Спросить
Войти
АГРОНОМИЯ
DOI 10.24411/2307-2873-2020-10031 УДК 633.16:631.526.32
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ И АДАПТИВНОСТЬ СОРТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
В АБИОТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ
Б. Б. Борисов, аспирант,
E- mail: bratborys@yandex.ru;
Ч. М. Исламова, канд. с.-х. наук, доцент,
E- mail: Chulpanislamova_85@mail.ru;
И. Ш. Фатыхов, д-р с.-х. наук, профессор,
E- mail: Fatykhovildus@mail.ru;
Н. И. Мазунина, канд. с.-х. наук, доцент,
E- mail: Nadya.mazunina.67@mail.ru,
ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА,
Кирова, 16, Ижевск, Россия, 426033
Аннотация. При конкурсном сортоиспытании ячменя в 2017-2019 гг. его наименьшую средняя урожайность 281 г/м2 обеспечил сорт Памяти Чепелева, а наибольшую 367 г/м2 - сорт Раушан. Урожайность зерна сортов ячменя имела сильную положительную корреляционную связь (г =0,83.. .0,88) с густотой продуктивного стеблестоя, с длиной и озерненностью колоса. C густотой стояния продуктивных растений к уборке, с высотой растений, с массой зерна колоса урожайность зерна имела положительную среднюю корреляцию (г =0,40.0,69). Урожайность 367 г/м2 зерна ячменя сорта Раушан сформировалась при 341 шт./м2 продуктивных растений, 462 шт./м2 продуктивных стеблей, при длине колоса 6,3 см, 18,2 шт. озерненности, 0,84 г массе зерна колоса соответственно. Сорт Памяти Чепелева обладал высокой отзывчивостью на изменение условий среды (bi=1,16). Сорта ячменя Раушан и Сонет (bi=0,52...0,71) характеризовались как полуинтенсивного типа со слабой реакцией на улучшение абиотических условий выращивания. Сорта Белгородский 100 и Родник Прикамья были требовательны к высокому уровню технологии возделывания (bi=1,21...1,41). Самый высокий показатель стабильности отмечен у сорта Раушан (0,075).
Введение. Растения обладают значительной способностью изменять свой фенотип в соответствии с меняющимися условиями окружающей среды. Эта форма онтогенетической адаптивности растений обеспечивает им более точную адаптацию к определенным факторам окружающей среды, которые могут измениться. Огромную роль в повышении производительности и улучшении качества продукции играет сорт [1, 2]. Это основа для производства любых сельскохозяйственных продуктов. Современные сорта должны быть энергосберегающими, экологически устойчивыми биологическими системами [3]. Наиболее важным свойством является адаптивность. Урожайность сельскохозяйственных культур определяется соответствующими элементами структуры. Структура урожайности представляет собой совокупность элементов, из которых составляется продуктивность ценоза [4, 5]. Изучение его отдельных элементов, их взаимосвязи, случаев наследования и вклада в продуктивность имеет практическое значение, так как способствует повышению эффективности селекционной работы за счет увеличения вероятности отбора по тому или иному признаку [6].
Результаты исследований реакции сортов ячменя на абиотические условия Среднего Предуралья приведены в работах И. Ш. Фатыхова [7, 8], Е. В. Корепановой [9] и С. Л. Елисеева [10]. С появлением новых перспективных сортов, изучение их реакции на изменение условий выращивания актуально.
Цель исследований: выявить в конкурсном сортоиспытании наиболее экологически пластичный и адаптивный сорт ярового ячменя в абиотических условиях Среднего Предуралья.
Задачи исследований:
- определить урожайность зерна у сортов ячменя и элементов ее структуры в конкурсном сортоиспытании в 20172019 гг.;
- оценить параметры экологической пластичности, стабильности и адаптивности сортов ячменя в абиотических условиях в 2017-2019 гг.
Методика. Объект исследований -сорта ярового ячменя: Сонет (ФГБНУ Уральский НИИСХ ООО «АГРОЭКОЛОГИЯ»), Раушан (ФГБНУ Московский НИИСХ «Немчиновка»,ФГБНУ Татарский НИИСХ), Родник Прикамья (ГНУ Зон. НИИСХ Северо-Востока им. Рудницкого), Памяти Чепелева (ФГБНУ Уральский НИИСХ) и Белгородский 100 (ОАО НПФ «БЕЛСЕЛЕКТ»). Конкурсное сортоиспытание было проведено в 2017-2019 гг. в колхозе (СХПК) им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики.
Опыт полевой, однофакторный, по-вторность вариантов шестикратная. Размещение вариантов систематическое. Общая площадь делянки - 40 м2, учетная площадь - 1,05 м2. Исследования проводили согласно Методике государственного сортоиспытания [1985]. Существенность разницы в показаниях между вариантами выявляли методом дисперсионного анализа [11]. Показатели пластичности и стабильности сортов ячменя рассчитывали по методике S. А. ЕЬеАай и W. Б. Russel [12] в изложении В. А. Зыкина и др. [1], которые основаны на вычислении двух параметров: коэффициента линейной регрессии и дисперсии. Первый характеризует реакцию генотипа на улучшение условий выращивания, а второй показывает стабильность сорта в различных абиотических условиях.
Метеорологические условия вегетационных периодов за годы исследований отличались друг от друга и среднемноголет-них. В 2017 году развитие растений ячменя происходило при относительно низкой среднесуточной температуре воздуха и достаточном запасе влаги. В 2018 г. май и июнь были умеренно влажными и теплыми, июль - теплым и сухим. Август характеризовался среднесуточной температурой воздуха, близкой к среднемноголетним значениям и относительно небольшим количеством осадков. В 2019 г. май, июнь и июль были прохладными, а август - умеренно теплым. Увлажнение в указанном вегетационном периоде было умеренным в мае и июне, относительно умеренным - в июле и очень обильным - в августе.
Конкурсные сортоиспытания сортов ячменя проводили на дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве (табл. 1). Пахотный слой характеризовался содержанием гумуса от среднего до повышенного (2,7-3,5%), подвижного фосфора - от повышенного до очень высокого (150-200 мг/кг почвы), обменного калия -от повышенного до высокого (120-210 мг / кг почвы), рН - от слабокислой до близкой к нейтральной (5,5-5,6).
Таблица 1
Агрохимические показатели пахотного слоя дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы
Год Гумус, % рН Подвижные элементы, мг/кг
Р2О5 К2О
Результаты. Изучаемые сорта ячменя сформировали урожайность 329-455 г/м2 в 2017 г.; 201-350 г/м2 в 2018 г.; 303-353 г/м2 в 2019 г. (табл. 2). Индекс условий окружающей среды (Ц) по годам колебался от -0,55 до +0,55. Положительное значение индекса формируется за счет более полной реализации возможного потенциала генотипа в этих абиотических условиях. Высокие отрицательные показатели связаны с низким адаптивным потенциалом сортов [3]. Относительно наиболее благоприятные абиотические условия для роста и развития растений наблюдались в 2017 г., при индексе условий среды Ц =+0,55 и средней урожайности сортов 383 г/м2.
Таблица 2
Урожайность зерна сортов ячменя, г/м2
Сорт Год Среднее Отклонение от стандарта
Сонет ^1) 341 263 353 319 Раушан 407 350 345 367 +48
Памяти Чепелева 329 201 314 281 -38
Белгородский 100 455 300 303 353 +34
Родник Прикамья 382 249 323 318 -1
НСР05 39 26 25 14
Среднее 383 273 328 328
Индекс среды I) 0,55 -0,55 0,00
Относительно худшие абиотические условия сложились в 2018 г., когда индекс среды (Г|=-0,55) был высоким и отрицательным, поэтому сорта обеспечили низкую среднюю урожайность 273 г/м2.
В 2017 г. относительно наибольшую урожайность 455 г/м2 имел ячмень Белгородский 100, наименьшую - 329 г/м2 Памяти Чепелева. Сорта Родник Прикамья, Раушан, Белгородский 100 сформировали урожайность 382 -455 г/м2 зерна, что существенно выше на 41114 г/м2 урожайности (341 г/м2) у контрольного сорта Сонет при НСР05 - 39 г/м2. Наибольшую урожайность 350 г/м2 в 2018 г. имел ячмень Раушан, урожайность которого превышала на 37-99 г/м2 и 87-149 г/м2 соответственно аналогичный показатель других изучаемых сортов при НСР05 - 26 г/м2. В 2019 г. наименьшая урожайность зерна 314 г/м2 была у ячменя Памяти Чепелева. Наибольшую урожайность 345 г/м2 и 353 г/м2 соответственно имели сорта Раушан и Сонет при НСР05-25 г/м2.
Густота продуктивного стеблестоя к уборке у изучаемых сортов ячменя в среднем составила 399 шт./м2. У сортов Раушан и Белгородский 100 выявлено существенно больше на 83 и 32 шт./м2 продуктивных стеблей соответственно при НСР05 - 18 шт./м2 относительно аналогичного значения (379 шт./м2) в контрольном варианте у сорта Сонет. Сорта РодВ среднем за 2017-2019 гг. наименьшая урожайность 281 г/м2 была у сорта Памяти Чепелева, что существенно ниже на 38 г/м2 урожайности ячменя Сонет. Наибольшую урожайность 367 г/м2 имел сорт Раушан, что выше на 48 г/м2 урожайности ячменя Сонет и на 14 г/м2 - сорта Белгородский 100 при НСР05 - 14 г/м2.
Наблюдалась разница по показателям элементов структуры урожайности у сортов ячменя (табл. 3). Наибольшей (85 %) полевой всхожестью семян обладал сорт Памяти Чепе-лева, что существенно выше на 3 % данного показателя у сорта Сонет при НСР05-2 %. Остальные сорта имели данный показатель на уровне полевой всхожести семян в контрольном варианте. Корреляционная связь между урожайностью зерна сортов ячменя и полевой всхожестью семян была средней отрицательной (г=-0,43). Существенно больше на 1838 шт./м2 продуктивных растений к уборке наблюдали у сортов Родник Прикамья, Белгородский 100 и Раушан при НСР05 - 15 шт./м2.
ник Прикамья и Памяти Чепелева сформировали аналогичный показатель на уровне ячменя Сонет. Корреляционный анализ выявил наличие средней и сильной положительной связи урожайности с густотой стояния продуктивных растений (г = 0,69) и продуктивных стеблей (г = 0,88).
Таблица
Элементы структуры урожайности сортов ячменя (среднее 2017-2019 гг.)
Сорт Полевая всхожесть семян, % Продуктивные, шт./м2 Высота растений, см
растения стебли
Сонет^.) 82 303 379 91,1
Раушан 81 341 462 82,7
Памяти Чепелева 85 311 372 75,3
Белгородский 100 81 335 411 84,6
Родник Прикамья 82 322 371 79,6
Среднее 82 323 399 82,7
НСР05 2 15 18 2,1
Коэффициент корреляции -0,43 0,69 0,88 0,40
Сорта отличались и по высоте растений. Относительно высокими (91,1 см) были растения сорта Сонет, что на 6,5-15,8 см существенно выше растений остальных сортов ячменя при НСР05 - 2,1 см.
У сортов колос существенно различался по длине. Относительно большую (6,3 см) имел сорт Раушан, что на 0,3 см больше аналогичного показателя (6,0 см) у ячменя Сонет. У сортов Родник Прикамья и Памяти Чепеле-ва длина колоса была существенно меньше на 0,4-0,7 см относительно аналогичного показателя у растений в контрольном варианте.
Продуктивность колоса у сортов Раушан (0,84 г), Белгородский 100 (0,88 г) и Родник Прикамья (0,86 г) была на уровне продуктивности (0,87 г) соцветия у ячменя Сонет. Сорт Памяти Чепелева имел массу зерна колоса на 0,07 г существенно ниже продуктивности соцветия ячменя (0,87 г) Сонет при НСР05 -0,04 г. Урожайность зерна сортов ячменя имела сильную положительную корреляционную связь (г =0,8 и 0,84) с длиной и с озерненно-стью колоса, положительную среднюю корреляцию (г = 0,59) с массой зерна соцветия.
Для более полной характеристики сортов ячменя были рассчитаны параметры экологической пластичности (коэффициент регрессии) и стабильности (среднеквадратичное отклонение от линии регрессии). Величина реаНаибольшее 18,2 шт. зерен в колосе сформировал ячмень Раушан, что значительно выше на 1,4 шт. данного показателя 16,8 шт. в контрольном варианте при НСР05 - 1,2 шт. Существенно меньшую озерненность на 1,5 шт. имел сорт Памяти Чепелева. У остальных сортов озерненность была на уровне аналогичных значений контрольного варианта. Масса 1000 зерен у сортов составила 48,254,8 г. Ячмень Раушан имел данный показатель существенно ниже на 4,3 г, чем масса 1000 зерен (52,5 г) у сорта Сонет при НСР05 -3,7 г. У других сортов существенной разницы по данному показателю не выявлено.
Таблица 4
лизации потенциала урожайности сортов ячменя - коэффициент вариации - был наибольший 25,1 % у сорта Белгородский 100. Результаты исследований показали, что сорта с высокой чувствительностью к изменениям в абиотических условиях можно включить сорт ярового ячменя Памяти Чепелева (Ы = 1,16). Сорта Раушан и Сонет (Ы=0,52...0,71) можно охарактеризовать как полуинтенсивного вида со слабой реакцией на улучшение условий выращивания. Сорта Белгородский 100 и Родник Прикамья требовательны к высокому уровню абиотических условий (Ы=1,21 ... 1,41).
Погодные условия оказывают существенное влияние на урожайность и элементы ее структуры возделываемых полевых культур. Метеорологические условия в разные годы
Элементы продуктивности соцветия сортов ячменя (среднее 2017-2019 гг.)
Сорт Длина, см Количество зерен колосе, шт. Масса 1000 зерен, г Масса зерна, г
Сонет ^1) 6,0 16,8 52,5 0,87
Раушан 6,3 18,2 48,2 0,84
Памяти Чепелева 5,3 15,3 52,1 0,80
Белгородский 100 6,1 17,0 54,8 0,88
Родник Прикамья 5,6 16,2 54,4 0,86
Среднее 5,9 16,7 52,4 0,85
НСР05 0,2 1,2 3,7 0,04
Коэффициент корреляции 0,83 0,84 -0,22 0,59
могут значительно отличаться. Особенно это относится к динамике температуры, общему количеству осадков и их распределению по времени [1]. Поэтому разные метеорологичеСлабая вариабельность урожайностии наблюдалась у сортов Родник Прикамья (Sd2 =0,004) и Раушан ^2= 0,075). Стабильность урожайности этих сортов свидетельствует о том, что с улучшением абиотических условий выращивания их урожайность возрастает. Наибольшие колебания урожайности имел сорт Белгородский 100, показатель стабильности которого равен 0,369, что характерно для сортов иинтенсивного типа.
Для более объективной оценки изучаемых сортов ячменя был рассчитан ряд статистических показателей, определяющих их адаптивные свойства, а иименно стрессо-устойчивость (Утт-Утах), генетическую гибкость и размах урожайности. Белгородский 100 показал высокую стрессоустойчивость среди сортов ячменя (Утт-Утах= -1,55т/га). Относительно высокий показатель генетической гибкости (У тах+Утт)/2) отмечен у сортов Раушан (3,76 т/га) и Белгородский 100 (3,78 т/га), что подтверждает в большей степени соответствие между генотипом сорта и факторами окружающей среды
Выводы. При конкурсном сортоиспытании ячменя в 2017-2019 гг. наименьшая средняя урожайность зерна ячменя 281 г/м2 обесские условия в каждом вегетационном периоде влияли на стабильность урожайности сортов ячменя.
Таблица 5
печил сорт Памяти Чепелева, а наибольшую 367 г/м2- сорт Раушан. Урожайность зерна сортов ячменя имела сильную положительную корреляционную связь (г =0,83...0,88) с густотой продуктивного стеблестоя, с длиной и озерненностью колоса. C плотностью стояния продуктивных растений к уборке, с высотой растений, с массой зерна колоса урожайность зерна имела положительную среднюю корреляцию (г =0,40.0,69). Урожайность 367 г/м2 зерна ячменя сортов Раушан сформировалась при 341 шт./м2 продуктивных растений, 462 шт./м2 продуктивных стеблей, при длине колоса 6,3 см, 18,2 шт. озерненности, 0,84 г массе зерна колоса соответственно. Ячмень Памяти Чепелева обладал высокой отзывчивостью на изменение условий среды (Ы=1,16). Сорта ячменя Раушан и Сонет (Ы = 0,52 ... 0,71) были охарактеризованы как полуинтенсивный тип со слабой реакцией на улучшение абиотических условий выращивания. Сорта Белгородский 100 и Родник Прикамья были требовательны к высокому уровню технологии возделывания (Ы=1,21...1,41). Самый высокий показатель стабильности (0,075) отмечен у сорта Раушан.
Коэффициенты экологической пластичности
и адаптивности сортов ячменя (среднее 2017-2019 гг.)
Сорт Параметр экологической пластичности Параметр адаптивности
коэффициент вариации, V, % коэффициент пластичности, Ъ коэффициент стабильности, Ба2 стрессо-устойчивость, У2-У1, г/м2 генетическая гибкость, (У1+У2)/2, г/м2 размах урожайности, а, %
Сонет^.) 15,3 0,71 0,174 -90 308 25,5
Раушан 9,4 0,52 0,075 -62 376 15,2
Памяти Чепелева 24,9 1,16 0,161 -128 265 38,9
Белгородский 100 25,1 1,41 0,369 -155 378 34,1
Родник Прикамья 21,0 1,21 0,004 -133 316 34,8
ENVIRONMENTAL PLASTICITY AND ADAPTIVITY VARIETIES OF BARLEY
B. B. Borisov, Graduate Student E-mail: bratborys@yandex.ru
Ch. M. Islamova, Cand. Agr. Sci., Associate Professor
E-mail: Chulpanislamova_85@mail.ru
I. Sh. Fatykhov, Dr. Agr. Sci., Professor
E-mail: Fatykhovildus@mail.ru
N. I. Mazunina, Cand. Agr. Sci., Associate Professor
E-mail: Nadya.mazunina.67@mail.ru
Izhevsk State Agricultural Academy
ABSTRACT
For 2017-2019 in competitive variety testing, the lowest average barley grain yield of 281 g/m2 was in the Pameti Chepeleva variety and the largest 357 - 367 g/m2 in the Belgorodskiy 100 and Raushan varieties. The grain yield of barley varieties had a strong positive correlation (r=0.83 ... 0.88) with the density of the productive stalk, with the length and grain content of the spike.
With the density of standing of productive plants for harvesting, with the height of the plants, with the weight of the grain of the ear, the grain yield had a positive average correlation (r = 0.40 ... 0.69). Yields of 357 - 367 g/m2 of barley grain of the Raushan and Belgorodskiy 100 varieties were formed at 341 and 335 pcs/m2 of productive plants, 462 and 411 pcs/m2 of productive stems, 6.3 and 6. cm spike length, 18.2 and 17.0 pieces of grain, 0.84 and 0.88 g of the weight of the grain of the ear, respectively. The Chemelev Memory Variety was highly responsive to changing environmental conditions (bi = 1.16). Barley varieties Raushan and Sonnet (bi = 0.52 ... 0.71) were characterized as a semi-intensive type with a weak reaction to the improvement of abiotic growing conditions. Varieties Belgorod 100 and Rodnik Prikamya are demanding for a high level of cultivation technology (bi=1.21 ... 1.41). The highest stability index was observed in the varieties Raushan (0,07) and Rodnik Prikamya (0,00).
References
