Evaluation of grain yield performance and its stability in various spring barley accessions under condition of different agroclimatic zones of Ukraine

Two extremely urgent problems of biological and agronomic research nowadays are ensuring an optimal balance between usage of natural resources to meet rapidly growing needs for food production and preservation of biodiversity. It is also important to extend the genetic diversity of the main crop varieties in agroecosystems. At the same time, modern varieties should be characterized by a combination of high yield and preserving yield stability under variable conditions. Solving the outlined tasks requires comprehensive research and involvement in breeding process of the genetical diversity concentrated in genebanks of the world. Barley (Hordeum vulgare L.) is one of the most important crops that satisfy the various needs of humanity. In respect to this, in 2020–2022, a multi-environment trial was conducted in three agroclimatic zones of Ukraine (Forest-Steppe, Polissia, and Northern Steppe). We studied 44 spring barley collection accessions of different ecological and geographical origin, different subspecies and groups of botanical varieties which were obtained from the National Center for Plant Genetic Resources of Ukraine. Statistical indices (Hom, Sc) and graphical models (GGE biplot, AMMI) were used to interpret the yield performance and its stability. Both individual ecological sites in different years and combinations of different sites and years of trials were characterized for productivity, discriminating power and representativeness. The environments differed quite strongly among themselves in terms of these indicators. It was established that most of the genotypes were characterized by higher adaptability to individual environmental conditions (stability in different years), compared to adaptability for all agroclimatic zones (wide adaptation). A strong cross-over genotype by environment interaction was found for most studied accessions. Nevertheless, both genotypes with very high stability in only one agroclimatic zone (Amil (UKR), Gateway (CAN)) and genotypes with a combination of high adaptability to one or two ecological niches and relatively higher wide adaptability (Stymul (UKR), Ly-1064 (UKR), Rannij (KAZ), Shedevr (UKR), and Arthur (CZE)) were identified. There were also the accessions which did not show maximum performance in the individual sites, but had relatively higher wide adaptability (Ly-1059 (UKR), Ly-1120 (UKR), Diantus (UKR), and Danielle (CZE)). In general, the naked barley genotypes were inferior to the covered ones in terms of yield potential and wide adaptability, but at the same time, some of them (CDC ExPlus (CAN), CDC Gainer (CAN), and Roseland (CAN)), accordingly to the statistical indicators, had increased stability in certain ecological sites. Among naked barley accessions relatively better wide adaptability according to the graphical analysis was found in the accession CDC McGwire (CAN), and by the statistical parameters CDC ExPlus (CAN) was better than standard. The peculiarities of yield manifestation and its variability in different spring barley genotypes in the multi-environment trial revealed in this study will contribute to the complementation and deepening of existing data in terms of the genotype by environment interaction. Our results can be used in further studies for developing spring barley variety models both with specific and wide adaptation under conditions of different agroclimatic zones of Ukraine. The disitnguished accessions of different origin and botanical affiliation are recommended for creating a new breeding material with the aim of simultaneously increasing yield potential and stability, as well as widening the genetic basis of spring barley varieties

Формування якості зерна пшениці озимої залежно від системи удобрення і обробітку ґрунту

Purpose. To establish the peculiarities of forming winter wheat yield and grain quality, depending on fertilizer system and main tillage in the Forest-Steppe of Ukraine. Methods. Field, laboratory, mathematical and statistical (correlation, dispersion) using computer programs Microsoft Office Excel and Statistica 6.0. The researches were carried out during 2011–2017 in the stationary field experiment on the experimental field of the Educational and Scientific-Innovative Center for Agrotechnologies of LLC “Agrofirma “Kolos” (Skvyra district, Kyiv region). Results. The most 1,000 kernel weight was recorded for mineral fertilizer system. Lower indices were observed for organic fertilizer system and in variants with no fertilizer. Test weight of grain under mineral and organomineral fertilizer systems corresponded to the second class of quality (according to the State Standard 3768-10 at least 740 g/l) and was 740.2–742.7 g/l. Tillage did not significantly affect the test weight of winter wheat grain. In the variant of shallow low-tillage significant decrease of grain vitreousness was noted, which is explained by decrease of agrophysical and agrochemical indices of soil fertility. It has been established increase in protein content (by 1.4–3.5 %) in winter wheat grains under mineral and organomineral fertilizer systems, but use of shallow low-tillage resulted in decrease of this index (by 4.3 %) as compared with the control. Under mineral fertilizer system, winter wheat grain was formed with higher gluten content than under organomineral and organic systems. In the case of shallow low-tillage gluten content in grain declined significantly as compared to control (by 4.7 %). Falling number for winter wheat grain in mineral and organomineral fertilizer systems was quite high (in the range of 225–231 s) that is significantly higher as compared to the control in differentiated and alternating deep and shallow tillage. Under organomineral fertilizer system winter wheat yield did not differ significantly from that of the mineral system. The yield of winter wheat significantly decreased compared to the control (by 0.8 t/ha) with shallow low-tillage. Conclusions. Winter wheat grain quality indices were better under mineral and organomineral fertilizer systems. Under organic system they were worse owing to nitrogen deficit. The application of shallow low-tillage significantly reduced the winter wheat grain quality indices. The highest yield of winter wheat was received under mineral fertilizer system (6.8 t/ha), significant decrease was observed under organic fertilizer system.Цель. Установить особенности формирования урожайности и качества зерна озимой пшеницы в зависимости от системы удобрения и основной обработки почвы в Лесостепи Украины. Методы. Полевой, лабораторный, математико-статистические (корреляционный, дисперсионный) с использованием компьютерных программ Microsoft Office Excel и Statistica 6,0. Исследования проводились в течение 2011–2017 гг. в стационарном полевом опыте на опытном поле Учебно-научно-инновационного центра агротехнологий ООО «Агрофирма «Колос» (Сквирский район Киевской области). Результаты. Наибольшую массу 1000 зерен озимой пшеницы зафиксировано при минеральной системе удобрения. Более низкие показатели наблюдали при органической системе удобрения и на варианте без применения удобрений. Натура зерна при минеральной и органо-минеральной системах удобрения соответствовала второму классу качества (по ГОСТ 3768-10 не менее 740 г/л) и составляла 740,2–742,7 г/л. Обработка почвы существенно не влияла на натуру зерна озимой пшеницы. На варианте мелкой безотвальной обработки отмечено существенное уменьшение показателя стекловидности зерна, что объясняется снижением агрофизических и агрохимических показателей плодородия почвы. Установлено повышение содержания белка (на 1,4–3,5 %) в зерне пшеницы озимой при минеральной и органо-минеральной системах удобрения, а применение мелкой безотвальной обработки почвы приводило к снижению этого показателя (на 4,3 %) по сравнению с контролем. При минеральной системе удобрения зерно пшеницы озимой формировало более высокое содержание клейковины по сравнению с органо-минеральной и органической системами. При мелкой безотвальной обработке почвы содержание клейковины в зерне существенно снижалось по сравнению с контролем (на 4,7 %). Число падения у зерна озимой пшеницы при минеральной и органо-минеральной системах удобрения было достаточно высоким (в пределах 225–231 с), существенно выше по сравнению с контролем – при дифференцированной и отвально-безотвальной обработках почвы. При органо-минеральной системе удобрения урожайность озимой пшеницы существенно не отличалась от этого показателя при минеральной системе. Существенно снизилась урожайность озимой пшеницы по сравнению с контролем (на 0,8 т/га) при мелкой безотвальной обработке почвы. Выводы. Показатели качества зерна озимой пшеницы были лучше при минеральной и органо-минеральной системах удобрения. При органической системе ухудшались вследствие дефицита азота. Применение мелкой безотвальной обработки почвы существенно снижало показатели качества зерна озимой пшеницы. Наивысшую урожайность озимой пшеницы отмечено при минеральной системе удобрения (6,8 т/га), существенно ниже – при органической системе удобрения.Мета. Встановити особливості формування врожайності та якості зерна пшениці озимої залежно від системи удобрення та основного обробітку ґрунту в Лісостепу України. Методи. Польовий, лабораторний, математико-статистичні (кореляційний, дисперсійний) з використанням комп’ютерних програм Microsoft Office Excel та Statistica 6,0. Дослідження проводили впродовж 2011–2017 рр. у стаціонарному польовому досліді на дослідному полі Навчально-науково-інноваційного центру агротехнологій ТОВ «Агрофірма «Колос» (Сквирський район Київської області). Результати. Найбільшу масу 1000 насінин озимої пшениці зафіксовано за мінеральної системи удобрення. Нижчі показники спостерігали за органічної системи удобрення та на варіанті без застосування добрив. Натура зерна за мінеральної і органо-мінеральної систем удобрення відповідала другому класу якості (згідно з ДСТУ 3768-10 не менше 740 г/л) і становила 740,2–742,7 г/л. Обробіток ґрунту істотно не впливав на натуру зерна пшениці озимої. На варіанті мілкого безполицевого обробітку ґрунту відмічено істотне зменшення показника склоподібності зерна, що пояснюється зниженням агрофізичних та агрохімічних показників родючості ґрунту. Встановлено підвищений вміст білка (на 1,4–3,5 %) в зерні пшениці озимої за мінеральної і органо-мінеральної системи удобрення, а застосування мілкого безполицевого обробітку ґрунту призводило до зниження цього показника (на 4,3 %) порівняно до контролю. За мінеральної системи удобрення зерно пшениці озимої формувало вищий вміст клейковини порівняно з органо-мінеральною та органічною системами. За мілкого безполицевого обробітку ґрунту вміст клейковини у зерні істотно знижувався порівняно до контролю  (на 4,7 %). Число падання у зерна пшениці озимої за мінеральної та органо-мінеральної систем удобрення було досить високим (у межах 225–231 с), істотно вищим порівняно з контролем – за диференційованого та полицево-безполицевого обробітку ґрунту. За органо-мінеральної системи удобрення врожайність пшениці озимої істотно не відрізнялась від цього показника за мінеральної системи. Істотне зниження врожайності пшениці озимої порівняно з контролем (на 0,8 т/га) відбулося за мілкого безполицевого обробітку ґрунту. Висновки.  Показники якості зерна пшениці озимої були кращими за мінеральної і органо-мінеральної системи удобрення. За органічної системи вони були гіршими внаслідок дефіциту азоту. Застосування мілкого безполицевого обробітку ґрунту суттєво знижувало показники якості зерна пшениці озимої. Найвищу врожайність пшениці озимої відмічено за мінеральної системи удобрення (6,8 т/га), істотно нижчу – за органічної системи удобрення

Екологізація насіннєвих посівів пшениці озимої

Purpose. To study the influence of biological preparations on yield and seed quality of bread winter wheat. Methods. Laboratory (evaluating 1000 seed weight, activity of seed sprouting, seed vigor, laboratory germination, number of embryonic roots and coleoptile length); measuring and weight (yielding capacity); mathematical statistics (to assess the validity of research results). Results. It was established that when treating winter wheat crops with biofertilizers during spring and summer vegetation,, the yields of the cultivar Kolos Myronivshchyny, Myronivska storichna, Natalka, Yuviliar Myronivsky increased by 0.28-0.37 t/ha, the 1,000 seed weight increased by 1.3-1.5 g. The best result was obtained with the use of biofertilizer “Biokompleks BTU” in the VIII stage of organogenesis at the rate of 500 ml/ha. Spraying winter wheat crop with “Microbiological component of culture” (1 l/ha) resulted in increase of the yield (by 0.22-0.45 t/ha), output of conditioned seeds (by 3.0-8.0 %) and 1,000 seed weight (by 1.3-2.0 g). The highest yield for varieties Horlytsia myronivska (5.50 t/ha) and Hospodynia myronivska (6.05 t/ha) was obtained by application of the fertilizer “Microbiological component of culture” on the III, IV and VIII stages of organogenesis. In the case of application of the biofertilizers, a tendency has been found to increase indices of seed sprouting activity, seed vigor, laboratory germination, coleoptile length and number of embryonic roots in comparison with the control. Conclusions. Based on the results obtained, increase in the yields, sowing qualities and biological indices of winter wheat seeds produced on crops treated with the biofertilizers was revealed. To be adopted into production it is recommended to carry out spraying seed crops in spring-summer period of vegetation with the biofertilizers "Biokompleks BTU" and "Microbiological component of culture".Цель. Изучить влияние биологических препаратов на урожайность и посевные качества семян пшеницы мягкой озимой. Методы. Лабораторный (определение массы 1000 семян, активности наклевывания, энергии прорастания, лабораторной всхожести, количества зародышевых корешков и длины колеоптиле); измерительно-весовой (урожайность); математической статистики (оценка достоверности результатов исследований). Результаты. Установлено, что при внесении биоудобрений в период весенне-летней вегетации пшеницы озимой урожайность сортов Колос Миронівщини, Миронівська сторічна, Наталка, Ювіляр Миронівський повышалась на 0,28−0,37 т/га, масса 1000 семян увеличивалась на 1,3–1,5 г. Лучший результат получен при применении биоудобрения Биокомплекс БТУ на VIII этапе органогенеза с нормой расхода 500 мл/га. При внесении на посевах озимой пшеницы биологического удобрения Микробиологический компонент культуры (1 л/га) повышались урожайность (на 0,22–0,45 т/га), выход кондиционных семян (на 3,0–8,0%) и масса 1000 семян (на 1,3–2,0 г). Максимальная урожайность у сортов Горлиця миронівська (5,50 т/га) и Господиня миронівська (6,05 т/га) получена при внесении Микробиологического компонента культуры на III, IV и VIII этапах органогенеза. На вариантах внесения биоудобрений выявлена тенденция к повышению показателей активности наклевывания, энергии прорастания, лабораторной всхожести семян, длины колеоптиле и количества зародышевых корешков по сравнению с контролем. Выводы. На основе полученных результатов выявлено повышение урожайности, посевных качеств и биологических показателей у семян пшеницы озимой, выращенных при обработке посевов биоудобрениями. Для внедрения в производство рекомендуем проводить опрыскивание семенных посевов в весенне-летний период вегетации биопрепаратами Биокомплекс БТУ и Микробиологический компонент культуры.Мета. Вивчити вплив біологічних препаратів на врожайність і посівні якості насіння пшениці м'якої озимої. Методи. Лабораторний (визначення маси 1000 насінин, активності кільчення, енергії проростання, лабораторної схожості, кількості зародкових корінців і довжини колеоптиле), вимірювально-ваговий (урожайність), математичної статистики (оцінка достовірності результатів досліджень). Результати. Дослідженнями встановлено, що за внесення біодобрив у період весняно-літньої вегетації врожайність сортів пшениці озимої Колос Миронівщини, Миронівська сторічна, Наталка, Ювіляр Миронівський підвищувалась на 0,28−0,37 т/га, маса 1000 насінин збільшувалась на 1,3–1,5 г. Найкращий результат отримано на варіанті застосування біодобрива Біокомплекс БТУ (VIII е.о.) з нормою витрати 500 мл/га. За внесення на посівах пшениці озимої біологічного добрива Мікробіологічний компонент культури (1 л/га) підвищувались урожайність (на 0,22–0,45 т/га), вихід кондиційного насіння (на 3–8 %) та маса 1000 насінин (на 1,3–2,0 г). Найвищу врожайність у сорту Горлиця миронівська (5,50 т/га) та Господиня миронівська (6,05 т/га) отримано за внесення Мікробіологічного компоненту культури на III е.о., IV е.о. і VIII е.о. На варіантах внесення біодобрива спостерігали тенденцію до зростання активності кільчення, енергії проростання, лабораторної схожості насіння, довжини колеоптиле та кількості зародкових корінців порівняно з контролем. Висновки. На основі отриманих результатів виявлено підвищення врожайності, посівних якостей та біологічних показників у насіння пшениці озимої, вирощеного за обробки насіннєвих посівів біодобривами. Для впровадження у виробництво рекомендуємо проводити обприскування насіннєвих посівів у весняно-літній період вегетації біопрепаратами Біокомплекс БТУ і Мікробіологічний компонент культури