. Всесоюз. селекц.-генет. ин-та. – Одесса. – 1983. – Вып. 1 (47). – С. 66-68.
8. Вавилов Н.И. Избранные труды. – М.: Колос. – 1966. – 588 с.
9. Жученко А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства: Роль науки в повышении эффективности растениеводства. Урсул. – К. :Штиинца. – 1983. – 304 с.
10. Алабушев А. В. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2013. – №2(6). – С.47-51.
11. Eberchart S.A. и Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties
12. Валекжанин В.С., Коробейников Н.И. Адаптивность сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам ее структуры в условиях Приобской лесостепи Алтайского края // Вестник Алтайского университета. – 2012. – № 6 (92). – С.10-14.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Goncharov N. P. Proiskhozhdeniye's potters, domestikation and evolution of wheat [Origin and distribution of spring-sown soft field] / N. P. Goncharov, E. Ya. Kondratenko//Messenger ВОГиС. [Research Vavilovsky magazine of genetics and selection]. 2008. – Volume 12. − No. 1/2. − Page 159 - 179. [in Russian]
2. Korzun O. S., Bruylo Ampere-second. Adaptive features of selection and seed farming of agricultural plants [Potential productivity of crops in various conditions of cultivation] O. S Korzun., A. S. Bruylo//[Metoichesky benefit of the State agricultural university in Grodno]. − Grodno: GAU. 2011. − 140 pages [in Russian]
3. Vavilov N. I. The chosen works [Sources of valuable signs on plasticity] / N. I. Vavilov//[Scientific works] of M.: Ear. 1966. − 588 pages [in Russian]
4. River Riklefs. Fundamentals of general ecology [Assessment of grades on high productivity in a combination to stability]//R. Riklefs M. [Metoichesky benefit] − 1979. − 424 pages [in Russian]
5. Zhuchenko A. A. Possibilities of creation of grades and hybrids of plants taking into account climate change [The strategy of adaptive selection of field cultures in connection with global climate change] / A. A. Zhuchenko [Monograph] – Saratov: LLC Satelit. – 2004. – Page 10-16. [in Russian]
6. L. Slagayemye's potters of success of selection of plants [Value of high productivity in production] / P. L. Goncharov//Urgent tasks of selection and seed farming of agricultural plants at the present stage [Reports and messages IX of genetiko-selection school]. – Novosibirsk. – 2005. – Page 3-13. [in Russian]
7. Zykin V. A., Meshkov V. V. Selection of spring-sown soft field on resistance to negative abiotic factors in the conditions of Western Siberia [Stability of productivity in case of the changing factors of the external environment] / V. A. Zykin, V. V. Meshkov//Selection of drought-resistant, mid-season and early grain crops. [Materials of the international scientific and practical conference]. – Novosibirsk. – 1982. – Page 3-14. [in Russian].
8. Smalko A. A. Ecological characteristics of a grade and their practical use [The characteristic of grades on ecological plasticity] / Smalko A. A. The scientific and technical bulletin All-Union selektsionno – genetic institute [A collection of works All-Union selektsionno – genetic institute]. – Odessa. – 1983. – Issue 1 (47). – Page 66-68. [in Russian]
9. Vavilov N. I. The chosen works [Plasticity of grades when using in production] / N. I. Vavilov//[Scientific works] of M.: Ear. 1966. − 588 pages [in Russian]
10. Zhuchenko A. A. The strategy of an adaptive intensification of agricultural production [Selection of spring-sown field in severe agroclimatic conditions of Kazakhstan] / A. A. Zhuchenko//a science Role in increase in efficiency of crop production [Materials of the international scientific and practical conference]. Ursule. – To.: Shtiintsa. – 1983. – 304 pages [in Russian].
11. Alabushev A. V. Adaptive potential of grades of grain crops [Contrast of negative factors and obtaining high productivity of grain crops] A. V. Alabushev//Leguminous and krupyany cultures. [The all-Union research magazine] – 2013. – No. 2(6). – Page 47-51. [in Russian].
12. Eberchart S.A. и Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci. – 1966. – Vol. 6. - № 1. – P. 36-40.
13. Valekzhanin V. S., Pedlars N. I. Adaptivnost of grades and lines of spring-sown soft field on productivity and elements of its structure in the conditions of the Ob forest-steppe of Altai Krai [Modification and genotipichesky variability of separate signs] / V. S. Valekzhanin, N. I. Korobeynikov//the Messenger of the Altai university [A collection of works of the Altai state university]. – 2012. – No. 6 (92). – Page 10-14. [in Russian]