Растениеводство Тюменской области сосредоточено в основном в южных сельскохозяйственных районах умеренно холодного и умеренного биоклиматических поясов. Показатель гидротермического коэффициента (ГТК) данной территории варьирует от 1,5 (подтайга) до 1,0 (южная лесостепь), а сумма среднесуточных температур выше 10 °С – от 1800 °С (подтайга) до 2050 °С (южная лесостепь) [11].
Почвенный покров представлен в основном двумя типами почв: серыми лесными (западная часть) и черноземами выщелоченными (восточная часть) [8].
Яровая пшеница – основная зерновая культура в Северном Зауралье. Площадь ее посева в Тюменской области в среднем за 2011–2015 гг. составила 407,7 тыс. га, или 58,4 % от площади зерновых культур. В решении проблемы повышения урожайности и качества продукции одно из главных мест принадлежит сорту, вклад которого в продуктивность составляет не менее 25 % [3, 12].
В условиях Западной Сибири, где отмечается значительная вариабельность основных агрометеорологических параметров по годам и непредсказуемость проявления тех или иных стресс-факторов, эффективное растениеводство возможно лишь на базе адаптированных к местным условиям сортов сельскохозяйственных культур, в том числе и яровой пшеницы [4]. В связи с этим для данного региона актуальным является создание и внедрение в производство высокоадаптивных, экологически пластичных сортов, сочетающих высокий уровень урожайности с ее стабильностью в различных условиях произрастания [6, 9, 13].
Цель исследования – комплексная оценка среднеспелых сортов яровой пшеницы по урожайности, экологической пластичности и устойчивости в контрастных природно-климатических зонах Северного Зауралья.
Материалы и методы исследований
Объектом исследования служили 11 среднеспелых сортов яровой пшеницы, в том числе – 9 допущенных к использованию и 2 – перспективных. Сорта испытывались в 2013–2015 гг. в двух контрастных природно-климатических зонах Тюменской области – подтайге (II зона, Аромашевский ГСУ) и южной лесостепи (IV зона, Бердюжский ГСУ) [1]. Учетная площадь делянки в годы испытания – 25 м2, повторность 4-кратная, размещение сортов в опыте – рендомизированное. Предшественник в годы испытания – чистый пар.
Индексы условий среды и экологическую пластичность сортов определяли по методике S.A. Eberhart, W.A. Russell [14], а реализацию потенциала урожайности и размах урожайности – соответственно по методике Э.Д. Неттевича [10] и В.А. Зыкина с соавт. [7]. Показатель экологической устойчивости сортов определяли по методике D. Levis [15] в изложении А.А. Гончаренко [2].
Результаты исследований и их обсуждение
В пунктах (ГСУ) испытания среднеспелых сортов яровой пшеницы нами отмечена сильная вариабельность условий среды. Так, в зоне подтайги (Аромашевский ГСУ) индексы условий среды характеризовались величиной от –0,55 (2014 г.) до 1,16 (2015 г.) (табл. 1).
Это отразилось на среднесортовой урожайности, которая в годы испытания на вышеотмеченном ГСУ соответственно была на уровне от 1,89 т/га (2014 г.) до 3,60 т/га (2015 г.). Как видно из представленных данных, в жестких условиях среды в зависимости от природно-климатической зоны урожайность снижается на 20–50 %. Это диктует необходимость создания в процессе селекционной работы и внедрения в производство экологически устойчивых сортов, что обеспечит повышение как урожайности, так и ее стабильности в регионе.
В среднем за 2013–2015 гг. в условиях южной лесостепи сорта яровой пшеницы характеризовались более высокой урожайностью по сравнению с зоной подтайги. Вместе с тем по величине средней урожайности в опыте различия между сравниваемыми зонами не столь существенные – 2,44 т/га (подтайга) и 2,78 т/га (южная лесостепь) (табл. 2).
Таблица 1
Индексы условий среды и среднесортовая урожайность яровой пшеницы
|
Год |
II зона – подтайга |
IV зона – южная лесостепь |
Отклонение и доля среднесортовой урожайности в годы с отрицательным индексом условий от урожайности в годы с положительным индексом условий |
|||||
|
II зона – подтайга |
IV зона – южная лесостепь |
|||||||
|
индекс условий среды Ij |
среднесортовая урожайность, т/га |
индекс условий среды Ij |
среднесортовая урожайность, т/га |
т/га |
% |
т/га |
% |
|
|
2013 |
–0,61 |
1,83 |
–0,52 |
2,26 |
1,77 |
50,8 |
1,18 |
65,7 |
|
2014 |
–0,55 |
1,89 |
0,66 |
3,44 |
1,71 |
52,5 |
– |
– |
|
2015 |
1,16 |
3,60 |
–0,13 |
2,65 |
– |
– |
0,79 |
77,0 |
По величине средней урожайности в условиях подтайги лучшими в группе допущенных к использованию были сорта Скэнт 3 и Тюменская 25 (соответственно 2,53 т/га), а в зоне южной лесостепи – Авиада (2,89 т/га). Независимо от природно-климатической зоны среди перспективных наибольшей урожайностью характеризовался сорт Тобольская (2,70 т/га – подтайга; 3,34 т/га – южная лесостепь).
Размах урожайности сортов сильный независимо от природно-климатической зоны, особенно в подтайге, что связано со значительной вариабельностью условий в годы испытания сортов в данной зоне. Наименьшие его значения в зоне подтайги отмечены у сорта Рикс (34,2 %), а в южной лесостепи – у Лютесценс 70 (27,3 %) (табл. 2).
Важной характеристикой сорта является величина реализации потенциала его урожайности в тех или иных условиях. По данным наших исследований в условиях подтайги среднеспелые сорта яровой пшеницы характеризуются сравнительно низким уровнем реализации потенциала урожайности и по величине данного параметра уступают сортам в южной лесостепной зоне. Такие низкие его значения в зоне подтайги в первую очередь связаны с сильной вариабельностью урожайности, на что указывает величина ее размаха в данной зоне.
Таблица 2
Урожайность и адаптивность среднеспелых сортов яровой пшеницы
|
Сорт |
Год допуска к использованию |
Урожайность, т/га |
Размах урожайности (d, %) |
Реализация потенциала урожайности, % |
Пластичность (коэффициент регрессии, bi) |
Показатель экологической устойчивости (SF) |
|||
|
2013 |
2014 |
2015 |
|
||||||
|
II зона, подтайга (Аромашевский ГСУ) |
|||||||||
|
Лютесценс 70 |
1993 |
1,95 |
1,92 |
3,45 |
2,44 |
44,3 |
70,7 |
0,87 |
1,80 |
|
Чернява 13 |
2000 |
1,74 |
1,86 |
3,66 |
2,42 |
52,4 |
66,1 |
1,07 |
2,10 |
|
Икар |
2001 |
1,92 |
1,78 |
3,40 |
2,37 |
47,6 |
69,7 |
0,89 |
1,91 |
|
Скэнт 3 |
2003 |
1,95 |
1,94 |
2,71 |
2,53 |
47,7 |
68,2 |
1,01 |
1,91 |
|
Авиада |
2004 |
1,63 |
1,99 |
3,50 |
2,37 |
53,4 |
67,7 |
0,98 |
2,15 |
|
Омская 36 |
2008 |
1,90 |
2,00 |
3,50 |
2,47 |
45,7 |
70,6 |
0,89 |
1,84 |
|
Рикс |
2011 |
1,81 |
1,93 |
2,75 |
2,16 |
34,2 |
78,5 |
0,51 |
1,52 |
|
Тюменская 25 |
2012 |
1,76 |
1,99 |
3,84 |
2,53 |
54,2 |
65,9 |
1,13 |
2,18 |
|
Тюменская 29 |
2013 |
1,67 |
1,59 |
3,99 |
2,42 |
60,2 |
60,6 |
1,35 |
2,51 |
|
Тобольская |
– |
1,88 |
2,04 |
4,19 |
2,70 |
55,1 |
64,4 |
1,28 |
2,23 |
|
Тюменская 33 |
– |
1,92 |
1,72 |
3,61 |
2,42 |
52,4 |
67,0 |
1,02 |
2,10 |
|
НСР05 |
0,15 |
0,04 |
0,32 |
||||||
|
Средняя урожайность в опыте, т/га |
2,44 |
||||||||
|
IV зона – южная лесостепь (Бердюжский ГСУ) |
|||||||||
|
Лютесценс 70 |
1993 |
2,24 |
3,08 |
2,37 |
2,56 |
27,3 |
83,1 |
0,77 |
1,38 |
|
Чернява 13 |
2000 |
2,13 |
3,60 |
2,88 |
2,87 |
40,8 |
79,7 |
1,24 |
1,69 |
|
Икар |
2001 |
2,08 |
2,94 |
2,90 |
2,64 |
29,2 |
89,8 |
0,67 |
1,41 |
|
Скэнт 3 |
2003 |
2,02 |
3,12 |
2,60 |
2,58 |
35,2 |
82,7 |
0,93 |
1,54 |
|
Авиада |
2004 |
2,25 |
3,74 |
2,67 |
2,89 |
39,8 |
77,3 |
1,32 |
1,66 |
|
Омская 36 |
2008 |
2,16 |
3,19 |
2,55 |
2,63 |
32,3 |
82,4 |
0,90 |
1,48 |
|
Рикс |
2011 |
2,40 |
3,73 |
2,38 |
2,84 |
36,2 |
76,1 |
1,25 |
1,57 |
|
Тюменская 25 |
2012 |
2,42 |
3,37 |
2,68 |
2,82 |
28,2 |
83,7 |
0,85 |
1,39 |
|
Тюменская 29 |
2013 |
2,38 |
3,52 |
2,67 |
2,86 |
32,4 |
81,2 |
1,02 |
1,48 |
|
Тобольская |
– |
2,69 |
4,40 |
2,93 |
3,34 |
38,9 |
75,9 |
1,56 |
1,64 |
|
Тюменская 33 |
– |
2,10 |
3,18 |
2,50 |
2,59 |
34,0 |
81,4 |
0,94 |
1,51 |
|
НСР05 |
0,19 |
0,21 |
0,23 |
||||||
|
Средняя урожайность в опыте, т/га |
2,78 |
||||||||
В среднем за 2013–2015 гг. наибольшая величина реализации потенциала урожайности в условиях подтайги отмечена у сорта Рикс (78,5 %), а в южной лесостепи – у сорта Икар (89,8 %) (табл. 2). У допущенных к использованию сортов наименьшие значения данного показателя выявлены у Тюменской 29 (60,6 %, подтайга) и Рикс (76,1 %, южная лесостепь). Главными направлениями дальнейшего роста, как величины урожайности, так и реализации ее потенциала у сортов в условиях производства являются соблюдение технологии их возделывания, повышение уровня агротехники, а также адаптивности районированного сортимента, которая будет способствовать снижению уровня вариабельности урожайности.
В основе метода оценки экологической пластичности сортов, предложенного S.A. Eberhart, W.A. Russell [14], лежит расчет коэффициента линейной регрессии, который позволяет дать оценку степени реакции генотипа на изменение условий среды.
По данным наших исследований сильная отзывчивость на изменение условий (bi > 1) в подтайге выявлена у сортов Тюменская 25, Тюменская 29 и Тобольская, а в южной лесостепи – у сортов Чернява 13, Авиада, Рикс и Тобольская (табл. 2). Данные сорта относятся к группе интенсивных, но вместе с тем они менее приспособлены к неблагоприятным условиям.
К пластичным сортам, с коэффициентом регрессии равным и близким единице, в зоне подтайги нами отнесены сорта Чернява 13, Скэнт 3, Авиада и Тюменская 33, а в зоне южной лесостепи – Скэнт 3, Омская 36, Тюменская 29 и Тюменская 33. Изменение урожайности у данных сортов полностью соответствуют изменению условий выращивания.
Слабой отзывчивостью на изменение условий (bi < 1) в зоне подтайги характеризовались сорта Лютесценс 70, Икар, Омская 36 и Рикс, а в южной лесостепи – Лютесценс 70, Икар и Тюменская 25. Сорта с уровнем такой отзывчивости лучше адаптированы к средним и худшим средам, что необходимо учитывать в производственных условиях при формировании сортовой структуры посевов.
В качестве показателя экологической устойчивости сортов нами использован «фактор стабильности» (SF), предложенный D. Levis [15]. Проведенные исследования показали, все изученные сорта яровой пшеницы независимо от природно-климатической зоны характеризовались низкой экологической устойчивостью (SF > 1) (табл. 2). Сравнительно лучшие показатели данного параметра в условиях подтайги выявлены у сортов Рикс (SF = 1,52) и Лютесценс 70 (SF = 1,80), а в южной лесостепи – у сортов Лютесценс 70 (SF = 1,38) и Тюменская 25 (SF = 1,39).
Во временной динамике допуска сортов к использованию нами отмечено незначительное повышение средней урожайности при одновременном росте ее вариабельности и снижение экологической устойчивости сортов. Полученные результаты согласуются с данными ряда авторов, где указывается на снижение экологической устойчивости сортов по мере роста их потенциала продуктивности [5, 6, 10].
Исходя из комплексной оценки по урожайности, величине реализации ее потенциала, а также параметрам адаптивности лучшим сортом в зоне подтайги признан Скэнт 3, а в южной лесостепи – Тюменская 29.
Выводы
1. Независимо от природно-климатической зоны выявлена значительная вариабельность условий среды в годы испытания сортов яровой пшеницы, а также их урожайности.
2. В среднем за годы исследования наибольшей урожайностью в зоне подтайги характеризовались сорта Скэнт 3 и Тюменская 25 (соответственно 2,55 т/га), а в южной лесостепи – Авиада (2,89 т/га).
3. Наибольшие значения величины реализации потенциала урожайности в зоне подтайги отмечены у сорта Рикс (78,5 %), а в южной лесостепи – Икар (89,8 %).
4. По величине коэффициента регрессии (пластичности) выделились три группы сортов: сильно отзывчивые на изменение условий (Тюменская 25, Тюменская 29, Тобольская – подтайга; Чернява 13, Авиада, Рикс, Тобольская – южная лесостепь), пластичные (Чернява 13, Скэнт 3, Авиада, Тюменская 33 – подтайга; Скэнт 3, Омская 36, Тюменская 29, Тюменская 33 – южная лесостепь) и слабо отзывчивые на изменение условий (Лютесценс 70, Икар, Омская 36, Рикс – подтайга; Лютесценс 70, Икар, Тюменская 25 – южная лесостепь).
5. Независимо от природно-климатической зоны среднеспелые сорта яровой пшеницы характеризовались низкими показателями экологической устойчивости. Сравнительно высокие значения данного параметра в условиях подтайги отмечены у сортов Рикс (SF = 1,52) и Лютесценс 70 (SF = 1,80), а в южной лесостепи – у сортов Лютесценс 70 (SF = 1,38) и Тюменская 25 (SF = 1,39).
6. На основе комплексной оценки урожайности и параметров адаптивности лучшими сортами в зоне подтайги признан Скэнт 3, а в южной лесостепи – Тюменская 29.