В Нечерноземной зоне России более 60 млн га занимают низкоплодородные кислые почвы, которые негативно влияют на формирование урожайности сельскохозяйственных культур [1]. В условиях кислой почвенной среды, особенно с повышенным содержанием ионов Al+3, недобор урожая может составить до 80 % [2]. Большие площади низкоплодородных земель (более 70 %) находятся в Северо-Восточном регионе РФ. В Кировской области их свыше 80 %, из них третья часть – сильнокислые с рН < 4,5 [3].

Создание толерантных сортов, наряду с известкованием почвы, является одним из рациональных путей снижения токсичности повышенной кислотности. Теоретическое обоснование селекции на алюмо-кислотоустойчивость в нашей стране подтверждено исследованиями Э.Л. Климашевского [4]. В ФАНЦ Северо-Востока создан и включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, первый алюмотолерантный сорт ячменя Новичок [5], что подтверждает перспективность селекции в этом направлении.

Наши исследования по созданию кислотоустойчивых сортов озимой ржи начаты в конце 1980-х гг. [6]. Использованы естественные провокационные почвенные фоны и современные методы эдафической селекции [7].

Цель исследования: выявить влияние алюмокислого стресса на урожайность и основные показатели продуктивности районированных и перспективных сортов озимой ржи.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на 10 внесенных в Государственный реестр селекционных достижений и перспективных сортах озимой ржи селекции ФАНЦ Северо-Востока в течение 2010–2016 гг. Почва опытных участков дерново-подзолистая среднесуглинистая. Предшественник – чистый пар. Агрохимическая характеристика питомника с нейтральным типом почв: содержание гумуса – 2,43–3,56 %; содержание подвижного фосфора – 334–349 мг/кг; обменного калия – 232–304 мг/кг почвы; pH солевой вытяжки – 5,0–5,4. Характеристика опытного алюмокислого участка: содержание ионов Al3+ – 25,5–26,7 мг/100 г почвы; подвижного фосфора – 72–108 мг/кг; обменного калия – 78–100 мг/кг почвы; pH солевой вытяжки – 3,66–3,78.

Изучение сортов проведено по схеме рендомизированных блоков, в шестикратной повторности с нормой высева 6 млн всхожих семян на 1 га, учетная площадь делянки – 10 м2. Погодные условия в годы исследований различались во все периоды вегетации растений, что позволило объективно оценить реакцию сортов на алюмо- и кислотоустойчивость.

Статистическая обработка результатов исследований проведена методами дисперсионного и корреляционного анализов с использованием Пакета программ статистического и биометрико-генетического анализа в растениеводстве и селекции AGROS (версия 2.07.), Microsoft Office Excel, а также в соответствии с методикой Б.А. Доспехова (1979) [8].

Результаты исследования и их обсуждение

Изучались районированные и перспективные сорта селекции ФАНЦ Северо-Востока: Флора, Рада, Кипрез, Кировская 89, Графиня, Рушник, Сармат, Батист, Ниоба. Сравнение показателей проводили с высокозимостойким, кислотоустойчивым стандартом Фаленская 4.

Средняя урожайность сортов по годам зависела от гидротермических условий и варьировала на нейтральном по кислотности фоне от 3,95 до 5,86 т/га, а в условиях алюмокислого стресса – от 2,17 до 3,60 т/га (рис. 1).

Степень урожайности значительно зависела от складывающихся условий осенне-зимней вегетации и весеннего развития растений. В условиях эдафического стресса на гидротермические условия накладывается негативное действие повышенной кислотности почвы, что привело к снижению урожайности в среднем за годы изучения на 37,5 %. Но определенную зависимость показателя урожайности на обычном фоне и степени его депрессии на провокационном выявить затруднительно, сказывается влияние погодных условий. Максимальная средняя урожайность изучаемых сортов на нейтральной почве получена в благоприятных 2011 г. (5,86 т/га) и 2012 г. (5,70 т/га). При этом снижение показателя на варианте эдафического стресса было наибольшим и составило в 2011 г. – 53,4 %; в 2012 г. – 43,5 %. Наименьшее снижение урожайности отмечено в 2013 г. (10,9 %) и 2015 г. (18,5 %).

В табл. 1 представлены показатели выравненности урожайности по годам. Отсутствие стрессового фактора обусловило бóльшую выравненность урожайности изучаемых сортов. Коэффициент вариации признака изменялся от 7,2 до 25,5 %.

Изучение морфологических составляющих продуктивности генотипов озимой ржи показало, что эдафический стресс приводит к снижению кущения растений на 28,9 %, изреживанию стеблестоя в зимне-весенний период и снижению продуктивного стеблестоя на 31,8 %. Параметры колоса изменились незначительно. Крупность зерна повысилась на 2 г благодаря большей разреженности посевов и пониженной продуктивной кустистости. Полегаемость сортов снизилась по причине уменьшения высоты растений и снижения продуктивного стеблестоя на единице площади.

В результате исследований выявлены существенные межсортовые различия толерантности к эдафическому стрессу (рис. 2).

Оценка средней урожайности сортов на двух почвенных фонах выявила более устойчивые к алюмокислому стрессу сорта Фаленская 4, Флора, Рушник, Графиня, Рада и Кипрез, снижение их урожайности составило 26,8–36,8 %. Выделены сорта с повышенной (41,4–52,5 %) депрессией урожайности в условиях провокационного фона (Кировская 89, Батист, Ниоба, Сармат).

Основным критерием оценки на кислото- и алюмотолерантность является сравнение урожайности изучаемых сортов с высокозимостойким, адаптивным и кислотоустойчивым стандартом Фаленская 4 [10]. Из представленного сортимента сорта Флора, Рада и Кипрез в среднем за годы изучения превысили стандарт на 0,24–0,57 т/га (табл. 3). Для внедрения сортов в производство ценным является то, что данные сорта проявили стабильность в период изучения, достоверно превышая стандарт по урожайности или практически находясь на его уровне. Наибольшей стабильностью характеризовался сорт Кипрез. Данный сорт в 2016 г. передан на государственное сортоиспытание для возделывания на низкоплодородных кислых почвах.

Урожайность сорта Графиня по средним значениям находится на уровне стандарта Фаленская 4, однако характеризуется нестабильностью формирования по годам: от достоверного снижения (2015, 2016 гг.) до значительного превышения (2010, 2011, 2013 гг.). Аналогичная реакция на эдафический стресс отмечена у сорта Рушник.

Заключение

Сравнительное испытание сортов озимой ржи на нейтральном и провокационном почвенных фонах, изучение морфологических составляющих их продуктивности показало, что урожайность сортов в условиях эдафического стресса уменьшается за счет понижения зимостойкости и весенней регенерации растений после поражения снежной плесенью, снижения кущения и продуктивной кустистости.

Доказана межсортовая вариабельность устойчивости к кислым почвам. Сорта Флора, Рада и Кипрез, имеющие превосходство по урожайности на 0,24–0,57 т/га относительно кислотоустойчивого сорта Фаленская 4, являются источниками кислото- и алюмоустойчивости для использования в селекционных программах регионов страны. По результатам оценки сорт Кипрез передан на государственное сортоиспытание сельскохозяйственных культур