Оптимізація продукційного процесу агрофітоценозів соняшнику за встановлення закономірностей росту й розвитку рослин, адаптивного потенціалу виду, сорту та розробки на цій основі антистресових заходів в адаптивних технологіях їх вирощування, є надзвичайно актуальною. Нині в теоретичній і практичній складовій світових технологій вирощування польових культур усе більше уваги приділяється адаптаційним можливостям рослин до біотичних й абіотичних стресових чинників.
Зона Південного Степу України має досить високий потенціал урожайності олійних культур, який може бути реалізований тільки за умови повної та сукупної дії усіх чинників. Нині та в майбутньому основним обмежувальним чинником для вирощування олійних культур є і буде волога: як ґрунтова, так і повітряна.
Загалом уся зона Південного Степу відрізняється високим рівнем родючості ґрунтів, надмірною кількістю тепла й сонячного світла, довгим безморозним періодом і, як наслідок, сприятливими умовами для вирощування практично всіх сільськогосподарських культур (зокрема, й олійних).
Тепло є одним із важливих чинників життєдіяльності олійних культур, тому що від теплової та світлової енергій залежить нагромадження основних діючих речовин в отриманому врожаї. В силу ксероморфного характеру вони пристосовані до високих температур.
У зоні південного Степу України сума активних температур повітря (вище за +10 °С) становить 3250–3400 °С (табл. 1).
Таблиця 1. Температурні умови Південного Степу України (середньобагаторічні показники)
За кількістю опадів зона південного Степу належить до таких, що характеризуються недостатнім зволоженням (табл. 2).
Таблиця 2. Розподіл опадів по періодах року на території Південного Степу України (середньобагаторічні дані)
За багаторічними даними Державної гідрометеорологічної служби України, гідрометеорологічного центру Чорного й Азовського морів, Херсонського обласного центру з гідрометеорології, гідрометеорологічного центру АР Крим, Миколаївського та Запорізького центрів з гідрометеорології у північній частині зони випадає 380–440 мм опадів, в середній — 340–380, а на Півдні — 300–340 мм. Максимально можливе випаровування перевищує вказаний показник приблизно вдвічі. Це підтверджується значеннями гідротермічного коефіцієнта (ГТК), який становить 0,6–0,9, що свідчить про належність району до посушливої зони. В таких умовах формується різкий дисбаланс із вологозабезпеченості рослин, що потребує спеціальних технологічних операцій і агротехнічних заходів для зменшення негативної дії посухи.
Розподіляються опади протягом року нерівномірно. Сума опадів за період із температурою повітря вищою за +10 °С дорівнює 230–260 мм, тобто 60–65% загальної кількості. Досить часто випадають невеликі неефективні опади від 1 до 5 мм за добу. Вони бувають у період із високою температурою й низькою вологістю повітря, за сильних вітрів, а тому є неефективними. Ймовірність настання бездощових періодів тривалістю понад 50 діб становить 40%. Майже щорічно протягом трьох-шести декад і більше рослини вегетують за несприятливого режиму зволоження ґрунту, тобто на запасах продуктивної вологи в орному шарі менше від 19 мм. У таких умовах кількість води, що надходить у рослини з ґрунту, не може задовольнити потреби на транспірацію, клітини рослин втрачають тургорний стан, а за інтенсивних суховіїв навіть гинуть. Несприятливий вплив нестійкого зволоження й періодичних посух у літний період негативно впливають на продуктивність усіх польових культур.
На основі експериментальних даних ми провели регресійний аналіз і побудували лінійну регресійну модель залежності врожайності соняшнику від агрометеорологічних показників. Вказана модель є такою:
де у — врожайність, ц/га;
х1 — кількість опадів за період вегетації;
х2 — мінімальна відносна вологість повітря в період цвітіння;
х3 — сума активних температур за період вегетації.
Множинний коефіцієнт кореляції показав наявність сильної лінійної кореляційної залежності між урожайністю кількістю опадів (х1), мінімальною відносною вологістю повітря в період цвітіння (х2) та сумою активних температур за період вегетації (х3).
Значення коефіцієнта детермінації показує, що досліджувані чинники мають високий рівень впливу на врожайність соняшнику, порівнюючи з дією випадковостей. Ми встановили, що найбільшу частку впливу на врожайність соняшнику має мінімальна відносна вологість повітря і становить 54%. Графічну інтерпретацію цього процесу наведено на рис. 1.
Рис. 1. Урожайність соняшнику залежно від кількості опадів і мінімальної відносної вологості повітря
В останні роки мінімальна відносна вологість повітря в період цвітіння рослин соняшнику становить від 25 до 45%, а кількість опадів за вегетаційний період — від 150 до 250 мм. За таких умов урожайність соняшнику не перевищує 11 ц/га.
Тому перед селекціонерами стоїть завдання зі створення високопродуктивних сортів і гібридів сільськогосподарських культур, стійких до несприятливих біотичних й абіотичних чинників середовища. Протягом останніх років значні коливання гідротермічних показників за роками можуть відбуватися навіть в одній ґрунтово-кліматичній локації, що суттєво впливає на прояв окремих ознак і властивостей агрокультур, а в результаті — і макроознак (зокрема й врожайності). Саме це вимагає підвищення вимог до адаптивного потенціалу створюваних сортів і гібридів польових культур. Оцінювання селекційного матеріалу на адаптивність і стабільність є необхідною умовою для відбору високоадаптивних форм.
Здатність до захисту за дії несприятливих абіотичних і біотичних чинників середовища — обов’язкова властивість будь-якого організму. Ця функція з’явилася одночасно з виникненням перших живих організмів і в ході подальшої еволюції розвивалася й удосконалювалася. Адаптація, тобто пристосування організму до конкретних умов існування, в індивідуума досягається фізіологічними механізмами (фізіологічна адаптація), а в популяції організмів (виду) — завдяки механізмам генетичної мінливості й спадковості (генетична адаптація).
Інтенсифікація рослинництва має базуватися на використанні адаптивного потенціалу агрофітоценозу, комплексному підході до підвищення його адаптивності, використанні можливостей селекції, екзогенної регуляції адаптивних реакцій, оптимізації умов зовнішнього середовища, конструюванні високопродуктивних і екологічно стійких агрофітоценозів.
Щодо культурних рослин Ф. Бриггс і П. Ноулз запропонували називати сорт стабільним, якщо він за врожайністю є стійким до широкого діапазону дії чинників довкілля. Сорти з високою потенційною продуктивністю більшою мірою «сканують» нерівномірний розподіл абіотичних і біотичних чинників середовища. Проте підвищення потенційної продуктивності сортів й агрофітоценозів не є єдиним шляхом інтенсифікації рослинництва. Тільки стійкий ріст середньої врожайності культур за багаторічний період може бути надійним критерієм ефективності.
На сучасному етапі розвитку науки все більшу роль в адекватному оцінюванні сортів і гібридів соняшнику відіграють методи математичного моделювання, особливо такі, як кластерний аналіз, вивчення стабільності й пластичності за методикою S. A. Eberhart і W. A. Russel й ін.
Екологічна пластичність сорту (гібрида) — це його біологічна здатність пристосовуватися до умов навколишнього середовища. Адаптованість сорту (гібрида) слід розглядати і з позиції стабільності.
Визначення стабільності й пластичності гібридів за врожайністю ми проводили за методикою S. A. Eberhart і W. A. Russel. За критерій «пункт» брали критерій «погодні умови року». В такій модифікації визначили показники стабільності й пластичності гібридів до метеорологічних умов пункту проведення досліджень.
Згідно з методикою S. A. Eberhart і W. A. Russel порівняння гібридів у межах вибірки представлених гібридів проводили за коефіцієнтом регресії bi або коефіцієнтом пластичності.Виходячи з моделі розрахунків S. A. Eberhart і W. A. Russel, найціннішими є ті сорти (гібриди), у яких bi >1. Такі сорти (гібриди) належать до високоінтенсивних. Вони добре реагують на поліпшення умов вирощування та характеризуються стабільною врожайністю. Сорти з високим показником bi менш цінні, бо їх висока чутливість поєднується з низькою стабільністю врожаю. Ті генотипи, у яких bi <1, слабко реагують на покращання зовнішніх умов (напівінтенсивні), але мають достатньо високу стабільність урожайності.
Протягом 2017–2019 рр. було проведено визначення екологічно пластичних та стабільних гібридів соняшнику (табл. 3). Діапазон змін урожайності в розрізі гібридів і років досліджень коливався від 1,68 до 2,51 т/га, а в середньому за роки в розрізі гібридів урожайність становила 1,99 т/га.
Таблиця 3. Пластичність і стабільність урожайності гібридів соняшнику в зоні Степу, 2017–2019 рр.
За коефіцієнтом пластичності виділено групу гібридів, що позитивно реагують на оптимальні погодні умови вирощування шляхом значного підвищення врожайності: СИ Кадікс; P64LE25; Суміко HTS; ЕС Яніс; LG 59580, Субаро, P64HE118.
Водночас певній кількості генотипів характерним є середньогрупове значення показника пластичності ознаки врожайності (тобто в межах від 0,83 до 1,19). А саме: ЕС Аркадія СУ, ЕС Генезіс, НС-Х-496, ЕС Генераліс СЛ, ЕС Лоріс КЛП, СИ Бакарді КЛП, СИ Арізона.
Низьку екологічну пластичність було встановлено у гібридів LG 5555 CLP, LG 5542 і НК Неома.
Аналіз ознаки стабільності цікавив нас більше в плані визначення середньогрупової константи, бо ознака стабільності є більш умовною, ніж показник пластичності.
Відповідно до розрахунків, наведених у табл. 3, стабільність варіює від 0,18 у гібрида P64HE118 до 0,92 — у гібрида Прімі. Менше значення σd2 вказує на менше відхилення фактичного врожаю від потенційного протягом усіх років досліджень, що підтверджує стабільність цього гібрида. За цим показником суттєвої різниці між гібридами не встановлено.
Загалом за допомогою методу Eberhart S. A. та Russell W. A. можна проводити відбір пластичніших і стабільніших гібридів або сортів різних сільськогосподарських культур, що є актуальним в умовах зміни клімату. Ці знання дають можливість отримати високі врожаї за мінімальних фінансових затрат.
Оксана ЄРЕМЕНКО, д-р с.-г. наук, завідувачка кафедри рослинництва
імені професора В. В. Калитки Таврійського державного
агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного
