Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОЦЕНКА ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОТИП Х СРЕДА

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ОЦЕНКА ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОТИП Х СРЕДА"



На правах рукописи

Васильев Андрей Владимирович

ОЦЕНКА ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОТИП * СРЕДА

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. ГСП. Лукьяненко

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

Кудршпю Игорь Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Щеглом Николай имшжйЧ кандидат сельскохозяйственных наук, Остапенко Нждсжп Вяскльевю

Ведущая организация — Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. B.C. ПустовоЙта

Зашита состоится 24 апреля 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.026,01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт риса по адресу; 3 50921, г. Краснодар, п. Белозерный «я. (861) 229-49-91

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт риса.

Автореферат разослан « LI » марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Гончарова Ю.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ Актуальность н сслсдоня! I и о. Озимая пшеница является важнейшей культурой в мировом растениеводстве. Проблеме повышения н стабилизации валовых сборов зерна озимой пшеницы уделяется большое внимание. Помимо внедрения в производство высокопродуктивных сортов и новых технологий возделывания необходимо работать над оптимизацией соответствия генетических особенностей сортов условиям их выращивания.

Сорта озимой пшеницы могут существенно различаться по реакции на изменение условий выращивания. Это свойство в биометрической статистике рассматривается как езаимодейстеие генотип * среда (далее ВГС). Неоценимый вклад в изучение этой проблемы внесли Н И. Вавилов, П.П. Лукьяненхо, Н. Борлауг, Д. Ацци, В.Н Ремесло, С. Бороевич, А.А. Жученко, Р. АпшссЫапсо и др. Однако практическое применение эффектов ВГС как в селекционной практике, так и в сельскохозяйственном производстве еще недостаточно.

Применение эффектов ВГС в производстве предполагает приведение большого генетического разнообразия сортов широкому спектру условий возделывания озимой пшеницы, что позволит без дополнительных затрат повышать и стабилизировать урожайность, валовые сборы и качество зерна в производственных условиях. В селекционной практике выявление особенностей формирования основных хозяйственно ценных признаков сортов озимой пшеницы в различных условиях внешней среды позволит увеличить эффективность отбора уникальных генотипов, выявить и использовать источники и доноры ценных признаков и более целенаправленно проводить селекцию на адаптивность к конкретным условиям среды. В связи с этим данная работа, посвященная изучению влияния эффектов ВГС на основные хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы, является актуальной.

Цель и 5адами исследовании. Основная цель работы - совершенствование системы оценки генотип-средовых взаимодействий у озимой пшеницы для более эффективного использования его положительных эффектов. Для достижения поставленной цели решали несколько блоков задач:

1. Совершенствовать методы оценки ВГС,

2. Определить параметры агроэкологической приспособленности изучаемых сортов озимой пшеницы по основным хозяйственна ^(вЬакам.

3. Провести аналю связей основных х урожайностью. | фоид научный литературы

оШНе:

4. Апробировать многомерные методы статистического анализа при оценке ВГС.

5. Совершенствовать методику оценки ВГС по основным агротехническим факторам.

6. Предложить эффективные сортовые структуры, использующие положительные эффекты ВГС.

Научная новизна работы и практическая значимость. Впервые проведено сравнительное изучение различных методов оценки ВГС с использованием в качестве основы уникального полевого эксперимента, не имеющего аналогов в мире — ежегодно от 18 до 26 сортов изучаются в шести факторном опыте, включающем в себя наиболее значимые агротехнические факторы. При планировании опыта использованы основные положения математической теории планирования эксперимента, что позволило уменьшить число изучаемых вариантов опыта с 726 до 30.

В качестве объектов исследования использованы 12 новых сортов озимой пшеницы я сравнении с сортом Безостая 1. На момент написания работы все эти сорта включены в Государственный Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. В работе определены параметры агробиологической приспособленности этих сортов по основным хозяйственно ценным признакам.

Разработаны новые подходы изучения ВГС, основанные на комплексном использовании различных методов, позволяющие получить более точную оценку ВГС, за счет создания широкого спектра агроусловий и большого размаха варьирования изучаемых признаков. Совершенствована методика оценки ВГС по агротехнологическим факторам, изучаемым в опыте.

На основании полученных данных разработана методика формирова ния оптимальной сортовой структуры из имеющегося набора сортов озимой пшеницы, максимально использующих положительные эффекты ВГС.

Апробация работы и публикация результатов исследования. Основные результаты докладывались на заседаниях методического бюро отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале КНИИСХ им. ГШ. Лукьяненхо (2003-2005 гг.), на методической комиссии КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (2005 г.), на полевом семинаре ИШИСХ им. ГШ. Лукьяненко для агрономов Краснодарского и Ставропольского краев. Ростовской области (2006 г.), на пятой, шестой и седьмой региональных научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2003-2005 гг.).

Соискателем опубликовано 12 печатных работ. Наиболее полно отражают тему диссертация 8 научных статей.

Положенно дисссртш(конной работы, выносимые на защиту.

1. Планирование полевого эксперимента с целью повышения надежности оценки ВГС.

2. Совершенствование методики изучения особенностей ВРС по основным хозяйственно ценным признакам в много факторном полевом эксперименте,

3. Совершенствование системы отбора на продуктивность и адаптивность озимой пшеницы.

4. Внедрение многомерных методов для оценки БГС.

5. Разработка и определение эффективности сортовой структуры, позволяющей реализовать положительные стороны ВГС.

Структура а объем диссертяини. Диссертационная работа изложена на 131 странице машинописною текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений селекционной практике и производству. Экспериментальные данные приведены в 29 таблицах, 29 рисунках и 78 пршожениях Список использованной литературы включает 211 источников, в том числе 50 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на полях отпела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им. ПЛ. Лухьяненко 8 20032005 гг. с использованием 13 сортов озимой мягкой пшеницы селекции КНИИСХ: Батько, Безостая 1, Веда, Вита, Восторг, Дельта, Дея, Дока, Краснодарская 99, Ласточка, Память, Победа 50 и Таня. Сорта изучали в полевом опыте, включающем в себя шесть факторов: предшественник (А), срок сева (В), основное и припосевное удобрение (С), ранняя (D) и поздняя (Б) весенние азотные подкормки и защита растений от болезней (F). Все факторы в опыте имеют три градации и отвечают требованиям к оформлению опыта в блоке «планирование эксперимента» статистического пакета обработки данных STATGRAPWCS Pius 4.0 for Windows. За основу был выбран стандартный композитный так второго порядка Дрейлера-Лява (Draper-Lift small composite design) для шесткфакторного опыта из лицензионного статистического пакета STATGRAPfliCS. Для его выполнения требуется закладывать 30 агровариантов по каждому изучаемому сорту.

Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась методами дисперсионного, дисперсионно-регрессионного, корреляционного и кластерного анализа, с помощью лицензионного статистического пакета STAVGRAPHICS Plus 4.0 for Windows. Расчет долей влияния факторов проводили по методикам С. Бороевнча (1984) и П.Ф. Рокицкого (1978). Оценку ВГС проводили по методикам G. Wricke (1968), S.A. Eberhart, W.A. Rüssel (1966), CJl. Мартынова (1989), Э.Д. Нетгевича(1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мпогофакторвый опыт как инструмент для оценки генотипов и взаимодействия генотип * среда.

В отделе селекции и семеноводства Краснодарского НИИСХ им. ГШ. Лукьяненко с 1994 года проводится многофакторный опыт, в котором изучается влияние тестя агротехнических факторов на хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы. Ежегодно в опыте изучается от 17 до 26 сортов на 31- 33 агротехнических вариантах. Из всего изучаемого материала во все годы исследуемого периода (2003 - 2005 гг.) на 30 атровариантах размещались 13 сортов. Этот экспериментальны Й материал стал основой дня анализа, изложен' ного в дайной работе. Подобная постановка опыта, при которой большой набор сортов изучается в широком спектре агроусловий; является, по нашему мнению, благоприятной ятя проведения результативного статистического анализа ВГС.

За три года исследования урожайность в целом по сортоопытам имела широкий размах изменчивости от 11,1 до 103,8 ц с 1 га (табл. 1). Самый низкий размах изменчивости урожайности был в условиях засухи 2003 г. — 67,6 ц с 1 га, а в 2005 году, когда погодные условия в целом благоприятствовали росту и развитию озимой пшеницы он достигал 91,3 ц с 1 га.

Таблица 1 - Статистические показатели урожайности озимой пшеницы в опыте

Статистические показатели 2003 г. 2004 г. 2005 г. НСРМ

Среднее значение, ц с 1 га 53,0 70,0 63,1 0,38

Минимум, ц с 1 га 21,6 33,2 1U 0,74

Максимум, ц с I га 89,2 103,8 102,4 0,74

Размах изменчивости, ц с 1 га 67,6 70,7 91,3 0,74

Коэффициент вариации, % 32,3 20,8 35,2 -

Существенная вариация отмечена н по другим хозяйственно ценным признакам. Коэффициент вариации признака густота продуктивного стеблестоя изменялся от 15,6 % в 2004 году до 29,8 % в 2003 году. Высота растений харак-

терлзовалась средней вариабельностью (от 14,1 до 19,5%). Масса 1000 зерен варьировала слабо. Содержание белка в зерне в целом по опыту изменялось от 7,8 до 17,9%. Коэффициенты вариации этого признака в зависимости от условий года изменялись от 8,1 до 9,3 %.

Варьирование хозяйственно ценных признаков пшеницы в опыте сопоставимо с их изменчивостью в производственных условиях. Это связано с широ- . ким спектром изучаемых агроусловий, что позволяет успешно изучать ЬГС и экстраполировать полученные результаты в производственные условия.

Во все годы исследования в нашем опыте мы наблюдали смену рангов . сортов по урожайности в зависимости от варианта опыта, что позволяет предварительно судить о наличии ВРС. В таблице 2 мы приводим урожайные данные сортов в среднем по 30 агровариантм за 2003-2005 гг.

Таблица 2 - Средняя урожайность сортов озимой пшеницы в разные годы проведения опыта, ц с 1 га

Сорт 2003 г. 2004 г, 2005 г. 2003 - 2005 гг.

X, л = 30 ранг X. л = 30 ранг X, л = 30 ранг х, л = 90 ранг

Таня 56,7 3 78,3 1 67,8 1 67,6 1

Сатьхо 59,3 1 71,3 6 67,6 2 66,0 2

Дока 55,6 4 75,3 2 66,2 4 65,7 3

Восторг 52,7 8 72.8 4 66,7 3 64,1 4

Краснодарская 99 53,3 7 73,0 3 65,2 6 63,8 5

Победа 50 57,3 2 69,7 9 64,4 7 63,8 6

Вита 54,0 5 70,7 8 63,4 9 62,7 7

Дельта 52,3 9 71,8 5 63,2 10 62,4 8

Память 51,0 10 70,7 7 65,5 5 62,4 9

Веда 53,7 6 67,9 10 64,2 8 61,9 10

Дея 50,4 Л 67,0 11 58,9 11 58,7 И

Ласточка 44,5 13 63,2 12 54,4 12 54,1 12

Безостая 1 47,9 12 58,8 13 52,3 13 53,0 13

Среднее 53,0 - 70,0 - 63,1 - 62,0 -

НСР« 0,63 - 0,57 - 0,72 - 0,38 -

Наибольшую урожайность в среднем за три года исследования показал сорт Таня - 67,6 ц с 1 га, Близкую продуктивность имели сорта Батько и Дока. Несколько уступили им по урожайности сорта Восторг, Краснодарская 99, Победа 50, Вита, Дельта, Память и Веда. Еще меньшей урожайностю характеризовались сорта Дея, Ласточка и Безостая 1. Они занимали 11, 12 и 13 место.

В зависимости от условий года, в опыте наблюдалась смена рангов урожайности сортов. Значительная смена ранга наблюдалась у сортов Победа 50 Ватько, Восторг, Дельта и Память. Более стабильными по занимаемой позиции относительно других сортов были Дея, Ласточка и Безостая 1.

Смена рангов сортов указывает на наличие взаимодействия генотип х среда, что подтверждается результатами дисперсионного анализа трехфактор-ного комплекса {табл. 3). Взаимодействие год * сорт, агроеариант * сорт и год * агроеариант * сор» статистически достоверно, что говорит о существенности ВГС и предполагает переход к дальнейшему его анализу.

Таблица 3 - Результаты дисперсионного анализа трехфакторного опыта 3*30*13

Дисперсия Сумма квадратов Степени свободы Средний квадрат F* Fos Доли влияния, %

Общая 1805520,0 4679 - - - 100

Года А 230107,0 2 115054,0 17042,8 3,0 -

Агроварнаша В 1137450,0 29 39222,5 5810,0 1,5 -

Сорта С 81944,3 12 6828,7 1011,5 1,7 31,6

Взаимодействия ЛВ 204167,0 58 3520,1 521,4 1,3 .

АС 11777,2 24 490,7 72,7 1,5 6,2

ВС 53323,1 34$ 153,2 22,7 1.2 9,7

ABC 63056,0 696 90,6 13,4 U 38,8

Остаточная 23695,6 3510 6,8 - - 13,6

Определить роль различных факторов в формировании урожайности позволяет вычисление доли их влияния в общем варьировании. С этой целью мы воспользовались методикой, изложенной в работе С. Бероевича (1984). Её отличительной особенностью является сопоставление доли влияния генотипа и ВГС с исключением прямых эффектов срсдовых факторов (год и вариант опыта).

Расчет долей влияния факторов на урожайность зерна озимой гппеницы (см. табл. 3) показал, что сумма вкладов двойных и тройного взаимодействия между факторами сорт, год и агроварианг на 23,1 % превышает прямое влияние сорта в формирование урожайности в опыте.

Долю вклада генотипа в общую дисперсию, часто ошибочно связывают с вкладом селекции в повышение урожайности, fia самом деле он всего лишь отражает изменчивость урожайности в конкретном опыте, и зависит от многих факторов. Для доказательства этот мы провели дисперсионный анализ фрагментов опыта в двухфакторном комплексе (рис. I).

8

90 Вариантов

10 Лучших ыриаыгоа по эспацвту

10 уулшик ьагмактоа по подогмдчнияу

10 кудшкх варианта по

ттттттшаШят.

0% 20% □ Генотип

60% Дат дисперсии^ К

□ Среда В ВГС

80% 100% Q Ошибки

Рисунок I Доля склада генотипа, среды и их взаимодействия в дисперсию урожайности, в зависимости от схемы опыта, Краснодар, 2003-2005 гг.

В 10 вариантах по предшественнику эспарцет, где была получена наивысшая урожайность, эффект сорта составляет 56,9 %, что памного превышает эффект среды и ВГС. Таким образом, при благоприятных условиях формирования урожайности создаются условия дая дифференциации сортов по этому признаку.

При анализе 10 вариантов по предшественнику подсолнечник, где урожайность в изучаемые годы была минимальной, на долю сорта приходится всего 3,9 % всей дисперсии. Роль среды выходит на первый план, ее дола составляет 71,4 %. При этом разница между сортами и величина ВГС в таких условиях слабо выражена.

На вариантах по колосовому предшественнику вклад ВГС достигает наибольшего значения - 47,5 %, а влияние среды почти вдвое ниже, чем по подсолнечнику. Такой фрагмент агроопьпа дает возможность наиболее полно оценить ВГС.

Дна детальной оценки дифференцирующей способности среды мы использовали рс1рессионпый подход, предложенный S.A. Ebeihart tt W.A. Rüssel в 1966 году н реализованный в программе А gros 2.0, Согласно величине показателя bj мы оценили варианты опыта по разрешающей способности.

Наибольшую диф<|>сренциацию сортов по урожайности во вое годы исследования обеспечивали варианты по предшественнику эспарцет. Высокий агрофон позволил сортам в полной мере реализовать свой потенциал продуктивное™, И поэтому различия между ними здесь были наиболее существенны-

ми. Например, на варианте К; 27, где в 2003 году отмечено самое высокое значение показателя ^ (1,78), разница между минимальной и максимальной урожайностью (у сортов Ласточка и Багъко) составила 26 цс га (рис. 2).

90

з

30 -,-,-г-

40 45 50 55 60

Урожайность сортов по 30 агровари антам, цс 1 га

| ♦ Лгровариангт №27 ■ Агроаариант Ыа 12

Рисунок 2 График регрессии урожайности сортов озимой пшеницы в агровариантах№ 12 и 27 на средние значения по 30 вариантам, 2003 г.

На вариантах со слабой дифференцирующей способностью урожайность сортов варьировала слабо. На варианте № 12 с самым низким значением Ьу — 0,08, разница между урожайностью сортов Ласточка и Батько составила всего 0,3 ц с 1 га. В стрессовых условиях 2003 года сорта на этом агрофоне не смогли реализовать свой потенциал (ГО продуктивности. Дифференциация по этому признаку здесь затруднена.

Таким образом, при проведении отборов на урожайность лучше использовать агрофоны с максимально благоприятными условиями для формирования этого признака. Вместе с тем, неблагоприятные агрофоны, на которых угнетается рост и развитие растений способствуют выявлению генотипов с повышенной адаптивностью к стрессовым условиям, В 2003 году на варианте 8 средняя урожайность озимой пшеницы была минимальной — 29,2 ц с 1 га (рис. 3). Этот вариант имел слабую дифференцирующую способность. В то же время здесь можно отметить адаптивные свойства сортов Восторг и Победа 50, урожайность которых в таких стрессовых условиях была около 40 ц с 1 га.

Рисунок 3 Урожайность сортов озимой пшеницы при посеве по предшественнику подсолнечник в поздний срок, без применения минеральных удобрений и защиты растений, 2003 г.

Но густоте продуктивного стеблестоя наибольшая дн<(>ференцирующая способность была также отмечена у вариантов с благоприятными условиями, где отмечалось его повышенное значение.

Сильную дифференциацию сортов по содержанию белка в зерне обеспечивали лишь единичные варианты опыта. В основном это варианты с посевом в поздний и конец оптимального срок сева, с повышенными дозами весенних азотных подкормок. В таких условиях сорта не могут в полной мере реализовать свой потенциал ш продуктивности, поскольку начальные этапы органогенеза проходят в неблагоприятных условиях и в сжатые сроки. Азотные подкормки в весенний период способствуют увеличению качества зерна озимой пшеницы. Такой агрофон можно рекомендовать для оценки генотипов по качеству зерна.

Оценка нормы [вакцин сортов шимой пшетщи.

С «елью индивидуальной характеристики сортов по ВГС мы воспользовались наиболее распространенными методиками, предложенными G, Wricke (1968) и S.A Eberhart, W.A Rüssel (1966) (табл. 4).

Расчет эконалет1 (tf,) по методу G. Wricke для сортов озимой пшеницы, изучаемых и опыте показал, что наибольший вклад в общее ВГС в целом за три года вносят сорта Ласточка (W, = 5894), Безостая 1 (1Г, = 4117) и Краснодар-

екая 99 (И^ « 3433). Повышенные величины эковалент этих сортов указывают на специфику их реакции на изменение условий. Например, специфика поведения сорт Ласточка обусловлена его узкой специализацией как сорта-двуруч ки.

Таблица 4 — Оценка средней урожайности, эковаленты и параметров экологической пластичности и стабильности, 90 агровариангов, 2003 - 2005 гг.

№ п/п Сорт т ь, Л, Урожайность, цс 1 га

1 Таня 1695 1,18 8,46 67,6

2 Батысо 2584 1,09 26,35 66,0

3 Дока 1776 1,14 13,00 65,7

4 Восторг 2412 1,06 26,07 64,1

5 Победа 50 2604 1,08 27,14 63,8

6 Краснодарская 99 3433 1,12 34,00 63,8

7 Вига 1287 1,03 14,28 62,7

Память 1483 0,98 16,74 62,4

9 Дельта 1340 0,92 13,01 62,4

10 Веда 1441 1,00 16,38 61,9

И Дея 1979 0,93 20,85 58,7

12 Ласточка 5894 0,72 39,60 54,1

13 Безостая 1 4117 0,73 21,71 53,0

НСРо; 0,38

Самые низкие значении эковалент по опьггу имели сорта Вита (ЇГ, = 1287) и Дельта (№", — 1340). Их урожайность, как в среднем за три года исследования, так и в отдельных агроварнантах, была наиболее близкой к средней по 13 сортам.

Согласно методике Эбехарта и Рассела для каждого сорта мы вычислили коэффициент экологической пластичности (£>() и стабильности характеризующие линейный и нелинейный компоненты их нормы реакции. Максимальное значение параметра Ь) было отмечено у сорта Таня (1,18), который характеризовался и как самый стабильный сорт (Ул = 8,46). На графике регрессии урожайности сортов на индексы среды (рис. 4) видно, что этот сорт более отзывчив на изменение условий выращивания, чем другие. Подобной нормой реакции характеризовались сорта Дока, Краснодарская 99 » Батько.

Низкой экологической пластичностью обладали сорта Безостая 1, Ласточка и Дельта. На высоких агрофонах они уступают пластичным сортам, но при неблагоприятных условиях выращивания их урожайность уравнивается и даже превышает среднее значение.

Рисунок 4 График регрессии урожайности сортов озимой пшеницы на индексы среды, 2003-2005 гг.

В зависимости от условий года некоторые сорта, такие как Ласточка, Восторг, Краснодарская 99 и Веда существенно меняли значение параметра Наиболее стабильными по этому показателю были сорта Батько, Безостая 1, Вига, Дока и Таня.

Показатели стабильности также изменялись в зависимости от условий года. Например, Краснодарская 99 в 2003 и 2005 годах характеризовался высокой стабильностью = 5,64 и 17,42). Однако в условиях эпифитотии бурой ржавчины 2004 года он показал себя как крайне нестабильный сорт. Величина остаточной дисперсии у него достигала рекордно высокого значения - 69,73.

Для оценки нелинейной изменчивости урожайности сорта при смене условий среды мы применили метод С.П. Мартынова (1989) (табл. 5). Наибольшие значения стабильности И, имели сорта Батько, Таня и Дока, которые были лидерами по урожайности. В 2003 году по этому признаку также выделился сорт Победа 50 =20,3). Этот сорт имел преимущество над средней урожайностью сортов на высоком агрофоне, но вместе с тем не снижал его при неблагоприятных условиях выращивания.

В 2005 году помимо сортов Таня, Дока и Батько высокой стабильностью обладал сорт Память. Величина показателя Н( этого сорта составила 19,5. Он характеризовался низкой экологической пластичностью ф) = 0,85). Однако в

большинстве вариантов его урожайность превышает среднюю по опыту. Причем наибольшее преимущество перед другими сортами он имеет на низких агрофонах.

Таблица 5 — Оценка параметра стабильности по Мартынову С,П. (/Л), 30 агровариантов, 2003 - 2005 гг.

№ п/п Сорт 2003 г. 2004 г. 2005 г.

1 Батыю 36,8 к 5,9 Ь 7,0 8

2 Безостая 1 -30,3 ь -50,4 а -36,7 а

3 Веда 2,6 Г -5.8 а -1,5 а

4 Вита 6,6 Й 1,6 8 3,6 г

5 Восторг -8,3 <1 18,3 і 4,1 ґ

6 Дельта 2,3 Ґ 7,8 І 3,8 f

7 Дея -12,5 с -18,4 Ь 3,1 Г

8 Дока 16,9 Ь 26,1 к 9,8 Ь

9 Краснодарская 99 1,8 еГ 0,8 1,3 е

10 Ласточка -49,3 а -16,8 с -25,5 Ь

11 Память -12,3 с -1,6 е 19,5 і

12 Победа 50 20,3 і -6,6 а -11,0 с

13 Таня 25,5 і 39,1 1 22,5 і

Варианты, сопровождаемые одинаковыми латинскими буквами,

различаются незначимо но критерию Дункана.

С целью дополнения зтих методов мы использовали кластерный анализ, позволяющий сгруппировать сорта по степени сходства их реакций на изменение условий среды.

Как видно из дендрограммы (рис. 5) наиболее близкие нормы реакции в 2003 году имели сорта Вита и Дока. Это подтверждается при изучении графика регрессии их урожайности на индексы среды (рис, 6). Линии их ре1рессий проходят почти параллельно. Сорта из первого кластера (Батько и Таня) обладали повышенной отзывчивостью на изменение условий выращивания. Сорт Ласточка выделился в самостоятельный кластер, что подтверждает его нестандартную норму реакции.

Группировка по урожайности в условиях 2004 показала высокое сходство нормы реакции сортов Батько и Дельта. Сорт Краснодарская 99 подтвердил свою специфику изменчивости урожайности, образовав отдельный кластер, В 2005 году наибольшим сходством реакции на изменение агроусловий в этой группе обладали сорта Восторг и Дока, Эти сорта в 2005 году были близки по урожайности, а величина параметра А, у них была одинаковой - 1,23.

а 4«

Ё

•1

а

у ъ 141

X

5

С

и >0

Л

1 Ч 1 І І І 1 І

і

Рисунок 5 Дендрограмма кластерного анализа урожайных данных, по ЗО а гровариз нтам, 2003 г.

Рисунок 6 Реакция сортов Дока, Вита, Батько и Ласточка на изменение а гро фона, ЗО а гро вариантов, 2003 г.

Для детального изучения изменчивости урожайности озимой пшеницы и определения ее связей с основными хозяйственно ценными признаками мы провели корреляционный анализ, расчленив фенота пи ческу ю корреляцию на генотип ическую и экологическую составляющие (табл. б).

Таблица б - Значения экологических (г,) и геноптических (г^ коэффициентов корреляции между урожайностью и хозяйственно ценными признаками

Признак 2003 г. 2004 г. 2005 г.

г* г. г, г* г.

Густота продуктивного стеблестоя 0,94** 0,24 0,88** 0,10 0,82** 0,39**

Масса 1000 зерен -0,72** 0,26 0,35 0,18 0,46** 0,13

Число зерен в колосе 0,71** 0,26 0,83** 0,50** 0,62** 0,37**

Число зерен на 1 м2 0,996** 0,64* 0,99** 0,76** 0,98** 0,70**

Высота растений 0,99" -0,58* 0,92** -0,72** 0,52** -0,79**

Содержание белка в зерне 0,07 -0,47 0.50** -0.49 0,01 -0,61**

*- достоверно на 5 %-ном уровне существенности * *- достоверно на 1 %-ном уровне существенности

Во все годы исследования нами отмечены высокие значения коэффициента экологической корреляции между урожайностью и признаками: густота продуктивного стеблестоя, число зерен в колосе, число зерен на 1 м5 и высота растений, что указывает на сильную сопряженность этих грнзнаков при изменении условий выращивания. Средняя и сильная генотигшческая сопряженность с урожайностью отмечена дм пргонаков число зерен на 1 м1 (гв= 0,64,..0,76) и высота растений (ге =* -0,58,.. -0,79).

У сортов различных экотипов увеличение урожайности происходит за счет разных элементов структуры урожая. Изучив графики регрессий относительных значений элементов структуры урожая на индексы среды у сортов Дея и Батько, мы пришли к выводу, что независимо от того, какой из признаков вносит больший вклад в формирование урожайности, интегральный показатель число зерен на квадратный метр оказывается тесно сопряженным с изменением продуктивности. Линии регрессии относительных значений этих признаков имеют сходные значения коэффициентов Ь, (1,10 и 1,16 у сорта Батысо; 0,91 и 0,90 у сорта Дея). На это также указывают повышенные коэффициенты корреляции между параметрами экологической пластичности Ь,, рассчитанными по методу Эберхарга и Рассела для абсолютных величин урожайности и числа зерен на единицу площади (от 0,73 до 0,96).

Высокие значения экологической и генотипической сопряженности числа зерен на единицу площади с урожайностью, а также их близкая норма реакции на изменение агрофона независимо ог модели сорта, позволяют использовать этот признак при отборе на продуктивность.

Изучение ВГС по признаку высота растений при помощи метода Эбер* харта и Рассела позволило выявить различия в его формировании у различных сортов. Сорта среднерослого типа (Дея, Дельта и Безостая 1) обладают повышенной чувствительностью к изменениям агроусловий. При проведении агро-приемов, благоприятствующих росту и развитию пшеницы, удлинение соломины приводит к сильному израстанию растений, снижению уборочного индекса и полеганию. У сортов полу карликового типа, таких как Восторг. Дока и Таня, во все годы исследования отмечается пониженное значение параметра (0,54 -0,94), что указывает ка низкую чувствительность высоты растений этих сортов к изменению условий внешней среды. При проведении агротехнических приемов, способствующих удлинению соломины, зги сорта увеличивают биологический урожай, а в конечном итоге и урожай зерна, за счет уплотнения ценоза при слабой изменчивости признака высота растений. С другой стороны, при ухудшении условий среды, они не сильно снижают свою высоту, которая положительно коррелирует о биомассой растений, являющейся одним из показателей адаптивности.

Дня характеристики нормы реакции сортов по признаку содержание белка в зерне мы применили методики Эберхарта-Рассела (1966) и Э,Д. Нетгевича (1985) (табл. 7).

Таблица 7 - Оценка параметров экологической пластичности, стабильно-

сти и среднего содержания белка в зерне сортов озимой пшеницы

сорт 2003 г. 2004 г. 2005 г.

Ь, X ь, X Ь,, Л

Батъко 1,14 80,2 13,9 0,85 113,5 13,6 0,75 124,7 11,8

Безостая 1 1,04 106,1 15,1 1,17 93,4 14,0 1,09 111,4 12,9

Веда 1,03 94,0 14,7 0,92 143,7 15,0 0,87 128,3 12,7

Вита 0,88 97,9 14,0 0,82 109,2 13,1 1,08 84,9 11,8

Восторг 0,97 114,5 14,8 0,97 123,7 14,4 0,92 108,2 12,2

Дельта 1,05 83,5 13,8 1,12 61,0 12,2 1р40 53,3 10,9

Дея 1,01 116,1 15,1 1,19 101,5 14,7 1,41 79,5 12,7

Дока 1,26 82,0 14,7 0,79 112,7 13,4 0,93 95,2 11,8

Краснодарская 99 1,06 92,4 14,4 0,94 87,7 12,8 0,64 135,0 12,1

Ласточка 0,96 104,0 14,4 1,09 86,5 13,6 От59 119,5 12,5

Память 0,90 114,3 14,6 1,22 79,1 13,5 1,39 66,5 11,8

Победа 50 0,88 113,2 14,5 1,00 104,6 13,9 1,00 96,8 12,1

Таня 0,89 101,7 13,9 0,91 83,2 12,3 0,86 96,8 И,5

Этими методами мы выделили сорта с низкой чувствительностью признака к изменениям условий выращивания — Восторг и Ласточка. В сочетании с

17

повышенным содержанием белка в зерне эти сорта представляют особую ценность, как способные в разных афоусловиях стабильно формировать высокое качество. Эги сорга ежегодно имели высокие показатели характеризующий устойчивость это1Х) признака. Повышенные значения П^ в большинство лет проведения опытов имели также сорта Багько, Веда и Победа 50.

Практическое использование эффектов ВГС.

Для легальной характеристики соргов по ВГС мы определили их реакции на отдельные а1рофакгоры при помощи метода множественной регрессии.

При анализе влияния предшественника за 2003-2005 [т. мы отметили снижение относительной урожайности сорта Батько по предшественнику подсолнечник. Бели по эспарцету а озимой пшенице он был лидером, то по подсолнечнику при урожайности 63,8 д с I га он занимал 7 место. Сорт Дея, формировавший но предшественникам эспарцет и озимая пшеница урожайность ниже средней (75,"9 и 65,7 ц с I га), подтвердил свою адаптивность и выделился по неблагоприятному предшественнику подсолнечник. При урожайности 64,8 ц с 1 он уступил только высокопродуктивным полу карликовым сортам Таня (67,6 п с 1 га) и Дока (65,9 ц с ] га).

Изменчивость урожайности изучаемых сортов в зависимости от срока сева также была неодинаковой (рис. 7), Здесь можно выделить реакцию сорта Восторг, При посеве в иоздний срок (на месяц позже оптимального) снижение его урожайности было менее резким, чем у других сортов. При урожайности 69 ц с 1 га он занял лидирующую позицию.

90

С

о80

| 70

1 >•00

поздний

— Вита — ♦ — Восторг - х - Таня -■■ «— среднее }

оптимальный конец оптимального Срок сева

Рисунок 7 - Урожайность сортов озимой пшеницы в зависимости от срока сева, 2003-2005 гг.

Сходной реакцией обладал сорт Вита. При позднем сроке посева он был на 3 месте по урожайности, уступив только сортам Восторг и Дока. Сорт Таня, лидирующий при посеве в оптимальный н в конце оптимального срока сева, наоборот утратил свое лидерство, заняв 6 место.

Дня анализа влияния защиты растений от болезней на урожайность озимой пшеницы мы использовали фрагмент опыта 2004 года, когда отмечалось сильное развитие болезней. Наиболее чувствительными к данному агроприему были сорта, восприимчивые к бурой ржавчине. Из-за сильного поражения этим патогенном урожайность сорта Краснодарская 99 ва варианте без защиты растений была самой низкой - 50,7 ц с 1 га. При двукратной обработке растений фунгицидами ои увеличивал свою урожайность более чем вдвое - до 103,2 цс 1 га. При этом он выходил на первое место среди 13 сортов. Сходный эффект, но в меньшей степени, проведение защиты растений оказывало на сорта Дея, Вита, Батъко и Безостая 1. Такие сорта, как Дока, Веда, Победа 50, Восторг и Таня положительно реагировали только на однократное применение защиты растений. Дополнительная обработка фунгицидами не оказывала положительного эффекта, либо приводила к снижению урожайности.

Для адекватной оценки и использования генотнп-средовых взаимодействий необходим комплексный анализ эффектов разных агро фа кторов. В сочетании с изучением сортовой специфики он лежит в основе создания сортовых структур, максимально реализующих положительные генотип-средовые эффекты.

Для демонстрации возможностей использования положительных эффектов ВГС, мы разработали ряд модельных сортовых структур с использованием 8 сортов пшеницы, изучавшихся в 2002-2005 годы. Методом регрессионного анализа мы определили варианты, на которых они имеют максимальное и минимальное преимущество перед другими сортами и выбрали дня них по три самых урожайных, сформировав тем самым оптимальную сортовую структуру.

Наши расчеты показали, что ее использование позволило бы собрать с каждой тысячи гектар дополнительно от 100 до 1030 тонн зерна, по сравнению с монопольным использованием сортов на этих вариантах.

Положительной характеристикой предложенной сортовой структуры является использование широкого набора генетически разнородных сортов, что делает ее более устойчивой к комплексу неблагоприятных факторов. В ней представлены три наиболее распространенные группы спелости, что позволяет избежать потери хлебов от перестоя, осыпания и стекания и более эффективно

19

использовать уборочную технику. Она оптимизирует долео качественных сортов — в ней 70,8 */л сильных и ценных пшениц и только 29,2 % сортов филлеров.

Вычислив вероятную стоимость валовой продукции при использовании разных сортовых систем мы пришли к выводу, чго применение оптимальной сортовой структуры позволяет дополнительно получать с каждой тысячи гектаров от 1,1 до 4,8 млн. рублей по сравнению с использованием одного из сортов (рис.8).

15 16 17 18 19 20 Стоимость валовой продукции, мин. руб

Рисунок 8 Вероятная стоимость валовой продукции с 1000 га в среднем по 16 агроеариантам в 2002-2005 тт. в зависимости от монопольного или системного использования 8 сортов озимой пшеницы

Получение дополнительной выручки от реализации при этом не связано с увеличением производственных затрат. Оно достигается только за счет правильного использования имеющегося сортимента озимой пшеницы и поэтому полностью относится на чистый доход. Это повышает экономическую эффективность возделывания оэимой пшеницы и повышает ее конкурентоспособность, как культуры.

выводы

1. М нопэ^шкторны й полевой опыт, включающий в себя более 10 генетически разнообразных сортов и широкий спектр агроусловий, является надежным инструментом опенки взаимодействия генотип х среда у озимой пшеницы. Дисперсионный анализ полученных данных указывает на существенный вклад В ГС в формирование хозяйственно ценных признаков озимой пшеницы.

2. Применение для расчета долей влияния факторов методики, используемой С. Бороевичем (1984), позволяет акцентировать внимание на соотношении вкладов генотипа и взаимодействия генотип * среда в формировании урожайности и других хозяйственно ценных признаков озимой пшеницы.

3. Дифференцирующая способность среды связана, в первую очередь, с повышением значений признаков. Поэтому для ранжирования генотипов по изучаемым признакам необходимо выбирать агрофон, при котором реализуются их максимальные значения. Изменяя условия среды мы получили варьирование вкладов в урожайность: генотипа от 3,0 до 56,9 %, среды от 3,2 до 85,1%, взаимодействия генотип х среда от 7,7 до 47,5 %.

4. Наибольшую дифференциацию генотипов но содержанию белка в зерне обеспечивало сочетание позднего срока посева с повышенными дозами азотных подкормок, которое позволило нивелировать отрицательную зависимость между уровнем урожайности и качеством зерна.

5. Для изучения вклада отдельных сортов в общее ВГС выявлены преимущества и недостатки линейного подхода регрессионной модели Эберхарта и Рассела. Анализ урожайных данных опыта при помощи этого метода позволяет оценить общие тенденции в варьировании урожайности сортов озимой пшеницы при изменении благоприятности условий внешней среды и выделить ценные генотипы. Выявлены высоко отзывчивые на интенсификацию технологии выращивания сорта Таня, Дока, Краснодарская 99 и Батько, а также с низкой изменчивостью урожайности в неблагоприятных условиях - Ласточка, Дельта и Дея.

6. Оценка экологической стабильности при помощи метода С.П. Мартынова дает возможность охарактеризовать нелинейную изменчивость урожайности озимой пшеницы и тем самым более адекватно оценить общую агроэкологяче-скую приспособленность сортов. При помощи этого метода подтверждены адаптивные свойства сорта Победа 50. Выделены сорта Таня, Дока и Батько, способные давать высокую урожайность в благоприятных и минимально снижать ее в неблагоприятных условиях выращивания.

21

7. Применение кластерного анализа данных позволяет сгруппировать сорта по реакции на изменение условий среды и дать им сравнительную характеристику. Наибольшее сходство нормы реакции по урожайности обнаружено у сортов Вита и Дока в условиях 2003 года; у Батько и Дельта в условиях 2004 года и у Восторг и Дока в 2005 году.

8. Между признаками число зерен на единицу площади и урожайность установлена высокая экологическая и ген от» пическая сопряженность <>,=■ 0,980...0,996, гя = 0,64.,.0,76). Также установлено, что независимо от модели сорта эти лрнзда ки имеют сходную норму реакции на изменение агрофона. Это позволяет использовать признак число зерен на единицу площади при селекции на урожайность с возможностью прогнозирования отзывчивости сорта на изменение условий выращивания.

9. Повышенные значения экологической и генотнгшческой корреляций между признаками высота растений и урожайност ь (г, = 0,52... 0,99, тг = -0,58...-0,79), а также их разнонаправленное™ указывают на возможность использования высоты растений в качестве фонового признака при отборе на урожайность. Отбор низкорослых повышает долю генотипов с повышенной продуктивностью.

10. Использование регрессионного подхода по методу Эберхарта и Рассела и методики Э.Д. Нетгевича в комплексе позволило выделить сорта, способные в разных агроусловпях формировать стабильно высокое содержание белка в зерне - Дея {12,7-15,1 %), Веда (12,7-15,0%), Восторг (12,2-14,8 %), Ласточка (12,514,4 %) и Победа 50 (12,1-14,5 %),

11. Множественный регрессионный анализ влияния агрофакторов на урожай зерна выявил преимущество сортов Дея и Дельта по предшественнику подсолнечник, где их урожайность составила 64,8 цс 1 га. Сорта Восторг и Вига имеют преимущество при поздних сроках сева, формируя урожайность на 5,6 и 3,5 ц с 1 га выше средней всех сортов.

12. Использование разработанной нами сортовой структуры, включающей 8 новых сортов озимой пшеницы и максимально реализующей генотип-средовые взаимодействия, позволяет дополнительно получить с каждой тысячи гектаров от 1,1 до 4,8 млн. рублей по сравнению с монопольным использованием этих сортов. Получение дополнительной выручки от реализации зерна достигается только за счет правильного использования имеющегося сортимента озимой пшеницы в поэтому полностью относится на чистый дохоя

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для детальной оценки ВГС необходимо использовать а комплексе методики определения экологической пластичности и стабильности по S.A. Eberhart и W.A. Rüssel (¡966) н стабильности по С.П. Мартынову (1989), дополняя их данными кластерного анализа.

2. Для идентификации форм с повышенной продуктивностью предлагаем использовать максимально благоприятный для роста н развития озимой пшеницы агрофон в сочетании с оценкой на низких агрофонах для выделения стрессоустойчивых генотипов. Оценку на качество зерна предлагаем дополнил. изучением генотипов в условиях позднего срока сева при повышенных дозах весен* них азотных подкормок.

3. С целью повышения эффективности селекции озимой пшеницы на продуктивность предлагаем использовать признак число зерен на единицу площади, имеющий высокую степень экологической н генотлпическоВ сопряженности с урожайностью.

4. Сорта Таня, Батько, Доха и Краснодарская 99 рекомендуем использовать в качестве исходного материала при селекции на продуктивность, а также в производстве для возделывания на высоком агрофоне. Сорта Дея, Дельта, Память и Победа 50 предлагаем вовлекать в селекционный процесс при выведении высокоадатшшных форм и использовать в производстве дня выращивания на неблагоприятных предшественниках. Для поздних сроков посева рекомендуем использовать сорта Восторг, Дока, Вита. В качестве сортов - источников повышенного качества зерна, обеспечивающих стабильное получение сильной и ценной пшеницы в производственных условиях предлагаем использовать сорта Дея, Веда, Победа 50,

5. В целях стабилизации и увеличения валовых сборов зерна, повышения его качества, целесообразно в каждом хозяйстве иметь набор из 4-6 сортов, имеющих различную реакцию ва уровень агрофона, предшественники и сроки сева. Разработка сортовых систем, включающих в себя сорта с различной продолжительностью вегетационного периода, позволяет ве только стабилизировать уровень урожайности по годам, но и сократить потери зерна от перестоя и снизить пиковые нагрузки на уборочную технику.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Беспалова, Л А. Сорта пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им.П,П Лукьяненко / Л.А.Беспалова, Ю.М. Пучков, Ф,А, Колесников,... A.B. Васильев [и др.]. - Краснодар, 2004. - 80 с.

2. Беспалова, Л.А. Сорта пшеницы и тритикале Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко / Л.А.Беспалова, Ю.М. Пучков, В.Б. Тимофеев,... A.B. Васильев [и др.]. - Краснодар, 2005. -82 е..

3. Васильев, AB. Повышение эффективности селекции на основе arpo* технологических исследований / A.B. Васильев, И.Н. Кудряшов, ЛА. Беспалова И Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 5-й регион, науч.-практ. конф. молод, ученых. - Краснодар, 200J. -С. 10-11.

4. Васильев, A.B. Изучение влияния генотип-средовык взаимодействий на хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы / A.B. Васильев // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 6-Й регион, науч.-преет, конф. молод, ученых. - Краснодар, 2004. - С. 9-10.

5. Васильев, AB. Изучение взаимодействия генотип * среда в многофакторном опыте i AB. Васильев, И.Н. Кудряшов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 7-й регион науч.-практ, конф. молод, ученых. -Краснодар, 2005, - С. 11-12.

6. Кудряшов, H.H. Оценка влияния геношп-средовых взаимодействий на хозяйственно ценные признаки озимой пшеницы / ИИ. Кудряшов, A.B. Васильев, Л.А Беспалова // Эволюция научных технологий в растениеводстве: сб. науч. тр. в честь 90-летия КНИИСХ им. П.Х1 Лукьяненко В 4-х т. Т.2.: Тритикале. Сортоюучение и семеноводство. Ячмень. Кукуруза, - Краснодар, 2004.-С. 79-86.

7. Кудряшов, ИИ. Экологическая пластичность и стабильность новых сортов - потомков Безостой 1 по урожайности У И.Н. Кудряшов, Л А. Беспалова, Ю.М. Пучков, ... AB. Васильев [и др.] // Безостая 1 - 50 лет триумфа: сб. мат. меж д. конф., посвященной 50-летию создания сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1. - Краснодар, 2005. - С. 169-177,

8. Кудряшов, И.Н, Экологическая пластичность и стабильность сортов озимой цшеинцы селекции Краснодарского НИИСХ им. ГШ. Лукьяненко / H.H. Кудряшов, Л А. Беспалова, AB. Васильев // Достижения, направления развития сельскохозяйственной науки России (селекция, семеноводство, технология, экономика). - Ростов-на-Дону, 2005. - С 72-77.

9. Кудряшов, H.H. Разработка сортовой структуры озимой пшеницы па основе оценки генотип-средовых взаимодействий / H.H. Кудряшов, Л.А. Беспалова, В.А. Кулик, A.B. Васильев // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Вып. № I. — Краснодар: КГАУ, 2006, - С 221234.

10. Марпок, Н.М. Новые сорта озимой мягкой пшеницы о высоким качеством зерна / Н.М. Марпок, A.B. Васильев ff Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 6-й регион, науч.-пракг, конф. молод, ученых. — Краснодар, 2004.-С. 37-38.

11. Романенко, A.A. Возделывание и использование озимого тритикале в Краснодарском крае / A.A. Романенко, В.Б, Тимофеев, Л.А. Беспалова, ... A.B. Васильев (и др.]. - Краснодар: Эдви, 2005. -56 с.

12. Романенко, A.A. Рекомендации по технологии возделывания и использованию озимого тритикале в Краснодарском крае / A.A. Романенко, Л.А. Беспалова, В.Я. Ковтуненко, ... AB. Васильев [и др.]. - Краснодар: Эдви, 2006.-58 с.

Подписано в печать 19,03,2007 г. Формат 60x84

Бумага офсетная Офсетная печать

Печ, л. I Заказ Ла 143 Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г, Краснодар, ул. Калинина, 13