ПРОДУКТИВНОСТЬ КОЛОСА ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

Рыбась И.А.¹ Гуреева А.В.²

¹ Младший научный сотрудник, ² Кандидат сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко»

ПРОДУКТИВНОСТЬ КОЛОСА ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

Аннотация

В условиях Ростовской области изучены 17 сортов и 6 линий озимой мягкой пшеницы по различным предшественникам (кукуруза на зерно, черный пар, горох и подсолнечник) по одному из признаков продуктивности (массе зерен с колоса). В формировании высокой продуктивности колоса доминирующее влияние оказывало взаимодействие условий вегетации (год) и выращивания (предшественник) – 33,3%. В отдельности факторы вносят свой вклад в изменчивость массы зерна с колоса: условия вегетации – 22,6%, генотипические особенности – 15,0%, условия выращивания – 4,7%. В среднем за годы исследований продуктивность колоса варьировала от 1,11 г у сорта Дон 95 по предшественнику подсолнечник до 1,76 г у сорта Капитан по предшественнику горох. К экологически пластичным генотипам относятся сорт Капитан и линия 1056/08 по предшественнику черный пар, сорт Лилит по предшественнику кукуруза на зерно. Хорошей отзывчивостью на изменение условий среды характеризуются сорта Лидия и Капитан по предшественникам горох, кукуруза на зерно и подсолнечник. К стабильным генотипам относятся сорт Станичная и линия 1056/08 по предшественнику черный пар, сорт Лидия по предшественнику горох, сорта Лидия и Лилит по предшественнику кукуруза на зерно, сорта Станичная, Лилит по предшественнику подсолнечник. Стрессоустойчивостью обладают сорт Капитан и линия 1056/08 по предшественнику черный пар, сорт Лидия по предшественнику горох, сорт Краса Дона, линии 629/05 и 771/09 по предшественнику кукуруза, сорта Станичная и Лилит по предшественнику подсолнечник. В различных условиях выращивания относительно средних генотипических значений выделились сорта Капитан, Краса Дона по предшественнику черный пар, сорт Капитан по предшественнику горох, сорта Лидия, Капитан по предшественнику кукуруза на зерно, сорта Станичная, Капитан, Лилит по предшественнику подсолнечник. По комплексу показателей экологической пластичности лучшими были сорта Лидия, Капитан, Лилит, Краса Дона.

Ключевые слова: озимая пшеница, масса зерна с колоса, пластичность, стрессоустойчивость.

Rybas I.A.¹ Gureeva A.V.²

¹ Junior research officer, ² PhD in Agriculture,  Federal State Budgetary Scientific Institution “All-Russian Research Institute of grain Crops named after I.G. Kalinenko”

PRODUCTIVITY OF SOFT WINTER WHEAT HEAD IN THE SOUTHERN PART OF THE ROSTOV REGION ACCORDING TO THE INDEXES OF ECOLOGIC PLASTICITY

Abstract

In the Rostov region, according to one of the features of productivity (grain weight per head), 17 varieties and 6 lines of soft winter wheat have been studied after various ancestors (maize for silage, “black” fallow, peas and sunflower.) The correlation of vegetation conditions (‘year’) and growing conditions (‘ancestor’) rendered dominant influence on the formation of high productivity of heads (33%). All the factors individually contribute in the changeability of grain weight per head: vegetation conditions (22,6%), genotypic characteristics (15%), growing conditions (4,7%). On average during the years of researches the head productivity varied from 1,11 g (‘Don 95’ sown after sunflower) till 1,76 g (‘Kapitan’ sown after peas). The variety ‘Kapitan’ and line ‘1056/08’ sown in fallow land and the variety ‘Lilit’ sown after maize for silage refer to the ecologically plastic genotypes. The varieties ‘Kapitan’ and ‘Lidiya’ sown after peas, maize for silage and sunflower possess good response to the changeability of environment. The variety ’Stanichnaya’ and line ‘1056/08’ sown in ‘black’ fallow, the varieties ‘Lilit’ and ‘Lidiya’ sown after maize for silage and the varieties ’Stanichnaya’ and ‘Lilit’ sown after sunflower belong to the stable genotypes. The variety ‘Kapitan’ and ‘line 1056/08’ sown in ‘black’ fallow, the variety ‘Lidiya’ sown after peas, the variety ‘Krasa Dona’, lines ‘629/05’ and ‘771/09’ sown after maize and the varieties ‘Lilit’ and ’Stanichnaya’ sown after sunflower have stress tolerance and resistance. In different growing conditions, compared to the average genotypic values, the varieties ‘Kapitan’ and ‘Krasa Dona’ sown in ‘black’ fallow, the variety ‘Kapitan’ sown after peas, the varieties ‘Lilit’, ‘Kapitan’ and ’Stanichnaya’ sown after sunflower showed their best characteristics. According to the complex of the indexes of ecologic plasticity the varieties ‘Lilit’, ‘Kapitan’‘Krasa Dona’ and ‘Lidiya’ were the best ones.

Keywords: winter wheat, grain weight per head, plasticity, stress tolerance (resistance).

Введение. Объектом отбора в селекции на урожайность в Ростовской области является продуктивность колоса, которая складывается из двух признаков: числа зерен в колосе и средней массы одного зерна. С помощью массы зерна с колоса, одного из основных элементов структуры урожая,  можно с высокой точностью определить продуктивность или урожайность любого сорта [1]. Увеличение урожайности озимой пшеницы обусловлено изменением практически всех отдельных элементов структуры урожая, за исключением продуктивной кустистости. В первую очередь оно связано с повышением продуктивности колоса и растения в целом [2]. Данный признак является важнейшим элементом структуры урожая [3], который варьирует в зависимости от сорта и условий внешней среды [4].

Методика исследований. Посев изучаемых сортов осуществляли сеялкой Wintersteiger Plotseed по предшественникам: черный пар, горох, кукуруза на зерно и подсолнечник. Рядовым способом. Глубина заделки семян 4-6 см. Норма высева 500 всхожих зерен на 1 м². Учетная площадь делянки – 10 м², повторность – четырехкратная. Размещение – систематическое. Уборку урожая выполняли комбайном Wintersteiger Classik. Анализ структуры урожая проводили по 25 растениям каждого повторения с целью определения элементов продуктивности.

Полученный экспериментальный материал обрабатывали с помощью различных методик: Б.А. Доспехов (2014) – изменчивость признака (CV) [5];  S.A. Eberhart и W.A. Russell (1966) –  параметры экологической пластичности (b_i) и стабильности (σd²) [6]; Л.А. Животкова с соавторами (1994) – выявление потенциальной продуктивности и адаптивности [7]; В.В. Хангильдина и Н.А. Литвиненко (1981) – гомеостатичность (Hom) [8]; и  по уравнениям A.A. Rossielle, J.Hamblin (1981) в изложении А.А. Гончаренко (2005) – стрессоустойчивость (Уmin-Уmax) [9, 10].

Результаты исследований. Результаты 3-х факторного дисперсионного анализа показали, что на высокую изменчивость данного признака влияет взаимодействие условий вегетации (год) и условия выращивания (предшественник) – 33,3%. В отдельности факторы вносят свой вклад в изменчивость массы зерна колоса, условия вегетации – 22,6%, генотипические особенности – 15,0%, а на фактор предшественник – 4,7%. Существенным оказалось влияние взаимодействий факторов «год х генотип» – 4,5%, «предшественник х генотип» – 5,2% и «год × предшественник × генотип» – 9,6%. Влияние этих факторов на изменчивость продуктивности колоса статистически достоверно.

 В среднем за годы исследований продуктивность колоса варьировала от 1,11 г у сорта Дон 95 по предшественнику подсолнечник до 1,76 г у сорта Капитан по предшественнику горох. Наилучшим предшественником за годы изучения был предшественник горох, где варьирование продуктивности колоса в среднем составило от 1,23 до 1,76 г. Масса зерен с колоса в зависимости от условий вегетации по данному предшественнику варьировала от 0,95 г у сорта Дон 95 в 2013 году до 2,26 г у сорта Капитан в 2012 году.

По предшественнику кукуруза на зерно в среднем за годы исследований изменчивость массы зерна с колоса составила от 1,22 до 1,65 г. В большей степени данный признак варьировал по годам от 0,90 г у сорта Дон 105 в 2014 году до 2,03 г у сорта Капитан в 2012 году.

Масса зерна с колоса по предшественнику черный пар в среднем варьировала от 1,19 до 1,74 г. Значительно масса зерна с колоса изменялась по годам от 0,85 г у сорта Дон 95 в 2014 году до 2,32 г у сорта Краса Дона в 2012 году.

 По предшественнику подсолнечник в среднем за годы исследований продуктивность колоса варьировала от 1,11 до 1,56 г. В зависимости от условий вегетации по данному предшественнику масса зерна с колоса изменялась от 0,81 г у сорта Дон 105 в 2012 году до 1,79 г у сорта Лидия в 2013 году.

В результате проведенных исследований установлено значительное снижение массы зерна колоса в зависимости от условий выращивания. Это можно объяснить различной нормой реакции исходных сортов и линий на смену условий выращивания, то есть взаимодействие «генотип х среда».

Сочетание высоких коэффициентов вариации и относительно высоких значений признака наблюдается у сортов Адмирал и Краса Дона по предшественнику черный пар.

Коэффициент вариации вместе с показателем гомеостатичности, показывают способность к стабильности проявления признака. Высокой гомеостатичностью обладают сорта Капитан (Hom=7,4), линия 1056/08 (Hom=7,7) по предшественнику черный пар; сорта Станичная (Hom=13,0), Лилит (Hom=12,0) по предшественнику подсолнечник; сорта Краса Дона (Hom=10,7), линия 629/05 (Hom=12,9) и 771/09 (Hom=11,6) по предшественнику кукуруза на зерно и сорт Лидия (Hom=8,7) по предшественнику горох.

Экологически пластичными генотипами являются сорт Капитан и линия 1056/08 по предшественнику черный пар, сорт Лилит – по предшественнику кукуруза на зерно. К сортам с хорошей отзывчивостью на изменение условий среды характеризуются сорта Лидия и Капитан по предшественникам горох (b_i=1,35 и 1,67), кукуруза на зерно (b_i=1,34 и 1,27) и подсолнечник (b_i=2,04 и 1,64).

 Стабильными генотипами являются сорта Станичная и линия 1056/08 по предшественнику черный пар, сорт Лидия по предшественнику горох, сорта Лидия и Лилит по предшественнику кукуруза на зерно, сорта Станичная, Лилит по предшественнику подсолнечник.

 К стрессоустойчивым генотипам относятся сорт Капитан и линия 1056/08   по предшественнику черный пар, сорт Лидия по предшественнику горох, сорт Краса Дона, линии 629/05 и 771/09 по предшественнику кукуруза на зерно, сорта Станичная и Лилит по предшественнику подсолнечник (таблица 1).

Таблица 1 – Масса зерна с колоса и показатели экологической пластичности выделившихся сортов и линий мягкой пшеницы по предшественникам, 2012-2014 гг.

Сорт	Масса зерна с колоса, г		CV	Уmin-Уmax	Hom	Показатели экологической пластичности
	Х ср	min-max				bi	σd2
черный пар
Станичная	1,63	1,25-2,16	8,5	-0,91	6,4	1,31	0,000
Капитан	1,74	1,49-2,18	7,9	-0,69	7,4	1,04	0,003
Адмирал	1,61	1,25-2,25	9,8	-1,0	5,5	1,51	0,011
Краса Дона	1,69	1,37-2,32	9,8	-0,95	5,8	1,48	0,013
1056/08	1,64	1,53-2,06	7,1	-0,53	7,7	1,03
Среднее	1,47	1,18-1,87	0,6-13,0			Fф > Fт
НСР 05	0,10
горох
Аскет	1,68	1,30-2,10	7,4	-0,80	7,6	1,56	0,005
Лидия	1,64	1,27-1,94	6,3	-0,67	8,7	1,35	0,000
Капитан	1,76	1,39-2,26	8,5	-0,87	6,9	1,67	0,026
Среднее	1,47	1,24-1,73	2,4-9,2			Fф > Fт
НСР 05	0,14
кукуруза
Лидия	1,55	1,18-1,84	6,8	-0,66	7,6	1,34	0,000
Капитан	1,65	1,35-2,03	7,7	-0,68	7,2	1,27	0,016
Лилит	1,49	1,20-1,73	5,4	-0,53	9,3	1,06	0,000
Краса Дона	1,49	1,23-1,64	4,6	-0,41	10,7	0,80	0,001
629/05	1,51	1,38-1,69	3,9	-0,31	12,9	0,58	0,006
771/09	1,46	1,23-1,62	4,2	-0,39	11,6	0,72	0,011
Среднее	1,40	1,12-1,62	3,9-7,8			Fф > Fт
НСР 05	0,19
подсолнечник
Станичная	1,51	1,40-1,58	3,9	-0,18	13,0	1,12	0,000
Лидия	1,53	1,34-1,79	9,0	-0,45	9,0	2,04	0,023
Капитан	1,56	1,40-1,71	10,1	-0,31	10,1	1,64	0,004
Лилит	1,55	1,51-1,61	12,0	-0,10	12,0	-0,57	0,000
Среднее	1,37	1,27-1,42	1,0-12,0			Fф > Fт
НСР 05	0,11

Примечание: НСР₀₅ рассчитан для сравнения сортов по Б.А. Доспехову (2014).

Экологическая пластичность, отзывчивость и стрессоустойчивость генотипов по массе зерна с колоса, при использовании выше приведённых методик, подтверждается и при расчёте относительной продуктивности колоса в контрастных условиях выращивания (таблица 2).

Таблица 2 – Относительная средняя масса зерна с колоса выделившихся сортов и линий озимой мягкой пшеницы по предшественникам, 2012-2014 гг.

Сорт	Масса зерна с колоса, г			Доля ее относительно среднесортовой массы с колоса, %
	2012	2013	2014	2012	2013	2014
черный пар
Станичная	2,16	1,48	1,24	115,0	110,0	104,5
Капитан	2,17	1,56	1,50	115,8	115,4	126,2
Адмирал	2,25	1,31	1,28	120,2	97,0	107,6
Краса Дона	2,33	1,39	1,37	124,1	103,0	115,9
1056/08	2,06	1,52	1,35	110,1	112,8	113,8
Среднее	1,87	1,35	1,18	100,0	100,0	100,0
НСР 05	0,55	0,18	0,14	19,3	11,7	12,1
горох
Аскет	2,10	1,30	1,65	119,9	105,3	108,0
Лидия	1,94	1,27	1,69	111,0	102,6	110,4
Капитан	2,26	1,39	1,63	129,3	112,6	106,5
Среднее	1,75	1,24	1,53	100,0	100,0	100,0
НСР 05	0,31	0,15	0,17	17,5	12,1	9,4
кукуруза
Лидия	1,84	1,65	1,17	113,3	114,2	104,9
Капитан	2,03	1,57	1,35	125,0	108,3	120,7
Лилит	1,73	1,53	1,19	107,0	105,7	106,0
Краса Дона	1,59	1,63	1,21	98,0	113,0	108,0
629/05	1,70	1,46	1,37	105,0	101,0	122,1
771/09	1,55	1,62	1,23	95,5	111,9	109,8
Среднее	1,62	1,45	1,12	100,0	100,0	100,0
НСР 05	0,20	0,21	0,17	12,6	11,4	15,3
подсолнечник
Станичная	1,40	1,57	1,57	113,3	109,4	111,4
Лидия	1,34	1,80	1,46	108,9	125,5	103,9
Капитан	1,41	1,70	1,56	113,9	118,7	111,0
Лилит	1,61	1,51	1,53	130,6	105,3	108,7
Среднее	1,23	1,41	1,40	100,0	100,0	100,0
НСР 05	0,10	0,12	0,10	11,8	8,9	8,1

 

Сорта Капитан, Лилит и линия 1056/08, выделенные как экологически пластичные, являются наиболее приспособленными к различным условиям выращивания, при расчёте относительной выраженности массы зерна с колоса.

В различных условиях выращивания относительно средних генотипических значений выделились сорта по предшественнику черный пар достоверные прибавки признака в 2012 году имели сорта Адмирал, Краса Дона, в 2013 году – сорт Капитан и линия 1056/08, в 2014 году – сорта Капитан, Краса Дона и линия 1056/08; по предшественнику горох в 2012 году – сорта Аскет, Капитан, в 2013 году – сорт Капитан, 2014 году – сорт Лидия; по предшественнику кукуруза на зерно в 2012 году – сорта Лидия, Капитан, в 2013 году – сорта Лидия, Краса Дона, линия 771/09, в 2014 году – сорт Капитан; по предшественнику подсолнечник в 2012 году – сорта Станичная, Капитан, Лилит, в 2013 году – сорта Станичная, Лидия, Капитан, в 2014 году – сорта Станичная, Капитан, Лилит.

По результатам комплексной оценки экологической пластичности сортов и линий озимой пшеницы по массе зерна колоса с использованием различных методических подходов можно сформулировать следующие выводы:

1. Основной вклад в общую изменчивость продуктивности главного колоса вносят взаимодействие условий вегетации (год) и выращивания (предшественник) – 33%, факторы «год» – 23%, "предшественник" – 5% и "генотип" – 15%, а также взаимодействия факторов "год × предшественник × генотип" – 10%, «предшественник х генотип» – 5% и "год × генотип" – 5%.
2. Анализ массы зерна с колоса по параметрам экологической пластичности выявил, что сорта Капитан, Лилит и линию 1056/08 можно рекомендовать широко использовать для селекции на стабильность продуктивности колоса в различных условиях выращивания.

Литература

1. Цыганков В.И. Научные основы совершенствования элементов технологии возделывания озимой пшеницы в Северной зоне Краснодарского края / В.И. Цыганков, В.М. Коротков// Под редакцией П.П. Васюкова. – Краснодар. 2009. – 408 с.
2. Самофалов А.П. Изменение основных хозяйственно-биологических признаков и свойств у озимой мягкой пшеницы в процессе селекции: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. – Зерноград, 2003. – 23 с.
3. Подгорный С.В. Исходный материал для селекции озимой пшеницы // «Перспективные направления исследований в изменяющихся климатических условиях (посвящается 140-летию А.Г. Дояренко)»: тезисы докладов Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов – Саратов, 2014. – С. 106-111.
4. Ковтун В.И. Селекция озимой мягкой пшеницы на Юге России / В.И.Ковтун, Н.Е. Самофалова. – Ростов-на-Дону: ЗАО Книга, 2006. – 480с.
5. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5 издание, перераб. и допол. Стереотип изд. М.: Альянс, 2014. – 351 с.
6. Eberhart S.A. Stability parameters for comparing varieties / S.A. Eberhart, W.A.Russell // Crop science. – 1966. – №6 (1). – Р.36-40.
7. Животков Л.А., Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «урожайность» / Л.А. Животков, З.А.Морозова, Л.И. Секатуева// Селекция и семеноводство. – 1994. – №2. – С.3-6.
8. Хангильдин В.В., Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы / В.В. Хангильдин, Н.А. Литвиненко// Науч.-техн. бюл. – 1981. – №1. – С.8-14.
9. Rosielle A.A. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments / A.A. Rosielle, J. Hamblin// Crop Sci. – 1981. – №21 (6). – Р.943-948.
10. Гончаренко А.А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур / А.А. Гончаренко // Вестник РАСХН. – 2005. – №6. – С.49-53.

Abstract

1. Tsygankov V.I. Scientific principles of improvement of technological elements of winter wheat cultivation in the Northern part of Krasnodar Kray/ V.I. Tsygankov, V.M. Korotkov// Edd. P.P. Vasyukov. – Krasnodar. – 2009. – 408p.
2. Samofalov A. P. Сhanging the basic economic and biological characteristics and properties of soft winter wheat in the breeding process: author. dis. candidate. of agricultural Sciences. – Zernograd, 2003. – 23 p.
3. Podgorny S. V. Initial material for breeding winter wheat // "Perspective directions of researches in the changing climatic conditions (dedicated to the 140th anniversary of A. G. Dorenko)": abstracts of the International scientific-practical conference of young scientists and specialists – Saratov, 2014. – P. 106-111.
4. Kovtun V.I. Soft winter wheat breeding in the south of Russia/ V.I. Kovtun, N.E. Samofalova. – Rostov-on-Don: ZAO ‘Kniga’, 2006. – 480p.
5. Dospekhov, B.A. Methodology of field trials (including statistics of researches) / B.A. Dospekhov//5-th ed., add. and appr., Stereotip publ. M.: Aliyans, 2014. – 351p.
6. Eberhart S.A. Stability parameters for comparing varieties / S.A. Eberhart, W.A.Russell // Crop science. – 1966. – №6 (1). – Р.36-40.
7. Zhivotkov L.A. Methods of revealing of potential productivity and adaptability of cultivars and selective forms of winter wheat according to feature “Productivity” / L.A. Zhivotkov, Z.A. Morozova, L.I. Sekatueva//Plant- and seed-growing.1994. – №2. – PP. 3-6.
8. Khangildin V.V. Homeostasis and adaptability of winter wheat cultivars / V.V. Khangildin, N.A. Litvinenko // Scintif.-Techn. Bull. VSGI. – 1981. – №1. – PP. 8-14.
9. Rosielle A.A. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments / A.A. Rosielle, J. Hamblin // Crop Sci. – 1981. – №21 (6). – Р.943-948.
10. Goncharenko A.A. About adaptive ability and ecological stability of grain crop varieties/ A.A. Goncharenko//Gazette of RAAS. – 2005. – №6. – PP.49-53.