Диверсифицированная система сортов яровой мягкой пшеницы для создания высокопродуктивных агроэкосистем



Введение. В последние десятилетия во всём мире всё большее внимание учёных и практиков уделяется вопросам “биологизации” сельского хозяйства, устойчивого сельского хозяйства (sustainableagriculture) [5].

В нашей стране эти идеи отражены в работах А. А. Жученко («концепция адаптивной системы сельского хозяйства», «экологическая селекция растений»), А. А. Романенко, Л. А. Беспаловой. Они заключаются в создании сортов и гибридов, сочетающих высокую потенциальную продуктивность с экологической устойчивостью; конструировании агроэкосистем и агроландшафтов на основе эволюционно-аналогового подхода (увеличения разнообразия культивируемых видов, их агроэкологическая специализация, использование механизмов и структур биоценотической саморегуляции); оптимизации пространственно-временной организации агрофитоценозов, адаптивного размещения сельскохозяйственных культур в макро- мезо- и микрозонах, адаптивном землеустройстве; применении адаптивно-интегрированной системы защиты растений; переходе к стратегии адаптивной интенсификации сельского хозяйства [2, 4].

Для каждого конкретного сочетания почвенных, гидротермических, инсоляционных, биотических факторов в идеале мы должны иметь комплементарный морфобиотип. То есть, целью селекции является не просто создание суммы сортов, а формирование системы сортов по каждой сельскохозяйственной культуре.

Для оценки пригодности генотипов к конкретному сочетанию факторов среды могут быть использованы как методы прямого полевого многофакторного опыта с созданием искусственного экологического градиента (разные предшественники, сочетание факторов интенсификации и др.) на последних стадиях селекционного процесса, так и использование данных многолетних испытаний с применением специальных статистических методов. Статистики второго порядка, в том числе методы многомерного шкалирования, позволяют не только более глубоко проанализировать комплексы данных, но и визуализировать результаты анализа. В США и Канаде метод многомерного шкалирования на основе факторного анализа (метод главных компонент) широко используется в селекции растений под названием Biplotanalysis [6, 7].

Цель работы заключается в необходимости создания для условий Среднего Поволжья системы новых сортов яровой мягкой пшеницы, обеспечивающей максимально эффективное использование почвенного, биоклиматического и техногенного потенциала лесостепной и степной зон Среднего Поволжья.

Материал иметодика исследований. Исследования проводились на основе анализа многолетних (2013–2016 гг.) данных урожайности в агроэкологическом испытании ФБГНУ «Самарский НИИСХ» и четырёх госсортоучастков Самарской области (Безенчукском, Большеглушицком, Кошкинском и Сызранском).

Опыты закладывались на делянках площадью 25 м², повторность четырёхкратная.

Исследования проводились на базе лаборатория генетики и селекции яровой мягкой пшеницы Самарского НИИСХ. Опыты закладывались сеялкой СН-10Ц, площадь делянки 25м², повторность четырёхкратная. Предшественником в севообороте служил горох на зерно. Предпосевная обработка почвы заключалась в покровном бороновании в два следа и культивации с одновременным боронованием. В период кущения посевы обрабатывали гербицидом Эллай-лайт (1,5 кг/га) в смеси с Пума-супер (0,5 кг/га). Уборка проводилась селекционным комбайном «Сампо-130». Учёт урожая проводился по Методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [3].

Совокупность сформированных числовых рядов подвергли корреляционному анализу, а матрицу коэффициентов корреляции — факторному анализу методом главных компонент с алгоритмом варимакс-вращения [1]. Статистическая обработка проведена с использованием пакета прикладных программ «Агрос 2.13».

В качестве объектов исследований были взяты сорта пшеницы, включённые в Госреестр селекционных достижений, рекомендованные к использованию в Средневолжском регионе десять сортов яровой мягкой пшеницы: 1) Тулайковская 10, 2) Тулайковская золотистая, 3) Тулайковская 100, 4) Тулайковская 108, 5) Экада 113, 6) Кинельская 59, 7) Кинельская отрада, 8) Омская 36, 9) Альбидум 32, 10) Фаворит.

Результаты исследований. Используя, метод многомерного шкалирования урожайных данных за четыре последних года (би-плот анализ) удалось провести диверсификацию десяти сортов яровой мягкой пшеницы по специфике отклика «генотип-среда». Этот год существенно изменил конфигурацию на графике по сравнению с 2015 годом. Самый продуктивный фон был на Кошкинском сортоучастке, поэтому произошло перемещение сортов между группами, которые определили в 2015 году. Можно выделить три кластера (рис. 1).

Рис. 1. Размещение точек «сорта яровой мягкой пшеницы» в системе координат двух главных компонент

1) Тулайковская 10, 2) Тулайковская золотистая, 3) Тулайковская 100, 4) Тулайковская 108, 5) Экада 113, 6) Кинельская 59, 7) Кинельская отрада, 8) Омская 36, 9) Альбидум 32, 10) Фаворит

Выводы. В первый кластер вместе с сортом-репером Тулайковская 10 входит Фаворит, за счет того, что они эффективно среагировали по отношению к другим сортам на благоприятные условия на Кошкинском сортоучастке. Эти сорта интенсивного типа, наиболее продуктивные, устойчивые к факторам среды, предпочтительнее для северной и центральной мезазоны.

Во второй кластер вместе с сортом-репером Тулайковская 108 вошли наиболее экстенсивные сорта Экада 113, Альбидум 32, Тулайковская золотистая, Кинельская отрада. Эти сорта можно использовать повсеместно.

В третий кластер вместе с сортом-репером Тулайковская 100 входят сорта Омская 36 и Кинельская 59. Сорт Тулайковская 100 интенсивного типа, высокопродуктивный, но в этом году он сместился в эту группу в связи с тем, что были экстремальные условия в отдельные периоды вегетации. Эти сорта лучше использовать в центральной зоне Самарской области.

Литература:

1. Андрукович, П. Ф. Применение метода главных компонент в практических исследованиях. М.: «Изд-во МГУ», 1973. 123 с.
2. Жученко, А. А. Фундаментальные и прикладные научные приоритеты адаптивной интенсификации растениеводства в ХХI веке / А. А. Жученко. Саратов, 2000. 275 с.
3. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. — М., 1985.
4. Романенко, А. А. Новая сортовая политика и сортовая агротехника озимой пшеницы / А. А. Романенко, Л. А. Беспалова, И. Н. Кудряшов, И. Б. Аблова. Краснодар, 2005. 224 с.
5. Bach,S. Genotype by environment interaction effects on starch, fibre and agronomic traits in potato (Solanum tuberosum L.). An M.Sc.Thesis. Guelph, Ontario, Canada, 2011. 208p.
6. El assam, H. Fundamentals of sustainability in agriculture production systems and global food Bsecurity/ H.El Bassam // Sustainable agriculture for food, energy and industry. London, 1998. Vo l.1.P.3–11
7. Gabriel, K. R. The biplot graphic display of matrices with application to principal component analysis // Biometrica, 1971. Vol.38. Iss.3. P.453–467.