Вплив генотипів цукрових буряків, термінів посівної та збирання на вихід цукру (частина 3)

 

За матеріалами статті на тему «Вплив генотипу цукрових буряків, термінів посівної та збирання та їх взаємодія на вихід цукру» («Effect of sugar beet genotype, planting and harvesting dates and their interaction on sugar yield») Інституту польових та овочевих культур, м. Нові-Сад, Сербія, липень 2018 року.

AMMI ANOVA (Таблиця 7 A) показав, що в 2016 році генотипи та терміни посівної мали значний вплив на обидва терміни збирання врожаю, але впливу взаємодії був значущим лише для першого терміну збирання. У 2017 році на вихід цукру обох HD впливали PD та взаємодія G × PD, тоді як вплив генотипів був значущими лише для другого HD (Таблиця 7 B). Вплив взаємодії G x PD коливався від 3,89% у 2016 році до 46,87% у 2017 році. У 2016 році PD мав найбільший вплив на загальну варіацію.  У 2017 році PD зробив найбільший внесок у загальну зміну першого HD, тоді як для другого HD найбільший вплив мала взаємодія G x PD. Вплив генотипу збільшився в другому HD в обидва роки випробувань.

Таблиця 7. Дисперсійний аналіз (ANOVA) сумарного основного впливу та багаторазової взаємодії (AMMI) для виходу цукру в 2016 (A) та 2017 (B) роках

Джерело мінливості df Перший термін збирання (HD) Другий термін збирання (HD)
SS MS F % від SS SS MS F % від MS

(A)

Всього

Обробки

Генотипи

PD

Блок

G x PD

IPCA 1

IPCA 2

Залишки

Похибка

 

79

19

4

3

12

12

6

4

2

48

 

402

355,7

9,2

323,1

8,2

23,4

13,9

9,5

0

38,1

 

5,09

18,72

2,31

107,69

0,69

1,95

2,32

2,38

0,01

0,79

 

23,62**

2,91*

156,72**

0,87

2,46*

2,92*

3,00*

0,02

 

 

2,59

90,83

 

6,58

 

465,3

369,2

33,3

324,4

30,3

11,6

8,1

2,8

0,7

65,8

 

5,89

19,43

8,32

108,13

2,52

0,96

1,35

0,7

0,33

1,37

 

14,17

6,07**

42,86**

1,84

0,70

0,99

0,51

0,24

 

 

13,52

82,59

 

3,89

(B)

Всього

Обробки

Генотипи

PD

Блок

G x PD

IPCA 1

IPCA 2

Залишки

Похибка

 

95

23

5

3

12

15

7

5

3

60

 

151,33

79,91

8,4

44,1

11,87

27,41

18,46

7,18

1,78

59,56

 

1,593

3,474

1,681

14,698

0,989

1,827

2,637

1,436

0,592

0,993

 

3,5**

1,69

14,86**

1,00

1,84*

2,66*

1,45

0,60

 

 

10,51

55,19

 

34,30

 

178,88

74,69

15,03

24,66

28,26

35,01

29,57

3,58

1,85

75,93

 

1,883

3,247

3,005

8,22

2,355

2,334

4,224

0,717

0,617

1,266

 

2,57**

2,37*

3,49*

1,86

1,84*

3,34**

0,57

0,49

 

 

20,12

33,01

 

46,87

IPCA — взаємодія основної осі компонента, SS — сума площ, G — генотип, MS — середнє арифметичне площ, df — ступені свободи, PD — дата посівної, HD — дата збирання, *, ** — вказує на рівні значущості P ˂ 0,05 та P ˂ 0,01.

У 2016 році осі IPCA не були значущими для другої HD, тому подвійні діаграми AMMI були побудовані лише для першої HD. Подвійна діаграма AMMI 1 свідчить про те, що гібрид Beetle показав найкращі показники (9,03 т га-1), а Tibor (8,11 т га-1) показав найменший вихід цукру в умовах різних PD (Графік 1). У 2016 році найбільш стабільними генотипами цукрових буряків були сорти типу Z Tajfun, Tesla та Tibor. Досліджувані гібриди мали найвищий вихід цукру в умовах третьої PD, тоді як найнижчі показники було отримано в умовах четвертої PD.

Графік 1. Подвійна діаграма AMMI 1 виходу цукру гібридів (чорні точки) та PD (квадрати), побудовані на основі показників IPCA1 в 2016 році

Подвійна діаграма AMMI 2 показує, що певні гібриди мають потенціал найкращих показників в умовах конкретних термінів посівної (Графік 2). Гібрид Beetle показав найкращі показники в умовах другого терміну посіву, Grandiosa — в умовах першого терміну, Tajfun та Tesla — в умовах третього терміну. Подібні результати Tajfun та Tesla вказує на те, що обидва гібриди демонструють найкращі результати в подібних умовах навколишнього середовища.

Графік 2. Подвійна діаграма AMMI 2 виходу цукру, що показує взаємодію IPCA 2 з показниками IPCA 1 п’яти гібридів буряків (чорні точки) протягом чотирьох PD (квадрати) в 2016 році

За даними подвійної діаграми AMMI 1 щодо першого терміну збирання, в 2017 році найкращі показники показав гібрид Koala типу Z (8,88 т га-1) з низьким впливом взаємодії та відносно хорошим рівнем стабільності, тоді як найнижчий вихід цукру мав гібрид Leopolda (7,92 т га-1) (Графік 3). Окрім Koala, стабільним генотипом цукрових буряків під час першого терміну збирання в 2017 році виявився гібрид Tibor типу Z. Досліджувані гібриди мали найвищі показники під час першого терміну посівної, тоді як найнижчі результати були зафіксовані під час четвертого терміну посіву. Щодо PD 2 та PD 3, незважаючи на те, що вони були в нижчих середнього рівня умовах навколишнього середовища, вони були більш стабільними.

Графік 3. Подвійна діаграма AMMI 1 виходу цукру, що показує гібриди (чорні точки) та терміни посівної (PD) (квадрати), побудовані на основі даних IPCA 1 у 2017 році для першого терміну збирання (HD)

У 2017 році гібрид Koala знову виявився найкращим (11,01 т га-1) під час другого терміну збирання (HD), тоді як Tajfun показав найгіршу продуктивність (9,84 т га-1) (Графік 4). Найкращу стійкість виявили гібриди типу Z: Tibor, Tajfun та Koala. Досліджувані гібриди мали найвищий вихід цукру під час першого терміну посівної (PD), тоді як найнижчі показники було отримано під час другого PD.

Графік 4. Подвійна діаграма AMMI 1 виходу цукру, що показує гібриди (чорні точки) та терміни посівної (PD) (квадрати), побудовані на основі даних IPCA 1 у 2017 році для другого терміну збирання (HD)

Для виявлення комбінації змінних, які краще пояснювали зміни умов навколишнього середовища, було проведено аналіз основних компонентів (PCA) на визначення середніх значень параметрів навколишнього середовища (Графік 5). Перші дві осі PCA становили 91,5% від загальної дисперсії, що свідчить про те, що більшу частину інформації з даних можна було узагальнити, проектуючи точки на прямій, визначеній цими двома осями. Перший головний компонент (PC 1) становив 66,5% від вираженої варіації. PC 1 залежав від усіх параметрів навколишнього середовища та виходу цукру з мінімальним впливом опадів. Збільшення PC 1 залежало від кількості днів, збільшення суми активних температур, виходу цукру та сонячного випромінювання. Протилежний напрямок PC 1 був пов'язаний з мінімальною, максимальною та середньою температурою. Другий головний компонент (PC 2) складав 25% від вираженої варіації. Збільшення PC 2 залежало від сонячного випромінювання та середньої максимальної температури. Протилежний напрямок PC 2 був пов'язаний з опадами.

Графік 5. Діаграма аналізу основних компонентів (PCA) із власними векторами для параметрів навколишнього середовища та для умов випробувань. (DNo — кількість днів; GDD — збільшення суми активних температур; Ins — сонячне випромінювання; pr — опади; tmn — середня мінімальна температура; tmx — середня максимальна температура; tma — середнє арифметичне середньої температури та SY — вихід цукру)

Точки, що відповідають кожним умовам, були зображені на Графіку 5. Перша група умов у верхній правій частині графіка, що представляє другий термін збирання (HD) 2017 року, вказує на велику кількість сонячного випромінювання та збільшення суми активних температур, що узгоджується з даними, наведеними в Таблиці 4. Точки, що відповідають першому терміну збирання (HD) 2017 року, розташовані у верхній лівій частині графіка та характеризуються вищою максимальною середньою та середньодобовою температурами. Точки, що належать до третьої та четвертої груп, розташовані в нижній частині графіка, що представляє умови навколишнього середовища 2016 року з вищою мінімальною температурою та більшими опадами, що відповідає метеорологічному фону, показаному в Таблиці 4.

Відповідність параметрів навколишнього середовища та виходу цукру представлено на Графіку 6. Вихід цукру знаходився в позитивній кореляції зі збільшенням суми активних температур (0,58), кількістю сонячного випромінювання (0,56) та кількістю днів (0,56), тоді як негативна кореляція була виявлена лише з середньою мінімальною температурою (-0,59). Загальна кількість змінних параметрів та днів, збільшення суми активних температур та сонячне випромінювання були позитивно корельованими. Змінні температури також були позитивно корельовані між собою, але в негативній кореляції з кількістю днів, збільшенням суми активних температур та сонячним випромінюванням. Опади негативно корелювали з середньою максимальною температурою та середнім арифметичним середньої температури. Ці результати відповідають результатам методу головних компонентів (Графік 5).

Графік 6. Коефіцієнти кореляції Пірсона параметрів навколишнього середовища та виходу цукру (DNo — кількість днів; GDD — збільшення суми активних температур; Ins — сонячне випромінювання; pr — опади; tmn — середня мінімальна температура; tmx — середня максимальна температура; tma — середнє арифметичне середньої температури)

Обговорення результатів

У ході випробування було досліджено ефективність гібридів цукрових буряків під час вегетаційних періодів різної тривалості (різні терміни посівної та збирання), використовуючи вихід цукру, як основний критерій оцінювання. Попередні дослідження вирощування цукрових буряків вказували на те, що більш ранні терміни посівної та пізніше збирання коренеплодів є більш вигідним. Ураховуючи різницю генетичного потенціалу, а також момент технологічної зрілості гібридів цукрових буряків, метою даного дослідження було виявити взаємодію між генотипом та комбінацією різних термінів посівної та збирання.

Із цією метою гібриди цукрових буряків типу NZ та Z досліджувалися в 16 різних умовах навколишнього середовища. Протягом двох років досліджень було зафіксовано суттєвий вплив генотипу, термінів посівної (PD) та збирання (HD), а також взаємодії G (генотипу) × PD на вихід цукру. У перший рік досліджень вирощування цукрових буряків умови навколишнього середовища були подібними до умов Західної Європи. У 2017 році співвідношення впливів виявилося зовсім іншим — вплив генотипу залишився подібним, вплив терміну посівної (PD) зменшився, а збирання (HD) збільшився. Взаємодія G × PD зросла, а PD × HD стала більш значущою. Отже, можливо, тому зміни варіацій досліджуваних впливів є результатом різних умов навколишнього середовища в 2017 році, що характеризуються жарким і посушливим літом, характерним для Середньодунайської рівнини. Цілком ймовірно, що посилення взаємодії генотипу з впливом навколишнього середовища відбулося в основному за рахунок різної реакції досліджуваних гібридів на дефіцит води. Аналогічно до попередніх досліджень, не було виявлено взаємодії між генотипами та датою збирання, що свідчить про те, що восени різні гібриди цукрових буряків проходять подібну фазу розвитку коренеплодів.

ANOVA для моделі AMMI показав, що взаємодія генотипу з термінами посівної була значною і вдвічі більшою, ніж вплив самого генотипу. Значний вплив взаємодії генотипу з навколишнім середовищем був зафіксований у багатьох дослідженнях буряків. Можна зробити висновок, що протягом обох років досліджень гібриди типу Z були більш стійкими і тому менше сприяли взаємодії, порівняно з гібридами типу NZ. Подвійна діаграма AMMI 2 дозволила об'єднати конкретні генотипи та умови навколишнього середовища на основі результатів взаємодії генотипу з навколишнім середовищем. Групування генотипів та умов навколишнього середовища в одному квадранті вказувало на позитивний зв’язок між ними. Гібриди типу NZ демонстрували кращу адаптацію до ранньої посівної, тоді як гібриди типу Z показували кращу реакцію в умовах третьої та четвертої дати посіву.

Незважаючи на те, що інші фактори, такі як ґрунтові умови, можуть викликати мінливість навколишнього середовища, результати PCA показали, що 91,5% зміни цих умов відбувалися за рахунок змінних параметрів навколишнього середовища, розглянутих у дослідженні. Оскільки кліматичні фактори визначають, де і як вирощувати рослини, для характеристики умов навколишнього середовища враховувалися змінні параметри (температура, сонячне випромінювання, опади, тощо). Під час випробування погодні умови сильно коливалися та змінювалися. У перший рік було зареєстровано достатню кількість широко розповсюджених опадів, тоді як 2017 рік характеризувався надзвичайною посухою та дуже високими температурами, особливо в липні та серпні. Крім того, відсутність опадів та зниження температури в квітні 2017 року погіршили проростання та призвели до зменшення кількості рослин на одиницю площі.

Погодні умови різних термінів збирання врожаю також були різними. Окрім заморозків у 2016 році, головна відмінність полягала в кількості сонячного випромінювання. У 2017 році сонячного випромінювання було на 50 год. більше, ніж у 2016 році. Це було, мабуть, однією з основних причин збільшення виходу цукру на 2 т га-1 в 2017 році у розрізі різних термінів збирання, тоді як за аналогічний період 2016 року вихід цукру збільшився лише на 0,35 т га-1.

Для визначення впливу параметрів навколишнього середовища на продуктивність гібридів цукрових буряків вони співвідносилися з виходом цукру. Хоча опади часто розглядаються як основний фактор, що впливає на розвиток цукрових буряків, у даному дослідженні вони не були значущими для виходу цукру. Існувала позитивна кореляція між збільшенням суми активних температур, сонячним випромінюванням та кількістю днів.

З огляду на мінливі умови навколишнього середовища, а також введення нових гібридів цукрових буряків у виробництво, дослідження генотипів та їх взаємодії з термінами посівної для різних строків збирання можуть дати відповідь на питання, які гібриди краще вирощувати в тих чи інших умовах. Отримані результати можуть допомогти переробникам збільшити загальний вихід цукру на одиницю площі, рекомендуючи гібриди цукрових буряків для окремих термінів посіву при вдосконаленому плануванні збирання «солодкого» врожаю. Результати аналізу AMMI дали можливість виявити відмінності гібридів із найвищим рівнем стійкості в певні терміни посівної. Під час ранньої посівної слід віддавати перевагу гібридам цукрових буряків типу NZ. З іншого боку, гібриди буряків типу Z були більш стійкими та досягали кращих результатів за коротший вегетаційний період. Отримані результати говорять про те, що затримуючи збирання врожаю, різниця між виходом цукру для різних термінів посівної зменшується, а вихід цукру для пізніших термінів збирання знаходиться на одному рівні, незалежно від дати посіву.


1312