сорт пшеницы
Озимая пшеница, стабильность, пластичность, гомеостатинисть, селекционная ценность, изменчивость, наследственность
В последние годы в Украине темпы сортозмин озимой пшеницы значительно возросли. Новые сорта, как и должно быть, лучше старых. По мнению М.А. Литвиненко [1], в результате селекционного усовершенствования озимой пшеницы ее генетический потенциал в течение семи сортозмин вырос в 2,5 раза. При этом рост урожайности с каждым сортозминою сопровождался снижением высоты растений и повышением реакции сортов на агрофон, но с повышением интенсивности сортов происходит закономерное снижение их адаптивного потенциала. Кроме того, в большинстве случаев, видимого роста урожайности в производстве не наблюдается. Это можно объяснить не только недостаточным уровнем технологии выращивания в производстве, но и тем, что потенциал новых сортов даже при оптимальных условиях реализуется лишь на 50-60% [2], что связано с проблемами адаптивности сортов. Практика показывает, что в случае равной урожайности предпочтение необходимо отдавать тому сорту, который имеет большую экологическую приспособленность, а такие формы отобрать возможно лишь в условиях максимально подобных тем, в которых будет выращиваться сорт [3, 4].
Сейчас необходима новая сортовая политика, направленная на оптимизации-зацию соответствии генетических особенностей в условиях их выращивания. Использование положительного эффекта этого взаимодействия в производственных условиях путем приведения сортового состава в конкретных агротехнологических условий, не вызывает вспомогательных расходов на интенсификацию технологий и сортозмины, но способно повысить урожайность в хозяйствах от 2 до 8 ц / га [5].
Неадекватная реакция некоторых сортов озимой пшеницы на абиотические факторы внешней среды ставит требование целенаправленного использования их в производстве. Даже орошения не может создать полностью оптимальные условия на весь период вегетации озимой пшеницы, воздушная засуха в неблагоприятных условиях южной Степи Украины иногда более поражая, чем грунтовая [6]. Поэтому возникла необходимость идентификации «сортов озимой пшеницы по параметрам пластичности и экологической стабильности, целенаправленного их использования.
Исходным материалом для анализа были результаты сравнительного исследования 23 сортов озимой пшеницы, которые являются представителями двух последних этапов сортозмин. Они были районированы или внесении в Государственный реестр сортов растений Украины и занимали в свое время (а некоторые занимают и сейчас) наибольший процент посевных площадей озимой пшеницы в Херсонской области.
Погодные условия в период вегетации сортов озимой пшеницы значительно отличались по степени влияния на уровень урожайности. С пяти лет исследований (2003-2007 гг), два года (2003, 2007) были крайне неблагоприятными для выращивания озимой пшеницы. В 2003 году посевы были значительно повреждены морозами и ледовой коркой, а те которые перезимовали, весной под воздействием высоких температур и засухи постепенно зриджувались, и это послужило снижению средней урожайности более чем на 50-70%. Наиболее стрессовые условия из-за длительной засухи в весенний и летний периоды сложились в 2007 году.
Дисперсию урожайности за годы исследований, коэффициент изменчивости (В,%), экологическую пластичность (ьи), и фенотипической стабильности оценивали на основе математической модели SAEberhart, WARusseЫ [7], а экологическую устойчивость сортов и среднюю урожайность в контрастных условиях внешней среды определяли по уравнению AARossielle, J.Hamblin [8].
Сорт как биологическую систему необходимо рассматривать в аспекте его реакции на экологические условия и способности реализовать генетический материал в конкретном экологическом регионе. Каждый сорт может иметь свой набор лимитирующих урожайность факторов в условиях стрессовых ситуаций. Нами произведена оценка старых (1970-83 гг) и новых (1990-2001 гг), по времени допуска в производство, сортов озимой пшеницы Селекционно-генетического института УААН (Одесса), Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства (РФ), Института земледелия южного региона УААН (Херсон) в условиях орошения и без орошения. Урожайность новых сортов в условиях орошения была достоверно большей по сравнению с сортами предыдущей сортозмины (табл. 1).
Таблица 1.
Урожайность разных по времени допуска в производство сортов озимой пшеницы в условиях орошения (2003-2007 гг)
Как видно из данных таблицы 1, прирост средней урожайности в новых сортов, созданных в разных селекционных центрах, по сравнению со старыми сортами, колебался в пределах 8,3-12,5 ц / га. Создание более благоприятных условий (орошение) в значительной степени снижало влияние неблагоприятных факторов практически для всех сортов. По минимальной урожайностью это более характерно для сортов СГИ УААН, а по максимальной — для сортов ИЗЮР УААН, которые создавались целенаправленно для условий орошения.
Прирост средней урожайности, обусловленное генетическим потенциалом новых сортов, был меньше (2,8-10,6 ц / га) при выращивании их в неорошаемых условиях по сравнению с орошением (табл. 2).
Таблица 2.
Урожайность разных по времени допуска в производство сортов озимой пшеницы в неорошаемых условиях (2003-2007 гг)
Значительный прирост средней урожайности в новых, универсального типа, сортов селекции ИЗЮР УААН (10,6 ц / га), можно объяснить тем, что старые сорта (Херсонская 153, Мрия Херсона) создавались исключительно для орошения, поэтому в неорошаемых условиях они резко снизили урожайность в экстремальные по погодным условиям годы. Это характерно для новых и старых сортов краснодарской селекции, менее приспособлены к засушливой зоне южного региона Украины. Прирост средней урожайности в них произошел за счет повышения этого показателя в благоприятные по погодным условиям годы, что свидетельствует об отсутствии у исследованных сортов селекционного улучшения по экологической устойчивостью.
Новым сортам одесской селекции, несмотря на незначительный прирост средней урожайности (2,8 ц / га), на фоне повышения их урожайности в благоприятные по погодным условиям годы, удалось сохранить экологическую устойчивость к неблагоприятным условиям, присущая старому, известному по этому признаку, сорта Одесская 51. К таким сортам необходимо отнести Альбатрос одесский, Одесская 267, а также сорта херсонской селекции — Херсонская 86, Херсонская безостая, Дриада 1.
Прогнозирование изменчивости урожайности различных сортов в пределах условий выращивания возможно при регрессивном анализе, который характеризует среднюю реакцию сорта на изменение условий внешней среды, т.е. определяет их пластичность и стабильность (табл. 3).
Разница У2 — Уи имеет отрицательный знак и определяет уровень устойчивости сортов к стрессовым условиям выращивания. Чем меньше разрыв между минимальной и максимальной урожайностью, тем выше устойчивость сорта к стрессовой ситуации. В наших исследованиях относительно высокую устойчивость к неблагоприятной перезимовки, которая сложилась в 2003 году, и к засухе 2007 года среди новых сортов озимой пшеницы необходимо отметить биотипы одесской (Альбатрос одесский, Одесская 267, Селянка) и Херсонской (Херсонская 86, Херсонская безостая, Дриада 1 ) селекции. В большинстве новых сортов озимой пшеницы повышения генетического потенциала урожайности служило повышению зависимости их от неблагоприятных погодных условий. Избежать этого можно в том случае, когда рост потенциальной продуктивности сортов будет сопровождаться повышением уровня их экологической надежности.
Показатель (Уи + У2) / 2 отражает урожайность сортов в контрастных (благоприятных и неблагоприятных) условиях и характеризует генетическую гибкость сорта, его компенсаторную способность. Чем выше степень соответствия между генотипом сорта и различными факторами окружающей среды (климатические, биотические и др.). Тем выше этот показатель. В наших исследованиях все новые сорта озимой пшеницы имели более высокую среднюю урожайность в контрастных условиях, чем старые, хотя некоторые из них не уступали по максимальной урожайности новым сортам (Одесская нпивкарликова, Херсонская 86). Из этого следует, что эффективность селекции будет выше, если стратегическое направление ее будет направлен на специфическую адаптацию к контрастных условий выращивания.
Таблица 3.
Параметры фенотипической пластичности, стабильности и экологической устойчивости различных сортов озимой пшеницы в условиях орошения (2003-2007 гг)
Проведенный факториальных анализ выявил, что большая часть фи-нотиповои изменчивости сортов по урожайности была экологической по своему происхождению. Еще большее отражение проявления параметров экологической устойчивости сортов было при изучении их в неорошаемых условиях (табл. 4).
В наших исследованиях в условиях орошения, так и без орошения, в большинстве старых и новых сортов различной архитектоники показатель фе-нотиповои пластичности был близок к 1 и выше (табл. 3 и табл. 4).
Таблица 4.
Параметры фенотипической пластичности и экологической устойчивости сортов озимой пшеницы в неорошаемых условиях (2003-2007 гг)
С одной стороны это хорошо, и с другой — не совсем, потому что повышение пластичности не способствует повышению их экологической устойчивости. Преимущество новых сортов над старыми по урожайности была в основном в благоприятные годы, а в неблагоприятные — снижалась, а в некоторых случаях полностью нивелировалась, что приводило к увеличению разрыва между максимальной и минимальной урожайностью. Следовательно, увеличение пластичности сортов приводит к уменьшению их приспособленности и стабильности, поэтому стремиться к увеличению фенотипической пластичности, не следует, так как это повышает восприимчивость сорта не только в благоприятных, но и к неблагоприятным условиям. Устойчивые сорта к стрессовым ситуациям отличаются относительно низкой нормой реакции на изменение условий выращивания, коэффициент регрессии у них меньше единицы и с последующим снижением его устойчивость к неблагоприятным условиям увеличивается. В наших исследованиях такими сортами были Одесская 267, Херсонская 86, Дриада 1, Одесская 51, Прибой, Альбатрос одесский, Херсонская безостая (bi = 0,69 — 0,93). Они способны менее снижать урожайность в экстремальных условиях, меньше реагируют на изменение факторов внешней среды.
Выводы. Создание сортов с комплексом хозяйственно-полезных признаков лишь методами селекции — задача очень трудная из-за негативных генетические корреляции, поэтому для решения проблемы экологической устойчивости сортов озимой пшеницы необходимо использовать сортовые технологии, которые должны полностью определить специфические потребности того или иного сорта. Необходимо изучать новые сорта озимой пшеницы при комбинированном использовании оптимальных и стрессовых условий по водообеспеченность растений, это даст возможность полнее оценить адаптивный потенциал сорта и дать конкретные рекомендации по его выращиванию в хозяйствах разных форм собственности.