Сортовой потенциал сельскохозяйственных культур является одним из главных факторов эффективного функционирования отрасли растениеводства. Развитие отечественной селекции в современных условиях является одной из главных задач, стоящих перед агропромышленным комплексом [1, с. 3]. Важное продовольственное и кормовое значение имеют зернобобовые культуры, одинаково необходимые в любых природно-экономических условиях. Из них наибольшее распространение получил горох. Ценность этой культуры определяется не только высоким содержание белка в семенах и зеленой массе, но и высокой сбалансированностью аминокислотного состава [2, с. 21–22].
Современные сорта гороха имеют достаточно высокий потенциал продуктивности, реализация которого сдерживается из-за чувствительности к неблагоприятным факторам среды. Поэтому дальнейшее селекционное улучшение культивируемых сортов гороха приобретает стратегически важное значение [3, с. 23].
В свете современных тенденций селекционной работы существенная роль при создании новых генотипов гороха должна отводиться оценке параметров экологической пластичности и стабильности сорта, что дает представление об его отзывчивости на улучшение или ухудшение условий возделывания. При этом под экологической пластичностью понимают среднюю реакцию сорта на изменение условий среды, а под стабильностью – отклонение эмпирических данных в каждом условии среды от этой средней реакции. При оценке сортов акцент целесообразно сделать на стабильности урожая при среднем его уровне с учетом реальных производственных условий [4, с. 109–111; 5, с. 42–43].
Цель исследования: изучить различные сорта гороха на экологическую пластичность и стабильность и выявить наиболее адаптивные к условиям возделывания в Нижегородской области.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в 2016–2018 гг. на опытном поле Нижегородского НИИСХ в конкурсном сортоиспытании сортообразцов гороха. В питомнике изучали 7 сортообразцов полевого гороха и 7 сортов зернового отечественной и зарубежной селекции (табл. 1).
Таблица 1
Происхождение сортообразцов
Сортообразец |
Происхождение |
Рябчик, Северянин, Фаленский усатый |
Фаленская селекционная станция |
Красивый, Светоч, Е-631, Е-661, 717/03, Новатор |
Нижегородский НИИСХ, Фаленская селекционная станция |
Красноуфимский-93 |
Красноуфимская селекционная станция |
Стабил, Ангела, Готик, Эсо |
Австрия |
Фенологические наблюдения, посев, уборка, учеты осуществлялись по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Математическая обработка данных проводилась методом дисперсионного анализа по методике Б.А. Доспехова с использованием компьютерной программы «Microsoft Office Excel 2007».
Показатели экологической стабильности и пластичности рассчитывали по методике S.A. Eberhart, W.A. Rassell в изложении В.З. Пакудина [4]. Стрессоустойчивость и среднюю урожайность в контрастных условиях среды определяли по уравнению A.A. Rossille, J. Hamblin, цит. по А.А. Гончаренко [6].
Предшественники – озимые зерновые, крупяные культуры. Почвы средней степени окультуренности светло-серые лесные. Посев проводили сеялкой ССФК-7, учетная площадь делянок составила 10 м2, расположение рендомизированное, в четырехкратной повторности. За стандарт для семян белоцветкового гороха был принят сорт Красноуфимский –93; для окрашенноцветкового гороха – Рябчик. Данные погодных условий исследуемого периода расчета взяты с сайта и из бюллетеней метеостанции Ройка.
Результаты исследования и их обсуждение
В годы исследований сложились неодинаковые условия для развития растений гороха (табл. 2). Следует отметить, что наиболее благоприятные условия для произрастания сортов и линий гороха складываются при положительном значении индекса среды и менее благоприятные – при отрицательном [4, с. 111]. На основе проведенного анализа индексов среды необходимо констатировать, что лучшие условия для формирования урожая гороха, независимо от разновидности культуры, сложились в 2016 и 2017 гг. Ij у окрашенноцветковых сортов, составил 0,37; 0,19, у белоцветковых – 0,62; 0,26. Худшим стал 2018 г. – индекс условий среды отрицательный (–0,54 и –0,87 соответственно).
Таблица 2
Урожайность, экологическая пластичность и стабильность сортообразцов гороха за 2016–2018 гг.
Сортообразец |
Урожайность семян, т/га |
∑Хi |
Хi |
bi |
Si2 |
||
2016 г. |
2017 г. |
2018 г. |
|||||
окрашенноцветковые (пелюшки) |
|||||||
Рябчик ст. |
2,40 |
1,78 |
1,28 |
5,46 |
1,82 |
1,15 |
0,11 |
Красивый |
2,47 |
1,96 |
1,32 |
5,75 |
1,92 |
1,20 |
0,05 |
Светоч |
2,65 |
2,89 |
1,75 |
7,29 |
2,43 |
1,23 |
0,08 |
Е-631 |
2,25 |
1,92 |
1,25 |
5,42 |
1,81 |
1,11 |
0,01 |
Е-661 |
2,05 |
2,08 |
1,05 |
5,18 |
1,73 |
1,25 |
0,03 |
717/03 |
2,05 |
2,40 |
1,28 |
5,73 |
1,91 |
0,94 |
0,51 |
Новатор |
1,78 |
1,44 |
1,38 |
4,60 |
1,53 |
0,40 |
0,05 |
∑Хj |
15,65 |
14,43 |
9,31 |
∑ i∑ jХij = 39,39 |
|||
Хj |
2,24 |
2,06 |
1,33 |
||||
Ij |
0,37 |
0,19 |
–0,54 |
||||
белоцветковые (зерновые) |
|||||||
Красноуфимский 93 ст. |
2,42 |
1,97 |
1,00 |
5,39 |
1,80 |
0,94 |
0,01 |
Стабил |
2,62 |
2,37 |
1,10 |
6,09 |
2,03 |
1,05 |
0,01 |
Ангела |
2,58 |
2,28 |
1,13 |
5,99 |
2,00 |
0,0 |
1,18 |
Готик |
2,65 |
1,99 |
1,05 |
5,69 |
1,90 |
1,03 |
0,04 |
Эсо |
2,75 |
2,21 |
0,60 |
5,56 |
1,85 |
1,45 |
0,0 |
Фаленский усатый |
1,75 |
2,01 |
0,83 |
4,59 |
1,53 |
0,72 |
0,13 |
Северянин |
2,03 |
1,46 |
0,65 |
4,14 |
1,38 |
0,90 |
0,03 |
∑Хj |
16,8 |
14,29 |
6,36 |
∑ i∑ jХij = 37,45 |
|||
Хj |
2,40 |
2,04 |
0,91 |
||||
Ij |
0,62 |
0,26 |
–0,87 |
Показатели экологической пластичности и стабильности урожайности в первую очередь позволяют судить об адаптивности сортов к конкретным условиям года и места выращивания. Пластичность сортов оценивается по коэффициенту регрессии (bi), а стабильность – по вариансе стабильности признака (Si2).
В том случае если коэффициент регрессии значительно выше единицы, то сорта необходимо относить к интенсивному типу, которые характеризуются высокой отзывчивостью на улучшение условий возделывания, а в неблагоприятные по погодным условиям годы резко снижают урожайность. При коэффициенте регрессии, равном или близком к единице (высокая экологическая пластичность), принято считать, что сорт не отзывчив на изменение среды. К нейтральному типу (с низкой экологической пластичностью) относят сорта с коэффициентом регрессии меньше единицы [4, с. 110].
Анализируя данные, представленные в табл. 2, можно констатировать, что лучшей реакцией на изменение агроклиматических условий возделывания обладали сортообразцы интенсивного типа среди пелюшек: Е-661, Светоч, Красивый, Рябчик, Е-631 (bi = 1,25–1,11), среди зерновых Эсо (bi = 1,45).
У полевого сорта гороха Новатор отмечены самые низкие показатели пластичности (bi = 0,40), и посевного – Фаленский усатый (bi = 0,72). К нейтральным сортам, слабо реагирующим на изменение среды подходит зерновой сорт Ангела с коэффициентом регрессии равным 0. В остальных случаях показатель нормы реакции (bi) был близок к единице, что указывает на прямую зависимость урожайности от погодных условий.
Отклонение фактических урожаев от теоретических, рассчитанных на основе средней урожайности и индекса среды, показывает мера стабильности сорта (Si2). Стабильность сорта тем выше, чем меньше отклонение [4, с. 110]. Самый низкий показатель Si2 среди сортообразцов полевого гороха Е-631, Е-661, Красивый, Новатор, Светоч (0,01–0,08). Среди зерновых сортов по этому показателю выделились Эсо, Красноуфимский 93, Стабил, Северянин и Готик (0,0–0,04). Самое высокое отклонение показали нестабильные окрашенноцветковые сорта Рябчик и 717/03 (0,11; 0,51), а также белоцветковые Фаленский усатый и Ангела (1,13; 1,18). О большей стабильности сорта свидетельствует уменьшение вариансы стабильности признака Si2, что является не признаком его интенсивности, а фактором лучшей приспособленности сорта к ухудшению условий произрастания. Следует отметить, рост пластичности сорта может способствовать снижению его стабильности (табл. 2).
Совокупность свойств, определяющих его пригодность для возделывания в определенной местности, является отличительной особенностью любого сорта. Потому не существует сортов, которые могли бы с одинаковым успехом выращиваться во всех природных зонах и экологических условиях [7, с. 81].
В условиях Нижегородской области – зоны «рискованного земледелия» – важно подобрать стрессоустойчивые сорта гороха. Этот параметр определяется разностью У2 – У1 и показывает уровень устойчивости сортов к стрессовым условиям произрастания, имеет отрицательный знак. Следует отметить, что стрессоустойчивость сорта тем выше и тем шире диапазон его приспособительных возможностей, чем меньше разрыв между максимальной и минимальной урожайностями. На основании проведенных исследований было установлено, что наибольшей стрессоустойчивостью по опыту обладали пелюшки, показатель от – 0,40 до –1,15. У зерновых сортов значение параметра варьирует от –1,18 до –2,15 (табл. 3).
Таблица 3
Стрессоустойчивость, генетическая гибкость сортообразцов гороха за 2016–2018 гг.
Сортообразец |
Урожайность, т/га |
σ |
У2 –У1 |
(У2 + У1)/ 2 |
|
max (У1) |
min (У2) |
||||
окрашенноцветковые (пелюшки) |
|||||
Рябчик – ст. |
2,40 |
1,28 |
0,56 |
–1,12 |
1,84 |
Красивый |
2,47 |
1,32 |
0,57 |
–1,15 |
1,90 |
Светоч |
2,89 |
1,75 |
0,61 |
–1,14 |
2,32 |
Е-631 |
2,25 |
1,25 |
0,51 |
–1,00 |
1,75 |
Е-661 |
2,08 |
1,05 |
0,59 |
–1,03 |
1,56 |
717/03 |
2,40 |
1,28 |
0,57 |
–1,12 |
1,84 |
Новатор |
1,78 |
1,38 |
0,22 |
–0,40 |
1,58 |
белоцветковые (зерновые) |
|||||
Красноуфимский 93 – ст. |
2,42 |
1,00 |
0,73 |
–1,42 |
1,71 |
Стабил |
2,62 |
1,10 |
0,82 |
–1,52 |
1,86 |
Ангела |
2,58 |
1,13 |
0,77 |
–1,45 |
1,85 |
Готик |
2,65 |
1,05 |
0,80 |
–1,60 |
1,85 |
Эсо |
2,75 |
0,60 |
1,20 |
–2,15 |
1,67 |
Фаленский усатый |
2,01 |
0,83 |
0,62 |
–1,18 |
1,42 |
Северянин |
2,03 |
0,65 |
0,69 |
–1,38 |
1,34 |
Генетическую гибкость сорта характеризует величина (У2 + У1)/2, которая отражает среднюю урожайность сорта в контрастных (стрессовых и нестрессовых) условиях. Чем выше данный показатель, тем выше степень соответствия между генотипом сорта и различными факторами среды.
Нашими исследованиями были установлены сорта с высокой генетической гибкостью среди полевого гороха Красивый, Светоч (1,90; 2,32), зернового Готик, Ангела и Стабил (1,85–1,86) (табл. 3). Следует отметить, что новые сорта Красивый и Светоч, полученные в ходе совместной селекционной работы Нижегородским НИИСХ и Фаленской селекционной станцией, подтвердили свою адаптивность к местным условиям возделывания.
Заключение
В результате проведенных исследований было установлено, что индивидуальная реакция сортов на условия окружающей среды различна. Виды и сорта гороха должны обладать климатической и экологической приспособленностью, устойчивостью к комплексу абиотического и биотического стресса в определенных природных зонах.
Опытом определено, что сорта полевого гороха обладают высокой устойчивостью к стрессу в отличие от зерновых.
Новые сорта пелюшек Красивый и Светоч, созданные селекционерами Нижегородского НИИСХ и Фаленской селекционной станции, подтвердили свою высокую адаптивность к условиям Нижегородской области.
Выделен наиболее ценный селекционный материал Е-631 с высокой пластичностью и экологической стабильностью для дальнейшего испытания.
Библиографическая ссылка
Пономарева С.В. ОЦЕНКА УРОЖАЙНОСТИ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ СОРТООБРАЗЦОВ ГОРОХА В УСЛОВИЯХ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 12-2. – С. 293-297;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12563 (дата обращения: 04.12.2024).