doi: 10.24411/0235-2451-2020-10407 УДК633.13: 633.253: 631.527:57.017.3
Кормовая продуктивность плёнчатого овса в условиях Волго-Вятского региона*
Е. Н. ВОЛОГЖАНИНА, Г. А. БАТАЛОВА, Г. П. ЖУРАВЛЁВА
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, ул. Ленина, 166а, Киров, 610007, Российская Федерация
Резюме. Эксперименты проводили в 2017-2019 гг. в Кировской области с целью оценки продуктивности, экологической пластичности и стабильности сортов плёнчатого овса для кормового и универсального использования в условиях Волго-Вятского региона. Материалом для исследования служили 10 сортов плёнчатого овса, вовлеченных в конкурсное сортоиспытание, стандарт - сорт Кречет. Высокой генетической гибкостью по урожайности зерна характеризовались интенсивные сорта Медведь (7,10 т/га), Бербер (6,94 т/га), Фаленец (7,06 т/га) и 325h12 (7,03 т/га). Линии средней интенсивности 4h14 и 325h12 отнесены к высокоурожайным (6,42 и 6,76 т/га соответственно) со стабильной зерновой продуктивностью в меняющихся условиях среды. Положительное влияние на накопление зеленой массы (r=0,77) оказала продолжительность периода всходы-вымётывание. Наибольшая ее урожайность отмечена у сортов Медведь (39,4 т/га) и 4h14 (33,9 т/га). Самым высоким сбором сухого вещества характеризовался сорт Медведь (7,64 т/га). Установлена достоверная тесная зависимость величины этого показателя от ГТК (r=0,63) и продолжительности периода вегетации (r=0,73). Наибольшая экологическая пластичность по сбору сухого вещества отмечена у сортов Сапсан (¿> = 1,56) и Бербер (¿> = 1,46). Зафиксирована средняя положительная (r=0,43) взаимосвязь между величиной этого показателя и высотой растения. Достоверно превышали стандарт по высоте растений сорта Медведь (на 15,1 см), Бербер (на 11,9 см) и 4h14 (на 13,6 см). Наибольшую облиственность наблюдали у сортов Бербер (73,8 %), Фаленец (72,9 %) и 4h14 (70,6 %). Лучшими выделившимися генотипами были интенсивный сорт Медведь с высокой урожайность зелёной массы (39,41 т/га) и сухого вещества (7,64 т/га) при достаточно высоком сбое зерна (6,42 т/га), а также среднеинтенсивный сорт 4h14 универсального направления с высокими растениями (81,5 см), облиствен-ностью (70,6 %) и площадью листьев (82,6 см2).
Сведения об авторах: Е. Н. Вологжанина, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник (e-mail: helen.vol@list.ru); Г. А. Баталова, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, зам. директора (e-mail: g.batalova@mail.ru); Г.П. Журавлева, младший научный сотрудник.
Для цитирования: Вологжанина Е. Н., Баталова Г. А., Журавлева Г. П. Кормовая продуктивность плёнчатого овса в условиях Волго-Вятского региона // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 4. С. 36-40. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10407.
*Исследования выполнены согласно Государственному заданию № 075-00461-19-02 Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме № 0528-2019-093.
Fodder productivity of chaffy oats in the Volga-Vyatka region
E. N. Vologzhanina, G. A. Batalova, G. P. Zhuravleva
Rudnitsky Federal Agrarin Scientific Center of the North-East, ul. Lenina, 166a, Kirov, 610007, Russian Federation
Abstract. The experiments were conducted in 2017-2019 in the Kirov region. The purpose was to assess the productivity, ecological plasticity, and stability of chaffy oats varieties for fodder and universal use in the Volga-Vyatka region. The material for the study was 10 varieties of chaffy oats involved in competitive variety testing. The standard was Krechet variety. Intensive varieties Medved& (7.10 t/ha), Berber (6.94 t/ha), Falenets (7.06 t/ha), and 325h12 (7.03 t/ha) were characterized by high genetic flexibility in grain yield. The lines of the medium intensity of 4h14 and 325h12 were classified as high-yielding (6.42 t/ha and 6.76 t/ha, respectively) with stable grain productivity under changing environmental conditions. The duration of the period from sprouting and earing had a positive effect on the accumulation of green mass (r = 0.77). The highest yield of green mass was observed in Medved& (39.4 t/ha) and 4h14 (33.9 t/ha) varieties. The highest yield of dry matter was registered in the Medved& variety (7.64 t/ha). We established a significant close dependence of the value of this indicator on the HTC (r = 0.63) and the duration of the growing season (r = 0.73). The highest ecological plasticity for the dry matter yield was observed in Sapsan (bi = 1.56) and Berber (bi = 1.46) varieties. An average positive relationship (r = 0.43) between the value of this indicator and the height of the plant was recorded. Medved& (15.1 cm), Berber (11.9 cm), and 4h14 (13.6 cm) varieties significantly exceeded the standard in the height of plants. The greatest leafiness was observed in Berber (73.8%), Falenets (72.9%), and 4h14 (70.6%) varieties. The best genotypes were intensive Medved variety with a high yield of green mass (39.41 t/ha) and dry matter (7.64 t/ha) with sufficiently high grain yield (6.42 t/ha), as well as medium intensive 4h14 variety of universal direction with tall plants (81.5 cm), good leafiness (70.6%) and leaf area (82.6 cm2).
For citation: Vologzhanina EN, Batalova GA, Zhuravleva GP. [Fodder productivity of chaffy oats in the Volga-Vyatka region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(4):36-40. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10407.
Рост потребления продовольствия и кормов, необходимость продовольственного обеспечения быстро растущего населения Земли определяет актуальность выращивания высокоурожайных культур и сортов разностороннего использования, способных адаптироваться к климатическим изменениям [1]. В связи с хорошей приспособленностью к условиям среды овес широко распространен в современном сельском хозяйстве как ценная продовольственная диетическая и зернофуражная культура [2, 3], его возделывают на зелёный корм, сено,
силос, используют для производства травяной муки и брикетов, гидропонного зеленого корма в зимний период [4, 5].
При выращивании на зелённую массу продуктивность посевов овса выше, чем при производстве зерна [6]. Период его скашивания сравнительно продолжительный - от вымётывания до начала цветения и совпадает с периодом нехватки корма между укосами красного клевера или клеверозлаковых смесей, что способствует непрерывному поступлению свежих кормов в летний период [7]. Кроме того, его используют в качестве однолетней пастбищной культуры, которая хорошо отрастает при 3...4-х-кратном выпасе скота.
Видовое разнообразие - основной фактор, определяющий продуктивность и стабильность экосистем [8]. Для агроландшафтов так же актуально внутривидовое разнообразие в разрезе сортов культуры по отклику на экологические (биотические и абиотические) и антропогенные факторы окружающей среды. Недостаточный сортимент овса укосного и зерноукосного использования снижает возможности создания сбалансированных по компонентам высокопродуктивных однолетних кормовых агроценозов и не удовлетворяет потребностей животноводства в сочном корме во всех почвенно-климатических условиях регионов возделывания культуры [9]. Расширение сортимента обеспечивает стабильное производство зерна и кормовой массы, их качество и безопасность, своевременное поступление и рентабельность производства [10].
В связи с этим, актуальны селекция и распространение в производстве сортов овса укосного и зерноукосного направления, сочетающих продуктивность с устойчивостью к воздействию абиотических и биотических (болезней листьев, стеблей и метелки) стрессов [11].
Цель исследований - оценка продуктивности, экологической пластичности и стабильности сортов плёнчатого овса для кормового и универсального использования в условиях Волго-Вятского региона.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2017-2019 гг. в ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока (Кировская область). Материалом для исследования служили 10 перспективных и включенных в Госреестр РФ сортов плёнчатого овса питомника конкурсного испытания в соответствии с методикой [12]. Индекс условий среды (/), коэффициент регрессии (b ) и индекс стабильности (S ?d) определяли по S. A. Eberhart, W. A. Rassel в изложении [13], устойчивость к стрессу - по A. A. Rossielle, J. Hambli [14], площадь листьев - по М. И. Зеленскому [15]. Почва опытного участка - дерново-подзолистая среднесуглинистая на элювии пермских глин с небольшой мощностью перегнойного горизонта, содержание гумуса (по Тюрину, ГОСТ 26213-91) - 2,43.2,91 %, P2O5 и К2О (по Кирсанову, ГОСТ 26207-91) - 292.295 и 256.265 мг/ кг почвы соответсвенно, pH - 4,4.5,0 ед., S (ГОСТ 27821-88) - 13,2.22,4 мг-экв./100 г почвы.
Метеоусловия периодов вегетации 2017-2019 гг. (по данным Кировского областного центра по гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды) были контрастными по количеству осадков и температурному режиму. Май, июнь и начало июля 2017 г. характеризовались холодной погодой с частыми осадками, гидротермический коэффициент (ГТК) в период всходы - вымётывание составил 3,25. Сумма эффективных температур была значительно ниже, чем в предшествующие годы. Условия 2018 г. были достаточно благоприятны для роста и развития овса, ГТК в период от всходов до вымётывания был равен 2,83. В июне отмечали неустойчивую погоду от холодной с частыми осадками до жаркой и сухой. Средняя температура воздуха составляла 14,4 °С, за месяц выпало 85 мм осадков (122 % среднемноголетнего количества). В первой и второй декадах месяца наблюдали переувлажнение почвы. В мае 2019 г. погода менялась от жаркой до прохладной с заморозками, в июне наблюдали преимущественно сухую погоду. Сумма осадков составила 93,7 мм (134 % нормы). ГТК за период всходы-вымётывание был равен 1,74. По накоплению суммы эффективных температур
вегетационный период был типичным для региона и средним относительно показателей 2017 и 2018 гг.
Для статистической обработки экспериментальных данных использовали пакет селекционно-ориентированных программ AGROS, версия 2.07, пакет прикладных программ Microsoft Ехсе1 2007.
Результаты и обсуждение. Возможность возделывания сорта в той или иной зоне определяют продолжительность периода вегетации и состояние агроклиматических ресурсов [9]. В 2017 г. сумма эффективных температур на начальном этапе развития растений была значительно ниже, чем в предшествующие годы, что привело к увеличению длительности вегетации овса. В среднем у изученных сортов период от всходов до вымётывания составил 54 дня (табл. 1) и варьировал незначительно (V=2,8 %). Более благоприятные условия 2018 и 2019 гг. способствовали ускорению прохождения периода всходы - вымётывание на 5 и 6 дней соответственно. За годы исследований связь между продолжительностью периода вегетации и ГТК была достоверной положительной тесной (r=0,70, при p<0,05).
Таблица 1. Влияние условий года на продолжительность периода вегетации овса от всходов до вымётывания, дней
Год Среднее Размах варьирования Коэффициент вариации (V), %
Самый длительный период от всходов до вымётывания в среднем за 2017-2019 гг. (52 дня) отмечен у сортов Фаленец, 46И14 и 4И14 причем у последнего из них величина этого показателя была наиболее стабильной (У=4,0 %). У других сортов вариабельность составляла 5,0.9,0 %. Быстрее всего фазы выметывания достигал среднеранний сорт Сапсан - 48 дней.
На величину урожайности, как суммирующем показателе, влияет всё, что происходило в ходе онтогенеза растения, поэтому она больше всего подвержена воздействию факторов окружающей среды [7]. Оценить влияние условий года на урожайность позволяет индекс условий среды (I), чем он больше, тем благоприятнее условия или генотип лучше адаптирован к ним вследствие селекции. Самую высокую среднюю по сортам урожайность зерна (7,67 т/га) наблюдали на фоне достаточного количества осадков в сочетании со средними температурами в июле и первой декаде августа 2019 г., индекс условий среды составил 1,31. В 2018 г. он был отрицательным (1=-1,22). На фоне низких температур и избыточного увлажнения в период формирования зерна, полегания и развития болезней отмечено неравномерное созревание посевов и увеличение продолжительности уборки, что негативно отразилось на урожайности, которая составила 5,15 т/га.
Более полную характеристику адаптивных свойств сорта позволяет дать оценка по параметрам пластичности и фенотипической стабильности. К наиболее ценным по величинам этих показателей были отнесены сорта Бербер, включенный в Госреестр РФ в 2019 г., и Фаленец, переданный на ГСИ в 2020 г., у которых коэффициент регрессии (Ь ) составил 1,40 и 1,70 соответственно, а показатель стабильности был близок к нулю или равен ему (табл. 2). Эти сорта отзывчивы на улучшение условий произрастания, формируют стабильно высокую урожайность (в среднем 6,76.7,00 т/га). Высокая отзывчивость
Таблица 2. Характеристика экологической адаптивности и стабильности сортов плёнчатого овса по урожайности зерна (2017-2019 гг.)
Сорт, линия Урожайность, т/га b. i S2d i V, % Y - &max т/га Эффект генотипа, т/га (Y + YmmJ/+, т/га
X * lim X , opt
И-4592 4,76 7,47 0,31 1,73 23,0 -2,71 -0,38 6,12
Сапсан 4,79 6,46 0,65 0,11 15,3 -1,67 -0,57 5,63
Медведь 5,06 9,37 1,85 1,08 39,8 -4,53 0,06 7,10
Бербер 5,19 8,69 1,40 0,04 26,3 -3,50 0,40 6,94
Фаленец 4,92 9,20 1,70 0,00 30,6 -4,28 0,64 7,06
Аргамак 4,21 7,30 1,22 0,01 26,9 -3,09 -0,61 5,76
Кречет (St.) 5,26 6,77 0,59 0,05 12,7 -1,51 -0,25 6,02
Среднее 5,14 7,85 1,00 0,33 22,1 -2,73 0,00 6,48
Min 4,21 6,46 0,26 0,00 6,8 -0,89 -0,61 5,63
Max 6,26 9,37 1,85 1,73 39,8 -4,28 0,64 7,10
на изменение условии среды отмечена у среднеспелого сорта Медведь (Ь=1,85). На основании этого он отнесен к группе высокоинтенсивных. Этот сорт характеризуется положительной реакцией на улучшение условии выращивания, однако при неблагоприятных условиях снижает уровень урожайности (Б?ф=1,08).
К группе среднеинтенсивных отнесены 4И14 и 325И12 со средней по годам урожайностью 6,42 и 6,76 т/га соответственно, коэффициентом регрессии (Ь) - 1,00 и 1,04, показателем стабильности (Б ф - 0,00 и 0,15. Сорта 46И14 и Кречет с высокой стабильностью продуктивности и низкой пластичностью способны формировать в меняющихся и неблагоприятных условиях среды при минимуме затрат стабильную урожайность, что подтверждают значительные площади под сортом Кречет. По данным ФГБУ Россельхозцентр за 2019 г. он занимал 7 позицию среди высеваемых в РФ сортов овса [16].
Подтверждением актуальности использования сорта в производстве может служить показатель «эффект генотипа», который
позволяет оценить продуктивный потенциал отдельного генотипа в группе изучаемых [17]. Наиболее высоким он был у сортов Бербер, Фаленец, 325И12 и 46И14 -0,64.0,29 т/га.
Генетическую гибкость сорта характеризует величина (^¡п + Ymax)/2, отражающая среднюю урожайность сорта в контрастных (стрессовых и нестрессовых) условиях [18]. Известно, что чем больше степень соответствия между генотипом и факторами окружающей среды, тем выше величина этого показателя [19]. Самую высокую среднюю урожайность в контрастных (стрессовых и не стрессовых) условиях и высокую генетическую гибкость сочетали сорта Бербер, Фаленец, 325И12 и Медведь. Установлена достоверно (р<0,05) тесная зависимость урожайности с эффектом генотипа (г=1,00), генетической гибкостью (/=0,92), температурой (/=0,72) и количеством осадков (/=0,76).
Для характеристики устойчивости генотипа к стрессу в изменяющихся климатических условиях используют разность между минимальной и максимальной урожайностью за годы исследований (Ут1П - Ymax), чем меньше его значение, тем выше устойчивость и шире диапазон приспособительных возможностей сорта [13]. Наибольшую устойчивость по величине этого показателя наблюдали у перспективного сорта 46И14 и стандарта Кречет (-0,89 и -1,51 соответственно), что согласуется с величинами коэффициентов регрессии (Ь ) и индексами стабильности (Бф этих генотипов.
Плёнчатые сорта Фаленец и 325И12 с высоким сбором зерна характеризовались низкой урожайностью зелёной массы (табл. 3). Аналогичные результаты есть и у других исследователей [5]. Однако селекция в различных почвенных и климатических условиях позволяет создавать генотипы, формирующие высокий стабильный урожай качественного зерна и кормовой массы вне зависимости от факторов окружающей среды. Положительное влияние на накопление зеленой массы (/=0,77) оказала продолжительность периода всходы-вымётывание. Наибольшая урожайность сформировалась у сортов Медведь (39,4 т/га) и 4И14 (33,9 т/га), достигавших фазы вымётывания соответственно на 51 и 52 день после всходов.
Таблица 3. Основные показатели перспективных сортов овса для использования на зелёный корм (среднее за 2017-2019 гг.)
*Х!т - минимальная в опыте урожайность, сформировавшая под воздействием лимитирующих факторов среды; X - максимальная в опыте урожайность, сформировавшаяся
в оптимальных условиях среды; Ymn - Ymax - уровень устойчивости к стрессу; генетическая гибкость в контрастных условиях среды.
+ Y )/2 ^ max&&
Сорт, линия Урожайность, т/га Сбор сухого вещества, т/га Облиствен-ность, % Высота, см
зерна зелёной массы
И-4592 5,98 29,02 6,41 67,8 75,3
Сапсан 5,79 26,77 6,57 60,7 68,5
Медведь 6,42 39,41 7,64 68,6 83,0
Бербер 6,76 30,04 5,38 73,8 79,8
Фаленец 7,00 24,55 5,94 72,9 70,8
Аргамак 5,75 31,20 6,79 62,5 73,3
Кречет 6,11 25,94 6,46 69,8 67,9
НСР05 0,86 2,71 0,87 3,93 5,6
Наибольший интерес для использования в селекции на высокую кормовую продуктивность представляют генотипы, сочетающие высокую урожайность зеленой массы и сухого вещества. Наибольший сбор сухого вещества, как и урожайность зеленой массы, отмечен у высокорослого сорта Медведь (7,64 т/га), прибавка к стандарту Кречет составила 1,18 т/га. На размеры сбора сухого вещества оказывали влияние условия года, отмечена достоверная (р<0,05) тесная зависимость величины этого показателя с ГТК (/=0,63) и продолжительностью периода вегетации (/=0,73). Наиболее благоприятные условия для накопления сухого вещества отмечены в 2017 г. (|=2,70). Сорт Медведь с высоким сбором сухого вещества характеризовался слабой отзывчивостью на изменение условий среды (Ь=0,30) и стабильностью признака (Б/У=4,44).
Наибольшая экологическая пластичность по сбору сухого вещества отмечена у сортов Сапсан (Ь=1,56) и
Таблица 4. Характеристика экологической адаптивности и стабильности сортов плёнчатого овса по
сбору сухого вещества (2017-2019 гг.)
Сорт, линия Сбор cyxt ства эго веще-т/га b. i S2d I V, % Y . -УтаГт/га Эффект генотипа,т/га (Y + Y )/2, * m.n , max & т/га
Xlim Xopt
И-4592 5,19 7,83 0,54 0,19 9,9 -2,64 -0,18 6,51
Сапсан 3,73 10,84 1,56 0,85 9,0 -7,11 -0,02 7,29
Медведь 5,10 9,22 0,30 4,44 11,0 -4,12 1,05 7,16
Бербер 2,98 9,31 1,46 0,05 7,5 -6,33 -1,21 6,14
Фаленец 4,92 7,22 0,48 0,10 8,1 -2,30 -0,65 6,07
Аргамак 4,40 10,27 1,27 0,70 12,4 -5,87 0,20 7,34
Кречет (St.) 4,16 9,24 1,05 0,58 7,9 -5,08 -0,13 6,70
Среднее 4,39 9,35 1,00 1,00 9,7 -4,19 0,00 7,19
Min 2,98 7,22 0,30 0,05 7,5 -2,30 -0,02 6,07
Max 5,19 10,84 1,56 4,44 12,4 -7,11 1,05 7,62
Бербер (Ь=1,46), при средней и высокой стабильности признака соответственно (табл. 4). У перспективного сорта 46И14 зафиксирована наибольшая генетическая гибкость (7,62 т/га), высокий эффект генотипа (0,69 т/ га), средние показатели пластичности (Ь = 1,29) и стабильности (52С=0,70). Самая высокая устойчивость к стрессу отмечена у сорта Фаленец (-2,30 т/га), о чём также свидетельствуют величины коэффициента вариации (У=8,1 %) и индекса стабильности (52С=0,10), эффект генотипа составил -0,65 т/га, генетическая гибкость была низкой.
Для перспективного сорта 4И14 установлены средние показатели генетической гибкости (6,07 т/га), уровня устойчивости к стрессу (-4,15 т/га) и коэффициента вариации (У=11,3 %), что в совокупности с другими характеристиками (Ь=1, Б?С близок к 0) позволяет отнести его к группе генотипов средней интенсивности.
Отмечены тесные положительные зависимости сбора сухого вещества с индексом стабильности (г=0,72), генетической гибкостью (/=0,78), эффектом генотипа (г=1,00) и средней степени отрицательная корреляция с коэффициентом регрессии и индексом стабильности (/=-0,41).
Формированию высокой кормовой продуктивности способствуют хорошая облиственность и высокорос-лость овса [8]. В наших исследованиях зафиксирована средняя положительная (/=0,43) взаимосвязь между величинами показателей высоты растения и сбора сухого вещества. Наиболее низкорослым среди изученных генотипов был стандарт Кречет (67,9 см). Достоверно превышали его по величине этого показателя сорта Медведь (на 15,1 см), Бербер (на 11,9 см) и 4И14 (на 13,6 см). На высоту растений положительное влияние оказывала продолжительность межфазного периода «всходы - вымётывание» (/=0,49). У генотипов с более продолжительным периодом от всходов до вымётывания растения были выше.
Размер листьев, их количество и интенсивность работы, в конечном счете, определяют урожайность сельскохозяйственных культур [20]. В Кировской области овёс в фазе вымётывания формировал от 3 до 6
листьев в зависимости от сорта и условий года. Наибольшую облиственность наблюдали у сортов Бербер (73,8 %), Фаленец (72,9 %), 4И14 (70,6 %), при этом Бербер и Фаленец отличались наибольшей стабильностью этого признака в изменяющихся условиях среды (^=7,5 и 8,1 % соответственно). Отмечена средняя отрицательная связь облиственности с показателями сбора сухого вещества (/=-0,60), ГТК (/=-0,52) и продолжительности периода вегетации (/=-0,48).
Чем больше листовая поверхность, тем активнее поглощается солнечная радиация и выше величина урожая. За годы исследований площадь листьев варьировала от 63,7 см2 у стандарта Кречет до 90,6 см2 у сорта Медведь. Достоверно превысили стандарт по величине этого показателя сорта Медведь (90,6 см2) и 4И14 (82,6 см2). Наибольшую площадь листьев отмечали в благоприятных условиях 2019 г. (88,5 см2 при / = 14,4), тогда как в 2017 г. (/=-15,5) она составила только 58,6 см2.
Выводы. В результаты исследования выделены сорта пленчатого овса, формирующие высокую урожайность зерна и зелёной массы. У сорта интенсивного типа Медведь с высокой пластичностью, но низкой стабильностью показателей по годам установлена высокая урожайность зелёной массы (39,41 т/га) и сухого вещества (7,64 т/га), при достаточно высоком сбое зерна (6,42 т/га). Реализации его потенциала продуктивности возможна в благоприятных условиях, при использовании интенсивной технологии возделывания. Среднеинтенсивный сорт 4И14 универсального кормового направления формировал высокие растения (81,5 см) с хорошей облиственностью (70,6 %) и площадью листьев (82,6 см2), он пригоден для производства зелёной массы и зерна.
Кормовую продуктивность плёнчатого овса в значительной степени определяла продолжительность периода вегетации (/=0,77), самый высокий сбор зерна и зеленой массы наблюдали при достаточном количестве осадков в период всходы-вымётывание (/=0,76) и благоприятном температурном режиме (/=0,72).
Литература.
References