Яровая пшеница в зерновом балансе республики занимает одно из ведущих мест, поэтому рост ее урожайности – важнейшая задача. Величина урожая зависит от ряда факторов: погодных условий, агротехники возделывания, правильного выбора предшественника и других. В Республике Тыва отрасль растениеводства и земледелия ведется в экстремальных почвенно-климатических условиях. Всем хлеборобам известно о том, что залогом хорошего урожая, кроме соблюдения технологии выращивания яровой пшеницы, является своевременное обеспечение влагой и теплом в период вегетации растений. Важнейшей чертой климата Республики Тыва является его резкоконтинентальность, которая выражается в крайне резкой смене суровой малоснежной продолжительной зимы жарким, сравнительно коротким летом, малым количеством атмосферных осадков, способствующим ранневесенним засухам. За год выпадает 100–250 мм осадков, температура воздуха доходит до -50°С зимой и +50°С летом.
При таких условиях многие выращиваемые сорта сельскохозяйственных культур не полностью проявляют свой генетический потенциал по продуктивности, способности давать продукцию высокого качества. В почвенно-климатических условиях Республики Тыва величина урожайности зерновых культур в наибольшей мере зависит от сложившихся погодных условий [4, 5].
В связи с этим наиболее эффективным и экономически выгодным средством для стабилизации производства зерна яровой пшеницы в условиях Республики Тыва является создание и распространение в производство экологически пластичных сортов [2, 6].
Поэтому одним из важнейших критериев оценки новых сортов в производстве при возделывании в местных агроэкологических условиях выступает урожайность и качество продукции. В связи с этим продолжение изучения параметров экологической пластичности селекционных линий яровой пшеницы в условиях Республики Тыва остается наиболее актуальным вопросом и вызывает определенный практический интерес. Необходимо выявить из общего числа селекционных линий наиболее пластичные в момент наступления критического периода для пшеницы. В республике это период выхода в трубку и цветения, так как он очень часто совпадает с действием повышенных температур и дефицитом почвенной влаги, а также период созревания, характеризующийся недостатком положительных температур.
Целью исследования является оценка выделившихся в коллекционном питомнике селекционных линий яровой пшеницы и выявление характера их экологической пластичности в экстремальных агрометеорологических условиях республики.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в период 2014–2016 гг. на опытном участке Тувинского научно-исследовательского института сельского хозяйства согласно Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [7]. Почва опытного участка темно-каштановая, легкосуглинистая, с нейтральной реакцией почвенного раствора (рH 7,0), содержанием гумуса по Тюрину 4,5 %. Предшественник – чистый пар на богаре.
Исходный материал был представлен 21 селекционной линией яровой пшеницы коллекции ВИР и СибНИИРС. В качестве стандарта использовался сорт Чагытай, районированный в республике с 2008 года. Повторность однократная. Учетная площадь делянки 1 м2. Обработка почвы и технология выращивания культур – общепринятые для региона [3]. Фенологические наблюдения проводились по основным фазам развития растений. Анализ по основным элементам структуры урожая проводился согласно методике Госсортоиспытания. В результате сортоиспытания в течение 3 лет исследований по комплексу признаков выделились 6 селекционных линий (Relin * К-54975; 1374–Э-02 self 7201X-02; 1309–Э-02 self 7084X-02; Скала БР х Кантегирская 89; Чагытай х Ирышанка 10; ГК-276 х Новосибирская 29). Проведен сравнительный анализ их основных элементов продуктивности.
Метеорологические условия в 2014–2016 гг. различались как по количеству выпавших осадков, так и по сумме температур. На основании показателей гидротермического коэффициента вегетационного периода яровой пшеницы 2014 и 2016 годы можно охарактеризовать как умеренно влажные (ГТК=1,29–1,30), 2015 год – засушливый (ГТК=0,73).
Результаты исследования и их обсуждение
В целях выявления характера экологической пластичности селекционных линий мягкой яровой пшеницы в экстремальных агрометеорологических условиях Республики Тыва были рассмотрены условия влагообеспеченности и температурные значения вегетационных периодов 2014–2016 гг. (табл. 1)
Таблица 1
Влагообеспеченность и температурный режим вегетационного периода мягкой яровой пшеницы на опытных полях ФГБНУ «Тувинский НИИСХ»
|
Период |
Среднемесячная температура воздуха, °С |
Количество осадков, мм |
||||||
|
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
среднее |
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
среднее |
|
|
Май отклонение от среднемноголетних |
8,5 –1,2 |
10,9 +1,2 |
9,1 –0,9 |
9,5 –0,2 |
51,7 +20,7 |
39,1 +8,1 |
28,4 –2,6 |
39,7 +8,7 |
|
Июнь отклонение от среднемноголетних |
15,5 –0,3 |
17,3 +1,5 |
16,8 +1,2 |
16,5 +0,7 |
53,8 +5,8 |
16,4 –31,6 |
43,0 –5,0 |
37,7 –10,3 |
|
Июль отклонение от среднемноголетних |
18,4 +1,5 |
19,9 +3 |
20,5 +3,6 |
19,6 +2,7 |
29,9 –43,1 |
58,1 –14,9 |
52,3 –20,7 |
46,8 –26,2 |
|
Август отклонение от среднемноголетних |
17,1 +2,6 |
17,3 +2,8 |
14,5 –0,1 |
16,3 +1,8 |
39,1 –28,9 |
31,6 –36,4 |
74,4 +6,4 |
48,4 –19,6 |
В мае значения температуры воздуха в 2014 и 2016 гг. были ниже среднемноголетних показателей соответственно на 12,4 и 9,0 %, а в 2015 – выше на 12,4 %. При этом количество осадков превышало среднемноголетние значение в 2014 г. на 66,8 %, а в 2015 г. – на 26,2 %. В 2016 г. осадков выпало на 8,4 % меньше, по сравнению со среднемноголетними данными.
Влагообеспеченность в фенофазу кущения зерновых в июне месяце в среднем за период исследований была ниже среднемноголетних данных на 21,5 %. В 2015 году отмечался наиболее острый дефицит осадков (меньше нормы на 65,8 %), а также наиболее высокая температура воздуха (выше среднемноголетних данных на 1,5°С или на 9,5 %). В 2016 году осадков также выпало меньше на 10,5 %, а в июне 2014 года, наоборот, осадков выпало на 12,1 % выше нормы, а температура воздуха была близка к среднемноголетним значениям.
Июль месяц (фаза колошения зерновых культур) во все годы исследований характеризовался низкой влагообеспеченностью и высоким температурным режимом: количество осадков было ниже нормы в среднем на 35,9 %, в 2014 г. – на 59,0 %, в 2015 г. – на 20,4 %, в 2016 г. – на 28,4 %, температура воздуха выше на 8,9–21,3 %.
Количество осадков в августе в среднем за период исследований составляло 64,9 % нормы, при этом в 2014 г. обеспеченность влагой составила лишь 57,5 %, а в 2015 г. – 46,5 % при повышенной среднемесячной температуре воздуха на 17,9 и 19,3 % соответственно. И только в 2016 г. количество осадков было несколько выше среднемноголетних значений на 9,4 %, а температурный режим на уровне нормы, но это не оказало положительного влияния на формирование урожая селекционных линий яровой пшеницы, испытавших недостаток влаги в период формирования вегетативных и генеративных органов.
В результате проведения структурного анализа урожая изучаемых в период 2014–2016 гг. выделившихся селекционных линий мягкой яровой пшеницы установлено, что наиболее высокие показатели элементов продуктивности отмечены в 2014 году, наиболее благоприятном по влагообеспеченности и температурному режиму для роста и развития растений (табл. 2).
Несмотря на практически одинаковый гидротермический коэффициент в 2014 и 2016 гг., все основные показатели продуктивности выделившихся селекционных линий яровой пшеницы в 2016 году были значительно ниже, чем в 2014 году. Это объясняется неравномерным распределением осадков в течение вегетационного периода, а также их недостатком в определенные фазы развития растений.
При определении взаимосвязи уровня влагообеспеченности в разные периоды вегетации культуры и основными показателями продуктивности яровой пшеницы установлена высокая положительная корреляция между количеством осадков в мае и такими параметрами, как продуктивность (r=0,88), вес зерна в колосе (r=0,86), количество зерен в колосе (r=0,85), масса 1000 зерен (r=0,92), длина стебля (r=0,91). Влагообеспеченность июня имеет среднюю положительную связь с вышеперечисленными параметрами продуктивности выделившихся селекционных линий яровой пшеницы (r=0,59…0,67).
Для полноценного развития растений, реализации их генетического потенциала и формирования высокой урожайности большое значение имеет достаточная их влагообеспеченность (не только за счет осадков, но и за счет почвенной влаги) в периоды "посев – всходы" и "всходы – кущение". Это связано с тем, что в фазу кущения уже идет формирование длины колоса, числа колосков в колосе, а также формирование колосовых бугорков [1].
В результате проведенных исследований также установлена взаимосвязь между среднемесячной температурой воздуха и основными параметрами продуктивности: в мае установлена средняя отрицательная корреляция (r= -0,56…-0,64), в июне и июле – сильная отрицательная связь (r= –0,76…–0,97). В периоды "всходы – кущение", "кущение – колошение" растения страдают от избытка тепла. Между среднемесячной температурой воздуха августа и такими показателями, как продуктивность, вес зерна в колосе, масса 1000 зерен и длина стебля, установлена слабая и средняя положительная корреляция (r= 0,47…0,54). То есть в период "колошение – восковая спелость" недостаточная теплообеспеченность препятствует формированию потенциально возможного количества зерна.
Выводы
1. У селекционных линий мягкой яровой пшеницы выраженность основных хозяйственных признаков, закладывающихся в фазы налива и созревания зерна, в проведенных исследованиях зависела от генотипа и условий внешней среды.
2. Установлены положительные корреляционные связи между количеством осадков мая и июня с основными параметрами продуктивности изучаемых селекционных линий в условиях Республики Тыва.
Таблица 2
Основные параметры продуктивности выделившихся селекционных линий яровой пшеницы в коллекционном питомнике ФГБНУ «Тувинский НИИСХ»
|
Образец |
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
Среднее |
|
Продуктивность, г/м2 |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
355,00 575,85 510,50 505,70 499,80 488,00 481,00 |
91,73 62,86 111,62 97,80 64,64 121,65 177,77 |
88,00 52,96 100,0 89,54 58,91 99,12 95,86 |
178,24 230,56 240,71 231,01 207,78 236,26 251,54 |
|
Количество продуктивных стеблей, шт. |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
369 519 510 571 610 533 521 |
280 316 343 305 155 410 401 |
378 298 333 297 145 391 385 |
342,33 377,67 395,33 391,00 303,33 444,67 435,67 |
|
Вес зерна в колосе, г |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
2,48 2,86 2,68 2,54 2,55 2,48 2,27 |
1,46 1,41 1,44 1,50 1,64 1,32 1,42 |
1,47 0,87 1,54 1,49 0,86 1,58 1,40 |
1,80 1,71 1,89 1,84 1,68 1,79 1,70 |
|
Количество зерен в колосе, шт. |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
34 49 38 38 37 36 36 |
20 23 22 20 20 22 23 |
23 21 21 18 13 23 22 |
25,67 31,00 27,00 25,33 23,33 27,00 27,00 |
|
Масса 1000 зерен, г |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
48,10 45,67 47,79 48,52 40,59 48,21 43,03 |
27,74 24,59 28,48 26,28 24,31 28,18 26,53 |
24,40 21,57 25,36 23,89 20,56 24,88 24,33 |
33,41 30,61 33,88 32,90 28,49 33,76 31,30 |
|
Длина стебля, см |
||||
|
Чагытай, ст-т Relin * К-54975 ГК-276 Х Н29 1374–Э-02 self 7201X-02 1309–Э-02 self 7084X-02 (Чагытай)*Ирт 10 СпБР* Кантег-89 |
86,20 92,96 95,80 94,48 101,68 91,32 80,32 |
62,88 58,20 66,20 58,70 54,70 66,00 63,08 |
56,21 52,20 60,25 58,71 54,72 56,00 53,08 |
68,43 67,79 74,08 70,63 70,37 71,11 65,49 |
3. В периоды "посев – всходы", "всходы – кущение", "кущение – колошение" исследуемых селекционных линий мягкой яровой пшеницы между теплообеспеченностью и основными параметрами продуктивности установлены отличающиеся по направленности связи.
4. Выделившиеся в результате сортоиспытания селекционные линии мягкой яровой пшеницы обладают рядом хозяйственно-ценных признаков и представляют особый интерес для дальнейшего их включения в селекционный процесс как источник высокой урожайности и устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам. В перспективе необходимо детальное изучение и оценка сортовых параметров с выявлением из общего числа наиболее пластичных, высокоурожайных селекционных линий мягкой яровой пшеницы, для дальнейшего изучения их в питомнике конкурсного сортоиспытания.