Введение. Потепление климата на планете, происходящее в последние 25–30 лет, затронуло и территорию Донбасса, в частности Луганскую Народную Республику [1]. По данным Луганского центра гидрометеорологии, в сравнении со средней многолетней нормой за 160 лет (1838–1997 гг.) в течение последних 25 лет (1997–2021 гг.) среднегодовая температура воздуха возросла на 1,7 °С и достигла 9,7 °С при скорости роста 0,68 °С / 10 лет [2]. Летом заметно увеличилась частота и продолжительность жарких бездождевых периодов. Актуальной задачей в условиях усиления засушливости климата становится увеличение площадей возделывания перспективной, сверхзасухоустойчивой, жаростойкой, солевыносливой и высокоурожайной культуры – зернового сорго, имеющего универсальное применение в продовольственных, фуражных и технических целях. Согласно многолетним исследованиям в условиях Луганской области, сорго по урожайности значительно превышает основные яровые зерновые культуры – ячмень, овес и кукурузу [3].

Известно, что чем больше продукции дает сорт в широком диапазоне условий выращивания, тем выше уровень его адаптивности [4].

В производство необходимо внедрять сорта, которые характеризуются отзывчивостью на улучшение условий выращивания и стабильностью урожая зерна. Для зонального размещения сортов и гибридов сорго важно знать их адаптивный потенциал, который оценивают по параметрам экологической пластичности и стабильности, характеризующих особенности приспособления сортов к условиям внешней среды (взаимодействия генотип × среда) [5–7].

В зернопроизводстве Луганской области широкое распространение получили современные высокоурожайные гибриды зернового сорго – Даш Е и Спринт W. Поэтому мы поставили задачу установить наиболее оптимальные сроки сева этих гибридов (наилучшие гидротермические условия среды), обеспечивающие максимальные показатели адаптивности данных генотипов.

Цель исследования – установление оптимальных сроков сева зернового сорго, обеспечивающих максимальные показатели адаптации современных гибридов, ежегодную стабильно высокую урожайность в Донбассе.

Объекты и методы. Исследование было выполнено в 2008–2017 гг. на опытном поле Луганского национального аграрного университета в полевом севообороте кафедры земледелия и экологии окружающей среды. Почва – чернозем обыкновенный маломощный слабосмытый на лессовидном суглинке с содержанием в пахотном слое в среднем 3,3–3,4 % гумуса (по Тюрину); 113,2 мг/кг гидролизуемого азота (по Корнфилду); 80,1 мг/кг подвижного фосфора (по Чирикову) и 156,2 мг/кг обменного калия (по Чирикову). Реакция почвенного раствора слабощелочная (7,7–8,6 %).

Агротехника возделывания сорго в опыте – общепринятая для региона. Исследование проводили по методике полевого опыта [8]. Предшественник – озимая пшеница. Фон минерального питания – N₆₀P₄₀. Норма высева – 250–300 тыс/га всхожих семян с ручным формированием густоты растений на уровень  130–140 тыс/га. Высевали рекомендованные для области американские гибриды зернового сорго компании RICHARDSON SEED: раннеспелый – Даш Е и среднеранний – Спринт W. Опыт двухфакторный. Повторность в опыте – четырехкратная. Площадь учетной делянки – 28,0 м². Изучали шесть сроков сева сорго: 25 апреля; 5 мая; 15 мая; 25 мая; 5 июня; 15 июня.

Согласно работам И.А. Рыбась, Д.М. Марченко, Е.И. Некрасова и др. [9]; Р.А. Биктимирова и А.А. Низаевой [10], для расчетов параметров адаптивной способности и стабильности гибридов сорго по признаку «урожайность» использовали методику А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылевой [11]; показатели стрессоустойчивости (Y_min – Y_max) и генетической гибкости ((Y_max + Y_min)/2) [12]; показатели пластичности (b_i) и стабильности (S_i²) определяли по методике В.А. Зыкина [13, 14], В.З. Пакудина и Л.М. Лопатиной [4].

Погодные условия вегетационного периода в годы эксперимента были очень контрастными для выращивания зернового сорго (табл. 1, 2). Экстремально неблагоприятными, засушливыми были 2010, 2012, 2015 гг. Наиболее благоприятные гидротермические условия в целом сложились в 2008, 2011, 2014, 2016 и 2017 гг. (ГТК равен 0,94–1,14).

Таблица 1

Метеорологические условия в период вегетации

зернового сорго (данные ЦГМ г. Луганск 2008–2017 гг.)

Именно за счет повышенного температурного режима воздуха и крайней нехватки осадков во второй половине вегетации сорго (июль-август) в наиболее критический репродуктивный период развития экстремально засушливые условия сложились в 2009, 2010, 2012, 2015 гг. (режим увлажнения соответствовал природным зонам полупустыни (ГТК = 0,4–0,2), а в августе 2008, 2010, 2015, 2017 гг. – и зоне пустыни (ГТК < 0,2)). В среднем за 2008–2017 гг. гидротермический коэффициент за июль-август составил 0,54 – снизился относительно средней многолетней (среднее за 1986–2005 гг.) климатической нормы на 32,5 % (см. табл. 2) [2].

Таблица 2

Условия влагообеспеченности в июле-августе за 2008–2017 гг.

Результаты и их обсуждение. Сроки сева сорго заметно влияли на длину периода «посев – всходы» (табл. 3). При апрельском сроке сева полные всходы сорго появлялись по гибриду Даш Е в среднем только на 15-й день, при среднем (15 мая) – на 5,6 дней раньше, а при позднем (15 июня) сроке – уже практически на 9 дней раньше, или в 2,4 раза быстрее. Аналогичная зависимость получена и при посеве среднераннего гибрида Спринт W. При I сроке сева (25 апреля) раннеспелого гибрида Даш Е вегетативный период развития сорго (всходы – цветение) был продолжительнее на 4,4 сут, чем при среднем (15 мая) сроке, и на 6,5 сут. больше, чем  при позднем (15 июня). При выращивании среднераннего гибрида Спринт W данная разница была еще более значительной и в среднем за 10 лет составила 4,1 сут в сравнении со средним сроком (по годам варьировала от 1 до 9 дней) и на 8,6 дней в сравнении с поздним сроком (с колебаниями от 0 до 19 дней). Исключение составляли 2010 и 2011 гг., когда при позднем сроке сева данный период был более продолжительным (на 2 и 9 дней), чем при  раннем.

Таблица 3

Продолжительность межфазных периодов при выращивании

зернового сорго за 2008–2017 гг. в зависимости от сроков сева культуры

Окончание табл. 3

В отдельные годы (2010, 2011, 2012, 2015, 2016) по изучаемым гибридам общий период вегетации сорго при поздних июньских сроках сева был даже более продолжительным, чем при ранних (апрельских). Это связано с тем, что в эти годы поздним посевам сорго или не хватило суммы активных температур для своевременного созревания (2010 г.), или они вообще не достигли фазы полной спелости (2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 гг.), так как в связи с октябрьскими заморозками в воздухе и на почве, поздние посевы сорго прекратили вегетацию и погибли в фазах молочно-восковой, восковой спелости. Так, многолетняя (средняя за 1991–2020 гг.) вероятность заморозков в воздухе и на почве в III декаде сентября составляет 6,0 и 12,3 %, в I декаде октября – 7,4 и 17,0, а во II декаде октября – уже 16,7 и 25,7 % [15].

Раннеспелый гибрид Даш Е в среднем за десятилетие при раннем сроке сева созревал на 4,5 сут раньше среднераннего гибрида Спринт W, при среднем сроке сева (15 мая) – на 3,4 сут, а при позднем – на 1,5 сут.

В среднем за все сроки сева и годы исследования (2008–2017 гг.) урожайность зернового сорго гибрида Даш Е варьировала в очень широких пределах (от 3,15–3,68 т/га в 2010, 2012, 2014 гг. до 5,56–7,10 т/га – во влажных условиях 2008, 2011, 2016 гг.). По гибриду Спринт W  высокий уровень урожайности зерна сформировался в 2008, 2011, 2013, 2015, 2016 гг. (табл. 4). Наиболее высокой она была при I и II сроках сева и существенно превышала данный параметр при более поздних сроках. Исключение составляет 2017 г. с очень холодным и сухим весенним периодом вегетации, когда максимальная урожайность культуры по обоим гибридам сформировалась при III сроке сева.

Таблица 4

Урожайность зернового сорго гибридов Даш Е и Спринт W

в зависимости от сроков сева в 2008–2017 гг., т/га

Примечание: Y_j – средняя урожайность за год по всем срокам сева; J_j  –  индекс условий года.

Дисперсионный анализ урожайных данных показал, что основное влияние на урожайность гибрида Даш Е оказывали условия года (53,8 %), значительно меньшее – сроки сева (35,2 %) и самое слабое – взаимодействие данных факторов (11,0 %). При выращивании более позднеспелого гибрида Спринт W уровень урожайности зерна также зависел от условий года (47,3 %), оптимизации сроков сева (38,8 %) и в меньшей мере от их взаимодействия (вклад влияния взаимодействия факторов «условия года» × «сроки сева» на урожайность культуры составлял 13,9 %) (рис. 1, 2).

Рис. 1. Доли вклада факторов в формирование урожайности

зернового сорго гибрида Даш Е в среднем за 2008–2017 гг.

Рис. 2. Доли вклада факторов в формирование урожайности

зернового сорго гибрида Спринт W в среднем за 2008–2017 гг.

Наиболее высокая урожайность гибрида Даш Е формировалась при I и II сроках сева, когда показатель пластичности (b_i) был пониженный (< 1,0), что говорит о слабой реакции генотипа на изменение условий внешней среды при ранних сроках сева (генотип ведет себя как экстенсивный сорт). При этом получены и сравнительно низкие показатели уровня стабильности (S_i² = 0,397–0,245), что говорит о лучшей его приспособленности к ухудшению условий выращивании (табл. 5). Ранние сроки сева гибрида обеспечивали более высокие показатели стрессоустойчивости (d = Y_min – Y_max = –3,41…–3,81 т/га), индекса засухоустойчивости (ИЗ = (У_min/У_max)·100 = 56,6–51,3 %), генетической гибкости ((У_min + У_max) · 100 = 6,16–5,92 т/га), общей адаптивной способности (ОАС = 0,98–0,84 т/га), индекса стабильности (ИС = 0,30–0,28) и уровня стабильности сорта (Пусс = 176,4–160,7 %) и более стабильную урожайность в контрастных условиях среды (d = 43,4–48,7 %).

По среднераннему гибриду Спринт W наиболее высокие уровень урожайности и показатели адаптации получены при наиболее раннем (25 апреля) сроке сева (гибрид ведет себя как высокопластичный генотип ((b_i) ≈ 1,0), т. е. изменения его продуктивности адекватны изменению условий среды выращивания. При этом сроке сева получена и бльшая стабильность формирования урожайности гибрида, так как мера (варианса) стабильности образца (S_i²) составила 0,667. Самый высокий показатель стабильности S_i² = 1,39 имели посевы последнего срока сева (15 июня), что свидетельствует о формировании всегда стабильно низкой урожайности. Наиболее высокую стрессоустойчивость (Y_min – Y_max ≤ –3,9 т/га) имели посевы III и IV cроков. А максимальная генетическая гибкость гибрида (6,58 т/га), общая адаптивная способность (+1,25 т/га) получены при I сроке сева. Индекс стабильности урожайности зерна сорго (ИС =  _{по всему опыту} / СV, %) был наиболее высокий (0,26–0,27) при первых трех сроках сева. Также и показатель уровня стабильности гибрида (Пусс =  _{гибрида} × ИС _{гибрида}) был наиболее высоким при наиболее раннем апрельском сроке сева (169,6 %), что было выше на 13,0 % в сравнении с принятым на производстве обычным сроком сева сорго (15 мая).

Таблица 5

Параметры адаптивности и стабильности зернового сорго гибридов Даш Е и Спринт W 

по признаку «урожайность» в зависимости от сроков сева и условий года в период вегетации (2008–2017 гг.)