Utjecaj limitirajućih uvjeta solonjeca na variranje uroda krušne pšenice

Transcription

1 IZVORNI ZNANSTVENI RAD Utjecaj limitirajućih uvjeta solonjeca na variranje uroda krušne pšenice Miodrag Dimitrijeviš 1, Sofija Petroviš 1, Milivoj Beliš 1, Novica Mladenov 2, Borislav Banjac 1, Mirjana Vukosavljev 1, Nikola Hristov 2 1 Poljoprivredni fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Trg Dositeja Obradovića 8, Novi Sad, Srbija.(mishad@polj.uns.ac.rs) 2 Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Maksima Gorkog 30, Novi Sad, Srbija Saţetak Globalne klimatske promjene i degradacija tla uvjetovana intenziviranjem poljoprivredne proizvodnje dovele su do povešanog zanimanja za poljoprivrednu proizvodnju u stresnim uvjetima. Pokusi rekcije biljaka u nisko produktivnim i marginalnim okolinama mogu dati vrijedne informacije za bolje iskorištenje potencijala poljoprivrednih kultura u takvim graniţnim okolinama. U radu je ispitivan urod sorti pšenice u uvjetima uzgoja na solonjecu i ţernozemu. AMMI analizom su prašeni izvori variranja uroda, uţinci popravka solonjeca, kao i interakcija genotip x okolina. Kljuţne rijeţi: pšenica, urod, AMMI, interakcija, solonjec, stres Uvod Globalne klimatske promjene imaju i imat še, prema predviťanjima struţnjaka, višestruke posljedice. Za oţekivati su znaţajnije promjene globalnih i regionalnih klimatskih prilika, kao i veše promjene distribucije biljnih i ţivotinjskih vrsta (The Geological Society of America, 2006). Potrebna je promišljena multidisciplinarna znanstvena politika, koja še odgovoriti promjenama i dovesti do odgovarajuše strategije u oblastima ţovjekove djelatnosti, ukljuţujuši i proizvodnju hrane (IFPRI, 1998; Rajaram, 2001; Heisey, 2002;). Promjene nastale intenziviranjem poljoprivredne proizvodnje tijekom XX stolješa, takoťer su utjecale na degradaciju ţovjekovog okoliša. Posljedica su uvjeti stresa u biljnoj proizvodnji koji su kompleksni i mnogostruki zraţna i zemljišna suša, niske temperature, degradacija tla nastala ispiranjem salinizacijom i drugim procesima. Od uţinkovitosti odgovora ovim izazovima na raznim razinama u mnogome še ovisiti uspješnost proizvodnje hrane i daljnji pravci razvoja poljoprivrede (Forster i sur., 2000; Trethowan, 2001; Witcombe i sur., 2008). Cilj rada je ispitati i prouţiti variranje uroda pšenice i efekat interakcije genotipa i okoline na halomorfnom tlu tipa solonjec primjenom AMMI modela. Materijal i metode Biljni materijal. U pokus je ukljuţeno osam sorti Triticum aestivum ssp. vulgare L., Instituta za ratarstvo i povrtarstvo iz Novog Sada: Renesansa, Pobeda, Rapsodija, Dragana, Cipovka, Nevesinjka, NSR-5 i Evropa 90. Sve sorte u pokusu su ozime, izuzev sorte Nevesinjka koja je fakultativna. Otporne su na niske temperature, dok su sorte Renesansa i Rapsodija posebno otporne i na uvjete suše. Uzgajaju se u Srbiji i susjednim zemljama, a Rapsodija i šire u EU i Ukrajini. Pored prethodne dvije, sorte Pobeda, NSR-5 i Evropa 90 se odlikuju izraţenom adaptabilnoššu. Sorte Nevesinjka i NSR-5 se mogu uzgajati i na tlima slabije plodnosti. Lokacije i uvjeti tala. Lokaliteti su selo Kumane u Banatu sa tlom tipa solonjec i Ogledno polje Instituta za ratarstvo i povrtarstvo - Rimski Šanţevi, kod Novog Sada, sa tlom tipa ţernozem. Solonjec je tip tla koga odlikuju nepovoljna kemijska i fiziţka svojstva, koja su 394

2 Genetika, oplemenjivanje bilja i sjemenarstvo uzrokovana visokim sadrţajem gline i prisutnoššu adsorbiranog Na u B t horizontu. Natrij uzrokuje peptizaciju koloida i izrazito alkalnu reakciju (Ţivkoviš i sur., 1972). Na lokalitetu Kumane ph= Pokus je postavljen na kontrolnoj varijanti, prirodni pašnjak, (kontrola) i uz primjenu meliorativnog sredstva u koliţini 25t/ha i 50t/ha), pri ţemu je uoţeno povešanje sadrţaja humusa u dubljim slojevima i promjena kemijske reakcije tla (smanjenje alkalnosti), usljed zamjene natrija kalcijem, te dreniranjem drenovima u razmaku od 10cm. Ţernozem spada u red automorfnih tala, sa povoljnim zraţnim i toplinskim reţimom. Mehaniţki sastav je preteţno ilovast, a struktura mrviţasta sa stabilnim agregatima. Kemijska svojstva su povoljna: sadrţaj humusa i biljnih hraniva je visok, sa neutralnom do slabo alkalnom reakcijom (Ţivkoviš i sar., 1972). Na lokalitetu Rimski Šanţevi ph= Vegetacijska razdoblja. Pokus je postavljen u 2004./2005. i 2008./2009. godini. Karakteristika vremenskih prilika u razdoblju od listopada 2004., do rujna godine bile su neuobiţajeno velike koliţine padalina za klimatske uvjete Srbije, te su poljoprivredne kulture gotovo sve vrijeme bile odliţno snabdjevene vlagom. Tokom vegetacijskog perioda nije bilo velikih i dugotrajnih odstupanja vrijednosti temperature zraka od višegodišnjeg prosjeka. Za vegetacijsku 2008./2009. bio je karakteristiţan nedostatak oborina i pojavom suše u travnju što se produljilo i u svibnju. U trešoj dekadi lipnja došlo je do preobilnih padalina, što je u prvom dijelu srpnja znaţajno ometalo ţetvu. Postavka i njega pokusa. Pokus je postavljen po sluţajnom bloknom rasporedu, u tri ponavljanja. Sorte su sijane u redove duţine 155m, sa meťurednim razmakom 12.5cm i 8 redova po sorti, gdje je uz sjetvu primijenjeno 134 kg/ha gnojiva NPK 15:15:15. Analiziran je urod zrna na 4x5m 2 (Kumane) i 6m 2 (R. Šanţevi) te preraţunat po hektaru. Interakcija genotip okolina je ispitana pomošu AMMI modela (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction) prema Zobel i sur. (1988). Obrada podataka obraťena je u programu GenStat 8 th Edition (trial ver.), VSN International Ltd (www. vsn-intl.com). Rezultati i rasprava Obzirom na heterogene vremenske uvjete kao i uvjete tala, u pokusu se javilo izraţeno variranje. Efekat popravka od 25t/ha je bio vidljiv u oba vegetacijska razdoblja, s tim što je bio izraţeniji u nepovoljnijem periodu ţetvene Uţinak vremenskih uvjeta bio je znaţajan izvor variranja uroda, te su urodi na ţernozemu u tek za oko 1t/ha bili veši od uroda na solonjecu sa popravkom od 25t/ha u Promatrajuši prosjeke sorti po tretmanima, uoţena je razlika u reakciji kako glede popravka, tako i uvjeta godina. TakoŤer se, pregledom varijacije tretmana dane varijancom (ζ 2 ), pokazalo da lošiji agroekološki uvjeti smanjuju razlike izmeťu genotipova, što je u skladu s prethodnim opaţanjima Dimitrijeviš i Petroviš (2005). Izraţena varijanca u tretmanu K05-50, ukazuje da je postignut mali prosjeţan urod moguša posljedica leţeših voda u mikro depresijama u tom dijelu parcele i pojaţanih padalina u Povoljnije uvjete godine na solonjecu posebno su dobro iskoristile sorte Evropa 90 i Nevesinjka (Tab. 1). Analiza varijance koja ukazuje na izvore varijacije u pokusu, pokazala je znaţajnu varijaciju genotipova i visoko znaţajnu varijaciju uslijed eko-okolina. Neznaţajna GE interakcija, prikazana je zbog antagonizma prirode statistiţkog modela i prirode izvora varijacije, te je u aditivnom modelu, veliki broj stupnjeva slobode prikrio znaţajnost utjecaja variranja multivarijatne komponente interakcija genotip okolina u ukupnom variranju pokusa. Jednu agronomski znaţajnu PCA os, koja je ţinila oko 60% sume kvadrata GE variranja. Visoko znaţajne razlike izmeťu blokova ukazuju na sloţene uvjete tla u dijelu pokusa na solonjecu i dodatno pojašnjavaju heterogeni rezultat u tretmanu K05-50 (Tab. 2). 45. hrvatski i 5. međunarodni simpozij agronoma 395

3 Tablica 1. Srednje vrijednosti prinosa (t/ha) 8 sorti pšenice u 6 agroekoloških okolina. Dane su srednje genotipske i ekološke vrijednosti, varijanca (σ 2 ), te prva os varijacije (IPCA1) Genotip Kontrola Okolina Rimski Kumane Šanţevi t/ha 50t/ha Kontrola 25t/ha Ţernozem IPCAg1 K05-K K05-25 K05-50 K09-K K09-25 RŠ09 * Renesansa 4,80 4,37 4,17 3,00 3,60 6,89 4,47 0,141 Pobeda 4,20 4,83 5,33 2,80 3,20 6,53 4,45-0,246 Rapsodija 3,97 5,73 2,77 3,00 3,20 6,86 4,25 0,679 Dragana 4,98 4,20 1,45 2,30 3,20 7,11 3,87 0,930 Cipovka 4,30 5,90 4,47 3,10 2,95 5,58 4,38 0,125 Nevesinjka 6,38 4,40 6,52 2,70 2,05 4,86 4,49-1,539 NSR-5 3,32 4,80 2,55 1,40 3,90 5,83 3,63 0,643 Evropa 90 6,32 7,15 3,20 1,50 4,10 6,64 4,82-0,733 4,78 5,17 3,81 2,48 3,28 6,29 4,30 ζ 2 5,350 3,671 6,884 0,422 0,368 1,043 IPCAe1-0,610 0,223-1,668 0,404 0,738 0,912 * Oznake (kratice) agroekoloških okolina LSD 0.05 =1.186 LSD 0.01 =1.577 Tablica 2. Analiza varijance uroda (t/ha) 8 sorti pšenice u 6 agroekoloških okolina Izvor varijacije Stupnjevi Suma Sredina F F slobode kvadrata kvadrata vrijednost vjerojatnost Ukupno ,7 4, Tretman - 386,5 8,224 3,60 0,00000 Genotip 7 34,5 4,927 2,16 0,04644 Eko-okolina 5 239,8 47,951 8,32 0,00000 Blok 12 69,2 5,766 2,52 0,00693 GE interakcija ,3 3,208 1,40 0,10563 IPCA 11 67,5 6,135 2,68 0,00527 Ostatak 24 44,8 1,866 0,82 0,70671 Pogreška ,0 2, Analiza biplota bliţe biljeţi tipove variranja u pokusu. Opšenito gledano primaran kriterij grupiranja eko-okolina je bio uvjet godine. Jasno su vidljive dvije grupe i to ţetvena godina, u kojoj je više izraţena aditivna komponenta varijacije i ţetvena godina, gdje je predominantna multivarijatna komponenta. Sorte Rapsodija i NSR-5 su najbolje reagirale na poboljšanje uvjeta okoline, djelomiţno kao i sorta Dragana. Sorte Renesansa, Cipovka i Pobeda pokazale su najstabilniju reakciju u ovako varijabilnim uvjetima pokusa, sa srednjim vrijednostima uroda nešto iznad prosjeka pokusa. Nevesinjka i Evropa 90 su najbolje iskoristile nepovoljnije tlo, ali pri povoljnijim meteorološkim uvjetima. Opšenito se moţe primjetiti da se sorte u pokusu ne razlikuju toliko po aditivnoj komponenti variranja, koliko po multivarijatnoj. Ovo je i oţekivano imajuši u vidu da se radi o sortama sliţnog fenotipa, prilagoťenih intenziviranoj poljoprivrednoj proizvodnji. MeŤutim, genotipovi se razlikuju glede reakcije na variranje okoline, što se vidi u priliţno širokom reagiranju na izvor variranja kvantificiran na IPCA1 (sl. 1). 396

4 Genetika, oplemenjivanje bilja i sjemenarstvo Slika 1. Biplot uroda (t/ha) 8 sorti pšenice u 6 agroekoloških okolina Zakljuĉak Sukladno dobivenim rezultatima u biplotu, moţe se uoţiti da su tretmani grupirani prije svega po meteorološkim uvjetima godine, te da ovi uvjeti znaţajno utjeţu na uţinak kakvoše tla na variranje uroda zrna sorti u pokusu. Sorte su razliţito reagirale ovisno o genetskoj osnovi u interakciji sa okolinom. Jasno su se razdvojile sorte stabilne reakcije, od sorti koje su imale izraţeniju interakciju genotip okolina, te su s povešanjem uroda dobro reagirale na svako poboljšanje uvjeta, kao i one koje su najuţinkovitije iskoristile reducirane uvjete uzgoja. Ovi rezultati variranja reagiranja sorti glede uroda, kao i glede komponenti uroda koji se takoťer prate neophodni su u uskoro zasnovanom programu oplemenjivanja pšenice za uzgoj u reduciranim uvjetima halomorfnih tala. Literatura Forster, B.P., Ellis, R.P., Thomas, W.T.B., Newton, A.C., Tuberosa, R., This, D., El-Enein, R.A., Bahri, M.H., and Ben Salem, M. (2000). The development and application of molecular markers for abiotic stress tolerance in barley. Journal of Experimental Botany, Vol. 51, No. 342, pp Dimitrijeviš, M. i Petroviš, Sofija (2005). Genetika populacije. Adaptabilnost i stabilnost genotipa. Izd. Poljoprivredni fakultet i Nauţni institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad. Heisey, P.W. (2002). International Wheat Breeding and Future Wheat Productivity in Developing Countries. Avaliable from: IFPRI-International Food Policy research Institute (1998). Technological Opportunities for Sustaining Wheat Productivity Growth Toward Avaliable from: Rajaram, S. (2001). Prospects and promise of wheat breeding in the 21st century. Euphytica, 119, 1-2, pp hrvatski i 5. međunarodni simpozij agronoma 397

5 The Geological Society of America (2006). Global Climate Change. Avaliable from: Trethowan, R.M Breeding for marginal environments. In: Research Highlights of the CIMMYT Wheat Program, Mexico, D.F.: CIMMYT. Witcombe, J. R., Hollington, P. A., Howarth, C. J., Reader, S. and Steele, K. A. (2008). Breeding for abiotic stresses for sustainable agriculture Phil. Trans. R. Soc. B (2008) 363, Zobel, R.W. Wright, M.J. and Gauch, H.G.Jr. (1988). Statistical Analysis of a Yield Trial. Agron. Jour. 80, Ţivkoviš, B., Nejgebauer, V., Tanasijeviš, Đ., Miljkoviš, N., Stojkoviš, L., Drezgiš, P. (1972). Zemljišta Vojvodine. Institut za poljoprivredna istraţivanja, Novi Sad, The influence of solonetz soil limited growth conditions on bread wheat yield Abstract Global climate change, as well as, soil degradation increased interest in abiotic stress and cultivar response studies. Trials in stress, less productive and marginal environments give essential information not only for better use of extant genetic variability, but also for building future strategy in plant breeding. The wheat yield in trial on solonetz and chernozem soil in two vegetation periods was in study. In a consequence of quite divergent environmental conditions, a clear grouping was obtained for genotype by environment interaction analysis using AMMI model. Eight wheat varieties were divided in three groups after reaction to environmental challenges. Varieties that exhibited strong reaction to environmental improvement (Nevesinjka and Evropa 90), varieties showing fairly small GE interaction (Renesansa, Cipovka and Pobeda) and varieties having the ability for maximum use of less productive soil in better meteorological conditions (Dragana, Rapsodija and NSR-5). Key words: wheat, yield, AMMI, interaction, solonetz, stress 398