Russian Federation
633.16
The assessment of the zoned cultivars of double-row and six-row barley in terms of influence of productivity traits on final yield in a competitive variety trials for 2009-2022 (except 2011 and 2019) was carried out. Researches were conducted under the conditions of the open Krasnoyarsk forest-steppe. As objects of the research double-row barley varieties were used: Buyan, Kedr, Biom, Olenek, Acha, Bakhus, Krasnoyarsky 80, as well as six-row barley varieties: Agul 2 and Sobolek. The regression analysis showed that the yield substantially depended on a number of grains in an ear and a 1000-grain mass for double-row varieties as well as for six-row ones of the siberian ecotype. The difference of varieties of the krasnoyarsk early days selection – Krasnoyarsky 80 and Bakhus is revealed. Little influence of all basic productivity traits on yield is typical for them.
barley, selection, the zoned cultivars, productivity traits, yield, correlation
Введение
Проблема изучения взаимосвязи урожая с элементами продуктивности и выбор стратегии отбора в различных условиях окружающей среды является весьма значимой в селекции. Как правило, вскрытие закономерностей между признаками позволяет отбирать формы растений с наилучшими сочетаниями элементов продуктивности для формирования максимального урожая. Однако существуют разные мнения по этому вопросу. При этом одни авторы предлагают проводить отбор в типичных по условиям районах, другие считают необходимым проводить оценку на благоприятном фоне при максимальном фенотипическом проявлении селекционных признаков. В противовес этому ряд авторов утверждают об эффективности отбора в стрессовых условиях, поскольку это дает возможность отбирать селекционеру наиболее адаптированные генотипы [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].
В условиях Западной Сибири Н.И. Аниськов и П.В. Поползухин [8] в своих исследованиях пришли к выводу о том, что отбор высокопродуктивных генотипов в жестких условиях необходимо вести с учетом продуктивности главного колоса (крупность, озерненность, масса 1000 зерен), при этом в более благоприятных условиях предпочтение должно отдаваться продуктивному стеблестою и синхронности его развития.
В результате изучения обширной коллекции яровой мягкой пшеницы в условиях Кировской области показана эффективность отбора по продуктивному кущению и массы 1000 зерен в оптимальных условиях, что обеспечивает высокий потенциал и широкую норму реакции создаваемых сортов. При этом отбор по длине колоса может быть эффективен вне зависимости от условий вегетации [3].
О.В. Левакова [9] в условиях Рязанской области установила, что элементы продуктивности, обладая взаимным влиянием, способны компенсировать друг друга. Автор выявил, что в условиях острой засухи ведущая роль в формировании урожая ячменя принадлежит длине колоса (r = +0,437) и числу зерен в нем (r = +0,279). В то же время в увлажненные годы на продуктивность ячменя существенно влияли высота растений (r = +0,890), параметры продуктивности колоса: масса зерна с колоса (r = +0,810), количество зерен в нем (r = +0,806), длина колоса (r = +0,774) и масса 1000 зерен (r = +0,640).
Данные исследований М. Гочевой [10], полученные в условиях Европы (Болгария) с высоким биоклиматическим потенциалом региона подтверждают максимальное положительное влияние массы зерна с колоса и продуктивного кущения на урожайность ячменя.
Исследованиями А.Г. Липшина, проведенными с использованием образцов сибирского генофонда в 2008-2012 гг в условиях Красноярской лесостепи показана возможность отбора высокопродуктивных генотипов с повышенными параметрами продуктивности главного колоса и более высокой массой зерна с растения [11].
Цель исследования – выявить ведущие элементы продуктивности районированных сортов двурядного и шестирядного ячменя сибирской селекции.
Методы исследований
Сорта ярового ячменя изучали в питомнике конкурсного сортоиспытания на опытном поле Красноярского НИИСХ. Почва чернозем обыкновенный маломощный. Предшественник – чистый пар. Содержание гумуса (по Тюрину) варьировало от 3,8% до 9,4%, нитратного азота (N-NO3,) – 3,6-18,0 мг/кг почвы, Р2О5 – 11,7-24,0 мг/100 г почвы, К2О – 11,0-19,0 мг/100 г почвы, рН почвенного раствора нейтральная.
С целью выявления ведущих элементов продуктивности, оказывающих наибольшее влияние на урожайность ячменя нами проведен регрессионный анализ сибирских сортов ранней и современной селекции в конкурсном сортоиспытании в различные по условиям годы с применением программы Statistica 10.0 [12]. Для сопоставления результатов и формирования наиболее полной выборки по набору сортов были исключены 2011 и 2019 гг. Смысл исследования заключался в изучении реакции одного и того же наиболее приспособленного сорта в контрастных условиях внешней среды.
Результаты исследований
Для практической селекции нами проанализированы 10 хозяйственно-ценных признаков у сортов и селекционных линий ячменя, созданных в Сибири. Установлена различная степень варьирования признаков ячменя: слабая – вегетационный период (Cv=7,2%), длина колоса (Cv=9,5%), число зерен в колосе (Cv=9,7%), масса 1000 зерен (Cv=8,1%), средняя – высота растений (Cv=15,7%), число растений перед уборкой (Cv=13,3%), продуктивная кустистость (Cv=13,2%), продуктивный стеблестой (Cv=15,3%). В группу признаков с сильной степенью варьирования отнесены масса зерна с растения (Cv=34,4%) и урожайность как интегрированный показатель всех сортов (Cv=28,2%).
Проведенный анализ позволил установить различный вклад вегетационного периода и элементов продуктивности в зависимости от выбранного сорта (табл. 1). Очевидно, что недостаточное развитие одного из элементов может компенсироваться за счет большего проявления другого у разных сортов и в конечном итоге положительно сказываться на формировании урожая.
У сорта Буян ведущими элементами продуктивности являются число зерен в колосе – 55,96 и масса 1000 зерен – 25,08%, в то же время продуктивное кущение имело обратный эффект и оказывало незначительное влияние на урожайность – 18,96 % (табл. 1). Высокий вклад числа зерен в урожайность сорта Буян подтверждается высокой озерненностью его колоса (до 26,3 шт.) и не высоким продуктивным кущением (1,0 шт.). У сорта Кедр ранней селекции отличительная особенность в том, что отмечен средний вклад в урожай продуктивного стеблестоя – 54,23% и массы зерна с одного растения – 45,77%. У скороспелого, крупнозерного сорта Биом наблюдается среднее влияние массы 1000 зерен – 29,68 % и высокое числа зерен в колосе – 70,32%. По-нашему мнению, это связано со стабильным формированием крупного зерна в различные по условиям годы (Cv=7,2%) по сравнению с большей изменчивостью числа зерен в колосе по годам (Cv=13,6%) у изучаемого сорта. У адаптивного сорта Оленек также наблюдается влияние параметров продуктивности колоса на уровень урожайности. При этом достоверно высокий вклад вносит масса 1000 зерен – 58,62% и средний число зерен в колосе – 41,38 %. У сорта Ача новосибирской селекции выделены два селекционных признака: высота растений – 58,96% и масса 1000 зерен – 41,04% со средней степенью влияния на урожай.
Из всего набора изучаемых сортов резко выделяются сорта красноярской ранней селекции – Красноярский 80 и Бахус. Для них характерно достоверное влияние на урожайность всех основных элементов продуктивности.
Сходство между указанными сортами заключается в положительном влиянии продуктивного кущения, длины колоса, числа зерен в колосе, массы 1000 зерен и отрицательном действии на урожай вегетационного периода и массы зерна с одного растения.
Таблица 1 ‒ Регрессионный анализ влияния вегетационного периода и отдельных элементов продуктивности на урожайность сортов двурядного ячменя сибирской селекции, 2009-2022 гг.
|
Селекционный признак |
b-коэффициент |
Std. Err. |
p-value |
|
Сорт Буян |
|||
|
Продуктивное кущение |
-0,295775 |
0,113575 |
0,031411 |
|
Число зерен в колосе |
0,873091 |
0,117505 |
0,000074 |
|
Масса 1000 зерен |
0,391428 |
0,104901 |
0,005776 |
|
Сорт Кедр |
|||
|
Продуктивный стеблестой |
0,600507 |
0,182823 |
0,009459 |
|
Масса зерна с одного растения |
0,506807 |
0,182823 |
0,021678 |
|
Сорт Биом |
|||
|
Число зерен в колосе |
0,951932 |
0,139995 |
0,000079 |
|
Масса 1000 зерен |
0,401779 |
0,139995 |
0,018478 |
|
Сорт Оленек |
|||
|
Число зерен в колосе |
0,513659 |
0,132237 |
0,003706 |
|
Масса 1000 зерен |
0,727581 |
0,132237 |
0,000379 |
|
Сорт Ача |
|||
|
Высота растений |
0,739152 |
0,109839 |
0,000086 |
|
Масса 1000 зерен |
0,514542 |
0,109839 |
0,001145 |
|
Сорт Бахус |
|||
|
Вегетационный период |
-0,212794 |
0,013282 |
0,003873 |
|
Высота растений |
-0,213040 |
0,039016 |
0,031941 |
|
Число растений перед уборкой |
0,345074 |
0,021120 |
0,003725 |
|
Продуктивное кущение |
0,284276 |
0,040996 |
0,020170 |
|
Продуктивный стеблестой |
0,339847 |
0,018609 |
0,002985 |
|
Длина колоса |
0,269861 |
0,022394 |
0,006816 |
|
Число зерен в колосе |
0,724933 |
0,040345 |
0,003083 |
|
Масса 1000 зерен |
0,170202 |
0,017874 |
0,010849 |
|
Масса зерна с одного растения |
-0,230654 |
0,047830 |
0,040412 |
|
Сорт Красноярский 80 |
|||
|
Вегетационный период, дней |
-0,15887 |
0,026093 |
0,008897 |
|
Высота растений, см |
0,31661 |
0,052214 |
0,009001 |
|
Число растений перед уборкой |
-0,55413 |
0,123182 |
0,020509 |
|
Продуктивное кущение |
0,23243 |
0,042891 |
0,012327 |
|
Длина колоса |
0,47999 |
0,093944 |
0,014505 |
|
Число зерен в колосе |
1,10263 |
0,071501 |
0,000592 |
|
Масса 1000 зерен |
0,85910 |
0,060212 |
0,000746 |
|
Масса зерна с одного растения |
-1,33786 |
0,194158 |
0,006262 |
Вероятно, это связано со схожими механизмами компенсации в течение вегетационного периода свойственные изучаемым сортам. У сорта Бахус наибольший относительный вклад в урожай отмечен у числа зерен в колосе – 25,98%, а у сорта Красноярский 80 кроме числа зерен в колосе – 21,87%, также массы 1000 зерен – 17,04% и массы зерна с одного растения с обратным эффектом – 26,54%.
При изучении вклада элементов урожайности у скороспелых шестирядных сортов ранней селекции Агул 2 и Соболек выявлена тенденция положительного влияния числа зерен в колосе – 54,91 и 64,80% соответственно (табл. 2). Как и в случае с двурядными сортами ячменя, указанный селекционный признак играет положительную роль в формировании продуктивности колоса с растения, а учитывая тот факт, что вследствие слабой кустистости урожай у шестирядных сортов в основном формируется за счет главного колоса, приобретает ведущую роль при отборе на повышение продуктивности. Кроме этого у сорта Агул 2 установлена положительная сопряженность урожая с числом растений перед уборкой – 45,09%, а у сорта Соболек с массой 1000 зерен – 35,20%.
Таблица 2 ‒ Регрессионный анализ влияния отдельных элементов продуктивности на урожайность сортов шестирядного ячменя, 2009-2022 гг.
|
Селекционный признак |
b-коэффициент |
Std. Err. |
p-value |
|
Сорт Агул 2 |
|||
|
Число растений перед уборкой |
0,654801 |
0,243947 |
0,025034 |
|
Число зерен в колосе |
0,797278 |
0,243947 |
0,009710 |
|
Сорт Соболек |
|||
|
Число зерен в колосе |
0,831938 |
0,151312 |
0,000381 |
|
Масса 1000 зерен |
0,451948 |
0,151312 |
0,015278 |
Стоит отметить, что высокие значения линейных b-коэффициентов регрессии дополнены визуальными анализами построенных графиков и подтверждены высокими коэффициентами корреляции отдельных элементов продуктивности с урожаем. В качестве наглядного примера можно привести график зависимости урожая от числа зерен в колосе у двурядного высокоозерненного сорта Буян представленного на рисунке.
Рисунок ‒ Зависимость урожайности сорта двурядного ячменя Буян от показателя число зерен в колосе, 2009-2022 гг.
Выводы и предложения
Таким образом, проведенный анализ позволил установить ведущие элементы продуктивности двурядного и шестирядного ячменя, оказывающие положительное влияние на урожайность большинства сортов сибирской селекции на дальнейшее повышение продуктивности в контрастных условиях вегетации. Для двурядных и шестирядных сортов при отборе необходимо уделять внимание параметрам продуктивности главного колоса: числу зерен в нем (вклад 21,87-70,2%) и массе 1000 зерен (вклад 6,10-58,62%), что также подтверждается предыдущими нашими исследованиями и выводами других авторов. Для сортов красноярской ранней селекции Красноярский 80 и Бахус характерно более слабое влияние на урожайность всех основных элементов продуктивности.
1. Surin, N. A. Adaptivnyy potencial sortov zernovyh kul'tur sibirskoy selekcii i puti ego sovershenstvovaniya (pshenica, yachmen', oves) / N. A. Surin. – Novosibirsk: IC GNU SibNSHB Rossel'hozakademii, 2011. – 708 s. – ISBN 978-5-904424-74-9. – EDN YWLGOU.
2. Anisimova, N. N. Elementy struktury urozhaya sortov yarovogo yachmenya i ih vklad v formirovanie vysokoy produktivnosti rasteniy / N. N. Anisimova, E. V. Ionova // Zernovoe hozyaystvo Rossii. – 2016. – № 5. – S. 40–43. – EDN XRLIGT.
3. Volkova, L. V. Urozhaynost' yarovoy myagkoy pshenicy i ee svyaz' s elementami produktivnosti v raznye po meteorologicheskim usloviyam gody / L. V. Volkova // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. – 2016. – № 6 (55). – S. 9–15. – EDN WZIRLV.
4. Martynova, S. V. Vzaimosvyaz' morfometricheskih parametrov yarovogo yachmenya s urozhaynost'yu / S. V. Martynova, V. N. Pakul', D. E. Androsov // Sibirskiy vestnik sel'skohozyaystvennoy nauki. – 2019. – T. 49. – № 5. – S. 11–20. – DOIhttps://doi.org/10.26898/0370-8799-2019-5-2. – EDN MVRPIK.
5. Becker, H. C. Correlations among some statistical measures of phenotypic stability / H. C. Becker // Euphytica. – 1981. – Vol. 30. – P. 835–840. – DOIhttps://doi.org/10.1007/BF00038812.
6. Vazquez, J. F. Correlations, epistasis and heterosis of plant height and internode length in barley / J. F. Vazquez, E. Sanchez-Monge // Genome. – 2011. – Vol. 29. – № 4. – P. 532–536. – DOIhttps://doi.org/10.1139/g87-091.
7. Verstegen, H. The world importance of barley and challenges to further improvements / H. Verstegen, O. Köneke, V. Korzun, R. Broock // Biotechnological Approaches of Barley Improvement. – 2014. – Vol. 69. – P. 3–19. – ISBN: 978-3-662-44405-4 – DOIhttps://doi.org/10.1007/978-3-662-44406-1_1.
8. Anis'kov, N. I. Yarovoy yachmen' v Zapadnoy Sibiri (selekciya, semenovodstvo, sorta): monografiya / N. I. Anis'kov, P. V. Popolzuhin. – Omsk: Variant-Omsk, 2010. – 388 s. – EDN QLBKRJ.
9. Levakova, O. V. Variabel'nost' elementov struktury urozhaya yarovogo yachmenya v zavisimosti ot gidrotermicheskih usloviy vegetacii / O. V. Levakova // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. – 2022. – T. 23. – № 3. – S. 327–333. – DOIhttps://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.3.327-333. – EDN BSOZZS.
10. Gocheva, M. Study of the productivity elements of spring barley using correlation and path- coefficient analysis / M. Gocheva // Turkish Journal of Agricultural and Natural Science. – 2022. – Issue 2. – P. 1638–1641.
11. Lipshin, A. G. Sibirskiy genofond yachmenya i ego ispol'zovanie dlya selekcii v Vostochnoy Sibiri: special'nost' 06.01.05 "Selekciya i semenovodstvo sel'skohozyaystvennyh rasteniy": dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata sel'skohozyaystvennyh nauk / Lipshin Aleksey Gennad'evich. – Krasnoyarsk, 2016. – 155 s. – EDN XWCGXT.
12. Field, A. Discovering Statistics Using R / A. Field, J. Miles, Z. Field. – London: SAGE Publications Ltd, 2012. – 992 p. – ISBN: 1446200450 – DOIhttps://doi.org/10.1111/insr.12011_21.
