АДАПТИВНОСТЬ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ К УСЛОВИЯМ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Исследования проводили с целью выделения источников хозяйственно-ценных свойств для создания генетической коллекции озимой пшеницы в Среднем Предуралье. Материалом для исследований служили 30 сортообразцов озимой пшеницы из коллекции генетических ресурсов ВИР. Работу проводили в 2016–2019 гг. в Завьяловском районе Удмуртии. Почва опытного участка хорошо окультуренная дерново-подзолистая среднесуглинистая. По результатам оценки с использованием метода Л. А. Животковой с соавторами (1994) более адаптированными к местным условиям были 15 сортов. В среднем за 3 года исследований их урожайность превысила среднесортовую на 2…104 %. По величине показателя уровня и стабильности урожайности сорта (ПУСС), рассчитанной по методу Э.Д. Неттевича (1985), наиболее ценными были Sarlota (К-65931, Словакия) – ПУСС 283 % к стандарту, Venistar (К-65934, Словакия) – 238 % и Alauda (К-65939, Германия) – 124 %. Перезимовка сортов в среднем за 2017–2019 гг. составила 32…68 %, у стандарта – 60 %. Лучшая зимостойкость отмечена у образцов Sarlota – 68 % и Vanda (К-65932, Словакия) – 63 %. Источниками высокой озерненности колоса (33,6...50,8 шт.) оказались сортообразцы Markola (К-65929, Словакия), Sarlota, Veldana (К-65933, Словакия), Venistar. Крупное зерно (масса 1000 шт. 42,6...52,3 г) формировали Charodijka Bilotserkivsʹka (К-65897, Украина), а также сорта из Словакии – Gonoveva (К-65924), Stanislava (К-65930), Sarlota, Vanda, Verita (К-65935). Повышенная температура воздуха и наличие капельной жидкости в 2017 г. способствовали интенсивному развитию бурой ржавчины Высокую устойчивость (7...9 баллов) к болезни проявили сорта Gordovyta (К-65655, Украина), Lasurna (К-65898, Украина), Zluka (К-65902, Украина), Gonoveva, Sarlota, Veldana и Venistar. Теплая и влажная погода летом 2019 г. привела к массовому развитию мучнистой росы. Высокоустойчивыми (7...9 баллов) к болезни были сорта Charodijka Bilotserkivsʹka, Khmelʹnychanka (К-65900, Украина), Zluka, Komertsijna (К-65907, Украина), Markola, Gonoveva

Ключевые слова:
озимая пшеница (Tríticum aestivum), коллекция генетических ресурсов растений, стабильность и адаптивность урожайности, перезимовка, хозяйственно-ценные признаки.
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение. Расширению площади посевов озимой пшеницы в Среднем Предуралье препятствует недостаточная адаптированность выращиваемых сортов к местным агрометеорологическим условиям, в первую очередь перезимовки [1]. Поэтому приоритетным направлением селекции озимой пшеницы, как и других культур в регионе [2, 3], остаётся повышение продуктивности в сочетании с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам. Адаптивный сорт – это сорт экологически пластичный, приспособленный к проявлению экстремальных внешних условий [4, 5, 6]. Главная особенность селекции на адаптивность – контроль экологической пластичности, стабильности и адаптивности сортов и гибридов [7].

Успехи в селекции пшеницы в современных условиях зависят от наличия исходного материала, необходимого для улучшения её характеристик и свойств. Основной поставщик исходного материала для отечественной селекции озимой пшеницы – коллекция ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» (ВИР) [8].

Цель исследований – изучение комплекса хозяйственно-ценных признаков и адаптивности набора образцов, пополнивших в последние годы коллекцию озимой мягкой пшеницы, для выявления наиболее ценных образцов для селекции культуры в Удмуртской Республике.

Условия, материалы и методы. Объект исследований – 30 образцов коллекции озимой пшеницы. Работу проводили в 2016–2019 гг. на опытном поле Удмуртского федерального исследовательского центра Уральского отделения РАН, расположенном в с. Первомайский Завьяловского района Удмуртии. Закладку полевых экспериментов, наблюдения и учёты осуществляли с использованием общепринятых методик [9]. После схода снега определяли пораженность болезнями выпревания (снежная плесень и склеротиниоз), в течение весенне-летней вегетации – листостебельными болезнями. Перезимовку определяли глазомерно. Посев осуществляли на делянках площадью 1,0 м2 по занятому (клевер, однолетние травы) пару в первой пятидневке сентября сеялкой СР-1. Норма высева 4 млн шт. всхожих семян на 1 га. Уборку проводили по мере созревания вручную. Почва опытного участка хорошо окультуренная дерново-подзолистая среднесуглинистая, реакция среды – слабокислая и нейтральная (рНкl 5,6...6,6, ГОСТ 26483-85), содержание гумуса – среднее (2,0 %, ГОСТ 26213-91), подвижного фосфора – очень высокое (300...305 мг/кг почвы, по Кирсанову в модификации ЦИНАО), калия – высокое и очень высокое (183...300 мг/кг почвы, по Кирсанову в модификации ЦИНАО), сумма поглощённых

оснований – 14,2...25,9 ммоль/100 г (ГОСТ 27821-2020), гидролитическая кислотность – 0,73...3,82 ммоль/100 г (ГОСТ 26212-91).

Коэффициенты вариации и корреляции, существенность коэффициента корреляции и ошибку средних определяли по Б.А. Доспехову [10]. Показатель уровня и стабильности урожайности сорта получали умножением средней величины этого показателя, выраженной в процентах, к стандарту, на индекс стабильности. ПУСС сорта выражали в процентах к стандарту. Индекс стабильности рассчитывали путём деления средней урожайности сорта на коэффициент ее вариации [11]. Средний коэффициент адаптивности сорта (сКа) по методу Л.А. Животковой,
З.Н.
Морозовой, Л.И. Секатуевой [12] рассчитывали отношением его средней урожайности к среднесортовой урожайности за годы исследований и выражали в процентах. Сравнение лучших образцов осуществляли с сортом-стандартом Московская 39. Для стандарта был рассчитан доверительный интервал [13].

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований были различными как в зимний, так и в весенне-летний период. Осень 2016 г. характеризовалась ранним образованием устойчивого снежного покрова
(30 октября, при среднемноголетних климатических сроках 5 ноября). Снег лег на стылую почву. Сход снежного покрова наблюдали 23 апреля, позже среднемноголетнего. Влагообеспеченность в период возобновления весенней вегетации, весеннего кущения, выхода в трубку и колошения была благоприятной. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) в мае составил 2,6, в июне 2,9 при среднемноголетних величинах 1,1 и 1,2 соответственно. Период налива выдался слабо засушливым (ГТК июля 1,0).

Условия зимовки 2017/18 гг. были благоприятными. Температура почвы на глубине узла кущения держалась на уровне -3…-4  С. Сход снега с поля отмечали в среднемноголетние сроки 19 апреля. Увлажнение почвы в мае и июне находилось на уровне среднемноголетнего (ГТК 1,2-1,3 и 1,1 соответственно). Налив зерна проходил в засушливых условиях, что ускорило отток пластических веществ в зерновку и созревание пшеницы.

Осень 2018 г. была тёплой и дождливой (ГТК сентября 1,7), что способствовало прорастанию склероций гриба Sclerotinia sclerotiorum и осеннему поражению посевов. Температура воздуха в бесснежный период ноября приближалась к критическим для озимой пшеницы значениям и в ночное время достигала
-15,7
°С. Зима была тёплой и многоснежной, среднемесячная температура воздуха превышала норму на 0,6…2,7 °C. Март выдался тёплым (на 3,4 °С выше обычного), многоснежным (79,6 мм осадков, 442 % от нормы). Это стало также неблагоприятным фактором для перезимовки озимой пшеницы. Влагообеспеченность в период весеннего кущения была благоприятной (ГТК мая 1,5). Налив зерна также проходил в условиях хорошего увлажнения, что затянуло созревание растений озимой пшеницы.

Результаты и обсуждение. Наибольшая среднесортовая урожайность (487 г/м2) отмечена в 2018 г. при высоком уровне перезимовки (81 %), густоте продуктивного стеблестоя 354 шт./м2 и массе зерна с колоса 1,17 г. Низкой урожайности (110 г/м2) в 2019 г. соответствовал очень низкий уровень перезимовки (20 %). При средней зимостойкости 52 % в 2017 г. зерновая продуктивность находилась на уровне 220 г/м2. Недостаточный стеблестой в этом году не компенсировало даже повышение продуктивности колоса до 1,45 г (табл. 1).

Оценка сортов в разных метеорологических условиях позволяет выявить те из них,

приспособительные возможности. По результатам расчетов с использованием метода Л.А. Животковой повышенной адаптивностью отличались 15 сортов со средним коэффициентом адаптивности более 100 % (табл. 2). Самой высокой (сКа 160...204 %) она была у сортов из Словакии Vanda (К-65932), Sarlota (К-65931), Gonoveva (К-65924) и Alauda (К-65939 Германия).

Коэффициент вариации урожайности изучаемых сортов изменялся по годам от среднего (V=11 %, сорт Venistar, К-65934 Словакия) до сильного (V=23...139 %). Величина этого показателя у стандарта Московская 39 составляла 72 %.

Стабильность продуктивности характеризуется способностью генотипа избегать значительных колебаний величины этого показателя в различных средах [14, 15]. Показатель уровня и стабильности урожайности сортов (ПУСС) коллекции варьировал от 4 до 283 % к стандарту. Наибольшей хозяйственной ценностью обладали сорта Sarlota (ПУСС 283 % к стандарту), Venistar (238 %) и Alauda (124 %).

Рост урожайности озимой пшеницы в китайской провинции Хэбей за последние 50 лет произошел в результате повышения индекса урожая, числа зёрен в колосе и массы 1000 зёрен, увеличения скорости налива зерна, содержания водорастворимых углеводов в стебле и хлорофилла во флаговом листе [16]. В условиях Удмуртской Республики определяющее влияние на формирование урожая культуры оказывает густота продуктивного стеблестоя и перезимовка [1]. Результаты корреляционного анализа наших данных свидетельствуют о справедливости такого утверждения (табл. 3). Выявлена сильная положительная связь урожайности с густотой продуктивного стеблестоя по годам (r=0,72…0,94) и в целом за все годы (r=0,83). Перезимовка в неблагоприятном 2018/19 гг. оказывала сильное положительное влияние (r=0,82), в другие годы – среднее (r=0,42...0,55). Средняя степень корреляции между урожайностью и массой зерна с

колоса, а также массой 1000 шт. (r=0,60...0,63) отмечена в менее благоприятных по условиям перезимовки 2016/17 и 2018/19 гг., когда посевы были более изреженными.

В среднем в 2017–2019 гг. перезимовка исследуемых сортов находилась на уровне 32…68 %, у стандарта – 60 %. Выше, чем у стандарта, она была у сортов Sarlota (68 %) и Vanda (63 %). В 2017 г. величина этого показателя у 13 сортов озимой пшеницы составила 60…70 % (у стандарта Московская 39 – 73 %). В 2018 г. основная часть (77 %) сортов коллекции и стандарт Московская 39 характеризовались высокой зимостойкостью (70…90 %). В жёстких условиях зимы 2018/19 гг. погибло 12 сортов озимой пшеницы – образцы из Украины Alʹyans (К-65654), Gordovyta
(К-65655), Lasurna (К-65898), Khmelʹnychanka (К-65900), Lymarivna (К-65901), Zluka
(К-65902), Areal Yuvileinyi (К-65905), Grestiya (К-65906), Nebokraj (К-65909), Vatazhok
(К-65910), Zhajvir (Zdobutok) (К-65916),
Zolotoglava (К-65917); сорт из Словакии Solara (К-65938).
Более зимостойкими были сорта Schedra nyva (К-65794), Charodijka Bilotserkivsʹka (К-65897), Komertsijna (К-65907) из Украины, а также Gonoveva, Sarlota, Zerda (К-65937), Vanda из Словакии и Alauda (Германия), перезимовка которых составила 30…60 % (доверительный интервал для среднего значения стандарта в 2019 г. находился на уровне 12±8 % при 5 %-ном уровне значимости).

Высокой массой зерна с колоса (1,53…1,99 г) при величине этого показателя у стандарта 1,15…1,41 г отличались сорта Markola
(К-65929 Словакия) и Venistar. Озернённость колоса у Московской 39 по годам варьировала от 29,4 до 34,1 шт. У сортов Markola, Sarlota, Veldana (К-65933 Словакия), Venistar она достигала 33,6…50,8 шт., что значительно выше стандарта.

Высокой крупностью зерна во все годы исследований характеризовался сорт Charodijka Bilotserkivsʹka, масса 1000 зерен которого составляла 42,6…50,5 г. В 2019 г. величина этого показателя сортов Gonoveva, Stanislava (К-65930 Словакия), Sarlota, Vanda, Verita
(К-65935 Словакия) достигала 48,2…52,3 г, что выше стандарта на 5,4…9,5 г.

Считается, что на сегодняшний день не существует сортов и гибридов, иммунных к склеротиниозу. Путем изменения морфолого-анатомических особенностей, влияния на биосинтез фенолов, незначительно снижающих чувствительность сортов и гибридов к болезни, достигнута только полигенная устойчивость [17]. В исследованной коллекции генотипов, устойчивых к этому заболеванию не выявлено. В 2017 г. поражение сортов склеротиниозом составляло 5…80 % (доверительный интервал для стандарта 7±4 % при 5 % уровне значимости). В 2018 г. распространенность болезни на коллекционных посевах была незначительной.

Стандарт Московская 39 (К-64160) устойчив к возбудителю снежной плесени. Действительно, в 2017 и 2018 гг. распространенность болезни в его посевах была незначительной (8 и 12 % соответственно). Но в 2019 г. отмечали массовое (100 %) выпревание озимой пшеницы, поражение склеротиниозом и снежной плесенью у всех сортов. В 2017 г. изучаемые сорта, как и стандарт, поражались болезнью в малой степени (5…10 %). Однако в 2018 г. величина этого показателя варьировала от 0 до 100 %. Более устойчивыми к снежной плесени были сорта Alʹyans, Gordovyta, Schedra nyva, Areal Yuvileinyi, Grestiya, Zhajvir (Zdobutok), Malyska (К-65928), Veldana, Venistar, Solara (К-65938 Словакия), Alauda (пораженность 0...5 %). Результаты корреляционного анализа свидетельствуют о слабой положительной зависимости между урожайностью и устойчивостью к этому заболеванию (в 2018 г. r=0,11). Так, сортообразцы озимой пшеницы из Украины Lasurna, Zluka и Komertsijna были слабоустойчивы к снежной плесени (3 балла). Однако благодаря хорошей регенерационной способности весной они отрастали и сформировали высокую урожайность (662…710 г/м2).

Известно, что усилению поражения мучнистой росой способствует влажная, теплая погода и загущение посевов. Незначительное проявление болезни (до 10 %) наблюдали в 2017 и 2018 гг. В 2019 г. устойчивость сортов варьировала от 3 до 9 баллов. Высокую устойчивостью (7…9 баллов) проявили сорта Charodijka Bilotserkivsʹka, Khmelʹnychanka, Zluka, Komertsijna, Markola, Gonoveva и Verita.

Повышенная температура воздуха и наличие капельной жидкости – оптимальные условия для развития бурой ржавчины. За годы исследований более интенсивное поражение растений озимой пшеницы этой болезнью отмечали в 2017 г., когда устойчивость сортов варьировал от низкой до высокой. Высокоустойчивыми (7…9 баллов) к бурой ржавчины в полевых условиях были сорта Gordovyta, Lasurna, Zluka, Gonoveva, Sarlota, Veldana и Venistar.

Дата наступления фаз развития в значительной мере зависит от метеорологических условий. Так, в 2018 г. фазу колошения у стандарта Московская 39 отмечали 22 июня, восковой спелости – 30 июля, а в 2017 и 2019 гг. – 24 и 20 июня и 8 и 9 августа соответственно. Сорта Alʹyans и Gordovyta вступили в фазу колошения в 2017 г. раньше стандарта на 4 дня, в 2019 г. – на 7…10 дней. Более продолжительный период от весеннего кущения до колошения (на 4…7 дней) во все годы исследований наблюдали у сортов Khmelʹnychanka и Alauda.

Высота растений – один из биометрических показателей его состояния. Среднесортовая высота растений коллекции в 2016/17 гг. составила 74 см, в 2017/18 гг. – 76 см, в менее благоприятном 2018/19 гг. – 53 см. По результатам корреляционного анализ за каждый год

Список литературы

1. Озимые зерновые культуры в Удмуртской Республике: монография / Н. Г. Туктарова, А Г. Курылева, С. С. Жирных и др.; под науч. ред. А. В. Леднева; ФГБНУ Удмуртский НИИСХ. Ижевск: ООО ПКФ «Буква», 2017. 124 с.

2. Оценка урожайности перспективных линий сои селекции ФГБНУ «АНЦ «Донской» / А. Р. Ашиев, К. Н. Хабибуллин, М. В. Скулова, А.В. Чегунова // Зерновое хозяйство России. 2017. №6 (54). С. 27-29.

3. Захаров В.Г., Мишенькина О.Г. Адаптивные свойства новых сортов овса в условиях средневолжского региона // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 4. С. 100-107.

4. Жученко А. А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы). М.: РУДН, 2001. Т. 1. 780 с.

5. Юсова О.А., Николаев П.Н. Эффективность применения различных методик для расчета пластичности и стабильности сортов на примере ярового ячменя // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 2. С. 24-28.

6. Волкова Л. В., Гирёва В. М. Оценка сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности и адаптивным свойствам // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № 4(59). С. 19-23.

7. Урожайность и параметры адаптивности новых сортов озимой мягкой пшеницы по предшественникам горох и подсолнечник / И.А. Рыбась, А.В. Гуреева, Д.М. Марченко и др.// Аграрный вестник Урала. 2017. № 5. С. 58-62.

8. Предселекционное изучение коллекции пшеницы ВИР: роль в современной селекции / О. П. Митрофанова, А. Г. Хакимова, В. П. Пюккенен и др. // VII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 100-летию кафедры генетики СПбГУ, и ассоциированные симпозиумы: сборн. тез. международ. конгр. СПб: ООО «Издательство ВВМ», 2019. С. 172.

9. Пополнение, сохранение в живом виде и изучение мировой коллекции пшеницы, эгилопса и тритикале: методические указания / А. Ф. Мережко, Р. А. Удачин, В. Е. Зуев и др. СПб: ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов им. Н.И. Вавилова», 1999. 82 с.

10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: «Агропромиздат», 1985. 351 с.

11. Неттевич Э. Д., Моргунов А. И., Максименко М. И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность урожайности и качество зерна // Вестник сельскохозяйственной науки. 1985. № 1. С. 66-74.

12. Животкова Л. А., Морозова З. Н., Секатуева Л. И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «урожайности» // Селекция и семеноводство. 1994. № 2. С. 3-6.

13. Торбина И. В. К методике анализа селекционных образцов в ранних звеньях селекционного процесса // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2017. № 3. С. 23-27.

14. Comparative study for stability and adaptability through different models in developed high thebaine lines of opium poppy (Papaver somniferum L.) / S. Shukla, B. Mishra, R. Mishra, // Industrial Crops and Products. Volume 74, 15 november 2015 г., р. 875-886.

15. Tai, G.C.C. Genotypic stability analysis and its application to potato regional trials. Crop Sci. 11, 184-190.

16. Yanrong Yao. Genetic gains in grain yield and physiological traits of winter wheat in Hebei Province of China, from 1964 to 2007 / Yanrong Yao, Lihua Lv, Lihua Zhang, Haipo Yao, and oth. // Field Crops Research. 2019. Vol. 239. P. 114-123. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.03.011.

17. Акулов А.Ю. Склеротиниоз. Как он появляется и как с ним бороться URL: https://www.avgust.com/newspaper/topics/detail.php?ID=6694 (дата обращения 01.11.2020).

Войти или Создать
* Забыли пароль?