Использование критериев адаптивности для оценки сортов озимых зерновых культур

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Использование критериев адаптивности для оценки сортов озимых зерновых культур

Д.В. Караульный,

Л.В. Кукреш

Аннотация

В статье дана оценка новых и районированных сортов озимой пшеницы и тритикале по уровню экологической адаптивности с целью внедрения в производство сортов с наибольшей степенью приспособленности к конкретным условиям зоны произрастания. Данный метод оценки сортов призван повысить эффективность сортоиспытания и дать более объективные рекомендации производству.

The article presents estimation of new and zoned varieties of winter wheat and triticale according to the level of ecological adaptability, with the aim of application of varieties with the highest degree of adaptability to concrete conditions of the zone of growing. This method of varieties' estimation can increase efficiency of variety testing and provide more objective recommendations for use in production.

Введение

Анализ результатов Государственного сортоиспытания показывает обоснованность принимаемых решений по районированию новых сортов и гибридов озимых зерновых культур. В то же время агроэкологические особенности наиболее проблематичной северо-восточной части Беларуси требуют, наряду с традиционной оценкой сортов, дополнения их характеристики оценкой по уровню экологической адаптивности и внедрения в производство сортов с наибольшей степенью приспособленности к условиям произрастания. Следовательно, оценка сортов на стабильность и широкую адаптивность по ряду признаков должна стать условием принятия решения о районировании новых сортов.

Анализ источников

Процесс адаптивного размещения и возделывания нового сорта нужно проводить одновременно с анализом трехлетней урожайности сортов, а также давать оценку, определяющую адаптивные особенности сортов данной культуры по отношению к факторам среды. Для этих целей используют метод математического моделирования, который служит дополнением к обычной оценке сортов. Метод S.A. Eberhart и W.A. Russell изложенный В.З. Пакудиным [1], позволяет определить пластичность и стабильность какого-либо генотипа. Он основан на расчете двух параметров: коэффициента линейной регрессии, характеризующего экологическую пластичность сорта, и среднее квадратическое отклонение от линии регрессии, определяющее стабильность сорта в различных условиях среды. Эти термины подразумевают процесс изменения в структуре и функциях организма, обеспечивающих выживаемость в варьирующих условиях внешней среды. Адаптация отражает все связи и отношения, которые устанавливаются между растением, фитоценозом в целом и окружающей средой. Проблема соотношения потенциальной продуктивности и экологической устойчивости сортов приобретает все большее теоретическое и практическое значение.

Пластичность - адаптивная реакция генотипов на изменение условий внешней среды, приводящая к соответствующему изменению продуктивности или других признаков организма. Стабильность - адаптивная реакция генотипа, приводящая к соответствию изменений состояния признаков и свойств организма изменениям условий внешней среды. Выражается степенью отклонений состояния признаков и свойств организма от их линии регрессии [5, 6, 7]. В нашей редакции стабильность - это адаптивная реакция генотипа, характеризующая степень устойчивости изменений состояния признаков и свойств организма в соответствии с изменениями условий внешней среды. Генотипы с широкой экологической адаптивностью имеют низкую стабильность, поскольку в разных условиях их реакция на изменение факторов среды неустойчива [8].

Методы исследования

По результатам наших исследований на ГСХУ «Горецкая сортоиспытательная станция» (2003-2007 гг.) нами проведен расчет и оценка параметров экологической адаптивности сортов озимых зерновых культур. Исследования проводились на основе методик государственного сортоиспытания полевых культур. Использовались методы анализа, обобщения, сравнения.

Основная часть

Сорта озимых зерновых пшеницы и тритикале проявили специфические реакции на изменения условий выращивания. На наличие определенной специфичности указывает коэффициент линейной регрессии, отображающий экологическую пластичность (Вi). Он показывает их реакцию на изменение условий выращивания и может принимать значения >, < или = 1. Сорта, коэффициент пластичности у которых значительно ниже единицы (Вi<1), относятся к нейтральному типу (с низкой экологической пластичностью). Они менее отзываются на изменения факторов среды и в условиях интенсивного земледелия не могут достигать высоких результатов, но при неблагоприятных условиях у них меньше снижаются показатели продуктивности в сравнении с сортами интенсивного типа. Сорта, коэффициент пластичности у которых выше единицы (Вi>1), относятся к интенсивному типу. Они обладают высокой пластичностью и специфической адаптацией, т.е. при оптимальных условиях дают высокие урожаи. Однако в неблагоприятные по погодным условиям годы у них резко снижается продуктивность. При коэффициенте пластичности, равном или близком к единице (Вi = 1) (высокая экологическая пластичность), изменение показателей у сорта соответствует изменению экологических условий [1].

SІ - мера стабильности сорта. Данный коэффициент показывает отклонение фактических урожаев от теоретических, рассчитанных на основе средней урожайности сорта и индекса условий среды. Чем меньше отклонение от нуля, тем стабильнее сорт. Коэффициент стабильности (SІ) стремится к нулю [1].

Погодные условия в годы исследований значительно различались, что позволило всесторонне и объективно оценить изучаемый материал.

По результатам проведенных исследований, лучшие условия для изучаемых сортов сложились в 2004 г. В 2003 г. наблюдалась осенняя засуха и неблагоприятные условия зимовки. 2005 г. характеризуется холодным вегетационным периодом и переувлажнением. В 2006 г. растения с зимовки вышли поврежденными снежной плесенью. В 2007 г. неблагоприятные условия сложились из-за града с ливневым дождем, вызвавшие раннее полегание посевов. Условия среды (Ii) значительно различались по всем годам исследований и оказывали влияние на формирование урожайности озимой пшеницы (табл. 1, 2, 3). Индекс условий среды рассчитывался по совокупности трех лет в каждом блоке. В разных блоках один и тот же год может иметь разные показатели индекса в зависимости от значимости фактора, влияющего на продуктивность посевов в данном блоке. Урожайность озимой пшеницы изменялась в зависимости от условий года. Самые лучшие условия для роста и развития растений озимой пшеницы и высокая урожайность была в 2004 г. Это характеризуется положительными значениями показателя индекса условий среды (Ii), в блоке №1 он равен 12,86 и в блоке №2 - 5,3438.

Таблица 1

Параметры экологической адаптивности сортов озимой пшеницы за 2003-2005 гг. (блок №1)

В 2005 г. у изучаемых сортов озимой пшеницы получена довольно высокая урожайность. Индекс условий среды в 2005 г. принимал положительные значения в блоке №1 (Ii = 4,5852) и в блоке №3 (Ii = 2,5296), отрицательное значение в блоке №2 (Ii = -1,681).

Крайне неблагоприятными условиями вегетационного периода характеризовался 2003 г., когда индекс условий среды был с самым низким отрицательным значением (Ii = -17,45).

В изученном наборе сортов озимой пшеницы наибольшей реакцией на условия года (с коэффициентом пластичности выше единицы) в блоке №1 отличались сорта Труженица (Вi = 1,3372), Спектр (Вi = 1,3812), Узлёт (Вi = 1,3115). В блоках №2 и №3 сорт Арина (Вi = 1,2027 и 1,7266), в блоке №2 сорта Сукцес (Вi = 1,1202), Кубус (Вi = 1,4988), в блоке №3 сорт Выник (Вi = 1,1077). Эти сорта отзывчивы на улучшение условий роста, но в неблагоприятных условиях они заметно снижали продуктивность. Сорта Сукцес, Кубус и Выник по итогам трёхлетнего испытания были более урожайными и стабильно превышали контрольные сорта по урожайности.

Таблица 2

Параметры экологической адаптивности сортов озимой пшеницы за 2004-2006 гг. (блок №2)

Самой высокой, максимальной реакцией на условия произрастания из всех сортов отличался сорт Декан (блок №2), коэффициент пластичности (Вi) которого составил 2,3955, при этом сорт был с самой нестабильной урожайностью (SІ = 118,5518).

Контрольные сорта Капылянка и Центос являются сортами интенсивного типа. Так, у сорта Капылянка в двух блоках (№2 и №3) значения коэффициента пластичности выше единицы (Вi = 1,1288 и 1,4581). Очень важно, что в неблагоприятных климатических условиях сорт Капылянка показывал высокую урожайность. Так, например, в 2003 г. индекс условий среды был с отрицательным значением (Ii = -17,45), и средняя урожайность сортов озимой пшеницы составила 55,5 ц/га, при урожайности контрольного сорта Капылянка 63,1 ц/га. В блоке №1 у контрольного сорта Капылянка коэффициент пластичности был близким к единице (Вi = 0,9452), что является в неблагоприятных сложившихся климатических условиях отличным свойством сорта. Контрольный сорт Капылянка имеет один из самых высоких показателей стабильности, (SІ), которая по блокам сортоиспытания №1, №2 и №3 составляет 0,1965, 0,1172 и 15,9093 соответственно. Сорт положительно отзывается на улучшение условий возделывания и более стабилен по урожайности в менее благоприятных условиях, что очень важно, так как в целом озимая пшеница значительно зависит от условий года и ее поведение более непредсказуемо по сравнению с озимыми рожью и тритикале.

Таблица 3

Параметры экологической адаптивности сортов озимой пшеницы за 2005-2007 гг. (блок №3)

Контрольный среднепоздний сорт Центос является отзывчивым на улучшение условий роста и является сортом интенсивного типа. Коэффициент пластичности (Вi) этого сорта в блоке №1 и №2 выше единицы и составил соответственно 1,1543 и 1,6952, но в неблагоприятных климатических условиях сорт заметно снижал урожайность. В блоке №3 коэффициент пластичности (Вi) сорта Центос составил 0,5322. Это значит, что сорт не реагировал на улучшение условий и нестабилен по урожайности в эти годы исследований. Контрольный сорт среднепоздней группы Центос с 2008 г. снят с сортоиспытания и заменен белорусским контрольным сортом Ядвися. сортоиспытание озимый зерновой адаптивность

Сорта, у которых показатель коэффициента пластичности равен или почти соответствует единице, являются экологически пластичными. У сорта Буссард (блок №2) пластичность почти соответствует единице (Вi = 1,0048) при высокой стабильности (SІ = 1,0106). Сорт Буссард не был районирован по причине меньшей средней урожайности по отношению к контролю.

Сорт Зарица в блоке №2 показывает высокую урожайность, в среднем 83,0 ц/га, с коэффициентом пластичности, близким к единице (Вi = 0,9385), и одним из лучших показателей стабильности (SІ = 0,3689). Это говорит о том, что сорт не реагировал на изменения условий выращивания, но и не снижал своих показателей в неблагоприятных условиях.

Все остальные сорта озимой пшеницы проявляли меньшую реакцию на улучшение условий года (сорта экстенсивного типа). В блоке №1 к ним относятся сорта Гродненская-24, Злата, Мелодыя, Паэзия. В блоке №2 это сорта Дар Зернограда, Зерноградка-9, Зерноградка-11, Дон-93, Ермак, Комплимент, Зарица, Сюита и Тонация, а в блоке №3 - сорт Водгук.

Лучшие сорта, районированные на основании наших предложений, эффективнее других сортов используют биоклиматические ресурсы северо-восточной зоны Республики Беларуь, и их лучше возделывать на экстенсивном фоне, где они дадут максимум отдачи при минимуме затрат. В блоке №2 к ним относятся сорта российской селекции: Дар Зернограда с коэффициентом пластичности Вi = 0,8548 и стабильностью SІ = 12,0970 и Дон-93 с коэффициентом пластичности Вi = 0,5425 и стабильностью SІ = 20,5735. Оба сорта, уступая контрольному сорту Капылянка по урожайности, являются ценными сортами по мукомольным и хлебопекарным качествам. У сорта Сюiта в блоке №2 (2004-2006 гг.) коэффициент пластичности (Вi) составил 0,8853 при удовлетворительной стабильности (SІ = 74,6850) из-за снижения урожайности в переувлажненном 2005 г. В блоке №3 (2005-2007 гг.) у данного сорта коэффициент пластичности (Вi) составил 0,3258 при также удовлетворительной стабильности (SІ = 46,8761) по причине вошедшего в анализируемый блок переувлажненного 2005 г. В блоке №2 сорт Тонация слабее реагировал на изменения условий среды, коэффициент пластичности составил ниже единицы (Вi = 0,4782) при хорошем показателе стабильности (SІ = 9,0344) и высокой урожайности - 88,4 ц/га.

Расчет параметров экологической адаптивности сортов озимой тритикале показал, что лучшие условия для роста и развития этой культуры складывались в годы с положительным значением индекса условий среды (Ii). Более высокому его значению соответствовал 2004 г., в блоке №1 индекс условий среды составил 14,49 и в блоке №2 - 11,467 (табл. 4, 5). Неблагоприятные метеорологические условия вегетационных периодов 2003 (блок №1), 2005 (блок №1 и №2) и 2007 (блок №3) годов оказали влияние на формирование урожайности озимой тритикале и показателей её экологической адаптивности. В эти годы исследований индексы условий среды были с отрицательным значением. В 2006 г. индекс условий среды принимал значение от -3,333 в блоке №2, до 3,867 в блоке №3 (табл. 6).

Таблица 4

Параметры экологической адаптивности сортов озимой тритикале за 2003-2005 гг. (блок №1)

Изучаемые сорта озимой тритикале проявили специфические реакции на изменяющиеся условия выращивания. На наличие определенной специфичности указывает коэффициент пластичности (Вi). Так, наибольшая реакция на условия года (коэффициент пластичности выше единицы) отмечены в блоке №1 у сорта Сокол (Вi = 1,1743), в блоке №2 и №3 у сорта Жыцень (Вi = 1,0393 и 1,5468), в блоке №3 у сортов Микола (Вi = 1,1991) и Тодан (Вi = 1,8396). Эти сорта являются отзывчивыми на улучшение условий роста (сорта интенсивного типа), но в неблагоприятных условиях они заметно снижали продуктивность.

Амплитуду колебаний урожаев характеризует коэффициент стабильности (SІ): чем меньше отклонение от нуля, тем стабильнее сорт. Из вышеперечисленных сортов интенсивного типа наиболее стабильная урожайность отмечена у сорта Жыцень в блоках №2 и №3 (SІ = 0,4184 и 4,7249) и у сорта Тодан (SІ = 0,0004). Нестабильным поведением характеризуются сорта Микола (SІ = 13,0454) и Сокол (SІ = 13,2409). Наиболее постоянно поведение сортов, коэффициент пластичности (Вi) которых равен или почти соответствует единице (экологически пластичные, полуинтенсивные).

Таблица 5

Параметры экологической адаптивности сортов озимой тритикале за 2004-2006 гг. (блок №2)

Так, почти равными, близкими к единице коэффициентами пластичности в блоке №1 характеризуются сорта Кастусь (Вi = 1,0404) и Рунь (Вi = 0,9967), в блоке №2 - сорт Витон (Вi = 1,0441). Таким образом, у них полное соответствие изменения урожайности изменению условий выращивания, их можно выращивать на полуинтенсивном фоне. Наиболее стабильными являются сорта Кастусь (SІ = 5,7010) и Рунь (SІ = 3,0870). Сорт Витон был чуть менее стабилен (SІ = 9,8283). Следовательно, можно на основании значений пластичности и достаточно высокой стабильности эти сорта отнести к экологически ценным, полуинтенсивным сортам.

Таблица 6

Параметры экологической адаптивности сортов озимой тритикале за 2005-2007 гг. (блок №3)

Контрольный сорт Мiхась отзывчив на улучшение условий роста. Так, в блоках №1 и №2 коэффициент пластичности его был выше единицы (Вi = 1,2796 и 1,3206), т.е. является сортом интенсивного типа. Урожайность сорта Михась была без значительных колебаний по годам, что характеризует его как экологически стабильный сорт. В блоке №3 (2005-2007 гг.) у сорта Михась коэффициент пластичности был ниже единицы (Вi = 0,8994), что характеризует его как сорт, не снижающий урожайности в неблагоприятных условиях (сорт экстремального типа). Контрольный сорт Михась за годы исследований был достаточно стабилен (SІ = 5,5839, 1,4213 и 9,2736 в блоках №1, №2 и №3). Можно сделать вывод, что сорт проявлял экологическую стабильность как в благоприятных, так и в неблагоприятных условиях вегетации.

Остальные сорта озимой тритикале не реагировали на изменения условий произрастания, и коэффициент пластичности у них был ниже единицы. К ним относятся в блоке №1 сорта Алесь, Мара и Ясь, в блоке №2 - Вектор и Вольтарио, в блоке №3 - Адась и Антось. Из вышеперечисленных сортов самым высокостабильным был сорт Антось (SІ = 0,2506).

Заключение

Расчет показателей экологической адаптивности, включающий в себя показатели пластичности и стабильности, позволил дифференцировать все сорта озимой пшеницы и тритикале, проходившие сортоиспытание в нашей зоне, по их реакции на условия возделывания на интенсивные (узкоадаптивные), полуинтенсивные (экологически пластичные) и экстенсивные (с нейтральной реакцией).

Для сортов озимой пшеницы, включенных в Государственный реестр на основании наших предложений, к интенсивным относятся сорта Капылянка, Центос, Сукцес, Кубус и Зарица. К экстенсивным сортам относятся Дар Зернограда, Дон-93, Сютиа и Тонация.

Среди сортов озимой тритикале, внесенных в Государственный реестр по Могилевской области, к сортам интенсивного типа относятся Михась и Жыцень. К экологически пластичным (полуинтенсивного типа) относятся сорта Кастусь, Рунь и Витон. К сортам, слабо реагирующим на изменения условий произрастания, не снижающим урожайности в отдельных неблагоприятных условиях (сорта экстенсивного типа), относятся Вольтарио и Антось.

Литература

1. Пакудин, В.З. Оценка экологической пластичности сортов / В.З. Пакудин // Генетический анализ количественных и качественных признаков с помощью математико-статистических методов / В.З. Пакудин. М.: ВНИИТЭИСХ, 1979. С. 40-44.

2. Бирюкович, Т.В. Сравнительная оценка параметров адаптивности различных сортов озимой ржи / Т.В Бирюкович, Э.П. Урбан, А.К. Золотарь // Сельское хозяйство - проблемы и перспективы: сб. науч. тр.: под ред. В.К. Пестиса. Гродно: ГГАУ, 2006. Т. 1. С. 467-470.

3. Жученко, А.А. Биологизация интенсификационных процессов как основа перехода к адаптивному развитию АПК / А.А. Жученко // Роль адаптивной интенсификации земледелия в повышении эффективности аграрного производства. Жодино, 1998, Том II. С. 3-10.

4. Жученко, А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства / А.А. Жученко, А.Д. Урсул. Кишинев: Штиинце, 1983. 303 с.

5. Сурин, Н.А. Использование критериев адаптивности при оценке новых сортов зерновых культур в системе государственного сортоиспытания / Н.А. Сурин, О.Г. Михарева // Проблемы опустынивания и защита биологического разнообразия природно-хозяйственных комплексов аридных регионов России: сб. междунар. науч.-практ. конф. М.: Изд-во «Совр. тетради», 2003. С. 127-132.

6. Иванченко, Э.Т. К методике изучения пластичности сортов / Э.Т. Иванченко // Селекция и семеноводство. Киев, 1978. Вып. 40. С. 16-25.

7. Бурдун, А.М. Методика интегральной оценки экологической адаптивности селекционного материала на ранних этапах его создания / А.М. Бурдун, Л.М. Лопатина. Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко, 1989. Ч. 1. 32 с.

8. Пакудин, В.З. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов с.-х. культур / В.З. Пакудин, Л.М. Лопатина // С.-х. биология. М. 1984. Т. 4. С. 109-113.

Размещено на Allbest.ru