The purpose of the study is to evaluate the ecological plasticity of spring soft wheat varieties cultivated in the Cis-Ural steppe of the Republic of Bashkortostan. Objectives: to determine the index of environmental conditions, to analyze the ecological plasticity of spring wheat varieties in terms of yield, to determine the stability of spring wheat varieties in terms of grain quality. The object of the study was varieties of spring soft wheat (Triticuma estivum L.) Bashkirskaya 28, Zauralskaya Zhemchuzhina, Omskaya 35, Arhat, Ulyanovskaia 105, Ekada 109, Ekada 113, Tulaikovskaya 108. Field experiments were carried out according to the generally accepted methodology of the State variety testing, the determination of grain quality indicators - according to state standards, the calculation of environmental plasticity and stability parameters - according to the method of S.A. Eberhart and W.A. Russell. Significant variability over the years of environmental conditions for the growth of spring soft wheat in the Cis-Ural steppe of the Republic of Bashkortostan is shown. The environmental condition index ranged from minus 7.17 to plus 7.46. Among the varieties of the mid-season group, the most productive are Ulyanovskaja 105, Arkhat, Ekada 109 and Ekada 113. These varieties of semi-intensive type are moderately responsive to improving growing conditions with an average degree of yield variability over the years. Varieties Tulaikovskaya 108, Bashkirskaya 28 and Zauralskaya Zhemchuzhina of the intensive type are distinguished by the greatest responsiveness to improving environmental conditions with a relatively low yield stability over the years. The varieties Ekada 113, Ulyanovskaia 105 and Omskaya 35 are distinguished by a high content of gluten in the grain (28.4–29.6 %) and a relatively high stability for this trait over the years.
wheat, variety, yield, grain quality, plasticity, stability
Введение. Пшеница является основной зерновой культуры в Российской Федерации и в том числе в Республике Башкортостан. Яровая пшеница в Республике Башкортостан выращивается на площади более 600 тыс. га. В то же время урожайность и качество зерна пшеницы в республике остаются сравнительно невысокими и нестабильными по годам. В среднем за последние 10 лет (2012–2021 гг.) с каждого гектара собрано 17,8 ц зерна, и доля зерна пшеницы по качеству третьего и выше товарного класса составляет 28–32 % [1]. Урожайность и качество зерна пшеницы зависит от многих факторов, которые сводятся к трем группам: генотип (сорт), почвенно-климатические условия, технология производства. Для получения высококачественного зерна необходимо оптимизировать уровень этих взаимосвязанных групп факторов. Особое значение в повышении и стабильности урожайности и качества зерна пшеницы имеет создание и использование высокопродуктивных экологически пластичных сортов [2]. Современные сорта должны быть не только высокоурожайными, дающими продукцию высокого качества, но и устойчивыми к неблагоприятным факторам среды, т. е. высокоадаптированными, омеостатичными. Продуктивность растений – в значительной мере наследственно обусловленный признак, хотя его проявление зависит от модификации факторов среды, но в пределах ограничений, определяемых генотипом [3]. В производстве у сортов реализуется около 30–60 % потенциальной их продуктивности, основной причиной этого является их недостаточная экологическая устойчивость [4]. Уровень многих почвенно-климатических факторов невозможно на данном этапе развития производительных сил существенно изменить и поэтому необходимо учитывать их в селекции, при подборе и размещении посевов сортов полевых культур на территории [2]. Большое значение приобретают адаптивные сорта с повышенной экологической пластичностью, обладающие способностью более эффективно использовать биоклиматические ресурсы в экстенсивных условиях их выращивания. Районированные сорта должны сочетать в себе высокую урожайность, повышенную экологическую пластичность [5]. С точки зрения экологического соответствия сорта к условиям выращивания наиболее приемлемой оценкой сорта будет та, которая рассматривает, с одной стороны, реакцию сорта, способность к изменению условий выращивания, с другой – фактические отклонения при его испытаниях от этой способности [6]. При этом первый параметр будет характеризовать пластичность сорта, второй – его стабильность [7].
Оценка экологической пластичности исходного материала и селекционных линий [8, 9], сортов, находящихся в госсортоиспытании [10] и возделываемых на производстве [11, 12], является важным условием повышения урожайности и качества зерна, оптимизации размещения на территории и разработки технологии возделывания яровой пшеницы. Определение экологической пластичности проводится в разных регионах страны в целом по урожайности, элементам продуктивности растений [13] и по отдельным показателям качества зерна [14]. Исследование экологической пластичности сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых на территории Республики Башкортостан, не проводилось, за исключением некоторых работ [15], в то время как необходимость создания высокопродуктивных сортов и оценка их экологической пластичности особенно важны для Республики Башкортостан с разнообразными природными условиями и континентальным климатом [16].
Цель исследования – оценить экологическую пластичность сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых в Предуральской степи Республики Башкортостан.
Задачи: определить индекс условий среды; провести анализ экологической пластичности сортов яровой пшеницы по урожайности; определить их стабильность по качеству зерна.
Полевые опыты проводили в Чишминском селекционном центре Башкирского НИИСХ УФИЦ РАН в 1918–1920 гг. Чишминский селекционный центр расположен в предуральской степной зоне республики. Почвенный покров предуральской степи в основном представлен черноземами. Климат района континентальный – с холодной зимой и умеренно жарким летом, неустойчивостью по годам и временам года, резкой сменой тепла и холода.
Полевые опыты проводили по общепринятой методике Государственного сортоиспытания [17]. Учетная площадь делянок 20 м2, повторность вариантов шестикратная. Предшественник – горох. Технология возделывания – принятая в данной зоне. Урожайность зерна определяли сплошным обмолотом комбайном ХЕГЕ 125. Показатели качества зерна анализировали по соответствующим государственным стандартам. Величину параметров экологической пластичности и стабильности (bi) сортов вычисляли по методике S.A. Eberhart и W.A. Russell [6] в изложении В.А. Зыкина [18].
Результаты и их обсуждение. Индекс условий среды (Ij) по годам изменялся от минус 7,17 (2018 г.) до плюс 7,46 (2020 г.). Погодные условия 2018 г. были засушливыми, что оказало отрицательное влияние на формирование урожайности яровой пшеницы. Вегетационный период 2020 г. характеризовался достаточно обеспеченной влагой и теплой погодой. Погодные условия в 2019 г. были относительно благоприятны, и индекс условий среды имел промежуточную величину за годы проведения опытов. Экологическая пластичность изучаемых сортов яровой мягкой пшеницы по признаку «урожайность» на территории предуральской степи Республики Башкортостан разная. Среди сортов яровой мягкой пшеницы среднеспелой группы наиболее урожайным является сорт Поволжского лесостепного экотипа Ульяновская 105, который на госсортоучастках республики принят за стандарт. Средняя урожайность его зерна за 3 года составила 3,07 т/га (табл. 1). Данный сорт полуинтенсивного типа умеренно отзывчивый на улучшение условий произрастания и достаточно стабильный, со средней степенью вариабельности урожайности по годам.
Таблица 1
Параметры экологической пластичности и стабильности
по урожайности зерна сортов яровой мягкой пшеницы
|
Сорт |
Средняя урожайность, т/га |
Вариация урожайности (min–max), т/га |
Коэффициент пластичности (bi) |
Варианса стабильности (S2di) |
|
Башкирская 28 |
2,80 |
2,46–3,87 |
1,24 |
8,91 |
|
Зауральская жемчужина |
2,85 |
2,21–3,88 |
1,16 |
9,12 |
|
Омская 35 |
2,47 |
1,96–2,85 |
0,60 |
3,26 |
|
Архат |
2,71 |
2,41–3,47 |
0,91 |
3,70 |
|
Ульяновская 105, st |
3,07 |
2,36–3,62 |
0,85 |
5,11 |
|
Экада 109 |
2,77 |
2,00–3,41 |
0,96 |
3,73 |
|
Экада 113 |
2,85 |
2,04–3,56 |
1,03 |
2,53 |
|
Тулайковская 108 |
2,86 |
1,86–3,69 |
1,24 |
5,95 |
|
Среднее по сортам |
2,80 |
2,08–3,54 |
– |
– |
|
Индекс условий среды |
– |
–7,17–7,46 |
– |
– |
|
НСР05 |
0,14 |
– |
– |
– |
К сортам полуинтенсивного типа развития следует также отнести сорта Поволжского экотипа Архат, Экада 109 и Экада 113 (коэффициенты пластичности (bi) близко или равны 1) при средних значениях урожайности по годам соответственно 2,71; 2,77 и 2,85 т/га, т. е. на уровне среднего значения сорта Башкирская 28 и средней урожайности по опыту (2,80 т/га). Стабильность урожайности вышеуказанных сортов была также достаточно высокая.
В группу сортов интенсивного типа (коэффициенты пластичности (bi) больше 1) следует включить сорт Поволжского степного экотипа Тулайковская 108 и сорта Урало-Сибирского лесостепного экотипа Башкирская 28 и Зауральская жемчужина, отличающиеся наибольшей отзывчивостью на улучшение условий среды при относительно невысокой стабильности урожайности по годам. К последнему вышеуказанному экотипу относится также сорт Омская 35, проявивший слабую отзывчивость на благоприятные условия 2020 г. (низкая урожайность – 2,85 т/га, коэффициент пластичности (bi) ниже 1) при хорошей стабильности признака.
По показателям качества зерна пшеницы – натура зерна, стекловидность и количество клейковины наблюдаются сортовые различия, как по абсолютным значениям, так и по вариансе стабильности (S2di) признака (табл. 2). Отмечается в целом более высокая натура зерна у сортов Поволжского экотипа от 762 (Экада 109) до 779 г/л (Тулайковская 108) с относительно невысокой стабильностью признака, особенно у сорта Архат (S2di значительно выше 1).
Таблица 2
Варианса стабильности (S2di) показателей качество зерна сортов пшеницы
|
Сорта |
Натура зерна, г/л |
Стекловидность зерна, % |
Количество клейковины, % |
|||
|
Абсолютное значение |
S2di |
Абсолютное значение |
S2di |
Абсолютное значение |
S2di |
|
|
760 |
1,5 |
60 |
10,1 |
26,9 |
0,6 |
|
|
Зауральская жемчужина |
760 |
0,3 |
68 |
0,4 |
23,3 |
11,2 |
|
Омская 35 |
747 |
1,4 |
53 |
2,0 |
28,6 |
1,3 |
|
Архат |
767 |
17,3 |
53 |
20,5 |
25,0 |
1,8 |
|
Ульяновская 105, st |
772 |
5,4 |
67 |
15,3 |
28,4 |
0,3 |
|
Экада 109 |
762 |
5,8 |
51 |
4,0 |
26,3 |
10,9 |
|
Экада 113 |
774 |
1,5 |
76 |
11,7 |
29,6 |
0,4 |
|
Тулайковская 108 |
779 |
1,3 |
60 |
16,5 |
25,9 |
0,4 |
Сорта Урало-Сибирского экотипа при относительно пониженных значениях натуры зерна от 747 (сорт Омская 35) до 760 г/л (Башкирская 28 и Зауральская жемчужина) показали лучшие вариансы стабильности признака. По стекловидности зерна преимущество имели сорта Поволжского экотипа Экада 113 (76 %) и Ульяновская 105 (67 %), а также сорт Урало-Сибирского экотипа Зауральская Жемчужина (68 %), который оказался наиболее стабильнымпо данному признаку (S2di меньше 1) среди всех изучаемых сортов. Низкие средние значения стекловидности зерна были отмечены у двух сортов Поволжского экотипа – Экада 109 (51 %) и Архат (53 %) при слабой стабильности признака у последнего сорта. Среди сортов Урало-Сибирского экотипа низкая стекловидность зерна наблюдалась у сорта Омская 35 с хорошей вариансой стабильности признака. Важнейший показатель качества зерна – массовая доля клейковины имел лучшее значение у сортов Поволжского экотипа Экада 113 (29,6 %) и Ульяновская 105 (28,4 %), а также у сорта Урало-Сибирского экотипа Омская 35 (28,6 %) при достаточной стабильности признака у всех указанных сортов. Низкое среднее значение массовой доли клейковины зерна относительно всех изучаемых сортов показал сорт Урало-Сибирского экотипа Зауральская жемчужина (23,3 %) при одновременно низкой стабильности признака.
Учитывая в комплексе все рассматриваемые показатели, преимущества имеют полуинтенсивные сорта Поволжского лесостепного экотипа Экада 113 и Ульяновская 105 со средней урожайностью 2,85 и 3,07 т/га соответственно. Данные сорта отличаются также высокими показателями качества зерна с хорошей вариансой стабильности признаков по годам.
Заключение
- Экологические условия произрастания яровой мягкой пшеницы на территории Предуральской степи Республики Башкортостан подвержены по годам значительному колебанию. Индекс условия среды (Ij) изменялся от минус 7,17 до плюс 7,46.
- Сорта яровой мягкой пшеницы, возделываемые на территории Предуральской степи Республики Башкортостан, по признаку «урожайность» обладают разной экологической пластичностью. Среди сортов яровой мягкой пшеницы среднеспелой группы наиболее урожайным является сорт поволжского лесостепного экотипа Ульяновская 105. Данный сорт полуинтенсивного типа умеренно отзывчивый на улучшение условий произрастания и достаточно стабильный, со средней степенью вариабельности урожайности по годам. К сортам полуинтенсивного типа развития также относятся сорта Архат, Экада 109 и Экада 113 (коэффициент пластичности (bi) близко или равен 1). Сорт Поволжского степного экотипа Тулайковская 108 и сорта Урало-Сибирского лесостепного экотипа Башкирская 28 и Зауральская жемчужина являются сортами интенсивного типа (коэффициент пластичности (bi) больше 1), отличающимися наибольшей отзывчивостью на улучшение условий среды при относительно невысокой стабильности урожайности по годам.
- Высоким содержанием клейковины в зерне (28,4–29,6 %) и сравнительно высокой стабильностью по данному признаку качества зерна отличаются сорта Поволжского экотипа Экада 113 и Ульяновская 105, Урало-Сибирского экотипа – Омская 35.
- На территории Предуральской степи Республики Башкортостан целесообразно на среднем и низком агрофонах использовать сорта полуинтенсивного типа Ульяновская 105, Архат, Экада 109 и Экада 113, а на высоком агрофоне – сорта интенсивного типа Тулайковская 108, Башкирская 28 и Зауральская жемчужина.
1. Sel'skoe hozyaystvo, ohota i lesovodstvo Respubliki Bashkortostan: stat. sb. Ufa: Bashkortostanstat, 2021. 198 s.
2. Ismagilov R.R., Hasanov R.A. Kachestvo i tehnologiya proizvodstva hlebopekarnogo zerna pshenicy. Ufa: Gilem, 2005. 200 s.
3. Zykin V.A., Shamanin V.P., Belan I.A. Ekologiya pshenicy. Omsk: Izd-vo OmGAU, 2000. 124 s.
4. Zhuchenko A.A. Adaptivnoe rastenievodstvo (ekologo-geneticheskie osnovy): teoriya i praktika. M.: Agrorus, 2008. T. 1. 814 s.
5. Surin N.A., Mihareva O.G. Ispol'zovanie kriteriev adaptivnosti novyh sortov zernovyh kul'tur v sisteme gosudarstvennogo sortoispytaniya // Problemy opustynivaniya i zaschita biologicheskogo raznoobraziya prirodohozyaystvennyh kompleksov aridnyh regionov Rossii: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Abakan, 29 iyulya 2003 g.). M.: Sovremennye tetradi, 2003. S. 127–132.
6. Eberhart S.A., Russel W.A. Stability Parameters for Comparing Varieties // Crop Science. 1966. V.6. № 1. P. 36–40.
7. Pakudin V.Z., Lopatina L.M. Ocenka ekologicheskoy plastichnosti i stabil'nosti sortov sel'skohozyaystvennyh kul'tur // Sel'skohozyaystvennaya biologiya. 1984. № 4. S. 109.
8. Nikitina V.I., Fedosenko D.F. Ocenka obrazcov yarovoy myagkoy pshenicy sibirskoy selekcii po adaptivnosti v usloviyah Krasnoyarskoy lesostepi // Vestnik KrasGAU. 2020. № 1. S. 47–52.
9. Nikitina V.I., Kolichenko A.A. Ocenka ekologicheskoy stabil'nosti sortov yarovoy myagkoy pshenicy na sortouchastkah Krasnoyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2019. № 3. S. 58–64.
10. Ekologicheskaya plastichnost' sortov myagkoy yarovoy pshenicy v usloviyah yuzhnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri / Yu.S. Krasnova [i dr.] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. № 6. S. 1633.
11. Mozgovoy S.S., Pantyuhov I.V., Keler V.V. Ekologicheskaya plastichnost' sortov yarovoy pshenicy v lesostepi Krasnoyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2020. № 9. S. 121–128.
12. Polonskiy V.I., Sumina A.V., Kolichenko A.A. Adaptivnost' obrazcov yarovoy pshenicy po elementam produktivnosti v usloviyah Prieniseyskoy Sibiri // Vestnik KrasGAU. 2022. № 3. S. 30–37.
13. Keler V.V. Var'irovanie soderzhaniya kolichestva kleykoviny v zerne myagkoy yarovoy pshenicy pod vliyaniem meteorologicheskih usloviy Krasnoyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2020. № 2. S. 58–62.
14. Nikulin A.F., Kadikov R.K., Ismagilov R.R. Otzyvchivost' sortov yarovoy myagkoy pshenicy na izmeneniya usloviy vegetacii // Vestnik BGAU. 2012. № 4. S. 8–11.
15. Ismagilov K.R. Osnovnye napravleniya effektivnogo ispol'zovaniya prirodnyh resursov v rastenievodstve // Aktual'nye nauchno-tehnicheskie sredstva i sel'skohozyaystvennye problemy: mat-ly VI Nacional'noy nauch.-prakt. konf. Kemerovo, 2021. S. 214–218.
16. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur. Vyp. 2. M.,1989. 196 s.
17. Metodika rascheta i ocenki parametrov ekologicheskoy plastichnosti sel'skohozyaystvennyh rasteniy / V.A. Zykin [i dr.]. Ufa, 2005. 100 s.
