Россия
УДК 633.16 Ячмень. Hordeum sativum Jessen
Проведена оценка районированных сортов двурядного и шестирядного ячменя по влиянию элементов продуктивности на конечную урожайность в конкурсном сортоиспытании за 2009-2022 гг. (кроме 2011 и 2019 гг). Исследования проводили в условиях открытой Красноярской лесостепи. В качестве объектов исследования использованы сорта двурядного ячменя: Буян, Кедр, Биом, Оленек, Ача, Бахус, Красноярский 80, шестирядного: Агул 2 и Соболек. Регрессионный анализ показал, что урожайность в значительной степени зависела от числа зерен в колосе и массы 1000 зерен, как у двурядных, так и шестирядных сортов сибирского экотипа. Обнаружено отличие сортов красноярской ранней селекции – Красноярского 80 и Бахуса. Для них характерно более слабое влияние на урожайность всех основных элементов продуктивности.
ячмень, селекция, районированные сорта, элементы продуктивности, урожайность, корреляция
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. Сурин, Н. А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овес) / Н. А. Сурин. – Новосибирск: ИЦ ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии, 2011. – 708 с. – ISBN 978-5-904424-74-9. – EDN YWLGOU.
2. Анисимова, Н. Н. Элементы структуры урожая сортов ярового ячменя и их вклад в формирование высокой продуктивности растений / Н. Н. Анисимова, Е. В. Ионова // Зерновое хозяйство России. – 2016. – № 5. – С. 40–43. – EDN XRLIGT.
3. Волкова, Л. В. Урожайность яровой мягкой пшеницы и ее связь с элементами продуктивности в разные по метеорологическим условиям годы / Л. В. Волкова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2016. – № 6 (55). – С. 9–15. – EDN WZIRLV.
4. Мартынова, С. В. Взаимосвязь морфометрических параметров ярового ячменя с урожайностью / С. В. Мартынова, В. Н. Пакуль, Д. Е. Андросов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2019. – Т. 49. – № 5. – С. 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. Аниськов, Н. И. Яровой ячмень в Западной Сибири (селекция, семеноводство, сорта): монография / Н. И. Аниськов, П. В. Поползухин. – Омск: Вариант-Омск, 2010. – 388 с. – EDN QLBKRJ.
9. Левакова, О. В. Вариабельность элементов структуры урожая ярового ячменя в зависимости от гидротермических условий вегетации / О. В. Левакова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2022. – Т. 23. – № 3. – С. 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. Липшин, А. Г. Сибирский генофонд ячменя и его использование для селекции в Восточной Сибири: специальность 06.01.05 "Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений": диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Липшин Алексей Геннадьевич. – Красноярск, 2016. – 155 с. – 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.
