Кулініч О.О. Створення та добір селекційного матеріалу сочевиці, адаптованого до умов північної підзони Степу України

Короткий зміст

Сочевиця, її народногосподарське значення, сучасний стан і основні напрями селекції. У розділі наведено: аналіз сучасного стану селекції даної культури, аналіз літературних джерел з питань застосування адаптивної селекції, розглянуто вплив основних абіотичних і біотичних факторів навколишнього середовища на урожайність сочевиці, мінливість кількісних ознак рослин. Наведено основні напрямки використання продукції даної культури та вимоги до її якості. Показано необхідність та основні напрями вирішення проблеми підвищення продуктивності та адаптованості існуючих сортів сочевиці до умов північної підзони Степу України.

Умови, вихідний матеріал і методика проведення досліджень. Експериментальні дослідження проводилися в 2003-2006 рр. у польових дослідах на Красноградській дослідній станції Інституту зернового господарства УААН, яка розташована в північній частині зони Степу України. Даний регіон характеризується помірно-континентальним кліматом. Сума активних температур (вище 5 ^оС) за рік сягає 2500-2900. Найтепліший місяць – липень, середньомісячна температура повітря у цьому місяці 21,5 ^оС. Середня багаторічна сума опадів 529 мм, а за період з квітня по серпень – 230 мм. Розподіл опадів на протязі року нерівномірний. Літо дуже жарке та сухе. Опади, які випадають влітку, мають переважно зливовий характер і спричиняють стікання води та інтенсивне її випаровування. У зв'язку з цим в літні місяці спостерігається мінімальна відносна вологість повітря і найбільша кількість днів з атмосферною посухою, що негативно позначається на продуктивності рослин. В окремі роки жарка погода супроводжується суховіями, які приносять шкоду під час цвітіння та наливу зерна. Середня кількість днів з атмосферною посухою за вегетаційний період становить 18, у тому числі інтенсивної і дуже інтенсивної 3 дні.

Ґрунти дослідної станції – глибокі чорноземи з гумусовим горизонтом 70-80 см. Вміст гумусу – 4,7-4,9%, рН в орному шарі ґрунту – 6,9-7,0. Ґрунтові води залягають глибоко (12-15 м) і помітного впливу на процеси життєдіяльності рослин не мають.

Аналіз метеорологічних даних  протягом  досліджень  показав,  що  2003 і 2004 рр. були несприятливими для росту та розвитку рослин сочевиці, а особливо в період дозрівання. У 2005 р. – посередніми. У 2006 р. погодні умови були сприятливими.

За вихідний матеріал для досліджень використовували сучасні сорти сочевиці, кращі селекційні лінії, створенні на Красноградській дослідній станції, сортозразки різного генетичного та екологічного походження, отримані з Національного центру генетичних ресурсів рослин України при Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва.

Гібридні популяції та їх батьківські форми висівалися за схемою: материнська форма – гібрид – батьківська форма. Стандарт Красноградська 250 висівався через кожні 19 ділянок – в колекційному і селекційному розсадниках, через 6 ділянок – в контрольному сортовипробуванні. Облікова площа ділянки у контрольному розсаднику становила 20 м². Фенологічні спостереження, обліки та оцінки проводили згідно з Методикою державного сортовипробування сільськогосподарських культур України (2000 р.). При вирощуванні сочевиці застосовувалася загальноприйнята агротехнологія для північного Степу.

Біометричні аналізи проводили на вибірках із 25 рослин гібридних популяцій та сортозразків колекційного розсадника. Адаптивність і пластичність визначали методом регресійного аналізу за А.В. Кильчевським, Л.В. Хотылевою  (1997). Успадковуваність ознак визначали за J.M.Poehlman, D.A. Sleper (1995). Розрахунки по визначенню загальної та специфічногї комбінаційної здатності сортів при гібридизації проводили згідно методики В. Griffing (1956). Статистичний обробіток дослідних даних здійснювали методом дисперсійного аналізу згідно В.Г. Вольф (1966), Б.А. Доспехов (1979); за допомогою комп’ютерних програм Microsoft Excel, “Statistica 6.0” for Windows.

Особливості вихідного матеріалу сочевиці за рівнем і якістю урожаю та адаптивністю  до біотичних і абіотичних факторів середовища

Еколого-географічна характеристика вихідного матеріалу. Сочевиця походить з південно-західної Азії, де, як показують більшість досліджень, зосереджено її найбільше різноманіття. Але це досить пластична культура, в даний час вона набула широкого розповсюдження і її можна зустріти від 50º північної до 40º південної широт. За комплексом біологічних, морфологічних і господарськи цінних особливостей всі форми і сорти сочевиці діляться на два підвиди – Microsperma (дрібнонасінна) і Macrosperma (крупнонасінна), які в свою чергу розділені на 6 агроекологічних груп. Згідно цієї класифікації  серед досліджуваних сортозразків ми виділили наступні агроекологічні групи: європейська, середземноморська, середньоазіатська і афганська. Перші дві належать до підвиду Macrosperma, а дві другі – до підвиду Microsperma. Всі сортозразки в умовах регіону розвивалися нормально і давали урожай. Вегетаційний період їх коливався від 70 діб у сортозразків середньоазіатської групи до 100 діб у окремих зразків середземноморської групи. Проте слід відмітити, що темпи розвитку рослин у високій мірі залежали від погодних умов, які складалися в той чи інший рік.

Вегетаційний період і зв’язок з гідротермічними умовами. В усі роки на час сівби складалися несприятливі  умови, тому що зимові запаси вологи на цей період вже випаровувалися, а нових поступало недостатньо. Період від сівби до сходів становив 9-12 діб. Істотної різниці у швидкості появи сходів між підвидами не зафіксовано. Час настання фази цвітіння в основному залежав від температурних умов травня та початку червня. У 2003 р., завдяки високій середньодобовій температурі, цвітіння у дрібнонасінних форм в середньому настало на 35-ту добу після сходів, крупнонасінних на 38-у. Дещо більшою тривалість періоду сходи – цвітіння була у 2004 р. і становила у обох підвидів в середньому 48 діб. У 2005 р. кількість діб між фазами сходи і цвітіння була проміжною в порівнянні з двома попередніми роками, і склала для крупнонасінних 43, для дрібнонасінних 41 добу. У дрібнонасінних ця фаза настала на 2-3 доби раніше. Тривалість періоду цвітіння – дозрівання залежала як від температурних умов, так і від опадів. У 2003 р. він був найдовшим і в середньому в обох підвидів склав 55 діб, дозрівання в середньому настало 10 серпня. Сума опадів за цей період була –  230 мм, сума активних температур склала 780 ºС.  У 2004 р. дозрівання у крупнонасінних форм настало за 48 діб після цвітіння – 8 серпня, у дрібнонасінних в середньому за 46 діб – 6 серпня. Сума опадів за цей період була відповідно 157 мм, активних температур – 719 ºС. У 2005 р. дозрівання відбулося раніше порівняно з двома попередніми роками: 31 липня у крупнонасінних і 29 – у дрібнонасінних. Сума опадів була 92 мм, сума активних температур – 630 єС.  Різниця по тривалості вегетаційного періоду за роками становила 10 діб. У 2003 і 2004 рр. вегетаційний період був значно довшим від середньої багаторічної його тривалості. У 2003 р. за рахунок подовження періоду цвітіння – дозрівання, у 2004 р. – сходи – цвітіння.

Проведення кореляційного аналізу показало що зв’язок між ознаками тривалістю періоду  сходи – цвітіння і урожайність має від’ємний напрямок  (2003  р. – r =  -0,42±0,08; 2004 – r = 0,03±0,09; 2005 – r = -0,34±0,09). Між періодом цвітіння – дозрівання та урожайністю – позитивний (2003 р. – r = 0,37±0,09; 2004 – r = 0,12±0,09; 2005 – r = 0,25±0,09). Загалом можна стверджувати про наявність тенденції до збільшення урожайності з подовженням тривалості періоду цвітіння – дозрівання. Але надмірне подовження тривалості цього періоду негативно впливає на урожайність. Встановлено тісний від’ємний зв’язок між ознаками тривалість періоду цвітіння – дозрівання і періоду сходи – цвітіння (r = -0,75±0,06), що вказує на те, що подовження або скорочення одного з них в більшості випадків відбувається за рахунок іншого. Майже всі роки, особливо 2003 і 2004, були провокаційними щодо здатності дозрівати і давати нормальний урожай за дії одного з найбільш несприятливих і небезпечних факторів в регіоні, а саме надмірної кількості опадів в кінці вегетації.

Ураженість хворобами і шкідниками. Серед хвороб та шкідників, які являють собою потенційну небезпеку для сочевиці в регіоні, ми відмічали такі: фузаріозне в’янення, аскохітоз, бульбочкові довгоносики і попелиці.

Найбільш сильне ураження фузаріозом (сочевиця уражується майже всіма видами роду Fusarium) спостерігалося в 2005 р. Хвороба в цей рік суттєво проявляла себе, як на початковій, так і на інших стадіях розвитку рослин. У 2003 і 2004 рр. ураження було дещо меншим і спостерігалося, головним чином, на початку росту рослин. Повністю стійкі форми до цієї хвороби відсутні, але ми виділили ряд зразків, які уражувалися значно менше від інших і формували при цьому добрий урожай: Пензенска 14,   Дніпровська 3,    Дью Прентан Фонсе,   Луганчанка, К. 1690.

Усі роки досліджень були вологими, особливо в другій половині вегетації, тому кожного року досить істотно проявлявся аскохітоз (Ascochyta lentils Wassil). Він є досить небезпечною хворобою в зоні проведення досліджень. Насіння в результаті цього знижувало схожість та втрачало товарний вигляд. В меншій мірі ця хвороба проявлялася у зразків: Наслада, ПС 84-5-1-20-4, Yc-I, Flip 85-354, Trebisovska, Стела, 550-462, Laird.

Практично в усі роки було наявне пошкодження бульбочковими довгоносиками (Sitona crinitus Hrbst). Але найбільше поширення цього шкідника було у 2003 р. Чисельність жуків сягала 5-6 особин на 1 м². Спостерігалися навіть випадки повного знищення листків на рослинах сочевиці. Візуально пошкодження більше проявлялося на дрібнонасінних формах, тому що вони дещо відставали в рості від крупнонасінних. Істотного впливу на подальший розвиток рослин це не мало, оскільки всі вони досить добре відростали.

Поширення попелиць у 2003 і 2004 рр. було незначним, спостерігалися окремі колонії, але вони суттєво на ріст і розвиток рослин не впливали. У 2005 р. спостерігалося масове поширення шкідника,  в основному була присутня викова попелиця Megoura viciae Kalt. Комахи пошкоджували листя, верхівки стебел, суцвіття і плоди,  що обумовило ослаблення рослин, затримку в рості. Колекційний матеріал досить суттєво різнився між собою за ступенем пошкодження, що дозволило виділити стійкі і толерантні до пошкодження цим шкідником сортозразки.

 Урожайність і адаптивність. Оскільки роки були досить контрастними за погодними умовами, то відповідно були відчутними і коливання урожайності сортозразків. Проведений дисперсійний аналіз показав суттєву різницю між генотипами. Вплив генотипу на урожайність загалом становив 47 %. Середня урожайність сортозразків колекції у 2003 р. була 81±34,3 г/м². Урожайність стандарту Красноградська 250 при цьому була 76,9 г/м². Середня урожайність дрібнонасінних сортозразків була – 99,2±22,5 г/м², крупнонасінних – 63,1±19,8 г/м². Максимальний урожай мали дрібнонасінні сортозразки Станка 2 (Болгарія) – 246 г/м² і Туіджа (Болгарія) – 200 г/м². У 2004 р. середня урожайність сочевиці в колекційному розсаднику була – 62±27,9 г/м². Урожайність стандарту – 93,5 г/м². Середня урожайність дрібнонасінних сортозразків була – 58,0±18,4 г/м², крупнонасінних – 65±18,1 г/м².  Максимальний урожай мав крупнонасінний зразок ILL-6251– 173 г/м². У 2005 р. середня урожайність сочевиці в колекційному розсаднику була – 97,8±37,6 г/м². Урожайність стандарту Красноградська 250 – 144,0 г/м². Середня урожайність дрібнонасінних сортозразків була – 104,1±41,6 г/м², крупнонасінних – 91,6±32,5 г/м².  Максимальний урожай був у дрібнонасінного сортозразка Laird (Канада) – 268,7 г/м². Таким чином вивчення урожайного потенціалу показало, що крупнонасінні форми досить сильно поступаються за адаптивністю дрібнонасінним (рис. 1).

Щодо специфічної адаптивної здатності (САЗ), в 2003 р. дрібнонасінні зразки в середньому мали значення ефекту САЗ близько 10,3, крупнонасінні -11,9 (рис. 2).

У 2004 р. сортозразки обох підвидів мали від’ємні значення САЗ, але в дрібнонасінних коефіцієнт мав набагато більше від’ємне значення -20,3 проти -9,3 у крупнонасінних. Хоча підвиди в цьому році мали приблизно однакову урожайність, різницю в ефектах САЗ між ними у цьому році можна пояснити тим, що дрібнонасінні зразки значно знизили урожайність порівняно з двома іншими роками. У 2005 р. підвиди практично не різнилися між собою за САЗ.