У подвійній взаємодії
На думку Дж. Ацці, засновника науки агроекології, урожай - це взаємодія двох елементів - продуктивності й стійкості.
К. Бернард у другій половині ХІХ ст. висловив припущення про існування фізіологічних механізмів, що підтримують стабільність рослинного організму в умовах природи. А У. Кеннон для характеристики цього процесу запропонував термін гомеостаз. На думку О. О. Жученка, «гомеостаз є універсальною системою життєвої забезпеченості організму, що підтримує оптимальні умови росту й розвитку і виконує еволюційну роль стабілізації норми адаптивності».
У науковій літературі дослідники свідчать, що висока чутливість до несприятливих умов вирощування окремих сортів проса часто звужує ареал їх поширення в інші зони та обмежує їх розповсюдження. А також вважають, що головним завданням селекції є розширення норми реакції сортів на умови довкілля, особливо для регіонів зі стресовими гідротермічними умовами.
Великого значення сьогодні має питання адаптивності, коли клімат змінюється. А в регіонах, які були сприятливими для землеробства, зменшується рівень вологозабезпечення.
Відтак, за В. І. Мамонтовою, з пластичністю тісно пов’язане поняття екологічної стабільності, яка відображає здатність сорту протистояти стресовим факторам. А пластичність - це здатність сорту поєднувати економне витрачання та ефективне використання ресурсів природи та поживних речовин в конкретних умовах вирощування.
Проблему підвищення пластичності сортів порушував ще В. Я. Юр’єв. Він говорив про необхідність випробування рослин на контрастних за родючістю ґрунтах, що ставить їх у різні умови росту і розвитку та дає можливість простежити реакцію кожної рослини на погіршення умов вирощування.
У наш час існує багато трактувань поняття адаптивності, пластичності і стабільності сортів. Але більшість авторів стверджують, реакція сорту залежить від природи генотипу.
За даними деяких науковців, переваги інтенсивних сортів проявляються, як правило, лише за сприятливих умов вирощування (на внесення добрив, достатнє вологозабезпечення). При вирощуванні їх на бідних ґрунтах, при нестачі вологи вони часто формують урожай нижче, ніж сорти менш продуктивні, але не вимогливі до умов вирощування. Тобто не реалізують свого потенціалу.
Довговічні сорти
Відомо, що деякі сорти характеризуються дивовижною довговічністю. Якщо більшість сортів живуть у виробництві 3–5 років, то інші - десятиліття. Наприклад, сорт пшениці твердої ярої Харківська 46, створений Інститутом рослинництва імені В. Я. Юр’єва (районований у 1957 р.) довгий час займав до 95 % (60-х роках минулого століття займав більше 4 млн га) посівів цієї культури у колишньому СРСР і до нашого часу не втратив виробничого значення у ряді регіонів Російської Федерації. А також сорт проса Харківське 57, який у виробництві був понад 25 років і зараз висівається або сорт Миронівське 51. Науковців завжди цікавили причини цього явища та можливість швидкої й ефективної його оцінки.
Оцінка пластичності
На сьогодні найбільш поширеним способом оцінки пластичності є аналіз урожайності зерна сортів за ряд контрастних років, або на основі випробування сортів у різних грунтово-кліматичних умовах та на провокаційних фонах.
З метою зменшення негативного впливу погодних умов року та фонів живлення було встановлено особливості адаптивної мінливості формування врожаю зерна сучасних сортів проса за екологічними параметрами.
Також читайте: Орати чи не орати під просо?
Досліди закладались за багатофакторними схемами методом розщеплених ділянок у стаціонарній зерно-паро-просапній сівозміні лабораторії рослинництва і сортовивчення Інституту рослинництва імені В. Я. Юр’єва НААН після попередника соя в 2010–2012 рр. за методикою П. П. Литуна, В. М. Костромитіна, Л. В. Бондаренка. Сорти проса: Харківське 57 (стандарт на час закладки дослідів), Константинівське, Ювілейне, Вітрило. Спосіб сівби рядковий із міжряддям 15 см. Норма висіву 3 млн шт. га.
Площа облікової ділянки становила 25 м2, повторність - триразова. Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем глибокий слабовилугований із зернистою структурою, характеризується такими агрохімічними показниками: рН сольовий - 5,8; гідролітична кислотність - 3,29 мг-екв. на 100 г ґрунту; вміст гумусу в орному шарі ґрунту 5,8–5,9 %.
Технологія вирощування проса загальноприйнята для східної частини Лісостепу України, за винятком досліджуваних агрозаходів.
Визначення гомеостатичності (Hom) та коефіцієнта агрономічної стабільності (As) розраховували за формулами, запропонованими В. В. Хангильдіним та Н.А. Литвиненком. Розмах коливання урожайності по роках та ефект генотипу визначали за методикою Ю. В. Гудзя та Ю.А. Лавриненка. Статистичний аналіз даних урожайності та визначення коефіцієнта варіації проводили за Б.А. Доспєховим.
Клімат місцевості - помірно-континентальний, характерний для східної частини Лісостепу України, із нестійким зволоженням. Середньобагаторічна сума активних температур повітря вище +10 оС становить 2775 оС. Середньобагаторічна кількість опадів за рік становить 556 мм та характеризується високою мінливістю за роками. В роки проведення досліджень у літні місяці температура повітря була вища за середньобагаторічну. Гідротермічний коефіцієнт за Г.Т. Селяниновим за період вегетації проса становив: у 2010 р. - 0,63, у 2011 р. - 1,56, у 2012 р. - 0,83 за норми 0,96. Найбільше на формування рівня урожайності впливає кількість опадів за період вегетації. Так, в умовах 2010 р. випало найменше опадів 152 мм, а найбільше (362 мм) - у 2011 р., але розподіл їх був не рівномірним, основна частина випала у червні у вигляді злив із градом, тому вони не завжди були продуктивними. У 2012 р. впродовж вегетації проса і в критичні періоди розвитку рослин кількість опадів (204,5 мм) була нижчою за середьобагаторічний показник (212 мм), а найбільше їх припадало на період дозрівання зерна проса, тому вплив на формування урожайності вони не мали.
Сорти проса інтенсивного типу краще реагують на підвищення агрофону живлення, але в екстремальних умовах дають врожаї нижче, ніж сорти екстенсивного типу. Вивчення сортових особливостей культури дасть можливість більш правильно підбирати сорти для конкретної зони вирощування з урахуванням родючості ґрунту, фону живлення.
У наш час без диференційованого підходу до сортів із урахуванням їх стабільності і пластичності неможливо одержати належної віддачі від застосування навіть самої сучасної технології.
Серед сортів проса найбільшу врожайність у середньому за роки досліджень (2,84–3,66 т/га), а також позитивний генотиповий ефект (0,23–0,45 т/га), залежно від фону живлення, забезпечував сорт Вітрило (див. табл.). Також позитивний генотиповий ефект мав сорт Харківське 57 із рівнем урожайності (2,80–3,27 т/га), порівняно з сортами Константинівське і Ювілейне, у яких цей показник був від’ємним (від –0,11 до –0,41 т/га).
Отже, сорти Вітрило і Харківське 57, порівняно з іншими сортами, найбільше проявляють інтенсивність, оскільки такі сорти за оптимальних умов вирощування кожного року за врожайністю посідають перше місце серед досліджуваних і мають сильно виражену реакцію на середовище. Виявлено, що найменший розмах коливання урожайності, залежно від років досліджень, на досліджуваних фонах живлення відмічено у сорту Вітрило. Так, на фоні без застосування добрив значення, що становить 0,14 т/га, а на фоні післядії 30 т/га гною –0,89 т/га та фон + мінеральних добрив в основне внесення N60P60K60–0,45 т/га. Таким чином, при застосуванні добрив встановлено прояв стабільності у сорту Вітрило.
На думку В. В. Хангильдина та Н. А. Литвиненка, кращими є сорти з високим та середнім значенням ознак та найменшим варіюванням їх до умов вирощування - стабільні або гомеостатичні.
Де більша економічна цінність?
Вважається, що сорт із середньою, але стабільною урожайністю має більшу економічну цінність, ніж сорт із потенційно високою урожайністю, але з великим коливанням урожайності за роками вирощування.
Як показали наші дослідження, сорт проса Вітрило виявився найбільш стабільним і має найбільшу економічну цінність для вирощування у зоні східного Лісостепу.
Екологічний коефіцієнт варіації показує ступінь мінливості середньої арифметичної (до 10 % - низька строкатість, 10–20 % - середня і 20 % - висока). Висока мінливість урожайності спостерігалась у сорту Ювілейне - V = 5,7–21,9 %, залежно від фону живлення. При чому найбільше значення такого показника у сорту встановлено на фоні післядії 30 т/га гною (V = 21,9 %), а найменше (V = 5,7 %) - на фоні без застосуванням добрив. Збільшення дози добрив до N60P60K60 не призвело до зниження значення коефіцієнту варіації, який становив V = 15,7 %. Високі значення коефіцієнтів варіації урожайності на фонах живлення вказують на значний вплив цього фактора на її прояв (див. табл.).
Таблиця. Урожайність та екологічна пластичність сортів проса, залежно від фону живлення
після попередника соя за рядкового способу сівби
Найменшою мінливістю урожайності характеризується сорт проса Вітрило - V = 2,7–15,2 %. Мінімальне значення коефіцієнта варіації V = 2,7 % отримано на фоні без добрив. А найбільшу мінливість урожайності (V = 15,2 %) забезпечував на фоні післядії гною (30 т/га). Це свідчить про те, що органічні і мінеральні добрива виступають найбільш впливовим фактором при стабілізації і підвищенні врожайності сучасних сортів проса, які виявились високопластичними - швидко збільшують урожайність з покращенням умов живлення на фоні з внесенням добрив, але також швидко її зменшують за погіршення умов вирощування, на фоні без внесення добрив. Часто інтенсивні сорти є придатними для вирощування у сприятливих умовах за високої культури землеробства.
Для оцінки стабільності сортів проса в наших дослідженнях визначено показник гомеостатичності (Hom), який характеризує цінність генотипу до умов вирощування. Серед сортів проса особливо високу гомеостатичність на всіх фонах живлення у наших дослідженнях мав сорт Вітрило - Hom = 2,18–10,63. При застосуванні повної дози добрив (N60P60K60) відмічено зменшення даного показника до Hom = 9,29.
Господарську цінність сортів та реалізацію потенціалу урожайності повною мірою характеризує коефіцієнт агрономічної стабільності. Найбільш цінними для виробництва є сорти, у яких коефіцієнт стабільності перевищує 70 %. Оцінка агрономічної стабільності вирощування проса на фоні без внесення добрив показала, що сорти реалізували свій потенціал врожайності повною мірою As = 88,5 % в середньому по сортах. Найвищий показник отримано у сорту Вітрило As = 97,3 %. Використання післядії органічних та застосування мінеральних добрив під просо в основне внесення веде до зменшення показника агрономічної стабільності у сортів As = 83,8 % та As = 86,4 % відповідно до фонів, але всі показники по сортах вище 70 %. Це свідчить про те, що сучасні сорти проса добре використовують для підвищення урожайності і сівозмінний фон та формують завдяки цьому конкурентоспроможну врожайність (див. табл.).
Встановлено, що сорт проса Вітрило серед досліджуваних сортів найбільше проявляє інтенсивність у наших дослідах виявився найціннішим за показниками середньої урожайності по роках (2,84–3,66 т/га), позитивним генотиповим ефектом (0,23–0,45 т/га), найменшим коливанням урожайності (0,14–0,89 т/га), найменшою мінливістю урожайності (V = 2,7–15,2 %), найбільшою гомеостатичністю (Hom = 2,18–10,63) й агрономічною стабільністю (As = 84,8–97,3 %), залежно від фону живлення.
Сучасні технології вирощування сільськогосподарських культур передбачають використання нових сортів адаптованих до стресових умов вирощування: високих температур, повітряних посух, низького вологозабезпечення, поширення шкідників та захворювань.
Тому перед селекціонерами стоїть основне завдання - створення сортів із високою адаптивністю до умов вирощування. А перед рослинниками - розробка сортоспецифічних технологій, які дозволять сорту розкрити свій потенціал повною мірою.
