Екологічна пластичність, стабільність та азотфіксуюча здатність сортів бобу овочевого у Лісостепу України
Анотація
Метою досліджень передбачалося дослідження впливу кліматичних умов років досліджень на зміну показників продуктивності й екологічної пластичності й стабільності сортів бобів овочевих. Крім цього, досліджено азотфіксуючий потенціал сортів бобів овочевих для біологізації галузі землеробства. Дослідження проведені в умовах навчально-виробничого відділу Уманського національного університету садівництва впродовж 2020-2022 рр., використано дев’ять сортів бобів овочевих. Для вивчення параметрів адаптивної мінливості використано стандартні методи статистичного аналізу. У результаті порівняльного вивчення дано характеристику різних параметрів адаптивного потенціалу сортів бобів овочевих за ознаками: настання фази технічної стиглості: Б’янко і Екстра Грано Віолетто – 78 діб. За врожайністю й адаптивністю у фазу технічної стиглості виділилися сорти Віндзорські (16,42 т/га), Б’янко (13,73 т/га) і Свитязь (11,51 т/га), за врожайністю й адаптивністю у фазу біологічної стиглості сорти Бахус (1,92 т/га) і Свитязь (1,90 т/га); з підвищеним вмістом протеїну у незрілому зерні сорти Кармазін (12,77 г/100 г), Віндзорські (13,51 г/100 г), Б’янко (14,30 г/100 г), Зелені низинні (14,43 г/100 г); з високою азотфіксуючою здатністю сорти Українські слобідські (67,7 кг/га), Віндзорські (71,0 кг/га) і Екстра Грано Віолетто (75,7 кг/га). Результати статистичного аналізу показали істотний вплив екологічних умов на формування показників продуктивності сортів бобу овочевого і більшу залежність від екологічних умов (CVA = 10,40-82,7 %) аніж від генетичної складової (CVG = 5,76-39,7 %). Отримані дані вказують, що є тенденція зворотного зв’язку між врожайністю і стабільністю врожаю, причому низьковрожайні сорти демонструють стабільність, а високоврожайні сорти – нестабільні. Представлені результати дають уявлення про зміну параметрів продуктивності бобів овочевих за контрастних погодних умов, що дає змогу виділити сорти з високою продуктивністю на продовольчі цілі та з більшою часткою високобілкової й енергетично цінної споживчої продукції. Виділено сорти з підвищеною азотфіксуючою здатністю, що сприятиме зменшенню використання синтетичних добрив
Ключові слова
урожайність; адаптивність; насіння; харчова цінність; вміст протеїну
[1] Animal Feed Resources Information System. (n.d.). Retrieved from https://www.feedipedia.org
[2] Aybegün, T. (2021). Advantages of grain legume-cereal intercropping in sustainable agriculture. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 9(8), 1560-1566. doi: 10.24925/turjaf.v9i8.1560-1566.4481.
[3] Barroso, L.M., Teodoro, P.E., Nascimento, M., Torres, F.E., Dos Santos, A., Corrêa, A.M., Sagrilo, E., Corrêa, C.C., Silva, F.A., & Ceccon, G. (2016). Bayesian approach increases accuracy when selecting cowpea genotypes with high adaptability and phenotypic stability. Genetics and Molecular Research, 15(1), article number 15017625. doi: 10.4238/gmr.15017625.
[4] Barvinchenko, S., Temchenko, I., & Tsytsiura, T. (2023). Regularities of formation of quantitative morphometry of fаba bean plants in the system of variation-correlation analysis. Feeds and Feed Production, 95, 128-137. doi: 10.31073/kormovyrobnytstvo202395-11.
[5] Biliavska, L., Biliavskiy, Y., Mazur, O., & Mazur, O. (2021). Adaptability and breeding value of soybean varieties of poltava breeding. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 27(2), 312-322.
[6] Cammarano, D., Olesen, J.E., Helming, K., Foyer, C., Schönhart, M., Brunori, G., Bandru, K., Bindi, M., Padovan, G., Thorsen, B., Freund, F., & Abalos, D. (2023). Models can enhance science-policy-society alignments for climate change mitigation. Nature Food, 4, 632-635 doi: 10.1038/s43016-023-00807-9.
[7] Chiara, D.N., Enggrob, E., Olesen, J., Sørensen, P., & Rasmussen, J. (2023). Faba bean productivity, yield stability and N2-fixation in long-term organic and conventional crop rotations. Field Crops Research, 295, article number 108894. doi: 10.1016/j.fcr.2023.108894.
[8] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from http://www.cbd.int/.
[9] DSTU 7804:2015. (2016). Fruit and vegetable processing products. Methods for determination of dry matter or moisture. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=85318.
[10] DSTU ECE LLC FFV-06:2007. (2008). Beans. Guidelines for supply and quality control (ECE LLC FFV-06:2001, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=84171.
[11] DSTU ISO 5983-2003. (2004). Animal feed. Determination of nitrogen content and calculation of crude protein content. Kjeldahl method (ISO 5983:1997, IDT). Retrieved from https://budstandart.ua/normativ-document.html?id_doc=91956.
[12] Eberhart, S.A., & Russell, W.A. (1966). Stability parameters for comparing varieties. Crop Science, 6(1), 36-40.
[13] European Commission. (2021). EU Feed Protein Balance Sheet (Forecast) 2021-2022. Retrieved from https:// agriculture.ec.europa.eu/data-and-analysis/markets/overviews/balance%20-sheets-sector/oilseeds-andprotein-crops_en.
[14] EUROSTAT (2022). Retrieved from http://surl.li/jgwifj.
[15] FAOSTAT. (n.d.). Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL.
[16] Francis, C.M., Enneking, D., & Abd El Moneim, A. (2000). When and where will vetches have an impact as grain legumes? In R. Knight (Ed.) Current plant science and biotechnology in agriculture (pp. 375-384). Dordrecht: Springer. doi: 10.1007/978-94-011-4385-1_34.
[17] Frimpong, A., Sinha, A., Tar’an, B., Warkentin, T.D., Gossen, B.D., & Chibbar, R.N. (2009). Genotype and growing environment influence chickpea (Cicer arietinum L.) seed composition. Journal of the Science of Food and Agriculture, 89(12), 2052-2063. doi: 10.1002/jsfa.3690.
[18] Grasshoff, C. (1990). Effect of pattern of water supply on Vicia faba L. Part 1: Dry matter partitioning and yield variability. Netherlands Journal of Agricultural Science, 38(1), 21-44. doi: 10.18174/njas.v38i1.16608.
[19] Greveniotis, V., Bouloumpasi, E., Zotis, S., Korkovelos, A., Kantas, D., & Ipsilandis, C.G. (2023). Genotype-byenvironment interaction analysis for quantity and quality traits in faba beans using AMMI, GGE models, and stability indices. Plants, 12(21), article number 3769. doi: 10.3390/plants12213769.
[20] Jensen, E.S., Peoples, M.B., & Hauggaard-Nielsen, H. (2010). Faba bean in cropping systems. Field Crops Research, 115(3), 203-216. doi: 10.1016/j.fcr.2009.10.008.
[21] Jha, A.B., Arganosa, G., Tar’an, B., Diederichsen, A., & Warkentin, T.D. (2012). Characterization of 169 diverse pea germplasm accessions for agronomic performance, Mycosphaerella blight resistance and nutritional profile. Genetic Resources and Crop Evolution, 60, 747-761. doi: 10.1007/s10722-012-9871-1.
[22] Khazaei, H., & Vandenberg, A. (2020). Seed mineral composition and protein content of faba beans (Vicia faba L.) with contrasting tannin contents. Agronomy, 10(4), article number 511. doi: 10.3390/agronomy10040511.
[23] Khazaei, H., O’Sullivan, D.M., Stoddard, F.L., Adhikari, K.N., Paull, J.G., Schulman, A.H., Andersen, S.U., & Vandenberg, A. (2021). Recent advances in faba bean genetic and genomic tools for crop improvement. Legume Science, 3(3), article number e75. doi: 10.1002/leg3.75.
[24] Klippenstein, S., Khazaei, H., Vandenberg, A., & Schoenau, J. (2021). Nitrogen and phosphorus uptake and nitrogen fixation estimation of faba bean (Vicia faba L.) in Western Canada. Agronomy Journal, 114(1), 811-824. doi: 10.1002/agj2.20945.
[25] Lizarazo, C.I., Lampi, A.M., Liu, J., Sontag-Strohm, T., Piironen, V., & Stoddard, F.L. (2015). Nutritive quality and protein production from grain legumes in a boreal climate. Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(6), 2053-2064. doi: 10.1002/jsfa.8213.
[26] López-Bellido, F.J., López-Bellido, L., & López-Bellido, R.J. (2005). Competition, growth and yield of faba bean (Vicia faba L.). European Journal of Agronomy, 23(4), 359-378. doi: 10.1016/j.eja.2005.02.002.
[27] Maluk, M., Ferrando-Molina, F., Lopez del Egido, L., Langarica-Fuentes, A., Yohannes, G.G., Young, M.W., Martin, P., Gantlett, R., Kenicer, G., Hawes, C., Begg, G.S., Quilliam, R.S., Squire, G.R., Young, J.P.W., Iannetta, P.P.M., & James, E.K. (2022). Fields with no recent legume cultivation have sufficient nitrogen-fixing rhizobia for crops of faba bean (Vicia faba L.). Plant and Soil, 472, 345-368. doi: 10.1007/s11104-021-05246-8.
[28] Marshall, J., Zhang, H., Khazaei, H., Mikituk, K., & Vandenberg, A. (2021). Targeted quantification of B vitamins using ultra-performance liquid chromatography-selected reaction monitoring mass spectrometry in faba bean seeds. Journal of Food Composition and Analysis, 95, article number 103687. doi: 10.1016/j.jfca.2020.103687.
[29] Nelson, W.C.D., Siebrecht-Scholl, D.J., Hoffmann, M.P., Rotter, R.P., Whitbread, A.M., & Link, W. (2021). What determines a productive winter bean-wheat genotype combination for intercropping in central Germany? European Journal of Agronomy, 128, article number 126294. doi: 10.1016/j.eja.2021.126294.
[30] Neugschwandtner, R.W., Bernhuber, A., Kammlander, S., Wagentristl, H., Klimek-Kopyra, A., Lošák, T., Bernas, J., Koppensteiner, L.J., Zholamanov, K.K., Ghorbani, M., & Kaul H.P. (2023). Effect of two seeding rates on nitrogen yield and nitrogen fixation of winter and spring faba bean. Plants, 12(8), article number 1711. doi: 10.3390/ plants12081711.
[31] Ntatsi, G., Karkanis, A., Yfantopoulos, D., Olle, M., Travlos, I., Thanopoulos, R., Bilalis, D., Bebeli, P., & Savvas, D. (2018). Impact of Variety and farming practices on growth, yield, weed flora and symbiotic nitrogen fixation in faba bean cultivated for fresh seed production. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B — Soil & Plant Science, 68(7), 619-630. doi: 10.1080/09064710.2018.1452286.
[32] Oliveira, M., Castro, C., Coutihno, J., & Trindade, H. (2019). N supply and pre-cropping benefits to triticale from three legumes in rainfed and irrigated Mediterranean crop rotations. Field Crops Research, 237, 32-42. doi: 10.1016/j.fcr.2019.04.010.
[33] Pankou, C., Lithourgidis, A., Menexes, G., & Dordas, C. (2022). Importance of selection of cultivars in wheatpea intercropping systems for high productivity. Agronomy, 12(10), article number 2367. doi: 10.3390/ agronomy12102367.
[34] Posypanov, G.S. (1991). Methods for studying the biological fixation of nitrogen in the air: A reference guide. m.: Agropromizdat.
[35] Rezaei, E.E., Webber, H., Asseng, S., Boote, K., Durand, J.L., Ewert, F., Pierre Martre, P., & MacCarthy, D.S. (2023). Climate change impactson crop yields. Nature Reviews Earth & Environment, 4, 831-846. doi: 10.1038/s43017023-00491-0.
[36] Rossielle, A.A., & Hemblin, J. (1981). Theoretical aspects of selection for yield in stress and non- stress environments. Crop Science, 21, 943-946.
[37] Santos, A., Ceccon, G., Rodrigues, E., Teodoro, P., Correa, A., Torres, F., & Alvarez, R. (2017). Selection of cowpea genotypes for Mato Grosso do Sul viaGGE Biplot and linear regression. Bioscience Journal, 33(3), 631-638. doi: 10.14393/BJ-v33n3-33785.
[38] State register of plant varieties suitable for dissemination in Ukraine. (n.d.). Retrieved from https://minagro. gov.ua/file-storage/reyestr-sortiv-roslin.
[39] Sufar, E., Hasanaliyeva, G., Wang, J., Leifert, H., Shotton, P., Bilsborrow, P., Rempelos, L., Volakakis, N., & Leifert, C. (2024). Effect of climate, crop protection, and fertilization on disease severity, growth, and grain yield parameters of faba beans (Vicia faba L.) in Northern Britain: Results from the long-term NFSC trials. Agronomy, 14(3), article number 422. doi: 10.3390/agronomy14030422.
[40] Tadesse, S.G., Khazaei, H., Podder, R., & Vandenberg, A. (2023). Dissection of genotype-by-environment interaction and simultaneous selection for grain yield and stability in faba bean (Vicia faba L.). Agronomy Journal, 115(2), 474-488. doi: 10.1002/agj2.21268.
[41] Temesgen, T., Keneni, G., Sefera, T., & Jarso, M. (2015). Yield stability and relationships among stability parameters in faba bean (Vicia faba L.) genotypes. The Crop Journal, 3(3), 258-268. doi: 10.1016/j.cj.2015.03.004.
[42] Unkovich, M., Herridge, D., Peoples, M., Cadisch, G., Boddey, B., Giller, K., Alves, B., & Chalk, P.M. (2008). Measuring plant-associated nitrogen fixation in agricultural systems. Canberra: Australian Centre for International Agricultural Research.
[43] Warsame, A.O., Michael, N., O’Sullivan, D.M., & Tosi, P. (2020). Identification and quantification of major faba bean seed proteins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68, 8535-8544. doi: 10.1021/acs.jafc.0c02927.
[44] World Reference Base. (n.d.). Retrieved from https://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-classification/ world-reference-base/en/.
[45] Zhao, J., Chen, J., Beillouin, D., Lambers, H., Yang, Y., Smith, P., Zeng, Z., Olesen, J.E., & Zang, H. (2022). Global systematic review with meta-analysis reveals yield advantage of legume-based rotations and its drivers. Nature Communications, 3, article number 4926. doi: 10.1038/s41467-022-32464-0.