CC BY
44
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10704 УДК 635.65:631.527
Параметры продуктивности полукарликовых линий гороха посевного
Е. В. КОЖУХОВА
Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН», просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили в лесостепной зоне Красноярского края в 2016-2018 гг. с целью определения параметров продуктивности полукарликовых селекционных линий гороха посевного. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый со средней обеспеченностью подвижным фосфором и высокой подвижным калием (по Чирикову). Кислотность почвенного раствора (pH=6,8). В 2016 и 2017 гг. отмечали избыточное увлажнение (гидротермический коэффициент 1,4 и 1,5 соответсвенно), условия 2018 г. были близки к оптимальным (гидротермический коэффициент 1,0). Исследования проводили по методике государственного конкурсного сортоиспытания. Материалом для исследования служили 6 полукарликовых линий гороха, стандартами - среднестебельные сорта Аннушка и Яхонт. Сравнение генотипов гороха полукарликовых линий со среднестебельными стандартами выполняли в процентном соотношении. Связь количества семян на растении с тепло- и влагообеспеченностью межфазного периода цветение-созревание была средней достоверной (r=0,547±0,192 и r=0,669±0,171 соответственно). По количеству продуктивных узлов установлена сходная тенденция (r=0,500±0,199 и r=0,736±0,155 соответственно). Больше всего продуктивных узлов на растениях полукарликовых образцов сформировалось в год с избыточным увлажнением в период цветения. Самой высокой урожайностью исследуемые генотипы характеризовались также в более увлажненном в период цветения 2016 г., в котором полукарликовые линии превзошли среднестебельные стандарты на 3,4 ц/га. После того как в июле 2016 г. сумма осадков превысила норму на 81,4 мм, количество продуктивных узлов составило 3,2 шт. В условиях недобора осадков в июле 2017 и 2018 гг. (на 5 и 38 мм соответственно) оно уменьшилось до 2,05 и 2,25 шт. Среднестебельные сорта превосходили полукарликовые образцы по количеству продуктивных узлов на растение на 2,2...22,8 %.
Ключевые слова: горох посевной (Pisumsativum L.), селекция, полукарликовые линии, параметры продуктивности, продуктивные узлы, количество бобов, количество семян.
Сведения об авторах: Е. В. Кожухова, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник (e-mail: elena.kojuhova@ yandex.ru).
Для цитирования: Кожухова Е. В. Параметры продуктивности полукарликовых линий гороха посевного // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 7. С. 17-20. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10704.
Productivity Parameters of Semi-Dwarf Lines of Pea
E. V. Kozhukhova
Krasnoyarsk Agricultural Research Institute, Federal Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the SB of the RAS", prosp. Svobodnyi, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Krai in 2016-2018. The purpose was to determine the productivity parameters of semi-dwarf breeding lines of pea. The soil in the experimental field was ordinary heavy loamy chernozem with a medium provision with mobile phosphorus and high provision with mobile potassium (according to Chirikov). The acidity of the soil solution (pH) was 6.8. Excessive moistening was noted in 2016 and 2017 (hydrothermal coefficient was 1.4 and 1.5, respectively). The conditions in 2018 were close to optimal (hydrothermal coefficient was 1.0). The studies were carried out according to the method of state competitive variety trials. Material for the study was 6 lines of semi-dwarf pea. Anushka and Yakhont semi-stemmed varieties were taken as standards. The genotypes of pea of semi-dwarf lines were compared with semi-stemmed standards in percentage correlation. The correlation between the number of seeds per plant and the heat and moisture availability in the interphase flowering-maturation period was average and reliable (r = 0.547 ± 0.192 and r = 0.669 ± 0.171, respectively). In the amount of productive nodes it was found the similar tendency (r = 0.500 ± 0.199 and r = 0.736 ± 0.155, respectively). The most of productive nodes on the plants of semi-dwarf lines formed in the year with excessive moisture availability during the flowering period. The genotypes under study showed the highest yield in the flowering period of 2016 with higher moisture availability, in which semi-dwarf lines exceeded semi-stemmed standards by 0.34 t/ha. In July 2016 the amount of precipitation exceeded the norm by 81.4 mm. The number of productive nodes, in that case, amounted to 3.2 pieces. Under the conditions of rainfall shortage in July 2017 and 2018 (by 5 and 38 mm respectively) it decreased to 2.05 and 2.25 pcs. The semi-stemmed varieties exceeded the semi-dwarf samples in the number of productive nodes per plant by 2.2-22.8%. Keywords: pea (Pisum sativum L.); breeding; semi-dwarf lines; productivity parameters; productive nodes; bean number; seed number.
Author Details: E. V. Kozhukhova, Cand. Sc. (Agr.), research fellow (e-mail: [email protected]).
For citation: Kozhukhova E. V. Productivity Parameters of Semi-Dwarf Lines of Pea. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol.
33. No. 7. Pp. 17-20 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10704.
Горох посевной (Pisum sativum L.) - основная зернобобовая культура, имеющая широкий ареал распространения [1, 2, 3]. В последние годы развитие её селекции характеризуется распространением новых генотипов, улучшающих технологичность возделывания [4, 5]. Их характерная особенность - наличие неосыпающихся семян, листа усатого типа, а также короткого, устойчивого к полеганию стебля.
Согласно широкому унифицированному классификатору СЭВ к полукарликовому типу относят
растения с длиной стебля 31...60 см [6]. Согласно исследованиям Л. В. Омельянюк длина стебля имеет сильную положительную прямолинейную связь с продолжительностью вегетационного периода, и среднюю - с суммой температур и осадков за вегетацию [7]. Однако высота стебля - генотипический признак, который контролирует сочетание определенных генов [8].
Основное влияние на урожайность оказывают крупность семян и их масса с растения. Формирование элементов продуктивности гороха зависит от
абиотических факторов, поэтому исследования проводят в соответствующих почвенно-климатических условиях [9, 10].
При создании сортов разных групп спелости рекомендуют подбирать родительские формы, учитывая сопряженность периодов онтогенеза и признак число непродуктивных узлов [11].
Продуктивность короткостебельных образцов гороха в Красноярской лесостепи ранее не исследовали. Адаптивность этих показателей в определенных почвенно-климатических условиях также изучена недостаточно. По данным проведенных ранее исследований ее урожайность короткостебельных образцов гороха в Восточной Сибири в большей степени зависит от влагообеспеченности в фазы прорастания семян и цветения растений [12].
Цель исследования - изучить продуктивность и связь элементов ее структуры с тепло- и влагообе-спеченностью у полукарликовых селекционных линий гороха посевного для создания сорта, адаптированного к условиям Красноярского края.
Для ее достижения решали следующие задачи: сравнить показатели продуктивности (количество продуктивных узлов, бобов и семян на растение, массу 1000 семян) полукарликовых селекционных линий и среднестебельных стандартов;
выявить сопряженность признаков продуктивности с тепло- и влагообеспеченностью основных фенологических периодов.
Условия, материалы и методы. Эксперименты проводили на опытных полях Красноярского НИИСХ в 2016-2018 гг. Метеоусловия разных лет отличались от среднемноголетних значений (табл. 1). В 2016 г. наибольшее количество осадков выпало в первой декаде июля, в 2017 г. величина этого показателя превысила среднемноголетнее значение на 100 мм, причем максимум пришелся на август месяц. В 2018 г., наоборот, сложились засушливые условия -сумма осадков отставала от среднегодовых значений
Таблица 1. Метеоусловия лет исследования
Месяц Отклонение от среднемноголетнего
2016 г. 1 2017 г. 1 2018 г.
Среднесуточная температура, °С
Май -1,3 1,1 -2,1
Июнь 4,3 4,8 5
Июль 1,6 -0,2 -1,2
Август 0,7 0,4 2,6
Количество садков, мм
Май 22,6 7 4
Июнь -4,3 5 -15
Июль 81,4 -5 -38
Август -4,9 93 -41
ГТК 1,4 1,5 1,0
на 90 мм.
Для 2016-2017 гг. было характерно избыточное увлажнение вегетационного периода (ГТК=1,4 и 1,5 соответственно), в 2018 г. оно соответствовало норме (ГТК=1,0).
Почва опытного участка - чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый. Содержание нитратного азота (N-N03) в пахотном слое низкое (4...6 мг/кг почвы), подвижного фофора и калия (по Чирикову) -среднее (19,7 мг/100 г) и высокое (12,6 % мг/100 г) соответственно. Кислотность почвенного раствора близка к нейтральной (рН=6,8). Содержание гумуса в пахотном слое - 7,8 % (по Тюрину).
Предшественник - чистый пар. Обработку почвы
осуществляли согласно зональным рекомендациям [13]. Осенью проводили отвальную вспашку, весной -боронование и предпосевную культивацию. Посев выполняли сеялкой ССФК-7 нормой 1,3 млн всхожих семян/га в первой-второй декаде мая в зависимости от метеоусловий.
В качестве материала для исследования использовали 6 полукарликовых линий гороха с усатым типом листа селекции Красноярского НИИСХ: Ç Alico х б Радомир - Г-171, Г-178, Д-40; Ç Alico х б Кемчуг - Д-28, Д-39, Д-94 (с неосыпающими-ся семенами). Сравнительную оценку некоторых элементов продуктивности (количество фертиль-ных узлов, бобов и семян на растение) проводили с двумя районированными среднестебельными сортами - Аннушка (листочковый тип) и Яхонт (с видоизмененным усатым типом листа и неосыпаю-щимися семенами).
Расчет коэффициентов корреляции выполняли в программе Microsoft Office Excel. Ошибку корреляции рассчитывали по формуле:
Sr = (1 - r2)/(n - 2), [14]
где Sr - ошибка коэффициента корреляции; r - коэффициент корреляции; n - численность выборки, то есть число пар значений, по которым рассчитывали выборочный коэффициент корреляции.
Рассчитывали коэффициенты корреляции (r) элементов продуктивности полукарликовых образцов с тепло- и влагообеспеченностью (средняя температура и сумма осадков соответственно), величины которых определяли в фазе полных всходов, цветения и созревания.
Учеты структуры урожая проводили в соответствии с методикой государственного сортоиспытания [15]. Определяли количество непродуктивных узлов от корневой шейки до первого фертильного узла, количество плодоносящих узлов, количество бобов и семян на растении, а также высоту стебля от корневой шейки до точки роста. Также учитывали массу 1000 семян (14 %-ной влажности).
Результаты и обсуждение. Стандартные сред-нестебельные сорта превосходили полукарликовые селекционные линии по такому важному показателю продуктивности, как количество фертильных узлов. Разница варьировала от 2,2 % (с линией Д-40) до 22,8% (с Д-178).
Самый значительный размах варьирования и более высокую среднюю величину этого показателя у полукарликовых линий наблюдали в 2016 г., когда основное количество осадков пришлось на период цветения.
Наибольшей урожайностью сорта и образцы также характеризовались в самом увлажненном в период цветения 2016 г., в котором полукарликовые линии превзошли среднестебельные стандарты на 3,4 ц/га. В менее влагообеспеченные в период цветения 2017 и 2018 гг., их средняя урожайность была меньше, чем у среднестебельных стандартов, на 2,8 ц/га и 3,2 ц/ га соответственно.
Важный сортовой признак - масса 1000 семян. За период селекции культуры от диких форм и местных сортов-популяций до лучших современных генотипов величина этого показателя возросла более чем в 4 раза [7]. Самая большая масса 1000 семян за три года формировалась у полукарликовых образцов и находилась в диапазоне от 255,7 г (линия Д-39) до 295,6 г (Д-28). У среднестебельных стандартов
Таблица 2. Отклонение показателей признаков продуктивности полукарлико- тепло- и влагообеспечен-вых линий к среднестебельным стандартам (среднее за 2016-2018 гг.), %
Образец
Масса 1000 семян, г
Количество
Г-171
Г-178
Д-39
Д-94
Д-40
Д-28
НСРП1;
+5,6 +6,8 +2,1 +4,7 +4,0 +18,0
продуктивных _узлов_
-15,3 -22,8 -13,9 -15,6 -2,2 -11,1 6,0
бобов семян
-13,2 -22,9
-10,9 -14,9
-8,5 -16,5
-3,9 -3,7
+1,6 -7,5
+4,7 -2,1
3,8 5,3
величина этого показателя была меньше: у сорта Аннушка - 248,3 г, у Яхонта - 252,7 г.
К основным признакам структуры урожая относят так же количество семян на растении. Меньшее их количество у селекционных образцов подтверждает тот факт, что число семян на растении находится в обратной зависимости с крупностью. Наибольшее в опыте количество семян на растении у всех образцов сформировалось в 2016 г., характеризовавшемся избыточным увлажнением в июле. Меньше всего, за исключением двух образцов Г-178 и Д-28, их было в избыточно увлажненном 2017 г., в котором во время цветения отмечали засушливые условия. За три года исследований самое высокое число семян на растение зафиксировано у районированного среднестебельного листочкового сорта Аннушка (20,7 шт.). Коэффициент вариации этого показателя по годам у полукарликовых и среднестебельных образцов изменялся от 2,1 % - у линии Д-28 до 22,9 % у линии Г-171.
Несмотря на то, что число семян на растении -производное от числа бобов, оно так же определяется выполненностью боба. Поэтому не все линии, характеризующиеся большим количеством бобов, имели сопоставимое количество семян, что связано с компенсаторным характером формирования продуктивных признаков.
По количеству бобов на растение только две линии Д-40 и Д-28 превзошли стандарты на 1,6 % и 4,7 % соответственно (табл. 2).
За годы исследований были установлены сильные положительные связи между количеством фертиль-ных узлов и количеством бобов (г=0,900±0,010), количеством фертильных узлов и количеством семян
ность периодов вегетации растений [7].
Анализируя взаимосвязь элементов продуктивности растений гороха с тепло- и влагообеспечен-ностью периода посев-всходы у всех образцов выявили слабую и очень слабую положительную зависимость. Коэффициент корреляции варьировал в пределах от г=0,147 для пары признаков количество осадков - количество непродуктивных узлов до г=0,423 для пары количество осадков - количество бобов на растении.
Коэффициенты корреляции тепло- и влагоо-беспеченности периода всходы-цветение с элементами структуры урожая изменялись в пределах от г=0,027 для пары количество осадков - число семян на растение до г=0,490 для показателей температура - количество бобов на растение, но преимущественно было характерно наличие слабой и очень слабой связи между рассматриваемыми показателями.
В период цветение-созревание коэффициенты корреляции варьировали в пределах от г=0,051 (температура - количество бобов) до г=0,736 (сумма осадков - количество фертильных узлов). В этот период в отличии от предыдущих рассматриваемых кроме очень слабой и слабой положительной были выявлены средние положительные связи между тепло- и влагообеспеченностью периода и количеством фертильных узлов (г=0,763 и г=0,500 соответственно), числом семян на растении (г=0,669 и г=0,547), а также между количеством выпавших осадков и высотой растений (г=0,566).
Значимые и достоверные средние положительные связи в период цветение - созревание выявлены между величиной выпавших осадков и количеством фертильных узлов и семян на растение - г=0,736±0,155; г=0,669±0,171 соответственно.
Между количеством непродуктивных узлов и тепло- и влагообеспеченностью во все фенологические периоды отмечали слабую положительную корреляцию (табл. 3).
Таблица 3. Сопряженность (г±Бг) элементов продуктивности у полукарликовых образцов с тепло- и влагообеспеченностью вегетационных периодов (среднее за 2016-2018 гг.)
Показатель Количество Масса 1000 семян Высота стебля
непродуктивных узлов фертильных узлов бобов семян
Период посев-всходы
Осадки 0,155±0,227 0,411±0,209 0,432±0,207 0,355 ±0,207 0,368±0,213 0,366±0,213
Температура 0,147±0,227 0,320±0,217 0,118±0,228 0,371±0,213 0,241±0,223 0,268±0,213
Период всходы-цветение
Осадки 0,301±0,219 0,175±0,226 0,260±0,221 0,027±0,229 0,271±0,221 0,100±0,221
Температура 0,146±0,227 0,130±0,227 0,490±0,200 0,082±0,228 0,087±0,229 0,134±0,228
Период цветение-созревание
Осадки 0,138±0,227 0,736±0,155 0,210±0,224 0,669±0,171 0,156±0,227 0,566±0,189
Температура 0,136±0,227 0,500±0,199 0,051±0,229 0,547±0,192 0,123±0,228 0,421±0,208
на растении (г=0,812±0,092), количеством бобов и числом семян на растении (г=0,885±0,074).
Показатели продуктивности, как и сама урожайность, находятся в определенной зависимости от абиотических факторов среды, основные из которых
Таким образом, формирование признаков продуктивности в разной степени зависело от тепло- и влагообеспечненности фенологических периодов, однако сильной сопряженности при этом не выявлено.
Выводы. Среднестебельные сорта превосходили полукарликовые линии по количеству продуктивных узлов на растении на 2,2...22,8 %. На количество семян на растении у полукарликовых линий гороха в условиях Красноярской лесостепи в средней степени влияла тепло- и влагообеспеченность периода цветение-созревание (количество осадков г=0,669±0,171; температура г=0,547±0,192). Количество продуктивных узлов зависело от тепло- и вла-гообеспеченности периода цветение-созревание (осадки г=0,736±0,155; температура г=0,500±0,199). Самое большое количество продуктивных узлов на растение формировалось в год, когда избыточное увлажнение приходилось на период цветения. В июле 2016 г. сумма осадков на 81,4 мм превысила среднемноголетнюю, количество продуктивных
узлов составило 3,2; в июле 2017, 2018 гг. осадков выпало меньше на 5 и 38 мм соответственно, количество продуктивных узлов было равно 2,05 и 2,25 соответственно.
По количеству бобов на растении полукарликовые селекционные линии Д-40 и Д-28 превзошли стандарты на 1,6 % и 4,7 % соответственно. Масса 1000 семян у исследуемых полукарликовых линий была выше, чем у стандартов . Величина этого показателя варьировала от 255,7 г (у образца Д-39) до 295,6 г (у Д-28), а у стандартов - от 248,3 г (у Аннушки) до 252,7 г (у Яхонта). Как по количеству продуктивных узлов, так и по массе 1000 семян лучшие показатели отмечены у линии Д-28, что дает возможность рассматривать её в качестве источника этих селекционных признаков.
Литература.
1. Костерин, О. Э. О трех культурных подвидах гороха посевного (Pisum sativum L.) // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т.21 № 6. С. 154-164.
2. Генетическое картирование симбиотических генов у гороха посевного (Pisum sativum L.) (обзор) / В. А. Жуков, О. Ю. Штарк, Т. А. Неманкин и др. // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 5. С. 593-601.
3. Biological and production responses of intercropped plants of pea, spring wheat, and linseed / A. Klimek-Kopyra, T. Zajqc, A. Oleksy et al.//Acta Agrobotanika. 2018. Vol. 71. No 2. Pp. 67-77.
4. Симбиотическая эффективность генотипов гороха посевного (Pisum sativum L.) при моделировании в вегетационном эксперименте / В. А. Жуков, Г. А. Ахтемова, А. И. Жернаков и др. // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 3. С. 607-614.
5. Чураков А. А., Валиулина Л. И. Результаты и перспективы селекции гороха усатого морфотипа в Красноярском крае // Достижения науки и техники АПК. 2014. Т. 28. № 6. С. 24-26.
6. Широкий унифицированный классификатор СЭВ рода PISUM L. Л.: ВИР, 1981. 46 с.
7. Омельянюк Л. В. Селекция гороха и сои для условий Западной Сибири: дисс. ...доктора с.-х. наук. Тюмень, 2015. 505 с.
8. Билова Т. Е., Рябова Д. Н., Анисимова И. Н. Молекулярные основы формирования карликовости у культурных растений. Сообщение 1. Нарушение роста из-за мутации генов метаболизма и сигналинга гибберелинов (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 1. С. 3-16.
9. The effect of water shortage on pea (Pisum sativum L.) productivity in relation to the pod position on the stem / A. Klimek-Kopyra, T. Zajqc, B. Skowera et al. //Acta Agrobotanika. 2017. Vol 70. No. 3. Pp. 70-82.
10. New approach to determine biological and environmental factors influencing mass of a single pea (Pisum sativum L.) seed in Silesia region in Poland using a CART model / M. Dacko, T. Zajqc, A. Synowiec et al. // European journal of agronomy. 2016. No. 74. Pp. 29-37.
11. Кайгородова И. М. Создание исходного материала гороха овощного (Pisum sativum L.) разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке: дисс. ... канд. с.-х. наук. Москва, 2014. 165 с.
12. Кожухова Е. В., Валиулина Л. И., Чураков А. А. Влияние абиотических факторов на урожайность короткостебель-ных линий гороха // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 5. С. 52-54.
13. Чураков А. А., Валиулина Л. И. Технология возделывания гороха в Красноярском крае: рекомендации. Красноярск: ООО ПК «Знак», 2013. 40 с.
14. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
15. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М.: Госагоропром СССР, 1989. 263 с.
Г
ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!
Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.
Цены договорные. Заявки отправлять по адресу: 101000, г Москва, Моспочтамт, а/я 166. Тел.: (963) 758-48-44. E-mail: [email protected]
