АДАПТИВНОСТЬ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ ПО ПРИЗНАКУ "МАССА 1000 ЗЕРЕН" В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

doi: 10.24411/0235-2451-2020-10205 УДК 633.16.321.631.526.32:631.529

Адаптивность сортов ячменя по признаку «масса 1000 зерен» в условиях лесостепи Омской области

О. А. ЮСОВА1, П. Н. НИКОЛАЕВ1, Н. И. АНИСЬКОВ2, И. В. САФОНОВА2

&Омский аграрный научный центр, просп. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация

Резюме. В условиях южной лесостепи Западной Сибири в 201 1-2017 гг. изучены 11 сортов ярового ячменя с целью выявления генотипов, стабильных в условиях Омской области по признаку «масса 1000 зерен», для использования в сельскохозяйственном производстве. Почва опытного участка чернозем обыкновенный, выщелоченный с содержанием гумуса 6...7 %. Опыт закладывали в 4-кратной повторности. Норма высева 4 млн всхожих зерен/га. Площадь делянок 10 м2. При проведении исследований рассчитывали следующие показатели адаптивности: относительная стабильность сорта (В), индекс экологической пластичности (ИЭП); коэффициент отзывчивости (Кр); показатель уровня стабильности сорта (ПУСС); показатель интенсивности (И); индекс стабильности (ИС). Наиболее пластичными оказались сорта Омский 96, Омский 90, Подарок Сибири, Саша, Сибирский Авангард, Омский 100 (ИЭП = 1,03.1,1). Самой высокой адаптивностью характеризовались сорта Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард (В = 86,4.89,6). Максимальная в опыте отзывчивость отмечена у сортов Омский 99, Омский 96 и Омский 100 (К = 1,64.1,8), высокий уровень интенсивности - у сортов Омский 99, Омский 100, Омский 96, Омский голозерный 1 (И = 43,2.55,9 %). Наиболее стабильно формировали крупное зерно сорта Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард, Омский голозерный 1 (ИС = 50,5.94,1). Высокой устойчивостью к контрастным условиям Омской области обладали сорта Омский голозерный 2, Сибирский Авангард, Подарок Сибири, Омский 95 (сумма рангов = 26,0 и 27,0).

Сведения об авторах: О. А. Юсова, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: ksanajusva@rambler. ru); П. Н. Николаев, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией; Н. И. Аниськов, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник; И. В. Сафонова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник. Для цитирования: Адаптивность сортов ячменя по признаку «масса 1000 зерен» в условиях лесостепи Омской области / О. А. Юсова, П. Н. Николаев, Н. И. Аниськов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. №. 2. С. 24-28. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10105.

Adaptability of barley varieties by the weight of 1000 grains under forest-steppe conditions of the Omsk region

O. A. Yusova1, P. N. Nikolaev1, N. I. Anis&kov2, I. V. Safonova2

Abstract. In 2011-2017, we studied 11 varieties of spring barley under conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia. The purpose of the study was to identify genotypes stable by the weight of 1000 grains under conditions of the Omsk region for use in agricultural production. The soil in the experimental plot was ordinary leached chernozem with a humus content of 6-7%. The experiment was repeated 4 times. The sowing rate was 4 million germinating grains per hectare. The area of the plots was 10 m2. The following indicators of adaptability were calculated: relative stability of the variety (B), ecological plasticity index (EPI); responsiveness coefficient (Cr); variety stability index (VSI); intensity index (I); stability index (SI). The most plastic varieties were Omsky 96, Omsky 90, Podarok Sibiri, Sasha, Sibirsky Avangard, Omsky 100 (EPI = 1.03-1.1). The highest adaptability was observed for Omsky Golozerny 2, Omsky 95, Podarok Sibiri, Sibirsky Avangard varieties (B = 86.4-89.6). The maximum responsiveness in the experiment was observed in Omsky 99, Omsky 96, and Omsky 100 (Cr = 1.64-1.8); a high level of intensity was observed in Omsky 99, Omsky 100, Omsky 96, and Omsky Golozerny 1 varieties (I = 43.2-55.9%). Omsky Golozerny 2, Omsky 95, Podarok Sibiri, Sibirsky Avangard, and Omsky Golozerny 1 stably formed large grain (SI = 50.5-94.1). High resistance to contrasting weather conditions of the Omsk region was registered in Omsky Golozerny 2, Sibirsky Avangard, Podarok Sibiri, Omsky 95 varieties (sum of ranks was 26.0 and 27.0).

Author Details: O. A. Yusova, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: ksanajusva@rambler.ru); P. N. Nikolaev, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory; N. I. Anis&kov, D. Sc. (Agr.), research fellow; I.V. Safonova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow. For citation: Yusova OA, Nikolaev PN, Anis&kov NI, et al. [Adaptability of barley varieties by the weight of 1000 grains under forest-steppe conditions of the Omsk region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(2):24-8. Russian. doi: 10.24411/02352451-2020-10205.

Яровой ячмень - одна из ведущих культур в аграрном производстве России, что обусловлено повышенной адаптивностью и устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессорам [1, 2, 3] скороспелостью, нетребовательностью к плодородию почв, устойчивостью к заболеваниям [1, 2] и высоким качеством продукции. Однако континен-тальность климата основных сельскохозяйственных районов Сибири определяет повышенные требования к возделываемым сортам ячменя [3, 4].

Производство зерна на современном этапе неразрывно связано с созданием новых сортов, характеризующихся высокой урожайностью и качеством продукции в неблагоприятных условиях возделывания. Сложность заключается в том, что они формируются в результате взаимодействия многочисленных признаков и проявляются в период развития растений под воздействием условий среды [5, 6]. Важный этап селекционных исследований - оценка внутривидового полиморфизма [7]. Крупность зерна, выраженная через признак «масса 1000 зерен» - один из важнейших структурных элементов урожайности [4], который определяет запас питательных веществ, всхожесть и жизнеспособность семян. Сорта, характеризую_ Достижения науки и техники АПК. 2020. Т 34. № 2

щиеся крупным зерном, формируют более мощные и продуктивные растения с повышенным выходом готовой продукции с высокими технологическими свойствами [8].

Большинство исследователей считают, что для достоверного определения адаптивного потенциала сортов целесообразно проводить экологическое испытание с использованием различных статических методов оценки [9]. Соответственно, необходимость измерения адаптивности массы 1000 зерен в различных математических величинах крайне актуальна. Предыстория поиска насчитывает огромное количество разнообразных способов определения адаптивности. Экологическая пластичность подразумевает способность сорта к формированию стабильных показателей в различных условиях произрастания. Пластичный сорт имеет все предпосылки для того, чтобы стать основой производства в растениеводстве при современных глобальных изменениях климата.

Сегодня в целях уменьшения экологической зависимости очень важно выявление и создание сортов, обладающих стабильностью не только базисных признаков (урожайность и качество), но и крупности зерна. Свой отпечаток на его форму, крупность и полновесность накладывают биологические особенности ячменя (двурядность - многорядность, пленчатость - голозерность) [10].

Цель исследований - выявить сорта ячменя, стабильных по признаку «масса 1000 зерен» к варьирующим условиям Омской области для внедрения в сельскохозяйственное производство.

Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2011-2017 гг. на базе Омского аграрного научного центра (ОмАНЦ), расположенного в южной лесостепи Западной Сибири. Почва опытных участков представлена черноземом обыкновенным. По обеспеченности растений основными питательными элементами в слое почвы 0...50 см, согласно градации А. Е. Кочергина, содержание нитратного азота изучаемых делянок низкое (5,3 мг/кг). ОбеспеченРис. 1. Характеристика вегетационных периодов 2011-2017 гг. по средней температуре воздуха (Омская ГМОС): ш - 2011 г.; ■:■:■:■:■ - 2012 г.; V/ - 2013 г.; ||||| - 2014 г.; _ - 2015 г.; - 2016 г.; I I - 2017 г.; ™ ■ - среднемноголетние данные.

ность Р2О5 и К2О (по Чирикову) очень высокая и в среднем за период исследований составляла соответственно 232 мг/кг и 321,5 мг/кг почвы.

Агротехника возделывания - общепринятая для Западно-Сибирского региона. Ячмень высевали третьей культурой после пара. Основная обработка почвы включала послеуборочное лущение стерни и зяблевую вспашку. Обработка зяби состояла из закрытия влаги боронованием и последующей культивации на глубину 6...8 см. Посев осуществляли 20 мая сеялкой ССФК-7 на делянках площадью 10 м2 в 4-кратной повторности, при норме высева 4 млн всхожих зерен/га. Наблюдения, оценки и учеты проводили согласно методике ВИР [11]. В комплекс мероприятий по уходу за посевами входило уничтожение почвенной корки и борьба с сорняками путем боронования через 5.6 дн. после посева и в фазе трех-четырех листьев. Уборку осуществляли селекционным комбайном Hege-125 в фазе полной спелости.

Объектом исследований служили 11 сортов ярового ячменя селекции Омского АНЦ, рекомендованные для возделывания в условиях южной лесостепи Западной Сибири, четырех разновидностей: nutans (Омский 91, стандарт Омский 95, Омский 96), medicum (Сибирский Авангард, Саша, Омский 90, Омский 100, Подарок Сибири), pallidum (Омский 99), nudum (стандарт Омский голозерный 1 и Омский голозерный 2. Отобранные для испытания сорта отличаются высокой урожайностью и качеством зерна, устойчивы к полеганию, засухе и комплексу заболеваний.

Годы исследований характеризовались контрастными условиями. Периоды вегетации 2011 и 2014 гг. отмечены, как засушливые (ГТК = 0,90 и 0,92), 2015 г. - сухой и холодный (ГТК = 0,70), 2013 г. - достаточно увлажненный (ГТК = 0,99). В третьей декаде июля и августа в колосе образуется зерновка, поэтому метеорологические показатели этих периодов оказывают непосредственное воздействие на урожайность. Согласно данным Омской ГМОС (рис. 1),

средняя температура мая и июня в течение всего периода исследований была значительно больше среднемноголетней (на 0,4.2,8 °С). Кроме того, превышение нормы наблюдали в июле 2012 г. (на 3,4 °С) и 2016 г. (на 0,3 °С), в августе 2011, 2012, 2014, 2016 и 2017 гг. (на 0,5.3,2 °С). Недостаточное увлажнение было в мае и июне 2011 г. (70,0 и 68,3 % от нормы соответственно), июне 2014 г. (83,3 % от нормы), июле 2012 г. (33,3 % от нормы). Вегетационный период 2016 г. характеризовался засушливым маем и августом (49,1 и 97,8 % к сред-немноголетним данным). Недобор осадков в августе отмечен в 2017 г. (84,0 % к среднемноголетним). В

Рис. 2. Характеристика вегетационных периодов 2011-2017 гг. по количеству осадков (Омская ГМОС): т - 2011 г.; ■:■:■:■:■ - 2012 г.; - 2013 г.; ||||| - 2014 г.; 2015

г.; W - 2016 г.

- 2017 г.;

- среднемноголетние данные

остальные годы и периоды количество выпавших осадков в 2...3 раза превышало норму (рис. 2).

Математическая обработка включала расчет следующих показателей адаптивности: относительная стабильность сорта (В) [12]; индекс экологической пластичности (ИЭП, сорта, у которых ИЭП > 1, требовательны к высокому уровню агротехники) [13]; коэффициент отзывчивости на благоприятные условия выращивания (Кр, при Кр> 0 сорт положительно реагирует на улучшение условий выращивания; Кр < 1 реакция отрицательна) [14]; показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) [15]; показатель интенсивности (И) [16]; индекс стабильности

(ИС, более стабильны сорта с высокой величиной этого показателя) [17].

Результаты и обсуждение. В среднем за период изучения, масса 1000 зерен у сортов пленчатых форм составила 45,74 г, лимиты (Lim) от 25,6 до 56,6 г, у голозерных - 41,22 г, Lim = 29,7...55,2 г (табл. 1).

Наиболее благоприятные условия для формирования зерна повышенной крупности у сортов пленчатой формы сложились в 2011 и 2014 гг. (50,30 и 51,44 г) при максимальном в опыте индексе условий окружающей среды (Ij = 4,56 и 5,71 соответственно); для сортов голозерной формы -в 2015 г. (48,64 г, при Ij = 7,77). Достоверно превышали стандарт (Омский 95) по исследуемому признаку сорта Сибирский Авангард, Саша, Омский 90, Омский 96, Омский 100 и Подарок Сибири - +3,39...+5,5 г, или +5,4...+12,5 % к стандарту.

Доминирующее влияние на крупность зерна в условиях Омской области (табл. 2) оказывали погодные условия (фактор А = 82,2 %), что подтверждает обратная сопряженность массы 1000 зерен ячменя как с суммой температур, так и с суммой осадков (r = -0,423.-0,896) за период вегетации. Очевидно, для формирования этого показателя необходимо оптимальное соотношение гидротермических условий. Дисперсионный анализ также показал достоверное С~ф > F05) влияние на формирование исследуемого признака генотипа (фактор В = 16,6 %).

Таблица 1. Выраженность и изменчивость массы 1000 зерен сортов ярового ячменя, г

Сорт 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. Yi* Отношение к st,%

Пленчатые

Омский 95, 46,65 35,65 44,68 49,30 48,10 39,98 43,53 43,98 100,0

Омский 91 48,70 33,45 44,20 46,90 50,49 34,20 49,15 43,87 99,7

Сибирский Авангард 50,90 34,55 46,01 51,10 47,46 42,12 52,41 46,37 105,4

Саша 52,80 36,30 46,50 54,40 48,14 40,48 51,50 47,17 107,2

Омский 90 56,07 37,40 46,87 56,50 48,95 41,42 51,00 48,33 109,9

Омский 96 55,95 41,80 51,31 56,00 52,01 34,20 55,06 49,48 112,5

Омский 99 38,55 25,60 37,14 41,80 47,22 42,16 38,06 38,64 87,0

Омский 100 50,70 35,40 49,90 54,20 49,50 32,44 53,06 46,46 105,6

Подарок Сибири 52,37 38,10 44,97 52,80 49,98 40,00 53,37 47,39 107,7

У! 50,30 35,36 45,73 51,44 49,09 38,56 49,68 45,74 У 4,56 -10,38 -0,01 5,71 3,36 -7,18 3,94 - НСР05 1,79 1,46 1,33 1,59 0,52 1,28 1,82 - Б^ - - - - - - - 1,08 2,52

Голозерные

Омский голозерный 1, 45,45 36,40 39,36 48,90 55,16 41,60 44,30 44,45 100,0

Омский голозерный 2 37,00 29,65 37,60 36,70 42,11 40,20 37,69 37,27 83,8

У] 41,22 33,03 38,48 42,80 48,64 40,90 40,99 41,22 У 0,36 -7,84 -2,39 1,93 7,77 0,03 0,13 - НСР05 4,23 3,38 0,88 6,1 6,53 0,70 3,31 - - - — - - - - 3,59 8,20

*Yi - среднее по сорту; Yj - среднее по году; Ij - индекс условий окружающей среды (Eberhart S. A., Russell W.A.); S^ - относительная ошибка опыта (по Доспехову Б. А.); st - стандартный сорт.

Таблица 2. Вклад факторов в изменчивость массы 1000 зерен ячменя

Источник варьирования Сумма квадратов Степень свободы Дисперсия Критерий Фишера Доля вклада фактора, %

Год (фактор А) 4555,6 76,0 59,9 80,0 10,5 82,2

Сорт (фактор В) 1036,4 10,0 103,6 13,72 2,59 16,6

Взаимодействие (А*В) 3066,0 6,0 511,0 67,68 3,71 1,2

Остаточное 453,2 60,0 7,6 - - 0,0

Согласно индексам экологической пластичности, рассчитанными по методике Грязнова, из исследуемых сортов наиболее пластичны Омский 96, Омский 90, Подарок Сибири, Саша, Сибирский Авангард, Омский 100 (ИЭП = 1,03.1,1). Кроме того, заслуживают внимания сорта Омский голозерный 1, Омский 91 и Омский 95 со средними величинами этого показателя (ИЭП = 0,98.0,99), которые характеризуются тенденцией к увеличению крупности зерна при выращивании в неблагоприятных условиях (табл. 3).

Таблица 3. Параметры адаптивной способности сортов ярового ячменя по массе 1000 зерен (в среднем за 2011-2017 гг.)

Характеристику стабильности крупности зерна у сортов в определенной мере дает индекс стабильности (ИС). Согласно методике В. В. Хангильдина [17]установлено,что наиболее стабильно крупное зерно формируют сорта Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард, Омский голозерный 1 (ИС = 50,5.94,1).

Все изложенные методы имеют свои преимущества и недостатки, вследствие этого оценка сортов с использованием только одного критерия недостаточно информативна [9]. Более полная и реальная информация возможна при использовании различных методик. В такой ситуации рационально ранжировать сорта по показателям и проводить оценку по сумме рангов, полученной каждым сортом. При этом следуСорт ИЭП* В К р ПУСС И ИС I ран гов

Х ранг Х ранг Х | ранг Х I ранг Х ранг Х ранг

Омский 95, 0,98 6,0 89,1 2,0 1,40 5,0 100,0 1,0 31,0 11,0 83,7 2,0 27,0

Омский 91 0,98 6,0 83,7 8,0 1,50 4,0 68,1 9,0 38,8 6,0 37,7 8,0 41,0

Сибирский Авангард 1,03 4,0 86,4 4,0 1,51 3,0 86,2 4,0 38,5 7,0 54,1 4,0 26,0

Саша 1,05 3,0 85,8 6,0 1,50 4,0 84,3 5,0 38,4 8,0 49,5 6,0 32,0

Омский 90 1,08 2,0 85,3 7,0 1,51 3,0 83,1 6,0 39,5 5,0 45,9 7,0 30,0

Омский 96 1,10 1,0 83,1 9,0 1,64 2,0 74,1 8,0 44,0 3,0 35,2 9,0 32,0

Омский 99 0,86 7,0 82,7 10,0 1,80 1,0 56,5 11,0 55,9 1,0 33,4 10,0 40,0

Омский 100 1,03 4,0 81,1 11,0 1,64 2,0 62,2 10,0 46,8 2,0 28,1 11,0 40,0

Подарок Сибири 1,05 3,0 86,5 3,0 1,40 5,0 88,8 3,0 32,6 10,0 54,9 3,0 27,0

Омский голозерный 1, 0,99 5,0 85,9 5,0 1,50 4,0 100,0 7,0 43,2 4,0 50,5 5,0 30,0

Омский голозерный 2 0,83 8,0 89,6 1,0 1,40 5,0 83,8 2,0 33,4 9,0 94,1 1,0 26,0

в, 0,03 0,65 0,79 1,0 0,04 0,41 3,93 1,0 2,15 1,0 6,21 1,0 1,76

*ИЭП - индекс экологической пластичности; В - относительная стабильность; Кр - коэффициент отзывчивости; ПУСС -показатель уровня стабильности сорта; И - показатель интенсивности; ИС - индекс стабильности; Х - значение признака; Б, - относительная ошибка; Е - сумма.

В виде меры степени соразмерной стабильности сорта в некоторых случаях применим параметр дополняющий величину коэффициента вариации до 100 %. Рассчитанные показатели стабильности подтверждают высокую адаптивность сортов ячменя Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард (В = 86,4.89,6), которые способны формировать крупное зерно.

Весьма эффективна оценка по коэффициенту отзывчивости [13] на благоприятные условия выращивания (Кр). При Кр>1 сорт способен формировать крупное зерно в благоприятных условиях возделывания; этому условию соответствуют все исследуемые сорта. Наибольшая отзывчивость характерна для сортов Омский 99, Омский 96 и Омский 100 (Кр = 1,64.1,8).

Показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) стандартных сортов Омский 95 и Омский голозерный 1 в наших исследованиях принят за 100 %, в результате ни один исследуемый генотип не превзошёл стандарты по величине этого показателя.

Один из эффективных способов оценки отношения сортов к внешней среде предложил Р. А. Удачин [16]. Согласно его методике, в нашем опыте максимальный уровень интенсивности отмечен у сортов Омский 99, Омский 100, Омский 96, Омский голозерный 1 (И = 43,2.55,9 %).

ет учитывать, что самый высокий - 1 ранг. В наших исследованиях наибольшей устойчивостью к условиям Омской области обладают сорта Омский голозерный 2, Сибирский Авангард, Подарок Сибири, Омский 95 (сумма рангов = 26,0 и 27,0).

Выводы. Самые пластичные по признаку «масса 1000 зерен», согласно методике А. А. Грязнова, сорта Омский 96, Омский 90, Подарок Сибири, Саша, Сибирский Авангард, Омский 100 (ИЭП = 1,03.1,1). Согласно методике В. А. Зыкина, наиболее адаптивны сорта ячменя Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард (В = 86,4.89,6). Максимально высокая отзывчивость на улучшение условий выращивания, по В. А. Зыкину, характерна для сортов Омский 99, Омский 96 и Омский 100 (Кр = 1,64.1,8). Высокий уровень интенсивности, по Р. А. Удачину, отмечен у сортов Омский 99, Омский 100, Омский 96, Омский голозерный 1 (И = 43,2.55,9 %). Наиболее стабильно (по В. В. Хангильдину) крупное зерно формируют сорта Омский голозерный 2, Омский 95, Подарок Сибири, Сибирский Авангард, Омский голозерный 1 (ИС = 50,5.94,1).

По сумме рангов в наших исследованиях высокой устойчивостью к варьирующим условиям Омской области обладали сорта Омский голозерный 2, Сибирский Авангард, Подарок Сибири, Омский 95 (Е рангов = 26,0.27,0).

Литература.

References