Выделение раннеспелых гибридов кукурузы по результатам оценки в условиях Центрально-Чернозёмного региона

В Российской Федерации отмечается устойчивый рост объема потребления зерна кукурузы как на продовольственные нужды, так и на корм животным. Общий объем потребления за последнее десятилетие вырос с 8100 тыс. тонн в 2014 г. до 11600 тыс. тонн в 2023 г.

Решение проблемы увеличения производства зерна кукурузы и обеспечения стабильно высоких сборов возможно несколькими путями: расширением посевных площадей под культурой, соблюдением технологии ее возделывания (посев в оптимальные сроки и с оптимальной густотой стояния растений, внесение удобрений и стимуляторов роста, борьба с сорняками, применение орошения и др.), а также внедрением на поля новых высокопродуктивных гибридов, адаптированных к менее благоприятным районам и системам возделывания, обеспечивающих стабильную урожайность в различных экологических условиях.

Одним из наиболее важных направлений в селекции кукурузы в нашей стране является создание раннеспелых гибридов

Но вместе с тем, создание раннеспелых гибридов является одной из наиболее трудных задач в селекции кукурузы. Трудность состоит в необходимости преодоления отрицательной корреляции между продолжительностью вегетационного периода и продуктивностью

Цель исследований – оценить хозяйственную ценность и адаптивность нового поколения раннеспелых гибридов кукурузы в условиях Центрально-Черноземного региона в контрастные по метеорологическим условиям годы и выделить перспективные генотипы, обеспечивающие стабильный урожай и низкую влажность зерна на момент сбора урожая.

На протяжении 2021-2023 гг. изучалась продуктивность и другие хозяйственные показатели 96 раннеспелых (ФАО 150-170) трехлинейных гибридов, полученных в результате скрещиваний новых инбредных линий собственной селекции.

Полевые опыты закладывались на полях селекционного севооборота Воронежского филиала ФГБНУ ВНИИ кукурузы, расположенного в п. Опытное Воронежской области в условиях, типичных для лесостепной зоны Центрально-Черноземного региона РФ. Согласно результатов агрохимического и эколого-токсикологического обследования почв сельскохозяйственных угодий 2021 г., почва опытного участка представлена черноземом типичным глинистым среднемощным. В пахотном слое (0-20 cм) содержится 5,8% гумуса, что характеризует почву как малогумусную.  Степень кислотности почвы – слабокислая, рН=5,1. Содержание Р2О5 составляет 91 мг/кг, К2О – 127 мг/кг почвы, степень обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ по фосфору средняя и по калию высокая.

Испытание гибридов проводилось в контрольном питомнике на 2-рядковых делянках с площадью 7 м2 при 3-кратной повторности и единой густоте 65,2 тыс/га. Агротехника на опытных делянках соответствовала принятой в зоне и была направлена на оптимизацию роста и развития растений. Предшественник – яровой ячмень. Посев проводился в оптимальные для каждого года срока: 1-2 декада мая. Уборка проводилась после созревания стандарта, урожайность приведена к стандартной влажности. Фенологические наблюдения, полевые оценки и учеты проводились согласно «Методики государственного сортоиспытания» (1989).

Обработка экспериментальных данных, которая включала проведение двухфакторного дисперсионного анализа и расчет коэффициентов вариации урожайности и уборочной влажности зерна, была выполнена по Доспехову Б.А. (2011) с использованием табличного процессора MS Excel 2016. Анализ адаптивности гибридов выполнен по показателям пластичности и стабильности: коэффициент линейной регрессии (bi), среднее квадратичное отклонение от линии регрессии (Sd2) и индекс условий среды (Ij) рассчитывали по методике S.A. Eberhart, Russel W.A. в изложении В.А. Зыкина (1984), показатели стрессоустойчивости (Ymin–Ymax) и генетической гибкости ((Ymin–Ymax)/2) – по уравнению A.A. Rossielle, J. Hamblin, описанном А.А. Гончаренко (2005), индекс стабильности (ИС) и показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) – по Э.Д. Неттевичу (1985).

Метеорологические 2021-2023 гг. характеризовались нестабильностью температурного режима и увлажнения. Наиболее благоприятным по теплообеспеченности оказался 2021 г., в котором сумма эффективных температур за период вегетации составила 1478,0 оС, что выше нормы на 124,5 оС.  В 2022 и 2023 гг. наблюдался пониженный температурный фон, недобор эффективных температур составил 150,5 и 101,5 оС соответственно (таблица 1). Влагообеспеченность в целом за период вегетации во все годы исследований была близка к среднемноголетним значениям, но отличалась по декадам и месяцам, особенно в критические по водопотреблению периоды. Установлено, что гидротермический коэффициент (ГТК) в разные годы изменялся по месяцам от 0,13…0,24 до 1,13…3,01 (рисунок 1). Растения кукурузы наиболее чувствительны к дефициту влаги в период, начинающийся за 10 суток до выметывания и заканчивающийся через 10 суток после цветения, в условиях проведения опытов этот период для скороспелых форм приходился на июль. В 2021 г. гидротермические условия в фазы выметывания и цветения растений кукурузы складывались крайне неблагоприятно, они расцениваются как сильно засушливые, ГТК июля составил всего 0,27. Более благоприятным этот период был в 2022 г., когда ГТК июля составил 0,83. А наиболее удачно погодные условия складывались в 2023 г., когда в июле наблюдалось избыточное увлажнение (ГТК=2,2).

Рисунок 1 - Гидротермический коэффициент вегетационного периода в 2021-2023 гг.

DOI:10.60797/IRJ.2024.147.114.2

Расчет индекса условий среды подтвердил, что в 2021 г. (Ij=-0,87) метеорологические условия неблагоприятно влияли на формирование урожая зерна гибридов, а условия 2022 г. (Ij=+0,11) и 2023 г. (Ij=+0,78) способствовали получению высокого урожая. Напротив, условия 2021 г. способствовали достижению низкой влажности зерна гибридами, об этом свидетельствует отрицательное значение индекса (Ij=-3,50). А в 2022 г. (Ij=+1,80) и 2023 г. (Ij=+1,50) они препятствовали влагоотдаче зерна при созревании. Таким образом, метеорологические условия в годы проведения опытов значительно отличались по тепло- и влагообеспеченности, что позволило определить реакцию изучаемых гибридов на изменения условий выращивания.

Результаты дисперсионного анализа по урожайности и уборочной влажности зерна выявили достоверность влияния изучаемых факторов и их взаимодействия на результирующий признак при уровне значимости 95% (Fфакт.>F0.05) (таблица 2). Урожайность в нашем опыте в большей степени определялась генотипом (43,87%), чем условиями выращивания (29,37%) и взаимодействием факторов (22,80%). На уровень уборочной влажности сильнее влияли условия среды (46,87%), хотя доля влияния генотипа (35,18%) также была значительна.

Результаты испытания показали, что гибриды значительно отличались по среднепопуляционной урожайности. Так, в лимитированных условиях 2021 г. гибриды в среднем показали минимальную урожайность 4,83 т/га с колебаниями по гибридам в пределах 2,54-6,96 т/га (таблица 3). В более благоприятных погодных условиях 2022 и 2023 гг. средняя урожайность выросла до 5,81 т /га (lim 3,20-8,43т/га) и 6,48 т/га (lim 4,04-8,78 т/га) соответственно. Коэффициент вариации урожайности по годам был значительным и составил 21,07 %, что соответствует сильной степени вариабельности.

Варьирование уборочной влажности зерна по годам составило 16,89%, что соответствует среднему уровню изменчивости.  Наименьшая средняя влажность (17,10%) получена в 2021 г. с разбросом по гибридам от 12,20 до 25,20%. Влажность зерна в 2022 и 2023 гг. была сходной и в среднем составила 22,40% (lim 16,50-28,00%) и 22,10% (lim 16,00-27,50%) соответственно.

У гибридов, используемых на зерно, помимо высокой урожайности, желательны такие признаки, как быстрая влагоотдача при созревании, высокая устойчивость к полеганию и ломкости стебля после созревания, пригодность к механизированной уборке. По результатам испытаний выделено 9 генотипов, показавших лучший, статистически доказанный, результат по урожайности или уборочной влажности зерна и обладающих другими ценными хозяйственными признаками. Среди выделившихся гибриды 1045-08 и 1044-65 существенно и стабильно превышали стандарт как по урожайности, так и по уборочной влажности зерна (таблица 4).

Испытание гибридов в различных метеорологических условиях дало возможность выяснить их адаптивные характеристики по показателю «урожайность зерна», при этом учитывали, что наиболее полную характеристику можно получить, применяя несколько показателей

По величине дисперсии отклонения от линии регрессии (Sd2) оценивали стабильность урожайности гибридов. Все образцы продемонстрировали сходные результаты, близкие к нулевым значениям, что свидетельствовало об их высокой стабильности (таблица 6). По результатам расчетов индекса стабильности (ИС) у гибридов 1081-08, 1044-08 и 1044-82 обнаружены более высокие значения. По показателю уровня стабильности сорта (ПУСС), позволяющему учитывать одновременно уровень и стабильность урожайности генотипа, выделены гибриды с высокими значениями этого параметра: 1081-08 и 1044-08.

Анализ результатов показал, что полного совпадения оценок по пластичности и стабильности, определенных разными методами, не обнаружено. Для систематизации результатов применялось суммирование рангов, присвоенных образцам в соответствии со значением по каждому показателю, а окончательная оценка сделана по среднему рангу. При этом ценными признаны генотипы, показавшие в итоге наименьший ранг. Выявлены наиболее пластичными гибриды: 1044-65, 1045-65 и 1045-08 (рисунок 2). Гибриды 1044-08, 1081-08, 1044-82 признаны наиболее стабильными.

Рисунок 2 - Ранговая оценка гибридов кукурузы по пластичности и стабильности

DOI:10.60797/IRJ.2024.147.114.8

Проведенные испытания позволили получить информацию по хозяйственно ценным показателям новых раннеспелых гибридов кукурузы в различных метеорологических условиях Центрально-Черноземного региона. Выделены конкурентоспособные гибриды, статистически значимо превышающие стандарт одновременно по урожайности и уборочной влажности зерна: 1045-08 и 1044-65.  Применяя метод комплексной оценки выявлены наиболее адаптивные гибриды 1044-65, 1045-65, 1045-08, характеризующиеся высоким откликом на улучшение условий произрастания и рекомендуемые для интенсивных технологий. Устойчивые к стрессу со стабильной урожайностью гибриды 1044-08, 1081-08, 1044-82 предлагаются для экстенсивных условий, их значительным преимуществом является меньшее снижение урожайности на неблагоприятном фоне, чем у гибридов интенсивного типа.

В опытах установлено преимущественное влияние генотипа на формирование урожая зерна, и условий вегетации – на уровень уборочной влажности зерна.