Омск, Омская область, Россия
ВАК 4.1 Агрономия, лесное и водное хозяйство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 633.358 Горох. Pisum spp.
УДК 631.524 Изменение признаков
Цель исследования – оценка адаптивных свойств сортообразцов гороха посевного по урожайности семян и доле в них белка для включения наиболее ценных в селекцию и возделывания в Сибирском регионе. Исследования проведены в 2020–2024 гг. в ФГБНУ «Омский АНЦ» (южная лесостепь Западной Сибири) по общепринятым методикам. Объект исследований – 18 сортов и 3 линии гороха усатого морфотипа российской и зарубежной селекции. Питомник экологического сортоиспытания закладывался механизированно по предшественнику яровая мягкая пшеница на делянках площадью 10 м2 в четырехкратной повторности. Погодные условия в мае – августе 2020–2024 гг. были в основном засушливыми – в 2020, 2021, 2023, 2024 гг. ГТК составлял от 0,37 до 0,68. Продолжительность периодов посев – всходы и всходы – полная спелость, урожайность семян, содержание в них белка имели криволинейную зависимость с параметрами гидротермического обеспечения. Демос 2, Красноуфимский 11, Аксайский усатый 55, Ямальский, Юлдаш, Вельвет в среднем за 5 лет сформировали урожайность 3,38–3,47 т/га. Рекордными значениями по доле белка (среднее, максимум и минимум) выделилась омская линия Л 62/14 – соответственно: 25,5 %, 24,25 и 27,1 %. По комплексу оценок 1-е место заняли Юлдаш, Красноуфимский 11; на 2-м месте сортов нет; на 3-м – Аксайский усатый, Бонус 2, Л 62/14; на 4-м – Вельвет; на 5-м – Ямальский, Саламанка. Это самый ценный исходный материал для селекции на урожайность в условиях Западной Сибири. Источники в селекции на повышение белка в семенах: Л 62/14, Благовест, Бонус 2, Демос 2, Руслан, Л-21, Л 40. Полукороткостебельные сорта Бонус 2, Демос 2, Красноуфимский 11, сочетающие повышенный уровень урожайности семян с содержанием в них белка более 24 %, можно рекомендовать для выращивания в производственных условиях Сибирского региона.
горох посевной, экологическое сортоиспытание, урожайность гороха, белок семян гороха, адаптивные свойства сортообразцов гороха
Введение. Горох традиционно используется как источник белка в питании человека и рационах кормления животных. Его привлекательность для пищевой промышленности обусловлена и возможностью использования семян в качестве сырья для глубокой переработки с получением ценных ингредиентов – белка, крахмала, клетчатки и др. Эта культура является белковой альтернативой сое из-за сравнительно невысокой себестоимости, низкой аллергенности и отсутствия ГМО. Для переработки семян гороха решающее значение имеют качественные аспекты исходного сырья, в том числе и концентрация в нем белка. Исследования показали, что генотип гороха значительно влияет на количество белка, содержание в нем аминокислот и их соотношение. Соответственно, улучшение белковых характеристик культуры может быть достигнуто селекционными методами. Канадские исследователи (Университеты Саскачевана и Манитобы) установили, что различия в генотипах высокобелковых и низкобелковых линий гороха влияют на концентрацию, качество и физико-химические свойства изолятов горохового белка, произведенных из их семян, в меньшей степени – на их функциональность [1].
В результате целенаправленной работы селекционеров потенциал урожайности современных сортов гороха в благоприятных условиях может достигать 6 т/га, в то же время у современных сортов отмечается снижение содержания белка в семени. Как показали исследования А.Н. Фадеевой и К.Д. Шурхаева, в реализации потенциала сорта по показателю валового сбора белка с единицы площади решающую роль играет уровень урожайности [2]. В условиях Ростовской области максимальные значения сбора белка были получены при максимальной урожайности 4,2–4,3 т/га и содержании белка 23,5–24,0 % при положительной сильной корреляции между сбором белка и урожайностью гороха [3]. Обосновано, что одной из важных задач в селекции на качество семян гороха является снижение силы обратной зависимости урожайности зерна и концентрации в нем белка. В то же время эта связь не всегда очевидна – высокое содержание белка могут иметь и высокопродуктивные образцы гороха [4].
Доминирующее влияние на уровень урожайности и процент белка в семени оказывают условия выращивания культуры, в т. ч. такие факторы, как «год» и «пункт», а сортовые различия могут быть менее значимыми [5]. По данным А.Р. Ашиева с соавторами, в большей степени межсортовые различия по содержанию белка в зерне проявлялись в неблагоприятные годы, отличающиеся дефицитом влаги в сочетании с повышенными температурами воздуха в период «всходы – налив зерна» [6]. Критическим периодом для формирования высокого уровня белка в семени считается фаза налива и условия, в которых происходит накопление белковых веществ. В исследованиях А.Т. Катюк, проведенных в Самарском НИИСХ, концентрация белка увеличивалась при большей температуре воздуха и пониженном количестве осадков за счет уменьшения сухой массы семени. По мнению автора, интерес для селекции могут представлять генотипы с потенциалом содержания белка в семени не менее 25 % [7].
В результате изучения селекционного материала овощного гороха О.В. Путина и А.Г. Беседин установили, что при фактической засухе в период «цветение – техническая спелость» больше сухих веществ приходилось на продуктивные органы (створки и зерно): процент ассимилянтов увеличивался на 7 % для обычного морфотипа, на 5 % – для безлисточкового, но в целом накопление ассимилянтов уменьшилось по сравнению с более увлажненным годом [8]. По данным Башкирского НИИСХ, значительный недостаток осадков и высокие температуры в период цветение – созревание негативно сказались на биосинтезе белка [9].
Для реализации потенциальных возможностей сортов сельскохозяйственных культур решающее значение имеют их адаптивные свойства, способность поддерживать величину признаков на высоком уровне в изменяющихся условиях среды. Использование разных методов в оценке адаптивных свойств селекционного материала дает возможность объективно выявлять лучшие образцы для выращивания в производстве или использования в качестве ценного исходного материала в селекции [10–12].
Цель исследований – оценка адаптивных свойств сортообразцов гороха посевного по урожайности семян и доле в них белка для включения наиболее ценных в селекцию и возделывания в Сибирском регионе.
Объекты и методы. Исследования проведены в 2020–2024 гг. в ФГБНУ «Омский АНЦ» на базе лабораторий селекции зернобобовых культур и качества зерна. Объект исследований – 21 образец (18 сортов и 3 линии) гороха посевного с усатым типом листа из питомника экологического сортоиспытания (ЭкСИ): стандарт Омский 9 (включен в Госреестр РФ в 1999 г.); Благовест (2008); Триумф Сибири (2021); Бонус 2 (2022); Демос 2 (находится на ГСИ); Л 62/14 – оригинатор ФГБНУ Омский АНЦ; Зауральский 3 (2012); Сибур 2 (2020) – «Кургансемена» и ФГБНУ Омский АНЦ; Красноуфимский 11 (2014) – ФГБНУ Уральский ФАНЦ УрО РАН; Алтайский усатый (2012) – ФАНЦА: Аксайский усатый 55 (2003) – ФГБНУ Федеральный Ростовский АНЦ и «Кургансемена»; Ямальский (2004) – «Агроальянс»; Батрак (1999) – ФНЦ зернобобовых и крупяных культур; Руслан (2014) – ФГБНУ ФИЦ Красноярский НЦ СО РАН; «Кургансемена»; филиал ФГБУ «Госсорткомиссия» по Красноярскому краю, Республике Хакасия и Республике Тыва; Л-21 и Д 40 – ФГБНУ ФИЦ Красноярский НЦ СО РАН; Юлдаш – Башкирский НИИСХ УФИЦ РАН; Саламанка (2013) – Германия; Вельвет (2013) – Австрия и Чехия; Готик (2006) и Стабил (2006) – Австрия. Исследованиями, проведенными нами ранее, доказано, что часть образцов, включенных в настоящий эксперимент, являются донорами по комплексу элементов структуры урожая: Сибур 2 (5 признаков), Вельвет (3), Триумф Сибири (3 + def), Д 40 (5). Сорт Вельвет и Д 40 обладают высокой общей комбинационной способностью (ОКС) по массе семян с растения [13].
Почва опытного участка – чернозем выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый, содержание гумуса – около 6,2 % (по Тюрину), рНсол – 6,7; содержание в слое 0–40 см: нитратного азота – от низкого до среднего, подвижного фосфора – повышенное, обменного калия (по Чирикову) – высокое. Агротехника в опыте – принятая для южной лесостепи Омской области. Основная обработка почвы – отвальная зябь. Весной – боронование в два следа и предпосевная культивация в двух направлениях. Питомник ЭкСИ закладывался по типу конкурсного сортоиспытания по предшественнику яровая мягкая пшеница на делянках площадью 10 м2 в четырехкратной повторности. Посев 17–18 мая селекционной сеялкой ССФК 7 с нормой высева 1,2 млн всхожих семян на гектар, весовая норма расхода семян рассчиталась с учетом лабораторной всхожести и массы 1000 семян. Перед бутонизацией гороха проводилось опрыскивание посевов от сорняков гербицидом «Пульсар» (1 л/га), с 2023 г. – гербицидом «Корум» (1,5 л/га) + ДАШ прилипатель (1 л/га); в начале июля – обработка от вредителей и болезней баковой смесью «Титул Дуо» (0,3 л/га) + «Эсперо» (0,1 л/га). Объем рабочей жидкости – 200 л/га. Уборка напрямую в августе в фазу полной спелости (табл. 1) малогабаритными селекционными комбайнами «Хеге-125» (2020 и 2021 гг.) или Wintersteiger Classic (2022–2024 гг.). Урожайные данные приведены к 100 % чистоте и влажности 14 %.
Содержание белка в семенах гороха определяли на откалиброванном инфракрасном анализаторе «Инфралюм ФТ-12».
Математическая обработка результатов исследований сделана с использованием пакета MS Excel.
Сбор белка вычисляли по формуле из методического пособия Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур им. В.С. Пустовойта (Краснодар) [14]:
Сбор белка (кг/га) = (У · Б · (100 – 14))/(100 · 100)
или
Сбор белка (кг/га) = У ∙ Б ∙ 8,6,
где У – урожайность, т/га; Б – содержание белка в семенах, %; ((100 – 14)/100) = 8,6 – коэффициент для пересчета на влажность семян 14 %; 100 (в знаменателе) – коэффициент для пересчета в кг/га.
Дисперсионный анализ и составление вариационных рядов – по пособию Б.А. Доспехова [15].
Гомеостатичность (Hom) рассчитана по формуле, предложенной В.В. Хангильдиным [16]:
Hom = Х2/[σ ∙ (Хмакс – Хмин,)],
где Х – средняя по всем годам урожайность сорта или белок; σ – стандартное отклонение; Хмакс – максимальное значение показателя; Хмин – минимальное значение показателя.
Устойчивость к стрессу и компенсаторная способность – по А.А. Гончаренко [17]:
Устойчивость к стрессу = Хмин – Хмакс.
Компенсаторная способность = (Хмин – Хмакс)/2.
Индекс экологической пластичности (ИЭП) определен в соответствии с формулой, предложенной А.А. Грязновым [18]:
ИЭП = (ХС2020/Х2020 + ХС2021/Х2021 + ХС2022/Х2021 + + ХС2023/Х2023 + ХС2024/Х2024)/5,
где ХС2020 – урожайность сорта (или белок) в определенном году; Х2020 – среднее значение показателя в выборке сортов в этом году; 5 – количество лет изучения.
Параметры индекса условий среды (Ij), пластичности (bi) и стабильности (σd2) сортов установлены по классической методике S.A. Eberhart, W.A. Rassell в изложении В.А. Зыкина с соавторами [19].
Каждому анализируемому значению присвоен балл с возрастанием от худшего к лучшему. При составлении рейтинга первое место присвоено сорту с максимальной суммой баллов (наивысшая оценка), как в работе А.А. Новиковой с соавторами [12]. Но так как анализируемые показатели в выборке сортов изменяются неравномерно или скачкообразно, мы модифицировали их оценку: балл соответствует номеру класса вариационного ряда, куда входит это значение. Места в рейтинге (топ 10) по сумме баллов, набранной каждым сортом по итогам анализа всех вышеперечисленных параметров адаптивности по урожайности и белковости семян, также распределены в соответствии с номером группы вариационного ряда, но составленного на уменьшение. Итоговый рейтинг определен по формуле: [(место в рейтинге по урожайности + место в рейтинге по белку)/2] и переведен в топ 10. Место в рейтинге присвоено в соответствии с номером вариационного ряда: 1 – максимальное количество баллов, 10 – минимальное.
Суммы температур выше 10 °С и осадков рассчитаны за периоды с зафиксированными в процессе фенологических наблюдений календарными датами с использованием ежедневных данных, опубликованных на сайте «Погода в Омске – климатический монитор» (http://pogodaiklimat.ru/monitor.php?id). Погодные условия в мае – августе 2020–2024 гг. были очень контрастными, но в основном засушливыми, особенно от даты посева до всходов в 2020–2023 гг. (ГТК от 0,03 до 0,42) и в период вегетации (от даты всходов до полной спелости) в 2020, 2021, 2023, 2024 гг. (ГТК от 0,37 до 0,68) (табл. 1).
Таблица 1
в нем белка в среднем по выборке сортов
Dates of emergence and pea full maturity, weather condition characteristics during the periods of sowing-emergence and emergence-full maturity, grain yield and protein content on average for the variety sampling
|
Показатель |
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
2023 г. |
2024 г. |
|
Дата полных всходов |
25.05 |
25.05 |
28.05 |
28.05 |
02.06 |
|
Дата полной спелости, август |
6 |
17 |
11 |
9 |
13 |
|
Посев – всходы: |
|
|
|
|
|
|
количество дней |
8 |
8 |
11 |
11 |
15 |
|
сумма температур выше 10 оС |
166,7 |
184,2 |
217,6 |
158,5 |
81,4 |
|
сумма осадков, мм |
7,0 |
2,0 |
4,9 |
0,5 |
12,8 |
|
ГТК |
0,42 |
0,11 |
0,23 |
0,03 |
1,57 |
|
Всходы – полная спелость: |
|
|
|
|
|
|
количество дней |
73 |
84 |
75 |
73 |
72 |
|
сумма температур выше 10 оС |
1 407,2 |
1 605,3 |
1 402,8 |
1 513,8 |
1 401,0 |
|
сумма осадков, мм |
58,0 |
108,7 |
187,8 |
72,7 |
57,7 |
|
ГТК |
0,41 |
0,68 |
1,34 |
0,48 |
0,37 |
|
Урожайность (средняя по сортам), т/га |
4,90 |
3,86 |
2,63 |
2,01 |
2,54 |
|
Индекс среды (Ij ) по урожайности, т/га |
1,71 |
0,67 |
–0,56 |
–1,18 |
–0,65 |
|
Белок (средний по сортам), % |
23,25 |
22,59 |
24,25 |
22,90 |
23,71 |
|
Индекс среды (Ij ) по белку, % |
–0,09 |
–0,75 |
0,91 |
–0,44 |
0,37 |
Результаты и их обсуждение. Несмотря на то, что сумма температур выше 10 °С и количество осадков за время вегетации гороха в 2020 и 2024 гг. практически идентичны, наиболее урожайным был 2020 г. – 4,90 т/га в среднем по сортам (Ij = +1,71 т/га) (табл. 1). Максимальный процент белка в среднем по выборке сортов накопился в семенах гороха в 2022 г. – 24,25 % (Ij = +0,91 %). В 2021 г. самое низкое содержание белка (22,59 %) (Ij = –0,75 %) получено в сочетании с повышенной урожайностью 3,86 т/га (Ij = +0,67 т/га). Очень неблагоприятными, и для формирования урожая семян гороха (Ij = –1,18), и для синтеза в них белка (Ij = –0,44), были условия 2023 г. с большими и резкими перепадами температуры воздуха: три дня подряд (4–6 июня) регистрировался столетний температурный максимум (до 36,3 °С), а 24 июня отмечена рекордно низкая за весь период метеонаблюдений ночная температура 3,2 °С. Жаркие и засушливые условия наблюдались в 1-й половине июля, осадки в виде обильных ливней выпали лишь: 7 июля (11 мм), с 14 по 16 июля (28,6 мм) и 24 июля (18 мм) – 88 % от суммы за месяц.
Согласно линии тренда точечного графика парной корреляции, в нашем опыте продолжительность двух основных периодов развития растений гороха, урожайность семян и содержание в них белка имели криволинейную зависимость с параметрами метеоданных.
Установлена зависимость урожайности от уровня гидротермического обеспечения периода «всходы – полная спелость»:
– с ГТК
(y = –5,0302x2 + 7,7087x + 1,2912,
R2 = 0,5218 (рис. 1, А));
– с количеством осадков
(y = –0,0002x2 + 0,0523x + 1,3245,
R2 = 0,4673).
Максимальный сбор зерна с единицы площади (4,90 т/га) зафиксирован в 2020 г. при ГТК = 0,41.
Рис. 1. Уровень урожайности зерна и содержания в нем белка в зависимости: от А – ГТК
за период всходы – полная спелость; Б – продолжительности периода всходы – полная спелость
Levels of grain yield and protein content depending on the following: A – hydrothermal index during
the period from germination to full maturity; Б – duration of the period from germination to full maturity
Все изучаемые в опыте сортообразцы имели одинаковую дату полных всходов и отличались друг от друга по скорости созревания лишь на 2–3 дня. Связь продолжительности периода (посев – всходы) с ГТК определяется формулой y = 6,5757x2 – 7,5235x + 10,591, R2 = 0,7786 – дольше всего (15 дней) всходы появлялись в 2024 г. при ГТК = 1,57. Связь вегетационного периода (всходы – полная спелость) с ГТК менее очевидна, максимальное значение (84 дня) зафиксировано в 2021 г. при ГТК = 0,68: y = –16,852x2 + 28,854x + 67,286, R2 = 0,4237. От продолжительности этого периода зависел уровень урожайности: y = 0,056x2 – 8,9395x + 357,62, R2 = 0,7229 (см. рис. 1, Б). Оптимальное значение – 73 дня.
Самое большое влияние на уровень накопления белка в семенах оказывала сумма температур выше 10 °С: y = –0,006x + 32,197, R2 = 0,7048, при увеличении интенсивности теплообеспечения доля белка снижалась (r = –0,840 ± 0,068). Улучшение условий увлажнения положительно влияло на процессы синтеза белка. С суммой осадков, выпавших в течение периода вегетации, анализируемая зависимость описывается формулой y = 7E-05x2 – – 0,0099x + 23,394, R2 = 0,4585. Максимальный уровень белка (24,25 %) получен в 2022 г. при наибольшей в опыте сумме осадков 187,8 мм. Связь с ГТК имеет такую же траекторию линии тренда: y = 1,3824x2 – 1,2413x + 23,349, R2 = 0,5067 (см. рис. 1, А) – наиболее благоприятное гидротермическое обеспечение для синтеза белка складывалось при ГТК более 1.
В анализируемой выборке сортов урожайность и белок, как в целом по опыту, так и в индивидуальных условиях каждого года, не имели между собой достоверно значимой зависимости. Исключением является неблагоприятный для гороха 2023 г. – выявлена достоверная отрицательная корреляция средней силы между этими показателями (r = –0,666 ± 0,171).
В любых погодных условиях сбор белка с единицы площади стабильно обеспечивался уровнем урожайности – коэффициент корреляции между этими показателями положительный и очень высокий (r – от 0,894 до 0,950). Средняя достоверная положительная связь сбора белка с его процентом в семенах гороха выявлена лишь в 2021 г. (r = 0,554 ± 0,191) и в 2024 г. (r = 0,455 ± 0,204).
Сорта Демос 2, Красноуфимский 11, Аксайский усатый 55, Ямальский, Юлдаш, Вельвет вошли в пятую группу с наибольшей урожайностью в среднем за 5 лет (от 3,38 до 3,50 т/га) (табл. 2).
Таблица 2
Содержание белка и урожайность сортов гороха
Protein content and yield of pea varieties
|
Сорт/оригинатор |
Белок, % |
Урожайность, т/га |
||||
|
среднее |
min |
max |
среднее |
min |
max |
|
|
Омский 9, ст-т |
22,3/2* |
21,3/2 |
23,6/3 |
3,06/2* |
2,05/6 |
4,81/5 |
|
Благовест |
24,0/6 |
23,2/8 |
24,5/5 |
3,09/3 |
2,05/6 |
4,53/4 |
|
Триумф Сибири |
22,3/2 |
21,5/3 |
22,7/1 |
2,99/2 |
2,17/7 |
3,87/1 |
|
Бонус 2 |
24,5/8 |
23,1/7 |
26,8/8 |
3,18/3 |
1,83/4 |
4,82/6 |
|
Демос 2 |
24,4/8 |
23,4/8 |
26,1/8 |
3,42/5** |
1,90/4 |
4,48/4 |
|
Л 62/14 |
25,5/10** |
24,2/10 |
27,1/10 |
3,10/3 |
1,77/3 |
4,69/5 |
|
Зауральский 3 |
22,6/2 |
21,1/2 |
23,7/3 |
3,20/3 |
2,36/9 |
4,7/5 |
|
Сибур 2 |
22,0/1 |
21,5/2 |
22,5/1 |
3,15/3 |
1,71/2 |
5,75/10 |
|
Красноуфимский 11 |
23,9/6 |
22,6/6 |
25,2/6 |
3,38/5 |
1,93/5 |
5,30/8 |
|
Алтайский усатый |
23,3/4 |
22,3/5 |
24,0/4 |
3,29/4 |
1,92/5 |
4,99/6 |
|
Аксайский усатый 55 |
22,6/2 |
21,3/2 |
24,0/4 |
3,38/5 |
2,54/10 |
5,35/8 |
|
Ямальский |
21,9/1 |
21,3/2 |
23,0/2 |
3,50/5 |
2,28/8 |
5,29/8 |
|
Батрак |
23,5/5 |
22,7/6 |
24,5/5 |
3,05/2 |
1,81/3 |
4,81/5 |
|
Руслан |
24,1/7 |
22,0/4 |
25,6/7 |
2,82/1 |
1,91/4 |
3,91/1 |
|
Л – 21 |
24,0/6 |
22,9/7 |
25,3/7 |
3,08/2 |
2,02/6 |
4,22/2 |
|
Д 40 |
24,4/7 |
24,0/10 |
24,9/6 |
2,81/1 |
1,52/1 |
5,05/7 |
|
Юлдаш |
23,8/6 |
22,0/4 |
25,5/7 |
3,45/5 |
2,50/10 |
5,18/7 |
|
Саламанка |
22,7/3 |
22,0/4 |
23,5/3 |
3,34/4 |
2,05/6 |
5,51/9 |
|
Вельвет |
22,5/2 |
21,0/2 |
24,0/4 |
3,47/5 |
2,15/7 |
5,43/9 |
|
Готик |
22,5/2 |
20,6/1 |
24,4/5 |
2,85/1 |
1,59/1 |
4,87/6 |
|
Стабил |
23,1/4 |
21,9/4 |
24,3/4 |
3,33/4 |
1,91/4 |
5,34/8 |
|
НСР05 |
1,6 |
1,9 |
0,29 |
0,40 |
||
Примечание: * – в числителе – значение показателя, в знаменателе – ранг, соответствующий номеру группы вариационного ряда; ** – лучшее значение (для табл. 2–4).
В благоприятном 2020 г. потенциал этих сортов – более 5 т/га, но самым урожайным оказался сорт Сибур 2 – 5,75 т/га (+0,94 т/га к стандарту Омский 9). В 2023 г. Аксайский усатый 55 и Юлдаш проявили наилучшую устойчивость к неблагоприятным погодным условиям, сформировав максимальную в выборке сортов урожайность 2,5 т/га (+0,5 т/га к стандарту Омский 9). Самыми низкоурожайными в среднем за 5 лет оказались Руслан, Д 40 и Готик – 2,8 т/га.
Рекордными значениями (среднее, максимум и минимум) по доле белка выделилась линия Л 62/14 – соответственно: 25,5 %; 24,25 и 27,1 % (табл. 2).
Самый низкий белок – у сортов Сибур 2 и Ямальский (от 21 до 23 %). Наиболее высокий сбор белка обеспечили Демос 2 и Юлдаш – 716,7 и 707,5 кг/га; минимальный показатель у сортов Триумф Сибири и Готик – 571,5 и 559,5 кг/га (табл. 4).
Самыми гомеостатичными по урожайности зерна были: Юлдаш, Саламанка и Вельвет – Hom от 0,963 до 1,609 (табл. 3); по содержанию белка в семени: Бонус 2, Демос 2 и Красноуфимский 11 – Hom от 389,2 до 395,5 (табл. 4).
Устойчивость к стрессу (Хмин – Хмакс) имеет отрицательные значения, меньшая разница между минимальным и максимальным показателем определяет наиболее стрессоустойчивые генотипы [20]. В нашем опыте такими сортами являются: по урожайности – Триумф Сибири (10 баллов) и Руслан (9 баллов); по содержанию белка – Сибур 2, Д 40 (10 баллов) и Благовест, Триумф Сибири (9 баллов).
Таблица 3
Характеристика сортов по урожайности зерна
Variety characteristics in terms of grain yield
|
Сорт/ оригинатор |
Hom |
Устойчивость к стрессу |
Компенсаторная способность |
ИЭП |
Пластичность bi |
Стабильность σd2 |
Сумма рангов |
|
Омский 9, ст-т |
0,662/4 |
–2,76/6 |
3,43/6 |
0,96/3 |
0,99/3 |
0,09/10 |
45 |
|
Благовест |
0,699/4 |
–2,48/7 |
3,29/4 |
0,98/3 |
0,88/2 |
0,03/10 |
43 |
|
Триумф Сибири |
0,521/2 |
–1,70/10 |
3,02/2 |
0,97/3 |
0,64/1 |
0,08/9 |
37 |
|
Бонус 2 |
0,778/6 |
–2,99/5 |
3,32/5 |
0,99/3 |
1,04/4 |
0,03/10 |
46 |
|
Демос 2 |
0,924/9 |
–2,58/7 |
3,19/3 |
1,09/5 |
0,80/2 |
0,50/1 |
40 |
|
Л 62/14 |
0,660/4 |
–2,92/5 |
3,23/4 |
0,96/3 |
1,09/4 |
0,14/8 |
39 |
|
Зауральский 3 |
0,782/6 |
–2,34/8 |
3,53/7 |
1,02/4 |
0,83/2 |
0,02/10 |
54 |
|
Сибур 2 |
0,809/7 |
–4,04/1 |
3,73/9 |
0,96/3 |
1,27/5 |
0,27/5 |
45 |
|
Красноуфимский 11 |
0,993/10 |
–3,37/4 |
3,62/8 |
1,05/5 |
1,11/4 |
0,02/10 |
59 |
|
Алтайский усатый |
0,907/8 |
–3,07/5 |
3,46/6 |
1,03/4 |
1,02/3 |
0,02/10 |
51 |
|
Аксайский усатый 55 |
0,906/8 |
–2,81/6 |
3,94/10 |
1,08/5 |
0,99/3 |
0,12/8 |
63 |
|
Ямальский |
0,883/8 |
–3,01/5 |
3,78/9 |
1,09/5 |
1,20/5 |
0,20/7 |
60 |
|
Батрак |
0,925/5 |
–3,00/5 |
3,31/5 |
0,95/3 |
0,99/3 |
0,02/10 |
41 |
|
Руслан |
0,433/1 |
–2,00/9 |
2,91/1 |
0,90/2 |
0,74/1 |
0,08/9 |
29 |
|
Л – 21 |
0,639/3 |
–2,20/8 |
3,12/3 |
0,98/3 |
0,83/2 |
0,10/9 |
38 |
|
Д 40 |
0,523/1 |
–3,53/3 |
3,28/4 |
0,84/1 |
1,27/5 |
0,05/10 |
33 |
|
Юлдаш |
1,009/10 |
–2,68/6 |
3,84/10 |
1,10/5 |
0,91/3 |
0,07/9 |
65 |
|
Саламанка |
0,963/10 |
–3,46/4 |
3,78/9 |
1,04/5 |
1,12/4 |
0,09/9 |
60 |
|
Вельвет |
1,013/10 |
–3,28/8 |
3,79/9 |
1,09/5 |
1,09/4 |
0,23/6 |
63 |
|
Готик |
0,603/3 |
–3,28/8 |
3,23/4 |
0,88/1 |
1,04/4 |
0,12/8 |
36 |
|
Стабил |
0,930/9 |
–3,43/3 |
3,62/8 |
1,03/4 |
1,13/4 |
0,11/8 |
52 |
Компенсаторная способность определяет реакцию сорта на условия выращивания, ее высокое значение показывает степень соответствия между уровнем анализируемого показателя и факторами среды [21]. Максимальные 10 баллов по урожайности получили сорта Аксайский усатый 55 и Юлдаш, а линия Л 62/14 – по белку.
Одним из важных параметров экологической пластичности является индекс ИЭП – чем он выше, тем ценнее сорт [20]. Индекс выше единицы зафиксирован у 8 сортов по урожайности – лучшие с ИЭП = 1,09–1,10: Демос 2, Аксайский усатый 55, Ямальский, Юлдаш, Вельвет и 11 сортов по белку – максимальный ИЭП = 1,09 у Л 62/14.
Таблица 4
Характеристика сортов по содержанию белка в зерне
Variety characteristics in terms of protein content in grain
|
Сорт/ Оригинатор |
Сбор белка,кг/га* |
Hom |
Устойчивость к стрессу |
Компенсаторная способность |
ИЭП |
Пластичность bi |
Стабильность σd2 |
Сумма рангов |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Омский 9, ст-т |
584,2/2 |
255,5/3 |
–2,3/6 |
22,45/2 |
0,96/1 |
1,50/7 |
0,03/10 |
38 |
|
|
Благовест |
633,1/5 |
303,1/6 |
–1,3/9 |
23,85/6 |
1,03/3 |
0,53/3 |
0,30/10 |
61 |
|
|
Триумф Сибири |
571,5/1 |
277,0/4 |
–1,2/9 |
22,10/1 |
0,96/1 |
0,34/2 |
0,24/10 |
34 |
|
|
Бонус 2 |
664,5/7 |
390,5/10 |
–3,7/1 |
24,95/8 |
1,05/4 |
1,92/9 |
0,44/9 |
71 |
|
|
Демос 2 |
716,7/10 |
395,5/10 |
–2,7/4 |
24,75/8 |
1,05/4 |
0,78/4 |
0,97/7 |
71 |
|
|
Л 62/14 |
675,3/8 |
351,1/8 |
–2,9/3 |
25,65/10 |
1,09/5 |
2,01/9 |
0,20/10 |
83 |
|
|
Зауральский 3 |
624,8/5 |
264,9/3 |
–2,6/5 |
22,40/2 |
0,97/1 |
1,22/6 |
0,84/8 |
37 |
|
|
Сибур 2 |
594,2/3 |
278,3/4 |
–1,0/10 |
22,00/1 |
0,95/1 |
0,25/1 |
0,20/10 |
34 |
Окончание табл. 4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Красноуфимский 11 |
693,7/9 |
382,2/10 |
–2,6/5 |
23,90/6 |
1,02/3 |
0,94/4 |
0,65/8 |
63 |
|
Алтайский усатый |
652,4/6 |
273,1/4 |
–1,7/7 |
23,15/4 |
1,00/2 |
0,70/3 |
0,54/9 |
48 |
|
Аксайский усатый 55 |
659,7/7 |
248,8/3 |
–2,7/4 |
22,65/2 |
0,97/2 |
1,67/7 |
0,49/9 |
42 |
|
Ямальский |
654,0/7 |
209,3/1 |
–1,7/8 |
22,15/1 |
0,94/1 |
1,20/6 |
0,15/10 |
39 |
|
Батрак |
615,0/4 |
297,8/5 |
–1,8/7 |
23,60/5 |
1,01/3 |
0,97/5 |
0,27/10 |
55 |
|
Руслан |
577,8/2 |
361,6/9 |
–3,6/1 |
23,80/5 |
1,03/4 |
1,18/5 |
1,78/4 |
48 |
|
Л-21 |
636,0/5 |
333,4/7 |
–2,4/5 |
24,10/6 |
1,03/4 |
1,43/6 |
0,15/10 |
63 |
|
Д 40 |
688,4/2 |
341,5/8 |
–0,9/10 |
24,45/7 |
1,05/4 |
0,49/3 |
0,06/10 |
67 |
|
Юлдаш |
707,5/10 |
298,2/5 |
–3,5/1 |
23,75/5 |
1,02/3 |
2,08/10 |
0,86/8 |
59 |
|
Саламанка |
652,1/6 |
328,7/7 |
–1,5/8 |
22,75/3 |
0,97/2 |
0,55/3 |
0,21/10 |
49 |
|
Вельвет |
670,3/8 |
279,1/4 |
–3,0/3 |
22,50/2 |
0,96/1 |
1,70/8 |
0,34/9 |
43 |
|
Готик |
559,5/1 |
296,9/5 |
–3,8/1 |
22,50/2 |
0,97/1 |
0,29/1 |
2,84/1 |
20 |
|
Стабил |
659,1/6 |
312,3/6 |
–2,4/5 |
23,10/3 |
0,99/2 |
0,26/1 |
1,16/7 |
42 |
* – среднее за 5 лет.
Высокую отзывчивость на улучшение условий среды (bi ˃ 1) по урожайности и белковости семян проявили 11 и 10 сортов соответственно. Наибольшие значения коэффициента линейной регрессии (bi = 1,27) выявлены по первому анализируемому показателю у омского сорта Сибур 2 и красноярской линии Д 40; по второму – у омских образцов Бонус 2 (bi = 1,92), Л 62/14 (bi = 2,01) и у сорта башкирской селекции Юлдаш (bi = 2,08). Самыми нестабильными в опыте были соответственно сорта Демос 2 (σd2 = 0,50) и Готик (σd2 = 2,84).
По результатам общей оценки, учитывающей все анализируемые показатели адаптивных свойств гороха, составлен комплексный рейтинг изучаемых сортов. Сравнение мест в рейтинге наглядно показывает несовпадение оценок по отдельно взятым номинациям (рис. 2).
Сорта расположены в порядке возрастания средней за 5 лет урожайности зерна
Рис. 2. Комплексный рейтинг (топ 10) сортов гороха в соответствии с суммой баллов по всем анализируемым показателям адаптивности по урожайности семян и содержания
в них белка
Integrated ranking (top 10) of pea varieties according to the total points for all analyzed indices
of adaptability regarding seed yields and seed protein content
В нашем опыте корреляция уровня урожайности или белка с суммарной оценкой (топ 10) отдельно по каждому из этих показателей очень высокая: r = –0,860 ± 0,117 и r = –0,933 ± 0,082 соответственно. Но итоговый рейтинг сорта, составленный по результатам комплексной оценки его адаптивных свойств, в основном зависит от урожайности (r = –0,734 ± 0,156) и не имеет достоверной связи с белком. Это еще раз доказывает преимущество урожайности семян перед их качеством.
Наши результаты по изучению влияния гидротермического обеспечения на синтез белка в основном совпадают с выводами ученых, сделанными на основе другого экспериментального материала гороха [8, 9]. Сильное отрицательное влияние на уровень белка в семенах оказывала сумма температур выше 10 оС (r = –0,840 + 0,068). Наиболее благоприятные условия для накопления белка складывались при достаточном увлажнении (ГТК = 1,3).
Исследования выявили различную реакцию сортов из питомника экологического сортоиспытания на изменение погодных условий. У большинства изученных сортообразцов есть положительные характеристики по отдельным оценкам: Благовест, Руслан, Л-21 и Д 40 отличались повышенным содержанием белка; Омский 9 имел высокий коэффициент пластичности (bi) по белку в сочетании со стабильностью; у сорта Триумф Сибири выявлена наибольшая в опыте устойчивость к стрессу и стабильность по урожайности; Сибур 2 – рекордсмен в опыте по максимальной урожайности и пластичности, а также имеет устойчивость к стрессу и стабильность по белку; Батрак и Л-21 получили наибольший балл для коэффициента стабильности как по урожайности зерна, так и по содержанию в нем белка; у линии Д 40 выявлен самый высокий bi по урожайности в сочетании с ее стабильностью, а также 10 баллов в трех номинациях по белку (минимальное содержание, устойчивость к стрессу и стабильность).
Выявлены перспективные генотипы с урожайностью в среднем за 5 лет 3,38–3,47 т/га (Демос 2, Красноуфимский 11, Аксайский усатый 55, Ямальский, Юлдаш, Вельвет) и содержанием белка 24,0–24,5 % (Благовест, Бонус 2, Демос 2, Руслан, Л-21, Л 40). Рекордными значениями (среднее, максимум и минимум) по доле белка выделилась омская линия Л 62/14, соответственно: 25,5 %, 24,25 % и 27,1 %. Наибольшим сбором белка (716,7 и 707,5 кг/га) отличились высокоурожайные сорта Демос 2 и Юлдаш.
В топ 5 по всему комплексу проанализированных показателей по урожайности вошли 9 сортов, из них первое место заняли Вельвет, Юлдаш, Аксайский усатый 55; на втором месте самый продуктивный в опыте сорт Ямальский, а также Красноуфимский 11 и Саламанка; на третьем сортов нет, на четвертом – Стабил и Зауральский 3. В топ 5 по белку вошли 6 сортообразцов, но три из них находятся во второй половине рейтинга по средней урожайности: лидером является перспективная омская линия Л 62/14, на втором месте сортов нет, третье место также у омских сортов Бонус 2 и Демос 2. В топ 5 сразу по всем трем номинациям (урожайность, белок, общий рейтинг) вошел лишь Красноуфимский 11. Необходимо отметить, что этот сорт и вышеназванные высокобелковые Бонус 2 и Демос 2 относятся к короткостебельным и обладают повышенной устойчивостью к полеганию.
Заключение. В результате анализа пятилетних данных, полученных при испытании в контрастных условиях Сибирского региона сортов и линий гороха усатого морфотипа различного происхождения (21 шт.), установлено, что продолжительность периодов «посев – всходы» и «всходы – полная спелость», урожайность зерна, доля белка имели криволинейную зависимость с параметрами гидротермического обеспечения. Самое сильное отрицательное влияние на уровень накопления белка в зерне оказывала сумма температур выше 10 °С (r = –0,840 ± 0,068). Оптимальное гидротермическое обеспечение для синтеза белка складывалось при ГТК = 1,3. Лишь в неблагоприятном для гороха 2023 г. выявлена достоверная отрицательная корреляция между урожайностью и белком (r = –0,666 ± 0,171).
Наиболее сильно урожайность зависела от продолжительности вегетационного периода: y = 0,056x2 – 8,9395x + 357,62, R2 = 0,7229. Ежегодно, независимо от погодных условий, сбор белка с единицы площади стабильно обеспечивался за счет уровня урожайности (r от 0,894 до 0,950).
Самым объективным, на наш взгляд, является рейтинг суммарной балльной оценки по всему комплексу параметров адаптивности и гомеостатичности: 1-е место – Юлдаш и Красноуфимский 11; 2-е место – сортов нет; 3-е место – Аксайский усатый 55, Бонус 2, Л 62/14; 4-е место – Вельвет; 5-е место – Ямальский, Саламанка. Установлено, что этот рейтинг в основном зависит от средней за 5 лет урожайности (r= –0,734+0,156) и не имеет достоверной связи с белком.
Все вышеперечисленные сорта, вошедшие в топ 5 итогового рейтинга, а также Стабил и Зауральский 3 – ценный исходный материал для селекции на урожайность в условиях рискованного земледелия Западной Сибири. К потенциальным источникам в селекции гороха на повышение содержания белка можно отнести: Л 62/14, Благовест, Бонус 2, Демос 2, Руслан, Л-21, Д 40.
Новые омские полукороткостебельные сорта Бонус 2, Демос 2 и Красноуфимский 11 (ФГБНУ Уральский ФАНЦ УрО РАН), сочетающие повышенный уровень урожайности зерна с содержанием белка более 24 %, можно рекомендовать для выращивания в производственных условиях Сибирского региона с целью получения качественного сырья для глубокой переработки и производства белковых изолятов.
1. Galves C., Krishna Kishore Gali, Warkentin T.D., et al. High- and low-protein pea genotypes: a comparative study of the physicochemical, functional, and quality properties of protein isolates. // Cereal Chemistry. 2025. V. 102. P. 697–710. DOI:https://doi.org/10.1002/cche.10889.
2. Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д. Адаптивные свойства сортов гороха селекции Татарского НИИСХ // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. № 4. С. 5–14. DOI:https://doi.org/10.24412/2309-348Х-2021-4-5-14.
3. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В., и др. Урожайность, качество зерна и сбор белка образцов гороха посевного селекции ФГБНУ «АНЦ «Донской» // Зерновое хозяйство России. 2024. Т. 16, № 3. С. 12–17. DOI:https://doi.org/10.31367/2079-8725-2024-92-3-12-17.
4. Пшеничная И.А., Филатова И.А., Беляева Е.П., и др. Оценка качества сортообразцов гороха на заключительном этапе селекционного процесса // НПЖ Зернобобовые и крупяные культуры. 2017. № 3. С. 39–43.
5. Идимешев Н.В., Кадычегова В.И., Кадычегова А.Н. Экологическая адаптивность гороха по содержанию белка в зерне в агроландшафтах республики Хакасия // Вестник КрасГАУ. 2018. № 5. С. 41–45.
6. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В. Влияние вегетационного периода на содержание белка в семенах // Зерновое хозяйство России. 2022. Т. 14, № 6. С. 5–10. DOI:https://doi.org/10.31367/2079-8725-2022-83-6-5-10.
7. Катюк А.Т. Формирование белка и пищевые достоинства перспективных линий гороха в лесостепи Среднего Поволжья // Аграрный вестник Урала. 2021. № 12. С. 41–49. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-215-12-41-49.
8. Путина О.В., Беседин А.Г. Абиотические стресс-факторы и их влияние на накопление ассимилятов растениями и урожайность овощного гороха // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019. № 180. С. 51–59. DOI:https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-2-51-59.
9. Давлетов Ф.А., Гайнуллина К.П. Результаты изучения коллекции гороха в условиях южной лесостепи республики Башкортостан // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36, № 6. С. 31–35. DOI:https://doi.org/10.53859/02352451_2022_36_6_31.
10. Сафонова И.В., Аниськов Н.И. Влияние абиотических факторов северо-западного региона на уровень содержания белка и адаптивную изменчивость диплоидных сортов озимой ржи // Вестник КрасГАУ. 2024. № 7. С. 64–74. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2024-7-64-75.
11. Давлетов Ф.А., Ахмадуллина И.И., Сафин Ф.Ф., и др. Гомеостатичность и адаптивность сортов гороха разных морфотипов // Вестник Казанского ГАУ. 2019. № 4 (35). С. 27–31. DOI:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2020-27-31.
12. Новикова А.А., Гречишкина О.С., Емельянова А.А., и др. Параметры адаптивности и гомеостатичности сортов ярового ячменя в условиях Оренбургской области // Земледелие. 2022. № 8. С. 35–38. DOI:https://doi.org/10.24412/0044-3913-2022-8-35-38.
13. Омельянюк Л.В., Кармазина А.Ю., Асанов А.М., и др. Комбинационная способность образцов гороха в условиях Западной Сибири // Вестник КрасГАУ. 2024. № 9. С. 63–71. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2024-9-63-71.
14. Методика проведения полевых агротехнологических опытов с масличными культурами. Под общей редакцией В.М. Лукомца. 2-е издание, переработанное и дополненное. Краснодар: Всероссийский НИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта, 2010. 254 с.
15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд. М.: Колос, 1985. 351 с.
16. Хангильдин В.В. О принципах модернизирования сортов интенсивного типа. Генетика количественных признаков сельскохозяйственных культур. М.: Наука, 1978. С. 111–116.
17. Гончаренко А.А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур // Вестник РАСХН. 2005. № 6. С. 49–53.
18. Грязнов А.А. Карабальский ячмень. Кустанай, 1996. С. 45–52.
19. Зыкин В.А., Белан И.А., Юсов В.С., и др. Экологическая пластичность сельскохозяйственных растений (методика и оценка). Уфа: Центр с.-х. консультирования РБ, 2011. С. 29–44.
20. Филиппов Е.Г., Брагин Р.Н., Донцов Д.П. Анализ показателей адаптивности сортов и линий ярового ячменя в экологическом сортоиспытании // Таврический вестник аграрной науки. 2022. № 4. С. 221–230.
21. Бесалиев И.Н., Панфилов А.Л. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов яровой твердой пшеницы по урожайности зерна // Таврический вестник аграрной науки. 2024. № 3. С. 8–17. DOI:https://doi.org/10.5281/zenodo.13777879.
