CC BY
138
УДК 633.1 12.:575.1 Л.В. Омельянюк,
О.А. Юсова,
Г.Я. Козлова, А.М. Асанов
УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА СОРТОВ СОИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Ключевые слова: Glycine (L) Merr., сорт, белок, жир, урожайность, индекс условий окружающей среды, коэффициенты вариации, корреляции и линейной регрессии.
Введение
Одной из ключевых задач развития сельского хозяйства было и остается увеличение объемов производства растительного белка, важнейшим источником которого служат зернобобовые культуры [1]. В мировом земледелии соя является одной из наиболее востребованных зернобобовых и масличных культур. В 2007-2012 гг. максимальный вклад в предложение сои на российском рынке вносило производство. Валовой сбор сои в этот период возрос в среднем на 29% в год. Главной причиной роста показателя стало увеличение посевных площадей, а также создание новых сортов, характеризующихся повышенной урожайностью [2]. В России к 2017 г. планируется увеличить производство семян сои до 3,0 млн т, а посевные площади — до 2,7 млн га [3].
Сильно выраженная континентальность климата основных сельскохозяйственных районов Сибири обусловливает повышенные требования к возделываемым сортам. Для условий Омской области необходимы сорта сои, пригодные к механизированной уборке, скороспелые, устойчивые к пониженным температурам, высокопродуктивные, с повышенным содержанием белка и жира в семенах [4].
В задачу исследований входило: на основе многолетних данных конкурсного сортоиспытания выявить сорта сои (Glycine (L) Merr.), наиболее стабильные в условиях южной лесостепи Западной Сибири по урожайности и основным биохимическим характеристикам семян; выделить ценные образцы для использования в селекции на улучшение качества зерна.
Условия, объекты и методы
Исследования проводились в 2001-2011 гг. в трехпольном селекционном севообороте ГНУ СибНИИСХ, предшественник озимая рожь. Агротехника в опыте — принятая в регионе. В анализ включены результаты изучения в КСИ скороспелых сортов сои селекции
ГНУ СибНИИСХ, включенных в Реестр селекционных достижений РФ, допущенных к использованию по Западносибирскому региону: Омская 4, СибНИИСХоз 6, Алтом, Дина и стандарт СибНИИК 315.
Биохимические показатели определяли в абсолютно сухой навеске. Размол зерна проводили на мельнице «Циклотек 1092». Содержание азота в зерне определяли на автоматическом анализаторе «KjeltekAuto 1030 Analyzer», жир — в аппарате Сокслета по разности обезжиренного и необезжиренного остатка [5].
Математическая обработка данных проведена методами вариационного, корреляционного и двухфакторного дисперсионного анализов по пособию Б.А. Доспехова в приложении Exel для ПК [6]. Индекс условий окружающей среды (Ij) и коэффициент линейной регрессии (bi) рассчитаны по методике Эберхарда и Рассела в изложении
В.А. Зыкина, В.В. Мешкова, В.А. Сапеги
[7].
Результаты и их обсуждение
Погодные условия в годы проведения исследований были контрастными и достаточно полно отражали особенности климата южной лесостепной зоны Омской области. Вегетационный период (май — сентябрь) был умеренно влажным в 2001, 2002, 2003, 2005 гг. (ГТК = 1,0*1,18), избыточно увлажненным — в 2007 и 2009 гг. (ГТК = 1,75 и 2,10 соответственно). Засушливые условия наблюдались в 2004, 2006, 2008 и 2011 гг. (ГТК = 0,77*0,90) и очень засушливые — в 2010 г. (ГТК = 0,45).
Содержание протеина и масла в семенах сои сильно меняется в зависимости от уровня гидротермического обеспечения [8]. В нашем опыте на формирование белка в зерне сои наибольшее влияние также оказывали условия выращивания — 58,5%, но и доля генотипа в общей фенотипической изменчивости анализируемого показателя была высокой — 39,1% (табл. 1).
В зависимости от условий года доля белка в зерне менялась от 30,8% (Алтом) до 42,2% (Омская 4). Вегетационный период 2005 г., отличающийся повышенными температурами воздуха и достаточным увлажнением, был самым благоприятным (Ij = +1,91) для формирования белка в зер-
не сои — 40,8% в среднем по сортам (табл. 2). В 2002 г. холодная и дождливая погода в начале вегетации сои (июнь) и в период налива бобов (август) оказала негативное влияние на данный признак (У = -6,51), у исследуемых образцов содержание белка в зерне снизилось в среднем до 32,3%.
О генетической выравненности сортов по анализируемому признаку говорит низкая внутрисортовая изменчивость его величины — СV = 5*6%. У наиболее высокобелкового в опыте сорта Омская 4 максимальное количество белка в зерне (около 42%) сформировалось в благоприятном 2005 г., избыточно увлажненном 2007 и засушливом 2011 гг. — при высоком положительном индексе условий окружающей среды (У от + 1,31 до +1,91). В 2007 г. сорт СибНИИХоз 6 превысил Омскую 4 на 0,8%, на уровне Омской 4 показал результаты сорт Дина в 2005 г. У стандарта СибНИИК 315 максимальное содержание белка в зерне наблюдалось в засушливом 2011 г. (40,2%), у сорта Алтом — в умеренно увлажненном 2003 г. (39,9%).
По результатам наших исследований наиболее стабильными в меняющихся условиях окружающей среды по содержанию в зерне белка являются сорта Алтом, Дина и СибНИИК 315 с минимальным по опыту коэффициентом линейной регрессии
Вклад факторов в изменчивость основных
(Ы = 0,90*0,97). Сорта Омская 4 и
СибНИИСХоз 6 отзывчивы на данные изменения (Ы = 1,04*1,11).
Наибольшая часть сои поступает в обрабатывающую промышленность для изготовления масла [2]. Из всех растительных масел соевое обладает самой высокой биологической активностью и усваивается организмом на 98% [9]. Поэтому селекция высокомасличных форм не теряет актуальности. Основное влияние на количество жира в зерне оказывали погодные условия периода вегетации — доля влияния года составляет 82,9% от общей фенотипической изменчивости признака, доля генотипа была достоверной, но значительно ниже — 15,9% (табл. 1).
В анализируемой выборке образцов внутрисортовая вариабельность этого ценного биохимического показателя незначительна, т.к. коэффициент вариации (CV) не превышает 9%. Особенностью результатов, полученных в 2002 г., является сочетание минимального в опыте процента белка в зерне с максимальной долей жира на уровне 20% (У = +2,82). Очень засушливые условия в первую половину вегетации в 2011 г. и интенсивные осадки в период формирования генеративных органов отрицательно сказались на накоплении в семенах жира (У = -2,44) (табл. 3).
Таблица 1
биохимических показателей в зерне сои, %
Источник варьирования Биохимический показатель
содержание белка содержание жира
Влияние года — А 58,5 82,9
Влияние генотипа — Б 39,1 15,9
Взаимодействие — АБ 1,9 1,2
Остаточное 0,5 0,0
Таблица 2
Содержание белка в зерне сортов сои, %
Год Сорт У
Омская 4 СибНИИСХоз 6 Алтом Дина СибНИИК 315
2001 39,60 39,00 35,90 38,60 38,20 38,26 -0,59
2002 33,60 32,30 30,80 32,90 32,10 32,34 -6,51
2003 41,00 39,90 39,90 40,80 38,70 40,06 + 1,21
2004 40,50 39,70 38,50 40,30 39,30 39,66 +0,81
2005 42,00 41,30 38,80 42,00 39,70 40,76 + 1,91
2006 38,40 39,00 36,00 41,10 37,20 38,34 -0,51
2007 42,00 42,80 38,10 39,83 38,27 40,20 + 1,35
2008 40,60 40,60 37,50 39,77 38,27 39,35 +0,50
2009 41,53 39,95 37,03 39,35 38,83 39,34 +0,49
2010 40,36 39,34 37,02 39,41 38,11 38,85 +0,01
2011 42,20 41,10 36,97 40,28 40,22 40,15 + 1,31
ХІ 40,16 39,54 36,96 39,49 38,08 38,85=ХУ -
Ьі 1,04 1,11 0,97 0,97 0,90 - -
НСР05 0,68 - -
Таблица 3
Содержание жира в зерне сортов сои, %
Год Сорт Ху У
Омская 4 СибНИИСХоз 6 Алтом Дина СибНИИК 315
2001 18,10 17,90 19,10 18,00 18,60 18,34 + 1,12
2002 20,10 20,00 20,60 19,70 19,80 20,04 +2,82
2003 17,20 16,10 17,80 16,90 17,90 17,18 -0,04
2004 18,40 18,30 18,40 17,50 18,30 18,18 +0,96
2005 17,20 17,40 17,50 16,30 17,60 17,20 -0,02
2006 17,50 17,20 17,40 16,00 17,30 17,08 -0,14
2007 16,20 15,70 17,10 15,47 16,40 16,17 -1,04
2008 16,50 16,10 16,70 15,43 15,97 16,14 -1,08
2009 15,83 16,01 16,44 14,78 17,05 16,02 -1,20
2010 18,78 18,26 18,56 17,40 18,64 18,33 + 1,09
2011 14,68 14,12 15,00 15,13 14,95 14,78 -2,44
Хі 17,32 17,01 17,69 16,60 17,50 Хіу=17,2 -
Ьі 1,03 1,08 1,01 0,97 0,92 - -
НСР05 0,33 - -
Таблица 4
Урожайность зерна сортов сои, т/га
Год Сорт ХУ У
Омская 4 СибНИИСХоз 6 Алтом Дина СибНИИК 315
2001 2,79 2,78 2,97 2,64 2,68 2,77 +0,21
2002 1,81 1,94 2,07 2,16 1,88 1,97 -0,59
2003 2,43 2,38 2,36 2,74 2,42 2,47 -0,09
2004 2,75 2,42 3,27 2,33 2,42 2,64 +0,08
2005 2,83 2,70 3,01 2,55 2,81 2,78 +0,22
2006 2,21 1,72 3,00 1,95 2,17 2,21 -0,35
2007 3,13 2,24 3,16 2,54 2,89 2,79 +0,23
2008 2,55 1,48 3,06 2,33 2,31 2,35 -0,21
2009 2,32 2,56 3,55 2,99 2,27 2,74 +0,18
2010 2,55 2,11 2,57 2,34 2,60 2,43 -0,13
2011 2,80 2,96 3,45 2,99 2,90 3,02 +0,46
Хі 2,56 2,30 2,95 2,51 2,49 2,56=Ху -
Ьі 0,96 1,22 1,08 0,83 0,91 - -
НСР05 0,23 - -
Таблица 5
Характеристика перспективных линий сои, среднее 2008-2012 гг.
Образец Урожайность зерна, т/га Содержание в зерне, % Сбор с 1 га, т
белок жир белок жир
СибНИИК 315, стандарт 2,27 38,80 17,06 0,88 0,38
Л 45/06 (? — СибНИИК 315) 2,63 38,52 17,60 1,01 0,46
Л 49/08 (? — СибНИИСХоз 6) 2,53 38,60 17,73 0,98 0,44
НСР05 0,21 0,53 0,30 - -
Лучший в среднем за 2001-2011 гг. результат по масличности зерна среди исследуемых сортов показал сорт Алтом — 17,7%, но это выше стандарта СибНИИК 315 лишь на 0,2%. Согласно рассчитанному нами коэффициенту линейной регрессии наименее слабо реагируют на изменение условий окружающей среды сорта Дина и СибНИИК 315 (Ьі = 0,92*0,97); Омская 4, СибНИИСХоз 6 и Алтом более требовательны к условиям среды (Ьі = 1,01*1,08).
Выявленная нами стабильно высокая отрицательная корреляция между содержанием в зерне сои белка и жира (г = -0,55*-
0,77) подтверждает результаты многих исследователей [8-10].
Средняя по опыту урожайность зерна составила 2,56 т/га, лучший результат у наиболее позднеспелого из реестровых сортов Алтом — 2,95 т/га (табл. 4). Максимальная урожайность наблюдалась в условиях 2011 г. (3,02 т/га) при У = +0,46; минимальная — в 2002 г. (1,97 т/га) при У = -0,59. Также высокоурожайными были: 2007 г. — для сортов Омская 4 (3,13 т/га) и СибНИИК 315 (2,89 т/га), 2009 г. — для сортов Алтом (3,55 т/га) и Дина (2,99 т/га). Коэффициент вариации анали-
зируемого показателя в зависимости от условий выращивания у сорта СибНИИСХоз 6 близок к значительному (CV = 19,9%), у всех остальных сортов изменчивость признака средняя (CV = 12*15%).
Нами установлено, что сорта Омская 4, Дина и СибНИИК 315 являются стабильными по урожайности (Ы = 0,83*0,96), а сорта СибНИИСХоз 6 и Алтом требовательны к условиям среды (Ы = 1,08*1,22).
Очень важным объектом изучения являются корреляционные отношения урожайности с показателями качества. Согласно нашим исследованиям наблюдается прямая зависимость уровня урожайности с содержанием белка в зерне (г = 0,24*0,80)
и обратная — с содержанием жира (г = -0,29*-0,76).
В селекционной работе с соей в ГНУ СибНИИСХ основным методом при создании исходного материала является гибридизация с подбором пар для скрещивания географически отдаленных форм, обладающих положительными признаками. В комбинациях одним из компонентов, как правило, используются скороспелые сорта и линии сибирской селекции [4]. Исследования показали, что сорта Омская 4, СибНИИСХоз 6, Дина являются источниками повышенного содержания белка; Алтом и СибНИИК 315 — высокой масличности зерна. Перспективный гибридный материал, созданный с использованием этих образцов, изучается во всех селекционных питомниках. Анализ данных КСИ, полученных в 2008-2012 гг., показал, что линии Л 45/06 и Л 49/08, созданные с участием самых скороспелых из районированных в 10-м регионе сортов СибНИИК 315 и СибНИИСХоз 6, имеют не только достоверные преимущества перед стандартом по урожайности семян, но и лучшую маслич-ность (табл. 5). А по сбору белка с 1 га превосходят сорт СибНИИК 315, соответственно, на 15 и 11%, по жиру — на 20 и 16%.
Выводы
1. На содержание в зерне сои как белка, так и жира в основном оказывали влияние условия выращивания, но и доля вклада генотипа в содержание в зерне белка достоверно высокая. Сопряженность между этими показателями качества зерна высокая отрицательная.
2. Корреляционная связь урожайности с содержанием в зерне белка положительная и меняется в зависимости от условий выращивания от слабой до сильной, с содержанием жира — отрицательная, от слабой до сильной.
3. Сорта Дина и СибНИИК 315 наименее чувствительны к изменениям условий окружающей среды, т.к. сравнительно стабильны по урожайности, содержанию в зерне белка и жира; сорт Омская 4 стабилен только по урожайности, сорт Алтом — только по белковости зерна.
4. Ценными образцами для использования в селекции на улучшение качества зерна сои являются: Омская 4, СибНИИСХоз 6, Дина — на увеличение содержания белка; Алтом и СибНИИК 315 — на высокую мас-личность зерна.
Библиографический список
1. Бойко А.Т., Карягин Ю.Г. Соя — высокобелковая культура. — Алматы, 2004. — 22 с.
2. Белышкина М.Е. Анализ и перспективы производства сои в России и мире // Кормопроизводство. — 2013. — № 7. — С. 3-6.
3. Медведев А.М. Доклад председателя Совета селекционеров в области растениеводства // Информационный бюллетень. — 2006. — № 9-10. — С. 24-36.
4. Программа работ селекционного центра Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства на период 2011-2030 гг. / Рос. акад. наук. Сиб. регион. отд-ние. СибНИИСХ; под ред. чл.-кор. РАСХН Р.Н. Рутца. — Новосибирск, 2011. — 203 с.
5. Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. — Изд. 3-е, доп. и перераб. — М.: Агропромиздат, 1985. — 255 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. — Изд. 6-е, доп. и перераб. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
7. Зыкин В.А., Мешков В.В., Сапега В.А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: методические рекомендации. — Новосибирск, 1984. — 24 с.
8. Dombos D.L., Miller R.E. Soybean seed protein and oil contents and fatty acid composition adjustments by drought and temperature // J. Amer. Oil Chem. Soc. — 1992. — № 3 (69). — Р. 228-231.
9. Вишнякова М.А., Бурляева М.А., Се-ферова И.В. и др. Исходный материал для современных направлений селекции сои в коллекции ВИР // Генетические ресурсы Дальнего Востока. — Владивосток, 2004. —
С. 65-70.
10. Мякушко Ю.П. Селекция сои на повышенную белковость // Физиологобиохимические особенности зернобобовых культур. — Орел, 1973. — С. 281.
+ + +
