СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2008, № 1, с. 55-59

УДК 633.11«321»:631.524.85:574.2

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ В ПУНКТАХ СОРТОИСПЫТАНИЯ
И АДАПТИВНОЙ СПОСОБНОСТИ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

В.А. САПЕГА

Проводили оценку продуктивности и типичности среды пунктов сортоиспытания, а также адаптивной способности и стабильности 20 среднеранних перспективных и районированных сортов яровой пшеницы в условиях Тюменской области. Определена корреляционная зависимость между урожайностью сортов и рядом изученных параметров. Выявлены наиболее перспективные сорта для условий региона по сочетанию урожайности, отзывчивости и стабильности — Новосибирская 15 (допущен к использованию), Надине и Ляма (перспективные).

Ключевые слова: параметры среды пунктов сортоиспытания, адаптивная способность сортов.

Key words: environmental parameters, local points of variety testing, adaptability of varieties.

В настоящее время одним из основных направлений селекции является создание сортов, способных реализовать потенциал высокой продуктивности в широком спектре почвенно-климатических условий, в связи с чем большое значение придается селекции на адаптивность и повышение экологической пластичности (1-5). Успех этой работы во многом зависит от правильного выбора фона, на котором ведется отбор (6, 7). Основными особенностями селекции на адаптивность (в отличие от традиционных подходов) являются ориентация на реальную, а не потенциальную продуктивность, единая стратегия подбора фонов на всех этапах селекционного процесса и отбор на продуктивность и стабильность на разных этапах селекции (8).
Цель наших исследований заключалась в оценке пунктов госсортоиспытания по некоторым параметрам среды, а также сортов яровой пшеницы по адаптивной способности и экологической пластичности в условиях Северного Зауралья.
Методика. Объектом исследования служили среднеранние районированные и перспективные сорта яровой пшеницы (13 и 7 сортов соответственно при оценке параметров среды и адаптивной способности), которые испытывались в Тюменской области в 2001-2003 годах на четырех госсортоучастках (ГСУ), расположенных в разных почвенно-климатических зонах: Тобольский ГСУ — I зона, тайга; Нижнетавдинский ГСУ — II зона, подтайга; Ялуторовский ГСУ — III зона, северная лесостепь; Бердюжский ГСУ — IV зона, южная лесостепь. Температурный режим и условия увлажнения в период вегетации различались по годам исследования в зависимости от почвенно-климатической зоны. Так, в зоне тайги, подтайги и южной лесостепи 2001 и 2002 годы характеризовались как умеренно теплые, 2003 год — как засушливый; в зоне северной лесостепи 2001 год был засушливым, 2002 и 2003 годы — благоприятными.
В соответствии с описанными методиками определяли продуктивность (dk) и типичность среды (tk) (9), размах урожайности (d) (10), общую адаптивную способность сортов (ОАС) (11), параметры экологической пластичности сортов (bi — отзывчивость, S2di — стабильность) (12), селекционную ценность генотипов (Sc) (13), а также оценивали связь параметров среды с урожайностью (14).

Результаты. Как отмечает А.В. Кильчевский с соавт. (6), учет взаимодействия генотип—среда в селекции растений включает два аспекта: определение адаптивной способности и стабильности генотипов в различных средах, а также оценку параметров среды в качестве фона для отбора генотипов по их продуктивности.

Наши исследования показали, что различный характер взаимодействия генотип—среда существенно влияет на среднюю продуктивность генотипа, а также величину основных параметров среды. Лучшие условия для роста и развития сортов сложились на всех сортоучастках в 2001 году, что проявилось в высокой средней продуктивности изучаемых генотипов. Наибольшая средняя продуктивность отмечалась в условиях зоны подтайги (Нижнетавдинский ГСУ) независимо от года исследования (табл. 1).
К параметрам, характеризующим пригодность среды как фона для отбора ценных генотипов, относится ее продуктивность и типичность. Продуктивность среды (dk) равна отклонению среднего значения признака всех генотипов в этой среде от среднего популяционного (u + dk). Под типичностью среды (tk) понимается ее способность сохранять ранги генотипов, которые получены в результате их усредненной оценки во всей совокупности сред (7). Параметр (tk) представляет собой коэффициент корреляции между значениями признака (в наших исследованиях урожайности) для одних и тех же сортов в оцениваемой среде и его средними значениями в нескольких средах.

Нами отмечена высокая продуктивность среды во все годы исследования в условиях Нижнетавдинского ГСУ, что отразилось на величине средней продуктивности генотипов. Следует отметить, что отбор на подобных фонах не всегда обеспечивает максимальное выявление изменчивости, а также приводит к выделению сортов интенсивного типа, характеризующихся низкой экологической устойчивостью, о чем сообщали многие авторы (16, 17). Наибольший полиморфизм, по данным Е.Н. Синской (15), способны выявить средние фоны (dk®0), которые являются лучшими для отбора сортов, обеспечивающих высокий средний урожай во всех пунктах испытания. Такими были фоны в 2001 году на Тобольском ГСУ, в 2002 и 2003 годах — на Ялуторовском ГСУ и в течение трех лет исследования — на Бердюжском ГСУ. В свою очередь, низкопродуктивные среды представляют собой нивелирующий фон и способствуют выявлению нетипичных сортов, характеризующихся низкой урожайностью во всем регионе испытания. К этому типу мы отнесли фоны в 2002 и 2003 годах на Тобольский ГСУ, а также в 2001 году — на Ялуторовском ГСУ.
Значения коэффициента типичности среды для каждого сортоучастка оказались подвержены значительной вариабельности в зависимости от погодных условий периода вегетации. Так, на Тобольском ГСУ в 2001 и 2002 году показатель равнялся соответственно 0,324 и 0,796. Наиболее стабильными и высокими по годам исследований оказались коэффициенты типичности в условиях подтайги на Нижнетавдинском ГСУ (см. табл. 1). В разных почвенно-климатических зонах высокие показатели типичности среды были выявлены в различные по погодным условиям годы. Высокая типичность, по нашим данным, отмечалась как при высокой, так и при низкой продуктивности среды. Это наглядно подтверждают результаты по Нижнетавдинскому и Ялуторовскому ГСУ за три года наблюдений. Следовательно, формирование параметров среды есть свойство каждого географического пункта. Тот факт, что знак коэффициента типичности не менялся для всех четырех сортоучастков (при изменении, как отмечалось, его абсолютных значений в зависимости от погодных условий), свидетельствует о незначительном влиянии условий года на ранги сортов в этих пунктах сортоиспытания.

Средняя урожайность сортов в пунктах испытания была слабо связана с продуктивностью среды (r = 0,10±0,31); связь средней урожайности с типичностью среды, а также продуктивности с типичностью среды оказалась несколько выше при равных коэффициентах корреляции (табл. 2). В целом проанализированные корреляционные зависимости оценивались как слабые и недостоверные (см. табл. 2).
В наших исследованиях у большинства перспективных сортов по сравнению с сортами, допущенными к использованию, минимальная урожайность практически не изменялась, а максимальная была выше. Размах урожайности у сортов (d) характеризовался высокими значениями (в первую очередь, за счет ее резкого увеличения в благоприятные годы, что характерно для сортов интенсивного типа). Максимальный размах урожайности отмечен у сортов Новосибирская 15 и Новосибирская 29 (d соответственно 64,5 и 63,2 %) (табл. 3).

Средняя урожайность имела тенденцию к повышению у перспективных сортов по сравнению с районированными. Максимальной ее величиной характеризовались сорта Надине (3,64 т/га) и Новосибирская 29 (3,38 т/га).
Эффекты общей адаптивной способности (ОАС) изучаемых нами сортов оказались сравнительно низкими. Если ставить задачу по выделению генотипов, обеспечивающих максимальную среднюю урожайность по всей совокупности сред, тогда в качестве критерия такого отбора служат значения ОАС. Лучшим по этому показателю был сорт Надине (см. табл. 3).
Метод S.A. Eberhart и W.A. Russell (12) позволяет выявить три параметра продуктивности и средовой устойчивости: среднее значение генотипа, показатели линейной (коэффициент регрессии) и нелинейной (относительная стабильность) реакции на среду. Коэффициент линейной регрессии урожаев сортов (bi) показывает их реакцию на изменение условий выращивания. У ряда перспективных сортов (Надине, Ляма, Речка) bi < 1, то есть эти сорта слабее реагируют на изменение условий, чем в среднем весь набор изучаемых генотипов. В тоже время для них характерна сравнительно высокая средняя урожайность (3,16-3,64 т/га) при незначительном снижении ее величины в худших условиях среды. Следовательно, эти сорта будут иметь преимущество на экстенсивном фоне (максимум отдачи при минимуме затрат). Остальные сорта (Тулунская 12, Новосибирская 15, Новосибирская 29, Фроска) можно отнести к группе интенсивных (bi > 1, то есть c большей отзывчивостью на изменение условий, чем у изучаемых сортов в среднем) (см. табл. 3). Такие сорта будут иметь преимущество на интенсивном фоне, где в максимальной степени реализуется их потенциал продуктивности. Вместе с тем необходимо отметить, что различия между всеми изучаемыми сортами по указанному параметру не столь значительны (для величины bi Fфакт. < F05).
Достоверное отличие дисперсии генотипа, вызванной специфической реакцией генотипа на условия среды, от дисперсии остатка служит оценкой относительной стабильности генотипа (S2di). Все изученные нами сорта яровой пшеницы характеризовались сравнительно низкими показателями стабильности — от 4,64 (Новосибирская 15) до 17,68 (Новосибирская 29) (см. табл. 3). Различия по стабильности урожая также оценивали по F-критерию. Существенно различались сорта Новосибирская 29 и Новосибирская 15, а также Новосибирская 29 и Ляма (Fфакт. > F05). По другим сортам различия были незначимыми (Fфакт. < F05), следовательно, устойчивость продуктивности этих сортов не является специфической, генетически обусловленной, а ее изменение определяется только влиянием условий внешней среды, а не генетическими особенностями. Поскольку ОАС не обеспечивает стабильности генотипа, что подтверждают данные по сорту Новосибирская 29 (см. табл. 3), необходимо целенаправленно учитывать параметры стабильности в селекционных программах (11).
Лучшими среднеранними сортами яровой пшеницы, сочетающими высокую среднюю урожайность с отзывчивостью и стабильностью в условиях Северного Зауралья, по результатам наших исследований, являются Новосибирская 15 (допущен к использованию), Надине и Ляма (перспективные). Показатель селекционной ценности изучаемых сортов оказался сравнительно низким: максимальные значения среди сортов, допущенных к использованию, у сорта Тулунская 12 (1,36), в группе перспективных — у сортов Надине, Речка и Фроска (соответственно 1,62; 1,33 и 1,33) (см. табл. 2).
Таким образом, оценка продуктивности и типичности среды, а также адаптивной способности и стабильности генотипов позволяет целенаправленно использовать перспективные генотипы в эффективных селекционных программах и сортоиспытании при отборе наиболее продуктивных и приспособленных форм. Формирование параметров среды есть свойство каждого географического пункта. Тот факт, что, по нашим данным, знак коэффициента типичности не менялся для всех четырех госсортоучастков (при изменении абсолютных значений в зависимости от погодных условий), свидетельствует о незначительном влиянии условий года на ранги сортов в этих пунктах сортоиспытания. По результатам наших исследований, лучшими среднеранними сортами яровой пшеницы, сочетающими высокую среднюю урожайность с отзывчивостью и стабильностью в условиях Северного Зауралья, являются Новосибирская 15 (допущен к использованию), а также Надине и Ляма (перспективные).

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Ж у ч е н к о  А.А. Адаптивный потенциал культурных растений: эколого-генетические основы. Кишинев, 1988.
2. Б е б я к и н  В.М.,  П р я н и ш н и к о в  А.И.,  С е р г е е в а  А.И. Адаптированность сортов озимой пшеницы в условиях Поволжья и вклад генотипа в формирование качества зерна. С.-х. биол., 2005, 1: 55-58.
3. П и в о в а р о в  В.Ф,  Д о б р у ц к а я  Е.Г. Экологическая селекция овощных культур. Докл. РАСХН, 2000, 3: 4-7.
4. Е р м а к о в  Е.И.,  С а в и н  В.Н.,  К а н а ш  Е.В. Дифференциация сортов пшеницы по устойчивости и адаптационной способности в зависимости от температурных условий формирования семян. С.-х. биол., 2001, 3: 18-26.
5. С т р и ж о в а  Ф.М.  Пластичность сортов яровой пшеницы. Аграрная наука, 2003, 4: 30-31.
6. К и л ь ч е в с к и й  А.В.,  Х о т ы л е в а  Л.В.,  Ф е д и н  М.А. и др.  Изучение основных параметров среды как фона для отбора в селекционном процессе. Сообщение I. Овощные культуры. Генетика, 1987, XXIII(10): 1866-1875.
7. К и л ь ч е в с к и й  А.В.  Комплексная оценка среды как фона для отбора в селекционном процессе. Докл. АН БССР, 1986, XXX(9): 846-849.
8. К и л ь ч е в с к и й  А.В.,  Х о т ы л е в а  Л.В.  Экологическая селекция растений. Минск, 1997.
9. К и л ь ч е в с к и й  А.В.,  Х о т ы л е в а  Л.В.,  Ф е д и н  М.А. и др.  Изучение основных параметров среды как фона для отбора в селекционном процессе. Сообщение II. Картофель. Генетика, 1987, XXIII(11): 2026-2035.
10. З ы к и н  В.А.,  Б е л а н  И.А.,  Р о с с е е в  В.М. и др. Селекция яровой пшеницы на адаптивность: результаты и перспективы. Докл. РАСХН, 2000, 2: 5-7.
11. К и л ь ч е в с к и й  А.В.,  Х о т ы л е в а  Л.В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды. Сообщение II. Числовой пример и обсуждение. Генетика, 1985, XXI(9): 1491-1497.
12. E b e r h a r t  S.A.,  R u s s e l l  W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop. Sci., 1966, 1: 36-40.
13. Х а н г и л ь д и н  В.В.,  Л и т в и н е н к о  Н.А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы. Науч.-техн. бюл. ВСГИ (Одесса), 1981, 1(39): 8-14.
14. Д о с п е х о в  Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985.
15. С и н с к а я  Е.Н. Проблема популяций у высших растений. Л., 1963.
16. К о в а л ь  С.Ф. Комплексный отбор ценных генотипов на провокационном фоне у самоопыляющихся культур. С-х. биол., 1985, 3: 3-13.
17. Н е т т е в и ч  Э.Д.,  М о р г у н о в  А.И.,  М а к с и м е н к о  М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность урожайности и качества зерна. Вест. с.-х. науки, 1985, 1: 66-74.

ESTIMATION OF ENVIRONMENT PARAMETERS IN ZONES OF
VARIETIES CONTROL AND ADAPTABILITY IN SPRING WHEAT
VARIETIES IN CONDITIONS OF NORTH ZAURAL’E

V.A. Sapega

S u m m a r y

The following paper presents the test results on estimation of the productivity and growth conditions of 20 middle early perspective spring wheat varieties in conditions of Tyumenskaya oblast’, their adaptability and stability, the same as their correlated dependence of crop capacity on some production and growth factors already known and studied. In this connection it is essential to underline that the better wheat varieties have been identified in combination with high index of average yield capacity, reaction to changing conditions and stability — Novosibirskaya 15 (permit to use), Nadine and Lyama (perspective).