На территории СФО за 1996–2016 гг. в производственных посевах в среднем урожайность ячменя составляла – 15,7 ц/га и варьировала (в 2 раза) от 10,2 до 20,3 ц/га. В Республике Тыва средняя урожайность – 7,5 ц/га и различалась в 5,5 раз (от 2,0 до 10,9 ц/га). Такое сильное колебание по земледельческим зонам связано с большой их контрастностью по почвенно-климатическим условиям [1]. Климат Республики Тыва из всей территории Восточной Сибири имеет более широкую амплитуду изменчивости, это обусловлено непосредственной близостью к обширным пространствам сухих и пустынных степей Монголии. Вегетационный период (80–100 дней) характеризуется поздним прекращением заморозков весной и раним возвратом их осенью. Осадки выпадают в малом количестве и распределяются неравномерно по всей территории, которая относится к зоне недостаточного увлажнения (300–350 мм) [2]. Ввиду суровости климата республики и менее благоприятных погодных условий вегетации необходимо создавать более адаптивные сорта.
В производстве по значимости в слагаемой урожайности важнейшее место занимает – сорт (гибрид) [3]. За счет внедрения новых адаптивных сортов достигается вклад в повышение продуктивности до 50 %. Дальнейшая селекционная работа на генетическом уровне будет постепенно поднимать вклад сорта в урожайность примерно до 80 %.
Академик РАН Н.А. Сурин в своих работах отмечает для селекции в Восточной Сибири важнейшее значение адаптивного исходного материала, для создания и внедрения новых сортов с постоянной и надежной устойчивостью к неблагоприятным факторам среды региона [4–6].
В связи с этим весьма актуальными являются оценка и выявление источников урожайности образцов ячменя по параметрам пластичности и стабильности в климатических условиях Республики Тыва.
Цель исследования – оценка параметров экологической пластичности и стабильности урожайности образцов ячменя в условиях Республики Тыва, и на этой основе выявление адаптивных источников.
Материалы и методы исследования
Экспериментальная часть работы проводилась на опытном поле опорного пункта Тувинской НИИСХ в 2011–2016 гг. Предшественник – чистый пар. Почва – темно-каштановая легкосуглинистая, с нейтральной реакцией почвенного раствора (рН 7,0). Содержание гумуса по Тюрину – 4,5 %. Учётная площадь делянки – 28 м2. Повторность 4-кратная. Закладка опытов, фенологические наблюдения и учет урожая осуществлялись согласно методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Математическую обработку проводили по Б.А. Доспехову.
В качестве объектов изучения для определения параметров стабильности были взяты 10 образцов ярового ячменя, полученные методом индивидуального отбора из гибридных популяций – из Красноярского НИИСХ (7образцов): У-50-3008, У-53-3838, У-53-3837, У-49-3796, У-47-3787, У-47-3778, У-53-3828; СибНИИРСа (2 образца): Л-19-101; Л-21-116; сорт Витим (Бурятский НИИСХ) и сорт стандарт Донецкий 8. Расчет показателей пластичности и стабильности проводили по методике S.A. Eberhart and W.A. Russell.
Результаты исследования и их обсуждение
Погодные условия в 6-летний период проведения эксперимента с 2011 по 2016 г. существенно различались между собой по влагообеспеченности и режиму среднесуточных температур. 2011, 2013 гг. характеризуются как избыточно влажные (ГТК = 1,74… 1,92); 2014, 2016 гг. – умеренно влажные (1,29… 1,30); 2012 г. – недостаточно влажный (1,18); 2015 г. – засушливый (0,73). Более подробно погодные условия приведены в наших ранних исследованиях [7]. Такие значимые различия погодных условий позволили достоверно выявить образцы с повышенной пластичностью и стабильностью.
Урожайность сельскохозяйственных растений находится в тесной зависимости от условий выращивания, т.е. необходимо гармоничное развитие элементов продуктивности у растений. Адаптивные сорта при угнетении одних элементов, как правило, компенсируют за счет более выраженно развитых других элементов [8–9].
Э.Д. Неттевич (1985) считает важным критерием оценки адаптивности экологическую пластичность и стабильность сорта [10]. Следует раскрыть определения в нашем понимании: стабильность – способность сорта хранить относительное постоянство признаков при изменении условий среды; пластичность – реакция сорта на различные условия среды, т.е. на улучшение условий выращивания повышается продуктивность, и наоборот.
За годы исследований 2011–2016 гг. в среднем наибольшую урожайность показал образец Л-19-101 – 20,6 ц/га, максимальная в 2013 г. – 34,9 ц/га, минимальная в 2014 г. – 8,2 ц/га. Превысили стандартный сорт Донецкий 8 образцы У-53-3838, Л-21-116 (2015), У-47-3778 (2015), У-53-3828, Витим (2013) (табл. 1).
Сильное варьирование урожайности и различные погодные условия в годы исследований видны при расчете индекса среды (Ij). Отрицательное значение указывает на резкие изменения условий погоды, то есть в период вегетации были сильные изменения погодных ресурсов, как осадков, так и температурных значений в 2011 г. – 1,4; 2012 г. – 4,0; 2014 г. – 9,2; 2015 г. – 0,3 отрицательные неблагоприятные; 2013 г. + 14,9 наиболее благоприятный; 2016 г. – 0,0 нейтральный.
Таблица 1
Пластичность и стабильность урожайности образцов ячменя в Республике Тыва, 2011–2016 гг.
|
Образец |
Урожайность по годам, ц/га |
Среднее |
Сумма |
Cv % |
Bi |
σ2d, |
|||||
|
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
||||||
|
Донецкий 8 ст-т |
23,2 |
19,0 |
19,1 |
11,2 |
18,1 |
24,0 |
19,1 |
114,6 |
23,9 |
0,21 |
90 |
|
У-50-3808 |
17,0 |
12,1 |
27,4 |
10,3 |
12,3 |
16,5 |
15,9 |
95,6 |
38,9 |
0,73 |
19 |
|
Витим |
7,0 |
16,0 |
35,7 |
7,4 |
10,1 |
7,2 |
13,9 |
83,4 |
80,7 |
1,19 |
287 |
|
У-53-3838 |
16,1 |
11,1 |
50,1 |
7,5 |
14,2 |
22,7 |
20,3 |
121,7 |
76,3 |
1,87 |
149 |
|
У-53-3837 |
6,9 |
11,0 |
33,3 |
8,1 |
7,4 |
6,8 |
12,3 |
73,5 |
85,1 |
1,12 |
267 |
|
У-49-3796 |
18,9 |
17,0 |
40,8 |
7,3 |
13,5 |
16,3 |
19,0 |
113,8 |
60,3 |
1,36 |
49 |
|
У-47-3787 |
19,4 |
13,1 |
21,0 |
6,5 |
21,6 |
17,3 |
16,5 |
98,9 |
35,0 |
0,52 |
67 |
|
Л-19-101 |
22,1 |
12,8 |
34,9 |
8,2 |
22,4 |
23,0 |
20,6 |
123,4 |
45,1 |
1,10 |
40 |
|
Л-21-116 |
16,7 |
13,6 |
33,8 |
9,3 |
23,0 |
22,4 |
19,8 |
118,8 |
43,5 |
1,03 |
32 |
|
У-47-3778 |
16,2 |
11,0 |
26,7 |
7,4 |
23,8 |
18,8 |
17,3 |
103,9 |
42,6 |
0,79 |
78 |
|
У-53-3828 |
14,8 |
12,8 |
34,3 |
8,5 |
24,1 |
18,3 |
18,8 |
112,8 |
49,1 |
1,09 |
53 |
|
средняя |
16 |
14 |
32 |
8 |
17 |
18 |
1,00 |
102 |
|||
|
Cv, % |
32,4 |
19,5 |
27,1 |
17,0 |
34,9 |
33,6 |
43,9 |
90 |
|||
|
колебание |
16,3 |
8 |
31 |
4,7 |
16,7 |
17,2 |
1,7 |
268 |
|||
|
сумма |
178 |
150 |
357 |
92 |
191 |
193 |
|||||
|
Ij индекс среды |
–1,4 |
–4,0 |
14,9 |
–9,2 |
–0,3 |
0,0 |
|||||
Таблица 2
Характеристика образцов ячменя по параметру пластичности и стабильности урожайности
|
Образец |
Характеристика |
|
Донецкий 8 |
Среднестабильный, непластичный, среднеурожайный |
|
У-50-3808 |
Стабильный, непластичный, низкоурожайный |
|
Витим |
Нестабильный, пластичный, низкоурожайный |
|
У-53-3838 |
Среднестабильный, высокопластичный, урожайный |
|
У-53-3837 |
Нестабильный, пластичный, неурожайный |
|
У-49-3796 |
Стабильный, пластичный, урожайный |
|
У-47-3787 |
Стабильный, непластичный, низкоурожайный |
|
Л-19-101 |
Стабильный, пластичный, урожайный |
|
Л-21-116 |
«-« |
|
У-47-3778 |
Среднестабильный, непластичный, среднеурожайный |
|
У-53-3828 |
Стабильный, пластичный, среднеурожайный |
Из приведенных расчетов к группе пластичных образцов (имеющих Bi более 1) относятся Витим (1,19), У-53-3838 (1,87), У-53-3837 (1,12), У-49-3796 (1,36), Л-19-101 (1,10). Данные образцы отличаются существенным отзывом на улучшение условий роста, однако они требовательны к высокому уровню агротехники, поэтому для наилучших результатов (максимальной отдачи) необходимо обеспечить полный интенсивный технологический цикл возделывания (табл. 2).
Не пластичные образцы (Bi менее 1) – Донецкий 8(0,21), У-50-3808 (0,73), У-47-3787 (0,52), У-47-3778 (0,79), У-53-3828 (1,09). Данные образцы на экстенсивном фоне (низкий плодородный предшественник, неблагоприятные погодные условия гидротермического режима) максимально используют свой генетический потенциал, нежели высокопластичные.
При расчетах у образцов Л-21-116 выявлена bi = 1, а это значит, что урожайность сорта изменяется прямо пропорционально изменению условий роста.
Как уже отмечалось, еще одной важной характеристикой образцов является стабильность s2. Наиболее стабильные (19-49) – У-50-3808, Л-19-101, Л-21-116, У-49-3796.
Нестабильные (267-287) – Витим, У-53-3837.
У-53-3838 – среднестабильный и высокопластичный (bi = 1,87) с прибавкой к стандартному сорту Донецкий 8 + 0,8ц/га (при урожайности 20,3 ц/га).
Выводы
1. В почвенно-климатических условиях Республики Тыва величина урожайности ярового ячменя в наибольшей мере зависит от сложившихся погодных условий.
2. Из изучаемых образцов ярового ячменя Красноярской селекции выделился образец +0,9 ц/га У-53-3838 и Новосибирской селекции +0,7…1,5 ц/га Л-21-116, Л-19-101.
3. Выделенные стабильные и пластичные (У-53-3838, У-49-3796, Л-19-101, Л-21-116) образцы необходимо вовлекать в программу скрещиваний адаптивной селекции для территории Республики Тыва.