Ecological Plasticity and Stability of Middle Early Potato Varieties in the Circumpolar in Tyumen Oblast

В северных регионах страны увеличиваются риски производства картофеля в связи с суровыми климатическими особенностями, то есть потенциал продуктивности сортов напрямую зависит от действия условий внешней среды

Исследования проводились в условиях защищенного грунта (не обогреваемой теплице) на участке Ямальской опытной станции – обособленного структурного подразделения ФГБУН ТюмНЦ СО РАН (г. Салехард) в 2021-2022 гг. и будут продолжены в последующие три года, это позволит проверить реакцию сортов на условия среды и дать рекомендации по возделыванию. Объект исследования – 11 сортов картофеля среднеранней группы спелости отечественной селекции, микроклубни были предоставлены ФГБНУ «ФИЦ картофеля им. А.Г. Лорха». Высадка в защищённый грунт проводилась вручную по схеме 75х35 см в трехкратной повторности. Метеорологические условия 2021 г. в период вегетации картофеля неоднородными. Фенологические фазы характеризовались умеренными температурами, соответствующими среднемноголетним значениям и недостаточным увлажнением в июне и августе, обильными осадками в июле. 2022 г. был крайне неблагоприятным для вегетации растений картофеля, отмечалась почвенная засуха, в целом осадков выпало 161,0 мм при норме 273,4 мм.  Температурный режим был на уровне многолетних величин. Учёты и наблюдения велись по общепринятым методикам. Статистическая обработка данных проводилась с применением методов S.A. Eberhart, B.A. Rusell, Р.А. Удачина, Б.А. Доспехова. Расчёт коэффициента линейной регрессии bi (экологической пластичности) и дисперсии δd2 (экологической стабильности) проводили по методике S.A. Eberhart, B.A. Rusell. Для определения bi в начале рассчитали индексы условий среды по формуле (1):

(1)

где ∑Yij – сумма урожайности всех сортов за определённый год, ∑ ∑Yi j– сумма урожайности всех сортов за все годы, v – количество сортов, n – число лет. Далее для каждого сорта высчитали коэффициент регрессии, характеризующий экологическую пластичность по формуле (2):

(2)

где ∑YijIj – сумма произведения урожайности определённого сорта за определённый год на соответствующую величину индекса условий среды, ∑Ij2 – сумма квадратов индексов условий среды. Коэффициент дисперсии (экологическая стабильность) определялась по формуле (3):

(3)

где ∑gij2 – сумма квадратов отклонений фактической урожайности от теоретической, n – число сортов.

По методике Р.А. Удачина показатель интенсивности (И) дает представление об экологической пластичности, а стабильность сортов по урожайности через расчёт показателя устойчивости индекса стабильности (У). Оценка сортов на благоприятный фон (И) ведется по формуле (4):

(4)

где Хср. – среднее значение урожайности у набора сортов (т/га), Хнаиб., Хнаим. – наибольшее и наименьшее значение урожайности выбранного сорта (т/га). Устойчивость индекса стабильности (У) рассчитывается (5):

(5)

где ИСср. – среднее значение индекса стабильности у набора сортов на всех фонах испытания, ИСнаиб., ИСнаим. – индексы стабильности сорта с наибольшим и наименьшим значением урожайности.

Погодные условия 2021-2022 гг. не позволили в полной мере реализовать потенциал продуктивности среднеранних сортов картофеля, урожайность большинства их них была ниже в сравнении со стандартом (таблица 1), расчетный индекс условий среды приблизился к нулю (Ij=–0,04; 0,04). 

Максимальной урожайностью, существенно превышающий стандарт, характеризовались сорта Арктика (4,92; 4,70 т/га), Брянский деликатес (5,33; 6,46 т/га), Красавчик (6,33; 7,00 т/га) и Экстра (4,43; 3,86 т/га). Наиболее существенное снижение урожайность отмечено у сортов Василёк, Надежда и Флагман. В среднем за два года максимальными показателями увеличения урожайности характеризовались сорта Красавчик (+4,20), Брянский деликатес (+3,54), Арктика (+2,34), Экстра (+1,69) при НСР05=1,03 т/га. Высокой адаптивной способностью к условиям Приполярья по урожайности выделился сорт Красавчик с прибавкой урожая по отношению к стандартному сорту Невский 70,35%. На основании вычисленных коэффициентов линейной регрессии (bi) установлено, что часть изучаемых сортов (генотипов) показали высокую экологическую пластичность, так как bi>1. Наиболее пластичными являются сорта Брянский деликатес (bi=11,62) и Красавчик (bi=8,37). Часть сортов относиться к интенсивному типу, имеет урожайность более 2,0 т/га и обладает хорошей экологической пластичностью и коэффициентом регрессии более 1. Слабо реагировали на изменение условий среды сорта Василёк, Вулкан, Ильинский, показатели их продуктивности характеризовались низкой вариацией. Ценность сортов (генотипов) определяется показателями стабильности по урожайности, для этого были рассчитаны теоретические урожайности сортов (таблица 2). При этом можно выделить высокоурожайные сорта с высоким показателем теоретической продуктивности по годам Брянский деликатес – 5,99; 6,92 т/га и Красавчик – 6,66; 7,33 т/га. По экологической стабильности (gd2) изучаемые сорта показали следующие результаты: максимально устойчивыми (стабильными) к изменяющимся условиям были сорта Ильинский, Вулкан, Василёк и Надежда с низкими показаниями (0,02; 0,08 и 0,72 соответственно).

Для более объективного выбора сорта в технологической цепочке выращивания картофеля в суровых условиях Крайнего Севера необходимо по результатам урожайности дать оценку по интенсивности и устойчивости. Отклик сортов (генотипов) на улучшение условий возделывания был резко противоположный от интенсивного до экстенсивного типа. Выделились сорта (таблица 3) интенсивного типа Брянский деликатес (И=33,14%), Красавчик (И=23,87%) и Садон (И=20,31%), которые максимально использовали факторы внешней среды, реализовали генетическую потенциальную продуктивность в изменяющихся условиях и обеспечили максимальную прибавку урожая. К типу экстенсивных относились все остальные сорта с колебанием коэффициента интенсивности от 0,71 до 7,84%. Они реагируют на изменения антропогенное воздействие, при неблагоприятных условиях у них меньше снижаются показатели по сравнению с сортами интенсивного типа, что необходимо будет проверить в последующем экспериментировании.

Гомеостаз изучаемых сортов выражается показателем устойчивости индекса стабильности

Расчёт вклада сорта и года исследования, влияющих на урожайность картофеля, показал, что сила влияния фактора А (сорт) составляет 68,80% (таблица 4), фактора В (год) – 18,30%, достоверно оказывают влияние взаимодействие и случайные факторы.

По результатам двухлетней оценки в условиях воздействия крайне неблагоприятных факторов внешней среды Приполярья Тюменской области выявленные сорта картофеля Брянский деликатес и Красавчик обеспечили максимальные показателями экологической пластичности и стабильности по урожайности. Используемые методики S.A. Eberhart, B.A. Rusell и Р.А. Удачина в равной степени подтверждают сделанный вывод.