Полный текст

Введение

Первостепенной задачей «народной селекции» являлось создание сортов, устойчивых к неблагоприятным факторам конкретного района возделывания, а получение рекордных урожаев имело второстепенное значение. Современными исследователями «под адаптивной селекцией сельскохозяйственных растений подразумевается выведение сортов культурных растений, обладающих высоким адаптивным потенциалом» [1]. По мнению А.А. Жученко «с адаптивностью сельскохозяйственных растений, т.е. их устойчивостью, способностью противостоять действию повреждающих факторов среды, неразрывно связано повышение их продуктивности» [1—3].

Неоднократно многими авторами трактовалось понятие «адаптивность» и изучалось, являются ли термины «адаптивность», «стабильность» и «экологическая пластичность» противоположными по смыслу, или характеризуют одинаковые параметры [4—7]. Л.П. Байкалова считает, что «термины «адаптивность», «экологическая пластичность», «экологическая устойчивость» могут заменять, а чаще дополнять друг друга» [8].

При исследовании свойства адаптивности растений к условиям возделывания возможно использование таких параметров, как экологическая пластичность и стабильность сорта.

Для использования этих характеристик на практике применяются различные методики расчета, разработанные: Р.А. Удачиным [9], В.З. Пакудиным [5], методика, В.А. Зыкиным [10] и др., но чаще всего используется методика S.A. Eberhart, W.A. Russell. При использовании последней пластичность сорта описывает коэффициент линейной регрессии b_i, а стабильность — среднее квадратичное отклонение ${\sigma }_d^2$.

Актуальность. Астраханская область — один из основных поставщиков овощебахчевой продукции на рынки РФ. Природно-климатические особенности региона позволяют возделывать многие сельскохозяйственные культуры, но одновременно с этим являются экстремальными для растениеводства. К особенностям агроэкологической ситуации Астраханской области относится неустойчивое проявление климатических факторов по годам. При выращивании растений в жестких природных условиях данного региона очень важно иметь набор сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, адаптированных к конкретному месту возделывания, располагать информацией об ответной реакции сортов и гибридов на изменение условий произрастания [11—13]. Одной из наиболее ценных по витаминному составу овощных культур является культура перца сладкого. В настоящий момент существует проблема определения сортов перца сладкого, обладающих устойчивостью к природным условиям Астраханской области.

Цель исследования — определение пластичности и стабильности сортов перца сладкого при возделывании в условиях Астраханской области.

Материалы и методы исследования

В качестве исходного материала для исследования взяты десять сортов перца сладкого селекции компании «СеДеК», среди них стандартом послужил хорошо зарекомендовавший себя на территории Астраханской области сорт Подарок Молдовы. Опыт заложен в соответствии с методикой опытного дела Б.А. Доспехова [14].

По методике S.A. Eberhart, W.A. Rassell в изложении В.З. Пакудина через параметр «урожайность» определили пластичность и стабильность сортов [10].

Площадь питания одного растения рассчитана по формуле

S = (M + m (n – 1)) / n ∙ L,                                                                                    (1)
где М — расстояние между лентами, м; m — расстояние между строчками, м; n — количество строк, шт; L — расстояние между растениями в ряду, м.

Для определения средней урожайности по опыту использована формула

Y_ср = Ʃ Ʃ Y_ij / v ∙ n,                                                                                                 (2)
где Ʃ Ʃ Y_ij — сумма урожайности перца сладкого по сортам и годам изучения; v — количество сортов в опыте; n — количество лет ведения опыта.

Условия конкретного года, выраженные через индекс, определены по формуле

I_j = (Ʃ Y_j / v) – (Ʃ Ʃ Y_ij / v ∙ n),                                                                               (3)
где Ʃ Y_j — сумма урожайности всех сортов за j-й год.

Коэффициент экологической пластичности, выраженный через коэффициент регрессии b_i, вычислили для каждого сорта по формуле

b_i = Ʃ Y_ij ∙ I_j / Ʃ (I_j)²,                                                                                              (4)
где Ʃ Y_ij ∙ I_j — сумма произведения урожайности i-го сорта в j-м году на индекс условий среды j-го года; Ʃ (I_j)² — сумма квадратов индексов условий среды.

Теоретическую урожайность определяли по формуле

Y_ij = Y_i + b_i I_j,                                                                                                         (5)
где Y_i — урожайность i-го сорта в среднем за три года изучения; b_i I_j — произведение коэффициента регрессии i-го сорта на индекс условий среды конкретного года.

Разница или отклонения фактической полученной урожайности от рассчитанной теоретической получены в результате применения формулы

${\sigma }_{ij}=Y_{ij факт}-Y_{ij теор,}$                                                                                               (6)
где Y_{ij факт} — фактическая урожайность i-го сорта в j-м году; Y_{ij теор} — теоретическая урожайность i-го сорта в j-м году.

Стабильность сортов перца сладкого, или среднее квадратичное отклонение, вычислено по формуле

${\sigma }_d^2=\sum {\sigma }_{ij}^2 /n -2,$                                                                                                   (7)

где $\sum {\sigma }_{ij}^2$   — сумма квадратов отклонений фактической урожайности от теоретической.

Для оценки экологической пластичности и стабильности, а также выяснения пригодности сортов перца сладкого к условиям Астраханской области на орошаемом участке ФГБНУ «ПАФНЦ РАН» в 2017—2019 гг. был заложен полевой опыт.

Почва опытного участка являлась малогумусной — 0,72 %, содержание калия составило 342 мг/кг, содержание фосфора — 47,5 мг/кг, реакция рН — 7,2. По гранулометрическому составу почва определена как «тяжелосуглинистая иловато-крупнопылеватая».

Опыт по сортоиспытанию перца сладкого был заложен в 3-кратной повторности. Площадь учетной делянки составляла 12,2 м². Делянки были размещены рендомизированным методом. Сравнения сортов проводились со средним значением сорта-стандарта.

Полив перца сладкого осуществлялся посредством капельного орошения, способ внесения минеральных удобрений — фертигация.

Способ посева — рассадой в открытый грунт ленточным способом, при котором две строчки располагаются по двум сторонам капельной ленты, расстояние между строчками составляло 0,3 м, между растениями в строчке — 0,4 м. Расстояние между лентами — 1,4 м. Густота стояния растений перца — 35714 шт. растений/га.

Температурные показатели в период вегетации перца сладкого сложились следующим образом: самым обеспеченным теплом в 2017 г. был июль, сумма активных температур выше 10 °С составила 817,1 °С, в 2018 г. также в июле накопилось максимальное количество активных температур — 834,5 °С, в 2019 г. самым жарким оказался июнь с показателем 805,4 °С.

Экстремальные температуры воздуха за вегетацию овощных культур колебались от минимальной 2,9 °С до максимальной 40,5 °С в 2017 г., от 11,8 до 32,8 °С в 2018 г. и от 15,4 до 31,9 °С в 2019 г., что характеризует погодные условия как неблагоприятные. Показатель ГТК Селянинова характеризует вегетационный период 2017 г. с мая по август включительно как сильную засуху (ГТК = 0,5). В вегетационный период 2018 и 2019 гг. отмечена очень сильная засуха при ГТК, равном 0,2 и 0,3, соответственно.

Агротехника возделывания перца сладкого — стандартно рекомендуемая для зоны Нижнего Поволжья, борьба с вредителями и болезнями пасленовых культур осуществлялась на протяжении всего периода вегетации.

Результаты исследования и обсуждение

На первом этапе по результатам дисперсионного анализа устанавливались наличие или отсутствие связи сорт — условия среды (табл. 1).

Таблица 1 Результаты дисперсионного анализа

Источник вариации	SS	df	MS	F	P­-Значение	Fкрит
Между группами	673,09	9	74,79	4,56	0,002	2,39
Внутри групп	327,73	20	16,39
Итого	1000,83	29

Так как F ≥ F_крит, то нулевая гипотеза отвергается, т.е. рассматриваемый фактор (в данном случае — условия среды или условия года) оказывает существенное влияние на исследуемый признак (в данном случае — урожайность). В понятие «условия среды или условия года» в основном входят сложившиеся метеорологические условия, так как технология возделывания во все годы изучения была одинаковой. Оценка влияния метеорологических условий года важна для регионов с континентальным климатом, к которым относится Астраханская область.

По результатам дисперсионного анализа рассчитана НСР (наименьшая существенная разность), составившая 6,941.

Урожайность в среднем за 2017—2019 гг. сортов перца сладкого приведены в табл. 2.

Таблица 2. Средняя урожайность перца сладкого по сортам в период 2017—2019 гг.

Сорт	Урожайность, т/га
	2017	2018	2019	∑Yi	Средняя Yi
St, Подарок Молдовы	42,8	49,3	37,7	129,8	43,3
Белозерка	46	50,2	44,9	141,1	47,0
Богатырь	52,9	50,5	54,3	157,7	52,6
Витязь	42,5	39,9	46,4	128,8	42,9
Кореновский	56,3	48,7	54,3	159,3	53,1
Лолита	54,1	47,4	53,6	155,1	51,7
Зорька	40,5	49,6	44,7	134,8	44,9
Галатея	38,1	36,8	45,2	120,1	40,0
Дар Каспия	52,3	50,4	57,7	160,4	53,5
Титан	49,3	40,3	42	131,6	43,9
∑Yj	474,8	463,1	480,8
Средняя Yj	47,48	46,31	48,08

Средняя урожайность по опыту равна 47,3 т/га.

Индекс условий среды отражает реакцию сорта на условия возделывания в конкретном году. По результатам вычислений было получено, что индекс условий среды в 2017 г. — 0,19; в 2018 г. — –0,98; в 2019 г. — 0,79. Можно сказать, что в 2017 и 2019 гг. сложились благоприятные условия для вегетации перца сладкого, в 2018 г. — неблагоприятные. Необходимо отметить, что ƩIj = 0. Это значение используется в качестве контроля правильности расчетов.

В табл. 3 приведены результаты вычислений коэффициентов экологической пластичности, выраженных через коэффициент регрессии b_i.

Таблица 3. Коэффициенты линейной регрессии урожайности сортов перца сладкого

Сорт	bi
St, Подарок Молдовы	–6,417
Белозерка	–3,076
Богатырь	2,1338
Витязь	3,4734
Кореновский	3,6209
Лолита	3,8078
Зорька	–3,456
Галатея	4,2472
Дар Каспия	3,7813
Титан	1,8839

Коэффициенты регрессии с большими величинами определяют большую отзывчивость сорта или реакцию сорта на условия среды возделывания. Числовое выражение коэффициента показывает, на какую величину изменится урожайность сорта при изменении факторного признака (в данном случае — изменение условий возделывания).

Из всех изучаемых сортов самыми отзывчивыми оказались сорта Галатея (b_i = 4,25), Лолита (b_i = 3,81), Дар Каспия (b_i = 3,78), Кореновский (b_i = 3,62), и Витязь (b_i = 3,47). Это означает, что перечисленные сорта способны сформировать максимальный урожай только при интенсивном способе возделывания или при высоком уровне агротехники. Сорт-стандарт Подарок Молдовы (b_i = –6,42) и сорта Зорька (b_i = –3,45), Белозерка (b_i = –3,08) не имеют отклика на изменение условий среды, их использование целесообразно при малозатратных способах возделывания с низким уровнем технологической оснащенности.

Для каждого сорта определяется стабильность, т.е. отклонения полученных в изучении данных по урожайности в каждом конкретном году от средней величины урожайности сортов перца сладкого за три года. Для этого была рассчитана теоретическая урожайность (табл. 4).

Таблица 4 Теоретическая урожайность сортов перца сладкого, т/га

Сорт	Средняя Yij
St, Подарок Молдовы	43,27
Белозерка	47,03
Богатырь	52,57
Витязь	42,93
Кореновский	53,10
Лолита	51,70
Зорька	44,93
Галатея	40,03
Дар Каспия	53,47
Титан	43,87

В табл. 5 приведены значения разницы или отклонений фактической полученной урожайности от рассчитанной теоретической, суммы квадратов отклонений фактической урожайности от теоретической $\sum {\sigma }_{ij}^2$ и стабильности сортов перца сладкого, или среднего квадратичного отклонения ${\sigma }_d^2$.

Таблица 5. Отклонения фактической урожайности от теоретической, т/га, по годам и стабильность сортов перца сладкого

Сорта	2017	2018	2019	Стабильность
				$\sum {\sigma }_{ij}^2$	${\sigma }_d^2$
St, Подарок Молдовы	0,75	–0,26	–0,50	0,88	0,88
Белозерка	–0,45	0,15	0,30	0,31	0,31
Богатырь	–0,07	0,02	0,05	0,01	0,01
Витязь	–1,09	0,37	0,72	1,85	1,85
Кореновский	2,51	–0,85	–1,66	9,79	9,79
Лолита	1,68	–0,57	–1,11	4,36	4,36
Зорька	–3,78	1,28	2,50	22,14	22,14
Галатея	–2,74	0,93	1,81	11,65	11,65
Дар Каспия	–1,89	0,64	1,25	5,51	5,51
Титан	5,08	–1,72	–3,35	39,98	39,98

Коэффициент стабильности характеризуется следующим образом: меньшие значения среднего квадратичного отклонения фактически полученной урожайности от теоретически ожидаемой, говорят о том, что сорт более стабилен по сравнению с сортами, имеющими большее значение среднего квадратичного отклонения. В данном случае самыми стабильными оказались сорта Богатырь с коэффициентом стабильности 0,01, Белозерка — 0,31 и сортстандарт Подарок Молдовы — 0,88. Наименьшей стабильностью обладают сорта Титан с коэффициентом стабильности 39,98, Зорька — 22,14, Галатея — 11,65 и Кореновский — 9,79.

Для наглядности сведем параметры адаптивности сортов перца сладкого в табл. 6.

Таблица 6. Параметры адаптивности сортов перца сладкого в 2017—2019 гг.

Сорт	bi	${\sigma }_d^2$
St, Подарок Молдовы	–6,417	0,88
Белозерка	–3,076	0,31
Богатырь	2,1338	0,01
Витязь	3,4734	1,85
Кореновский	3,6209	9,79
Лолита	3,8078	4,36
Зорька	–3,456	22,14
Галатея	4,2472	11,65
Дар Каспия	3,7813	5,51
Титан	1,8839	39,98

Наибольшую ценность представляют высокоинтенсивные сорта, у которых b_i больше 1, а ${\sigma }_d^2$ стремится к 0. Из табл. 6 видно, что этим характеристикам соответствуют сорта Богатырь и Витязь. Сорт Богатырь не самый пластичный из всех изученных (b_i = 2,13), но при этом он обладает самой высокой стабильностью — 0,01. Сорт Витязь более пластичен по сравнению с сортом Богатырь (b_i = 3,47), однако менее стабилен — 1,85.

Сорт-стандарт Подарок Молдовы, Белозерка и Зорька (b_i = –6,42; –3,08; –3,46) продемонстрировали наихудшую пластичность. Однако сорта Подарок Молдовы и Белозерка характеризуются стабильностью с коэффициентом 0,88 и 0,31 соответственно. Самыми пластичными оказались сорта Галатея (b_i = 4,25), Лолита (b_i = 3,81), Дар Каспия (b_i = 3,78) и Кореновский (b_i = 3,62).

Заключение

При возделывании перца сладкого по высокоинтенсивным технологиям могут быть рекомендованы сорта Галатея, Лолита, Дар Каспия и Кореновский как наиболее пластичные из изученных с возможностью дать максимальный урожай при улучшении условий возделывания. Стабильностью отличились сорт-стандарт Подарок Молдовы, Белозерка и Зорька. Эти сорта целесообразно использовать в экстенсивных агротехнологиях, даже при низком агрофоне они имеют потенциальную урожайность.

Сорта перца сладкого Богатырь и Витязь в большей или меньшей степени обладают и экологической пластичностью, и стабильностью плодоношения, т.е. являются адаптированными к почвенно-климатическим условиям Астраханской области.

Об авторах

Елена Георгиевна Мягкова

Прикаспийский аграрный федеральный научный центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: govsan29@mail.ru

научный сотрудник отдела земледелия и комплексной мелиорации

416251, Российская Федерация, Астраханская область, Черноярский район, с. Солёное Займище, квартал Северный, д. 8

Список литературы