Перспективные сорта озимой тритикале для зернового производства в северо-западной части Астраханской области

Полный текст

Введение

В последние десятилетия вся российская селекция направлена на мобилизацию адаптивных ресурсов растений для создания новых отечественных сортов, обладающих не только высоким ресурсом урожайности, но и возможностью реализации этого потенциала в конкретных почвенно-климатических условиях и на различных уровнях агрофона.

Среди мер по повышению урожаев сельскохозяйственных культур усовершенствование агротехнологий составляет лишь 5…10 %. Львиная доля в решении этой проблемы приходится на селекционную работу по созданию новых высокоурожайных сортов и гибридов [1, с. 9]. В понятие адаптивности сорта входит сочетание множества признаков: экологическая пластичность (способность формировать урожай в различных климатических условиях), гетерогенность агропопуляций (засухоустойчивость, скороспелость), умение быстро реагировать на улучшение условий выращивания и т. д. [2, с. 622].

Создание таких высокоадаптивных сортов позволит минимизировать отрицательное действие климатических стрессоров на рост и развитие сельскохозяйственных растений. По мнению российского генетика В.А. Зыкина ^[1], вопрос о высокой отзывчивости сорта на благоприятные условия возделывания и его устойчивости к отрицательным климатическим факторам окружающей среды является одним из основополагающих на современном этапе развития всей мировой селекции [3, с. 7].

При исследованиях зависимости урожайности сельскохозяйственной культуры от метеорологических условий среды ее выращивания озимые культуры могут выступать в качестве эталонных, так как за время своей вегетации испытывают на себе практически весь годовой комплекс погодных условий, характерный для данной территории [4, с. 51].

Озимая тритикале как новая сельскохозяйственная культура появилась в конце XIX в. Первые в мире сорта тритикале для выращивания в производственных условиях были получены в Венгрии в конце 60-х гг. XX в.

Главное достоинство этой культуры состоит в том, что она сочетает в себе такие хозяйственно ценные признаки, как экологическая пластичность ржи и высокий урожайный потенциал пшеницы [5, с. 48]. Хлеб, изготовленный из муки тритикале на молочнокислых заквасках, по своим пищевым и целебным свойствам существенно лучше пшенично-ржаных аналогов и диетических сортов [6, с. 22].

Сегодня посевные площади тритикале в мире составляют более 4,5 млн га. Однако Россия пока значительно отстает по этому показателю, главным образом, из-за отсутствия адаптивных сортов, стабильно формирующих высокий урожай зерна [7, с. 207]. В этих условиях широкое внедрение в производство экологически пластичных сортов озимой тритикале уже не рекомендация, а реальная необходимость [8, с. 129]. В этой связи приобретает особую актуальность изучение адаптационных возможностей новых высокопродуктивных сортов озимой тритикале для выращивания их в зонах рискованного земледелия.

Цель исследования —  агроэкологическая оценка перспективных сортов озимой тритикале различного эколого-географического происхождения в условиях полупустынной зоны северо-запада Астраханской области. В задачи исследований входила оценка адаптивного потенциала высопродуктивных сортов для использования их в агропромышленном комплексе конкретного региона. Научная новизна наших исследований заключается в том, что впервые на данной территории были проведены многолетние агроэкологические испытания сортов озимой тритикале по выявлению перспективных высопродуктивных сортов, адаптированных к аридным почвенно-климатическим условиям засушливой зоны Астраханской области.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в течение 2018—2020 гг. на полях ФГБНУ «ПАФНЦ РАН», расположенных в полупустынной зоне северо-западной части Астраханской области. В исследования были включены шесть перспективных сортов озимой тритикале (Трибун, Интерес, ПРАГ 152, Хлебороб, Жнец и Ураган), за контроль был принят районированный сорт Нелли. Почвы опытного участка содержат 1,1…1,5 % гумуса, общего азота —  0,20…0,29 %, фосфора 1,1…1,6 мг/100 г почвы, калия — 21…36 мг/100 г почвы, что говорит о недостаточной обеспеченности и необходимости использования минеральных удобрений. Поэтому для опыта фоново вносились минеральные удобрения из расчета N 90P60K30 (N ₆₀P₆₀K₃₀ —  осенью, как основное, под посев и N ₃₀ —  весной в фазу отрастания растений в качестве подкормки). Подготовка почвы, посев и уход проводились согласно принятой в регионе зональной агротехнологии возделывания озимых зерновых культур.

Предшественник —  ранний пар. Норма высева —  3,5 млн всх. семян/га, учетная площадь делянки 20 м², размещение делянок —  рендомизированное, повторность — т рехкратная. Полевые наблюдения и обработка экспериментальных данных проводились в соответствии с методиками Госсортоиспытания и Б.А. Доспехова. Показатели адаптивности, экологической пластичности, стабильности и генетической гибкости рассчитывались согласно методикам С.А. Еберхара и В.А. Расселла [9, с. 37], Л.А. Животкова [10, с. 4]. Стрессоустойчивость сортов определялась по методу А.А. Россиелле и Й. Хамблина [11, с. 28].

Результаты исследования и обсуждение

Место расположения опытных полей по степени засушливости климата относится к территории полупустынь и сухих степей. Астраханская область хорошо обеспечена тепловыми ресурсами, но ее северная часть характеризуется недостаточной влагообеспеченностью, особенно часто данный лимитирующий фактор проявляется в период весенней и раннелетней вегетации зерновых сельскохозяйственных культур, что негативно сказывается на их урожайности и влечет за собой значительный недобор зерна. Влагообеспеченность посевов исследуемых сортов озимой тритикале рассматривалась нами в разрезе таких показателей, как индекс среды и гидротермический коэффициент.

Погодные условия в годы проведения исследовательских работ по степени контрастности хорошо отражали климатические особенности полупустынной зоны северо-западной части Астраханской области (рис. 1).

Рис. 1. Динамика гидротермического коэффициента (ГТК) и индекс условий среды в годы исследований (по данным Черноярской метеостанции)

Fig. 1. Dynamics of hydrothermal coefficient (GTC) and index of environmental conditions in research years (according to the Chernoyarsk weather station)

Согласно показателям величины гидротермического коэффициента, периоды активной вегетации озимой тритикале можно отнести: 2017—2018 и 2019—2020 гг. —  к средне засушливым (0,5), 2018—2019 гг. —  к сильно засушливым (0,3) [12, с. 175].

Показатель индекса условий среды используется как факториальный признак для определения пластичности того или иного сорта, а его изменчивость показывает характер погодных условий в период вегетации сортов [13, с. 126]. В целом, погодные условия периода исследований неоднородно влияли на степень раскрытия урожайного потенциала изучаемых сортов: неблагоприятно — в  2018 г. с отрицательным значением индекса среды (–0,67) и благоприятно — в  2020 г. (индекс среды 0,66). Промежуточное положение в этом плане занимал 2019 г., индекс условий среды в этот период был близок к единице.

Одними из основных непредсказуемых климатических факторов для растений озимых зерновых культур являются мороз, оттепель и ледяная корка. Именно поэтому особое внимание уделяется такому понятию, как зимостойкость сорта [14, с. 24]. Для характеристики условий перезимовки растений мы использовали показатели средней температуры самого холодного месяца и высоты снежного покрова. Для рассматриваемой территории характерны, как правило, малоснежные зимы, в отдельные месяцы снежный покров и вовсе отсутствует. Самой теплой за годы исследований была зима 2019—2020 г. (температура воздуха самого холодного месяца составляла –0,3 °C, снежный покров практически отсутствовал). Наиболее холодной была зима 2017—2018 г.: средняя температура воздуха самого холодного месяца составляла –6,8 °C, высота снежного покрова —  от 10 до 62 см. Согласно классификации Д.И. Шашко, перезимовка растений озимой тритикале проходила в условиях мягких-умеренно мягких зим. Зимостойкость сортов определялась визуально (табл. 1). Все сорта отличались хорошей зимостойкостью (4,4…5,0 баллов). Самые высокие значения этого показателя (5 баллов) отмечены у сортов Хлебороб и Жнец. У сорта Хлебороб отмечен также самый высокий процент сохранности растений —  90,8 %.

Таблица 1. Зимостойкость сортов озимой тритикале, средняя за 2018—2020 гг.

Сорт	Количество растений, шт./м2		Зимостойкость, балл	Сохранность растений,%
	Полные всходы	Возобновление вегетации
Нелли —  control	296	244	4,4	82,6
Трибун	312	264	4,4	84,7
Интерес	318	285	4,7	89,7
ПРАГ 152	285	243	4,5	85,4
Хлебороб	334	303	5,0	90,8
Жнец	329	294	5,0	89,4
Ураган	330	299	4,9	90,5

Table 1. Hardiness of winter triticale cultivars, average for 2018—2020

Cultivar	Number of plants per m2		Winter hardiness, point	Plant survival,%
	Full shoots	Resumption of vegetation
Nelli —  control	296	244	4.4	82.6
Tribun	312	264	4.4	84.7
Interes	318	285	4.7	89.7
PRAG 152	285	243	4.5	85.4
Khleborob	334	303	5.0	90.8
Zhnets	329	294	5.0	89.4
Uragan	330	299	4.9	90.5

Урожайность зерна сортов озимой тритикале напрямую зависела от погодных условий вегетационного периода и варьировала в зависимости от года исследований от 0,33 до 1,92 т/га, составив в среднем по сортам за 2018—2020 гг. 0,98 т/га (табл. 2). Наибольшая средне сортовая урожайность отмечена у сорта Хлебороб (1,33 т/ га). Следует отметить, что у этого сорта на протяжении всех лет исследований наблюдалось существенное увеличение урожайности относительно других сортов.

Таблица 2 Урожайность зерна, т/га, сортов озимой тритикале в 2018—2020 гг.

Сорт	Урожайность зерна, т/га					Коэффициент пластичности
	2018	2019	2020	Среднее	+/– к стандарту
Нелли —  контроль	0,40	0,62	0,87	0,63	—	0,35
Трибун	0,62	0,97	1,37	0,99	+0,36	0,56
Интерес	0,33	0,91	1,16	0,80	+0,23	0,62
ПРАГ 152	0,37	0,78	0,98	0,71	+0,08	0,46
Хлебороб	0,89	1,17	1,92	1,33	+0,70	0,77
Жнец	0,66	1,05	1,49	1,07	+0,43	0,62
Ураган	0,74	1,06	1,22	1,01	+0,38	0,36
НСР05, т/га	0,26	0,13	0,19	—	—	—

Table 2. Grain yield of winter triticale cultivars, 2018—2020

Cultivar	Grain yield, t/ha					Plasticity coefficient
	2018	2019	2020	Average	+/– to standard,
Nelli —  control	0.40	0.62	0.87	0.63	—	0.35
Tribun	0.62	0.97	1.37	0.99	+0.36	0.56
Interes	0.33	0.91	1.16	0.80	+0.23	0.62
PRAG 152	0.37	0.78	0.98	0.71	+0.08	0.46
Khleborob	0.89	1.17	1.92	1.33	+0.70	0.77
Zhnets	0.66	1.05	1.49	1.07	+0.43	0.62
Uragan	0.74	1.06	1.22	1.01	+0.38	0.36
LSD 05, t/ha	0.26	0.13	0.19	—	—	—

Показатель степени реакции исследуемых сортов на улучшение условий выращивания показал отсутствие среди них сортов интенсивного типа, коэффициент их пластичности составил от 0,35 до 0,62. Согласно полученным данным, можно выделить сорт Хлебороб как наиболее экологически пластичный (коэффициент пластичности —  0,77), который в неблагоприятных условиях не очень сильно снижает свою урожайность.

Согласно рассчитанным коэффициентам адаптивности, установлено, что сорта Трибун, Ураган, Жнец и Хлебороб отличаются не только высокой продуктивностью, но и имеют значительный потенциал адаптивности (рис. 2).

Рис. 2. Коэффициент адаптивности сортов озимой тритикале (среднее за 2018—2020 гг.)

Fig. 2. Coefficient of adaptability for winter triticale cultivars (average for 2018—2020)

Коэффициент адаптивности этих сортов был выше единицы и варьировал от 1,06 (Трибун) до 1,43 (Хлебороб). Следовательно, эти сорта обладают как пластичностью, так и специфической адаптацией, поэтому их можно отнести к группе сортов интенсивного типа, которые при улучшении условий выращивания формируют более высокую урожайность, нежели остальные.

Согласно средней урожайности и индекса среды, была рассчитана величина отклонения фактической урожайности сорта от его теоретической, т. е. определена стабильность сортов [15, с. 37]. Все сорта показали низкий уровень отклонения, что позволяет говорить об их высокой стабильности (табл. 3).

Таблица 3. Стабильность сортов озимой тритикале, 2018—2020 гг.

Сорт	Урожайность, т/га									Стабильность
	2018 г.			2019 г.			2020 г.
	Факт.	Теор.	Отклонение	Факт.	Теор.	Отклонение	Факт.	Теор.	Отклонение
Нелли —  контроль	0,40	0,40	0,00	0,62	0,63	–0,01	0,87	0,86	+0,01	0,00
Трибун	0,62	0,61	+0,01	0,97	1,00	–0,03	1,37	1,36	+0,01	0,00
Интерес	0,33	0,38	–0,05	0,91	0,81	+0,10	1,16	1,21	–0,05	0,02
ПРАГ 152	0,37	0,40	–0,03	0,78	0,71	+0,07	0,98	1,01	–0,03	0,01
Хлебороб	0,89	0,81	+0,08	1,17	1,34	+0,17	1,92	1,84	+0,08	0,04
Жнец	0,66	0,65	+0,01	1,05	1,08	–0,03	1,49	1,48	+0,01	0,00
Ураган	0,74	0,77	–0,03	1,06	1,01	+0,05	1,22	1,25	–0,03	0,00

Table 3 Stability of winter triticale cultivars, 2018—2020

Cultivar	Yield, t/ha									Stability
	2018			2019			2020
	Actual	Theor.	Deviation	Actual	Theor.	Deviation	Actual	Theor.	Deviation
Nelli —  control	0.40	0.40	0.00	0.62	0.63	–0.01	0.87	0.86	+0.01	0.00
Tribun	0.62	0.61	+0.01	0.97	1.00	–0.03	1.37	1.36	+0.01	0.00
Interes	0.33	0.38	–0.05	0.91	0.81	+0.10	1.16	1.21	–0.05	0.02
PRAG 152	0.37	0.40	–0.03	0.78	0.71	+0.07	0.98	1.01	–0.03	0.01
Khleborob	0.89	0.81	+0.08	1.17	1.34	+0.17	1.92	1.84	+0.08	0.04
Zhnets	0.66	0.65	+0.01	1.05	1.08	–0.03	1.49	1.48	+0.01	0.00
Uragan	0.74	0.77	–0.03	1.06	1.01	+0.05	1.22	1.25	–0.03	0.00

Каждому сорту присущ свой уровень реакции на изменение условий выращивания (метеорологические факторы среды). Именно этот уровень определяет возможность и перспективность возделывания сорта в конкретных почвенных и климатических условиях, особенно это важно для засушливых зон юга Российской Федерации. В табл. 4 показаны основные параметры адаптивности исследуемых сортов озимой тритикале.

Таблица 4 Основные показатели адаптивности сортов озимой тритикале

Сорт	Урожайность, т/га		Устойчивость к стрессу	Генетическая гибкость	Коэффициент адаптивности	Коэффициент пластичности	Стабильность
	Макс.	Мин.
Нелли —  контроль	0,87	0,40	–0,47	0,64	0,68	0,35	0,00
Трибун	1,37	0,62	–0,75	1,00	1,06	0,56	0,00
Интерес	1,16	0,33	–0,83	0,74	0,86	0,62	0,02
ПРАГ 152	0,98	0,37	–0,61	0,68	0,76	0,46	0,01
Хлебороб	1,92	0,89	–1,03	1,40	1,43	0,77	0,04
Жнец	1,49	0,66	–0,83	1,08	1,15	0,62	0,00
Ураган	1,22	0,74	–0,48	0,98	1,09	0,36	0,00

Table 4

Main adaptability indicators of winter triticale cultivars

Cultivar	Yield, t/ha		Stress resistance	Genetic flexibility	Adaptability coefficient	Plasticity coefficient	Stability
	max.	min.
Nelli —  control	0.87	0.40	–0.47	0.64	0.68	0.35	0.00
Tribun	1.37	0.62	–0.75	1.00	1.06	0.56	0.00
Interes	1.16	0.33	–0.83	0.74	0.86	0.62	0.02
PRAG 152	0.98	0.37	–0.61	0.68	0.76	0.46	0.01
Khleborob	1.92	0.89	–1.03	1.40	1.43	0.77	0.04
Zhnets	1.49	0.66	–0.83	1.08	1.15	0.62	0.00
Uragan	1.22	0.74	–0.48	0.98	1.09	0.36	0.00

При оценке пластичности и стабильности сорта в условиях частого проявления стрессовых метеорологических факторов засушливой полупустынной зоны необходимо учитывать такой показатель, как устойчивость к стрессу (разница между минимальной и максимальной урожайностью сорта) [16]. Наибольшей устойчивостью к стрессу обладали сорта Интерес, Жнец и Хлебороб (от –0,83 до –1,03). Кроме того, сорту Хлебороб принадлежит также максимальный показатель соотношения между его биологическими потребностями и условиями среды выращивания, что позволяет выделить данный сорт как наиболее генетически гибкий (генетическая гибкость —  1,40) среди всех сортов, находившихся в испытании.

Заключение

В результате проведенного сравнительного анализа изученных сортов озимой тритикале выделены адаптированные сорта Трибун, Жнец, Ураган и Хлебороб, способные формировать в аридных условиях полупустынной зоны северо-западной части Астраханской области в среднем до 0,99…1,33 т/га зерна.

Лучшими основными показателями адаптивности из изучаемого набора сортов обладал Хлебороб, показав при стабильно высокой продуктивности (0,89…1,92 т/ га) высокую стрессоустойчивость (–1,03) и генетическую гибкость (1,40), что подтвердило возможность и необходимость внедрения этого сорта в агропроизводство полупустынной зоны северо-западной части Астраханской области.

 

^{1 Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: методические рекомендации / В.А. Зыкин, В.В. Мешков, В.А. Сапега. Новосибирск: Сиб. отделение ВАСХНИЛ, 1984. С. 1—24.}

Об авторах

Валентина Александровна Федорова

Прикаспийский аграрный федеральный научный центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedorova59.61@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5998-425X

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории растительных ресурсов отдела земледелия и комплексной мелиорации

Российская Федерация, 416251, Астраханская обл., с. Соленое Займище, квартал Северный, д. 8

Список литературы

Дополнительные файлы