с 01.01.2001 по настоящее время
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
сотрудник
Австралия
аспирант
Россия
сотрудник
Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
ОКСО 110000 СЕЛЬСКОЕ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ББК 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
ТБК 56 Сельское хозяйство
Главным источником растительного белка в мировом производстве являются зернобобовые культуры, в том числе горох посевной (Pisum sativum L.). Создание новых высокопродуктивных, адаптированных к местным условиям, сортов гороха позволит решить проблему пищевого и кормового белка. Также современные сорта должны характеризоваться высокой гомеостатичностью и стабильной урожайностью в условиях изменяющегося климата. Целью исследования послужило изучение гомеостатичности сортов гороха по признаку урожайности зерна в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан. Исследования проводились на опытном поле кафедры почвоведения, ботаники и селекции растений в Учебно-научном центре Башкирского государственного аграрного университета в 2009-2018 гг. Почва опытного участка – выщелоченный чернозем тяжелосуглинистного гранулометрического состава. Погодные условия в годы исследований были контрастными. Объектом исследования послужили сорта гороха Чишминский 95, Чишминский 229, Аксайский усатый 55 и Памяти Хангильдина. Проводили учет урожая зерна. Определяли общую гомеостатичность сортов (Hom). В наших исследованиях урожайность зерна у изученных сортов гороха сильно колебалась по годам. В среднем за 10 лет наиболее продуктивными оказались сорта Чишминский 229 и Памяти Хангильдина, а наименее продуктивным – сорт Аксайский усатый 55. Анализ данных показал, что лимитирующее действие на урожайность оказывает устойчивость сорта к стрессовым факторам внешней среды. Наибольшим показателем гомеостатичности характеризовались сорта Чишминский 229 (Hom = 36,6), Памяти Хангильдина (Hom = 36,5), а наименьшим – сорт Аксайский усатый 55 (Hom = 26,5). Наибольшей селекционной ценностью обладали сорта Чишминский 229 (Sc = 3,44), Памяти Хангильдина (Sc = 3,35) и Чишминский 95 (Sc = 3,38).
горох, сорт, урожайность зерна, гомеостатичность, селекционная ценность
Введение. На современном этапе во всех странах мира одной из наиболее глобальных проблем сельского хозяйства остается увеличение производства растительного белка, основным источником которого являются зернобобовые культуры [1, 2]. Решить проблему дефицита растительного белка возможно за счет внедрения в сельскохозяйственное производство новых высокопродуктивных, технологичных сортов зернобобовых культур и, прежде всего, гороха посевного, селекция которого в последние годы достигла больших результатов [3-5].
Создание сортов нового поколения, как правило, базировалось на изменении архитектоники растений и насыщении генотипов рецессивными генами: af – усатый тип листа, deh – детерминантный рост стебля, def – неосыпаемость семян [6-8].
Однако интенсификация сельскохозяйственного производства требует от селекции создания новых высокотехнологичных, урожайных сортов с высокой гомеостатичностью, способных давать стабильные урожаи зерна при любых погодных условиях [9-11].
Основной целью исследования явилось изучение общей гомеостатичности сортов гороха разных морфотипов по урожайности зерна.
Задачи исследования включали:
– оценку сортов гороха по продуктивности и адаптивности;
– выявление сортов с высокими показателями гомеостатичности по урожайности зерна.
Условия, материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2009-2018 гг. на опытном поле кафедры почвоведения, ботаники и селекции растений в Учебно-научном центре ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ, расположенном в южной лесостепи Республики Башкортостан. Опыты закладывались в полевых условиях на выщелоченном черноземе тяжелосуглинистого гранулометрического состава с содержанием гумуса – 8,0-8,2%, подвижного фосфора – 108 мг/кг почвы, обменного калия – 106 мг/кг почвы. Кислотность почвы (pH солевой вытяжки) – 5,4.
Агрометеорологические условия в годы проведения исследований сильно различались: относительно благоприятными по сумме осадков и температур были 2011, 2014, 2016, 2017 гг., неблагоприятными (засушливыми) – 2010, 2012, 2013, 2015 гг., что дало возможность всесторонне оценить адаптивные возможности сортов гороха.
Объектом исследований являлись 4 сорта гороха, включенные в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию: Чишминский 95, Чишминский 229, Аксайский усатый 55, Памяти Хангильдина. Площадь каждой делянки – 25 м2, повторность – трехкратная.
Учет урожая зерна проводили поделяночно. В опытах урожай зерна с каждой делянки приводили к 14% влажности и 100% чистоте. Чистоту семян определяли по ГОСТ 12037-81, влажность семян – по ГОСТ 12041-82, массу 1000 семян – по ГОСТ 12042-80.
Статистический анализ экспериментальных данных проводили по Б.А. Доспехову [12].
Общую гомеостатичность сортов (Hom) вычисляли по методике В.В. Хангильдина [13, 14].
Вариация признака урожайности зерна гороха (Hom) определялась по формуле:
Hom
– средняя арифметическая по сорту;
σ – обобщенное среднее квадратическое отклонение.
Селекционную ценность сорта (Sc) вычисляли по формуле:
– средняя арифметическая по сорту;
– средняя арифметическая лимитированная;
– средняя арифметическая оптимальная.
Анализ и обсуждение результатов исследований. В настоящее время существует ряд методов, позволяющих оценить адаптивность сортов по данным многолетних испытаний. Наибольшее распространение получили методы определения коэффициента регрессии урожайности сорта по среде, в качестве которой используют ранжирование в порядке возрастания средней урожайности всех сортов в одних и тех же условиях.
По значению коэффициента регрессии (b) для каждого сорта выявляется его предрасположенность к типу условий среды. Данный метод оценки адаптивности сортов достаточно эффективен, но имеет ряд недостатков: значения b могут сильно меняться в зависимости от набора сортов в опыте и от того, насколько разнородны были условия лет, пунктов или агроприемов.
Для устранения вышеперечисленных недостатков исследователи С.А. Эберхарт, В.А. Рассел (1966), В.В. Хангильдин (1978) для оценки общей гомеостатичности предложили использовать другие способы, основанные на статистических параметрах выборки [13, 15]. При этом вычисляется значение Hom, показывающее, какая величина признака приходится на единицу его изменчивости. Чем больше величина признака, тем стабильнее генетическая система устойчивости растений. В.В. Хангильдин (1984) отмечает, что оценка гомеостатичности может основываться на простом отношении средней урожайности сорта в достаточно жестких, лимитированных условиях (
) и в оптимальных, благоприятных условиях (
). Такая оценка селекционной ценности сорта (Sc) непосредственно выражается в мерах урожайности с поправкой на их гомеостатичность.
Для оценки общей гомеостатичности урожайности зерна гороха в 2009-2018 гг. были посеяны сорта листочкового морфотипа Чишминский 95 и Чишминский 229 и усатого морфотипа Аксайский усатый 55, Памяти Хангильдина.
Определяли следующие показатели:
1. Среднюю урожайность зерна (
).
2. Стандартное отклонение (±
).
3. Среднеквадратическое отклонение (σ).
4. Коэффициент вариации урожайности зерна (Vc).
5. Общую гомеостатичность сорта (Hom).
6. Показатель селекционной ценности сорта (Sc).
Результаты исследований приводятся в таблицах 1, 2.
Как видно из данных табл. 1, урожайность зерна сортов гороха сильно колебалась по годам. Так, в неблагоприятные (засушливые) для роста и развития гороха 2010, 2012, 2013, 2015 гг. все изучаемые сорта значительно снижали урожайность зерна. В 2016 г. колебания урожайности зерна составили в зависимости от сорта от 6,0 до 8,4 ц/га, в 2012 г. – от 4,6 до 9,4 ц/га, в 2013 г. – от 5,2 до 6,0, в 2015 г. – от 10,5 до 13,7 ц/га. В наиболее благоприятные 2011, 2014, 2016, 2017 гг. урожайность зерна сортов Чишминский 95, Чишминский 229, Аксайский усатый 55, Памяти Хангильдина колебалась соответственно от 20,1 до 26,5 ц/га, от 21,2 до 27,0 ц/га, от 12,9 до 22,6 ц/га, от 13,8 до 26,9 ц/га.
В среднем за 10 лет исследований наиболее продуктивными оказались: из листочковых сортов – Чишминский 229 (
= 16,0±2,19 ц/га, Vc = 43,8%), из усатых – Памяти Хангильдина (
= 15,0±1,93 ц/га, Vc = 41,1%). В наших опытах сорт Аксайский усатый 55 характеризовался относительно низкой урожайностью зерна (
= 12,5±1,84 ц/га, Vc = 47,1%).
Таким образом, анализ изменчивости урожайности зерна у сортов гороха показывает, что лимитирующим фактором урожайности является не потенциальная продуктивность сорта, а его устойчивость к стрессовым факторам внешней среды, то есть гомеостатичность. Показатели оценки гомеостатичности сортов гороха по урожайности зерна за 2009-2018 гг. приводятся в табл. 2.
Как видно из данных таблицы 2, наибольшая величина гомеостатичности отмечена у сортов Чишминский 229 (Hom = 36,6) и Памяти Хангильдина (Hom = 36,5), наименьшая – у сорта Аксайский усатый 55 (Hom = 26,5). Таким образом, исходя из полученных нами данных о высокой урожайности зерна сорта Аксайский усатый 55 в благоприятном по сумме осадков и температур 2014 г. следует, что данный сорт имеет высокую потенциальную продуктивность, но относительно низкую гомеостатичность при возделывании в условиях действия стрессовых факторов. В наших исследованиях сорта гороха с наибольшей величиной гомеостатичности имели высокие показатели селекционной ценности. К таким сортам относятся Чишминский 229 (Sc = 3,44), Памяти Хангильдина (Sc = 3,35), Чишминский 95 (Sc = 3,38), характеризующиеся высокой засухоустойчивостью и адаптивностью к засушливым условиям южной лесостепи Республики Башкортостан.
Выводы. Обобщая результаты исследований, можно сделать вывод о том, что лучшим из изученных листочковых сортов является сорт Чишминский 229, а из усатых – Памяти Хангильдина. Они хорошо отзываются на улучшение условий и имеют относительно стабильные показатели урожайности. В селекции на адаптивность перспективно также использование сорта Чишминский 95.
1. Сапега В.А. Урожайность зеленой массы, экологическая пластичность и гомеостатичность сортов овса и гороха на корм в лесостепи Северного Зауралья / В.А. Сапега, Г.Ш. Турсумбекова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2019. - № 1 (75). - С. 41.
2. Bhardwaj J. Pulsed magnetic field improves seed quality of aged green pea seeds by homeostasis of free radical content / J. Bhardwaj, A. Anand, V.K. Pandita, S. Nagarajan // Journal of Food Science and Technology. - 2016. - Vol. 53, issue 11. - P. 3969.
3. Гайнуллина К.П. Изучение генетического сходства сортов и линий гороха в Республике Башкортостан / К.П. Гайнуллина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2018. - № 5 (73). - С. 84.
4. Лысенко А.А. Корреляционная зависимость элементов продуктивности гороха / А.А. Лысенко, Н.А. Коробова, А.П. Коробов, Е.В. Пучкова // Ресурсосбережение и адаптивность в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур и переработки продукции растениеводства: сб. матер. междунар. науч.-практич. конф. - пос. Персиановский: Донской ГАУ, 2018. - С. 248.
5. Давлетов Ф.А. Изучение генетического разнообразия коллекционного материала гороха посевного (Pisum sativum L.) в условиях Республики Башкортостан / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев, Л.Ю. Новикова // Зерновое хозяйство России. - 2014. - № 4. - С. 44-45.
6. Ахмадуллина И.И. Совершенствование методики первичного семеноводства и приемов возделывания гороха на семенные цели в условиях Предуральской степи Республики Башкортостан: автореф. дис. …канд. с.-х. наук: 06.01.05 / И.И. Ахмадуллина. - Казань, 2018. - 16 с.
7. Цуканова З.Р. Биологические и организационно-методические основы семеноводства гороха: автореф. дис. …канд. с.-х. наук: 06.01.05 / З.Р. Цуканова. - Орел, 2003. - 20 с.
8. Давлетов Ф.А. Сравнительное изучение морфобиологических и хозяйственно-ценных признаков гороха стародавних и современных сортов / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, И.К. Каримов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2016. - № 4 (40). - С. 26-27.
9. Ашиев А.Р. Исходный материал гороха (Pisum sativum L.) и его селекционное использование в условиях Предуральской степи Республики Башкортостан: автореф. дис. …канд. с.-х. наук: 06.01.05 / А.Р. Ашиев. - Казань, 2014. - 20 с.
10. Mulusew F. Genotype-environment interactions and stability parameters for grain yield of faba bean (Vacia faba L.) genotypes grown in South Eastern Ethiopia / F. Mulusew, T. Tadele, L. Tesfaye // International Journal of Sustainable Crop Production. - 2008. - Vol. 3, issue 6. - P. 80.
11. Гайнуллина К.П. Генетическое разнообразие исходного материала для селекции гороха (Pisum sativum L.) в условиях Предуральской степи Башкортостана: автореф. дис. …канд. биол. наук: 06.01.05 / К.П. Гайнуллина. - СПб., 2013. - С. 3.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - 6-е изд., стер. - М.: Альянс, 2011. - 352 с.
13. Хангильдин В.В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа / В.В. Хангильдин // Генетика качественных признаков сельскохозяйственных растений. - М.: Наука, 1978. - С. 111-116.
14. Хангильдин В.В. Проблемы селекции на гомеостаз и вопросы теории селекционного процесса у растений / В.В. Хангильдин // Селекция, семеноводство и сортовая агротехника в Башкирии. - Уфа, 1984. - С. 102-123.
15. Eberhart S.A. Stability parameters for comparing varieties / S.A. Eberhart, W.A. Russel // Crop Science. - 1966. - Vol. 6. - P. 36-40.
