ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ И АДАПТИВНОСТИ ГЕНОТИПОВ КУКУРУЗЫ

Изменчивость количественных признаков, обусловленная условиями выращивания и взаимодействием «генотип-среда», всегда имеет место в процессе возделывания сельскохозяйственных культур, а также при проведении полевых испытаний сортов, гибридов, элементов технологии и так далее.

Поэтому, в настоящее время актуальной задачей сельскохозяйственного производства является не просто достижение высоких показателей урожайных признаков, а стабильное их проявление. Решать задачи стабильного производства зерна, в общем, неосуществимо без кукурузы и в частности без наличия набора гибридов с высокой потенциальной продуктивностью, обладающих экологической пластичностью и стабильностью в различных агроклиматических условиях произрастания. При этом для определения направления использования генотипа необходим их анализ в различных регулируемых и нерегулируемых условиях среды с вычленением двух составляющих компонентов энергозатрат: затраты на обеспечение процессов жизнедеятельности (отзывчивость растений) и затраты на обеспечение процессов адаптации к стрессам (устойчивость) (Кильчевский, Хотылёва, 1997).

Неоценимое значение также имеет информация о взаимосвязях в системе “растение-среда” для научно-обоснованного возделывания кукурузы, выявление путей возможного увеличения её урожайности, улучшения качества зерна на основе определения уровня адаптивного потенциала растений в экологогеографических условиях юга России.

Знание взаимодействия генетических систем с отдельными компонентами внешней среды необходимо для определения ареала их распространения (нерегулируемые условия среды) и правильного выбора соответствующих технологий возделывания (регулируемые условия среды), дифференцированных по уровню затрат антропогенной энергии - экстенсивной (I), энергоресурсосберегающей и почвозащитной (II), интегрированной (III), биологизированной экологически безопасной (IV), интенсивной (V) либо высокоинтенсивной (VI).

По параметру адаптивной способности все гибриды подразделяются на экологически адаптивные низкопластичные с широким набором генов внутренней защиты от неблагоприятных условий (устойчивые к нерегулируемым факторам среды), которые, как правило, не окупают затраты на интенсификацию (им соответствует с I по IV варианты технологий) и высокопластичные со стабильным проявлением признаков, которые отзывчивы на улучшение условий произрастания (общего агрофона) за счет лучшей адаптивной возможности в варьирующих условиях регулируемой среды (V и VI варианты технологий - высокозатратные с большим экономическим эффектом).

Стабильность гибрида - показатель устойчивой реализации потенциальной продуктивности определенного генотипа в различных условиях среды. Пластичность в узком смысле - способность приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

По сочетаемости признаков «экологическая пластичность» и «урожайность» гибриды можно разделить на три типа: совмещение высокой экологической пластичности и урожайности (особо ценные); высокая урожайность и низкая пластичность; гибриды с низкой урожайностью и пластичностью (не имеют практического значения). Зная параметры экологической пластичности гибрида можно судить не только о возможности его распространения, но, что особенно важно, и о стабильном получении урожаев по годам в определенной агроклиматической зоне (Чучмий, Моргун, 1990).

В последний период направленность селекционного процесса была в сторону создания современных гибридов, которым бы было присуще свойство адаптивности к условиям произрастания. По результатам экспериментальных данных осуществимо определить наиболее важные признаки, по которым можно судить об адаптивном потенциале генотипов. Среди них О.М. Сидорова, Т.С. Чалык и Г.П. Каравайнов (1989) к наиболее важным критериям адаптивности относят пластичность и стабильность по урожайности гибридов кукурузы. А А.В. Кильчевский и Л.В. Хотылёва (1997) добавляют, что здесь очень важно вычленение отзывчивости к регулируемым факторам среды и устойчивости к нерегулируемым. То есть, необходима оценка генотипов, как на фоне антропогенных факторов, так и экологических. Здесь также следует иметь ввиду, что разные методы оценивают различные стороны этого явления. Основой методик является регрессионный анализ, который выполнялся по S.F. Eberhart, W.A. Russel (1966). В дальнейшем были выбраны две основные методики: С.П. Мартынова (1999) и А.В. Кильчевского с Л.В. Хотылёвой (1997). С.П. Мартынов доработал интерпретацию В.З. Пакудина и Л.М. Лопатиной (1984) методик регрессионного анализа K.W. Finley, Q.N. Wilkinson (1963), S.A. Eberhart, W.A. Russel (1966) и Q.C.C. Tai (1971). Данная методика применима для оценок полевых опытов технологического характера. Методика А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылёвой (1997) имеет применение в основном в селекционносеменоводческом направлении. То есть, эти две методики органично добавляют друг друга.

Поэтому целесообразна всесторонняя оценка адаптивного потенциала генотипов и параметров различных сред по разным методикам, что и было проведено в наших исследованиях. Оценку гибридов по экологической пластичности проводили по результатам полевых опытов 2004 - 2006 годов. Дифференциация исходных данных по фактору «нерегулируемые (экологические) условия среды» обеспечена изучением гибридов в годы с различными условиями вегетации (три года испытаний) при разных сроках посева (три срока) в двух географических точках (пунктах исследований).

гибридов кукурузы на фоне экологических факторов

Под экологической пластичностью сорта или гибрида на практике понимают отзывчивость к улучшению условий произрастания наряду со склонностью к снижению урожайности в неблагоприятных условиях. Метод оценки пластичности основан на регрессионном анализе (Finlay, Wilkinson, 1963; Eberhart, Russel, 1966). Реакция гибрида на изменение условий выращивания (пластичность) характеризуется коэффициентом линейной регрессии признака на индексы среды. Дисперсия относительно регрессии характеризует стабильность урожая в различных условиях среды.

Важно отметить, что оценка стабильности или пластичности сортов или оценка опытов любым методом имеют смысл только тогда, когда имеет место значимое взаимодействие генотип-среда, которое может быть установлено двухфакторным дисперсионным анализом экологического и/или многолетнего испытания. Кроме этого, сравнение сортов по пластичности значимо, когда дисперсия относительно регрессии примерно одинакова

Поэтому, на первом этапе методами дисперсионного анализа проверили факт наличия взаимодействия «генотип - среда» для всей группы изучаемых гибридов и популяции (приложения 67, 68). Фактор «гибриды» принимался фиксированным. Каждый гибрид и популяция (всего 9) выступал в двух вариантах и анализировался отдельно: а) предпосевная обработка семян общепринятым препаратом ТМТД и б) предпосевная обработка семян изучаемым препаратом ТМТД-плюс, в состав которого входит регулятор роста.

Результаты дисперсионного анализа подтвердили достоверное влияние условий среды и взаимодействия «генотип - условия среды» на урожайность изучаемой группы гибридов. F-критерий показал, что градации фактора «условия» различаются достоверно, влияние повторений не обнаружено, ошибка опыта в допустимых пределах и, следовательно, опыт считается корректным (условия взяты неодинаковые). А раз достоверно влияние взаимодействия «генотип - условия», то имеет смысл продолжить анализ поведения гибридов и популяции кукурузы различных групп спелости и возможно переходить ко второму этапу анализа — оценке параметров экологической пластичности и стабильности каждого гибрида и популяции в отдельности.