CC BY
25
Научная статья
УДК 633.358+631.52
doi: 10.24412/2587-6740-2021-6-50-52
ВАРИАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ЗЕРНОВОЙ УРОЖАЙНОСТЬЮ И ЭЛЕМЕНТАМИ ЕЕ СТРУКТУРЫ У СОРТОВ ГОРОХА ПОЛЕВОГО (PISUM ARVENSE L.)
С.В. Пономарева
Нижегородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — филиал Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого, Нижегородская область, Россия
Аннотация. Для получения высокоурожайных сортов гороха полевого необходимо знать влияние элементов структуры урожая на зерновую продуктивность растений. Однако сочетания и закономерности формирования элементов урожая у пелюшек мало изучены. Целью нашей работы было определение вариационной изменчивости и корреляционной взаимосвязи между зерновой урожайностью и определяющими их элементами у сортов гороха полевого (Pisum Arvense L.). Исследования проводились на опытном поле Нижегородского НИИСХ в 2018 — 2020 гг. в конкурсном сортоиспытании на 6 сортах гороха полевого. В опыте установлено, что вариационная изменчивость показателей зерновой продуктивности у изученных сортов полевого гороха по годам в основном была в пределах средней степени, что подтверждает однородность сортов по данному признаку. Определено, что вариабельность значений в сторону увеличения в значительной степени зависела от влияния погодных условий. Так, при избытке влаги, в период вегетации коэффициент вариации признака (количество бобов на растении) увеличивался до 23,03 %, а количество бобов на плодоносе до 36,2 %. На основании корреляционного анализа выявлено, что между продуктивностью зерна и элементами структуры (количество: бобов на плодоносе, плодоносящих узлов, зерен в бобе и масса 1000 зерен) сопряженность усиливалась в засуху. Установлен факт, что показатель количества бобов на растении имел существенные коррелятивные связи с признаками: количество плодоносящих узлов на растении, бобов на плодоносе, зерен в бобе и масса 1000 зерен, как в засушливый период вегетации, так и при избыточном увлажнении.
Ключевые слова: горох полевой, урожайность зерна, элементы структуры, вариация, корреляция
Original article
VARIATIONAL VARIABILITY AND CORRELATION BETWEEN GRAIN YIELD AND ELEMENTS OF ITS STRUCTURE IN VARIETIES OF FIELD PEAS (PISUM ARVENSE L.)
S.V. Ponomareva
Nizhny Novgorod Research Institute of Agriculture — branch of the Federal Agrarian Scientific Center North-East named after N.V. Rudnitsky, Nizhny Novgorod region, Russia
Abstract. To obtain high-yielding varieties of field peas, it is necessary to know the influence of the elements of the crop structure on the grain productivity of plants. However, the combinations and patterns of the formation of crop elements in pelyushek are poorly studied. Therefore, the purpose of our work was to determine the variational variability and the correlation relationship between grain yield and their determining elements in varieties of field peas (Pisum Arvense L.). The research was carried out on the experimental field of the Nizhny Novgorod Research Institute in 2018 — 2020 in a competitive variety testing on 6 varieties of field peas. In the experiment, it was found that the variational variability of grain productivity indicators in the studied varieties of field peas over the years was mainly within the average degree, which confirms the uniformity of varieties on this basis. It was determined that the variability of the values in the direction of increase largely depended on the influence of weather conditions. So, with an excess of moisture, during the growing season, the coefficient of variation of the trait (the number of beans on the plant) increased to 23.03 %, and the number of beans on the fruit stalk to 36.2 %. Based on the correlation analysis, it was revealed that the conjugacy between grain productivity and structural elements (the number of beans on the stalk, fruit-bearing nodes, grains in a bean and the mass of 1000 grains) increased during drought. The fact was established that the indicator of the number of beans on the plant had significant correlative relationships with the signs: the number of fruit-bearing nodes on the plant, beans on the peduncle, grains in the bean and the mass of 1000 grains, both during the dry growing season and with excessive moisture. Keywords: field peas, grain yield, structural elements, variation, correlation
Введение. В последние годы в России неуклонно растет интерес к зернобобовым культурам. Они имеют важное продовольственное и кормовое значение, что предопределяет необходимость их возделывание в любых природно-экономических условиях, при всех формах хозяйствования [1]. Основной зернобобовой культурой в стране является горох. Во многих регионах он обеспечивает наибольший урожай зерна и сбор белка с гектара. Достоинством его является также высокая экологическая пластичность, сравнительная устойчивость к болезням, способность улучшать плодородие почвы [2]. За последние пять лет наблюдается увеличение посевных площадей под культурой от 959 тыс. до 1354 тыс. га [3].
50 -
© Пономарева С.В., 2021
Международный сельскохозяйственный журнал, 2021,
В деле укрепления кормовой базы животноводства и ликвидации дефицита белка в рационах немаловажная роль принадлежит кормовому гороху — пелюшке (Pisum Arvense L.). Растения данной ботанической разновидности менее требовательны к условиям произрастания и могут выдерживать существенные отрицательные температуры [4], это позволяет увеличить расширение северных границ их ареала. Они отличаются способностью вызревать на семена в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы [5]. Однако, сорта пелюшек нового поколения не полностью отвечают современным требованиям производства [6]. Поэтому, сохраняется необходимость в селекционной
том б4, № б (3S4), с. 5C-52.
доработке сортов гороха полевого по сочетанию стабильного урожая зеленой массы и семян с высоким коэффициентом размножения [7].
В селекции на высокую урожайность зерна должно быть уделено внимание на повышение продуктивности растений. Признак этот комплексный, зависит от показателей элементов продуктивности [8]. Поэтому большое значение для выяснения наиболее эффективного пути селекции гороха полевого имеет знание корреляций между урожайностью семян и ее определяющими структурными элементами. Изучению взаимосвязи между различными признаками у зернового гороха посвящено достаточно много исследований Р.Х. Макашевой, Е.А. Родина,
НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ
2 1.3
I
^ 1'2 1,03
t 1 0,8 H
И I I
2018 2019 2020
год
Рисунок 1. Погодные условия в период вегетации - ГТК за 2018-2020 гг. Figure 1. Weather conditions during the growing season-SCC for 2018-2020
H.М. Вербицкого и др. У кормового гороха зависимость семенной продуктивности от элементов структуры урожая и их корреляция оказались мало изучены.
Цель исследования — выявить вариационную изменчивость и корреляционную взаимосвязь между урожайностью зерна и определяющими их элементами гороха полевого (Pisum Arvense L.).
Материалы и методы. Исследования проводили в отделе селекции и семеноводства Нижегородского НИИСХ в 2018 — 2020 гг. на 6 сортах гороха полевого в конкурсном сортоиспытании.
Закладка опыта и анализ структуры урожая гороха полевого проводились в соответствии с методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Для математической обработки данных использовали дисперсионный, вариационный и корреляционный анализы по Б.А. Доспехову и компьютерную программу «Microsoft Office Excel 2007».
Исследования выполнены на светло-серых лесных почвах средней степени окультурен-ности. Предшественник — гречиха. Посев осуществляли сеялкой ССФК-7 (в 2018, 2019 гг. посев проводили в третьей декаде апреля, а в 2020- в первой декаде мая). Урожайность зерна учитывали с площади 10 м2, сорта размещали рендо-мизированно, в четырехкратной повторности.
По погодным условиям годы проведения исследований были разными и отличались от сред-немноголетних показателей. По данным метеостанции Ройка, вегетационный период 2018 года определен сухим. Сумма эффективных температур воздуха составила 15580. Среднемесячные температуры воздуха в мае на 2,40, июле — на
I,90выше среднемноголетней, а в июне наблюдались значительные температурные перепады от 3,80 ниже, до 3,60 выше для данного времени. Количество осадков выпало почти в два раза меньше нормы. Гидротермический коэффициент за период вегетации этого года составил 0,8.
2019 год был слабо засушливым (ГТК-1,03). Жаркая погода наблюдалась в мае и июне (с температурой воздуха до 4,60 выше среднемноголет-
ней), а в она была июле прохладная. Осадки в целом выпали в 1,3 раза ниже среднемноголетних.
Сумма температур воздуха выше 100 С в 2020 году составила 1482,1°. В мае, июне была теплая, близкая к норме температура воздуха, а в июле жаркая погода с обильными осадками. В общем, за период вегетации осадков выпало 1,3 раза больше среднемноголетней, ГТК 1,9 (рис.1).
Результаты и их обсуждение. Урожайность зерна растений полевого гороха (Pisum Arvense L.) — наиболее сложный показатель, обусловленный влиянием почвенно-климати-ческих и агротехнических условий. Зерновая продуктивность пелюшки слагается из числа продуктивных узлов, числа бобов на плодоносе, числа семян в бобе и их массы [4].
Анализ изменчивости урожайности зерна по годам установил зависимость этого показателя от погоды в период вегетации. Причем в 2018 и
2019 годы с дефицитом влаги, коэффициент вариации возрастал от 18,40 до 19,29 %. В 2020 году с избытком влаги снижался до 16,38 % (табл. 1).
Количество бобов на растении в годы со сложными метеорологическими условиями (2018, 2019) варьировало в средних пределах 11,26 — 15,92 %. С улучшением погодных условий изменчивость возросла до 23,03 %.
Исследованиями выявлена средняя степень варьирования количества плодоносящих узлов на растениях гороха (11,1 — 18,98 %) по годам.
Установлено, что количество бобов на плодоносе во многом зависит от климатических условий года выращивания. В 2018 и 2019 годах варьирование признака было незначительным. С избытком увлажнения в период вегетации
2020 года коэффициент вариации повысился до 36,2 %.
Количество зерен в бобе зависело от числа заложенных в завязи семяпочек гороха полевого. Обычно в завязи закладывается от 4 до 8 семяпочек. Выявлено, что повышение температуры воздуха (2018 год) делает варьирование признака незначительным. В остальные периоды наблюдалось средний разброс показателей.
Исследования показали, что в 2018 и 2019 гг. коэффициент изменчивости массы 1000 зерен составил 11,80 — 17,78 %, уменьшение крупности зерна в 2020 году повлиял на коэффициент вариации, снизив его до 8,96 %.
Проведенными исследованиями установлено, что изменчивость показателей семенной продуктивности у изученных сортов полевого гороха по годам была средней. Повышение коэффициентов изменчивости у элементов структуры урожайности зерна, определялось значительным влиянием погодных условий, как дефицитом влаги при повышенных температурах воздуха, так и избыточным увлажнением.
Для определения наилучшего соотношения элементов зерновой продуктивности у сортов полевого гороха возникает необходимость установления взаимосвязи между урожайностью
зерна и элементами ее слагающими. Знание взаимосвязей открывает возможности эффективного отбора по нескольким признакам и способствует успеху селекционной работы [9].
В наших исследованиях установлено, что связь урожайности зерна с элементами зерновой продуктивности в значительной степени подвержена модифицирующему влиянию факторов внешней среды. Так в условиях засухи
2018 года наблюдалась существенная корреляция между урожайностью зерна и количеством бобов на плодоносе (г= + 0,71) и зерен в бобе (г= + 0,79). Тогда как при повышенном увлажнении 2020 года корреляция между указанными показателями незначительная (г= + 0,09 и г= +0,26). Связь между урожайностью и массой 1000 зерен в годы при дефиците влаги была сильной при отрицательном значении г= — 0,65; — 0,78, в период вегетации с избытком влаги несущественной г= -0,23. Корреляционная зависимость между урожайностью семян и числом бобов на растении при недостатке влаги была незначительной г= +0,27; +0,26, а при повышенном увлажнении средней г= +0,43. Взаимосвязь между урожайностью зерна и количеством плодоносящих узлов на растении отрицательная, несущественная по всем годам, однако, при недостатке влаги она сильная, а при достаточном увлажнении слабая.
Количество бобов на растении существенно коррелировало с числом продуктивных узлов во все годы исследования, независимо от погодных условий. С количеством бобов на плодоносе, значимая связь проявилась в засуху (2018 —
2019 гг.). С массой 1000 зерен данный признак установил отрицательную корреляционную связь, высокая значимость ее проявилась при недостатке влаги в 2018 году.
Между числом бобов на плодоносе и количеством зерен в бобе установлена прямая связь.
Между количеством плодоносящих узлов и массой 1000 зерен определена отрицательная существенная корреляция, с улучшением погодных условий она повышалась. В других случаях между отдельными элементами структуры урожая наблюдалась отрицательная, или же незначительная связь (табл. 2).
Таким образом, в результате трехлетних исследований установлено, что элементы урожайности зерна гороха сильно подвергаются влиянию факторов погодных условий. Это подтверждено изучением корреляций между признаками, определяющими зерновую продуктивность. Установлено, что сопряженность продуктивности зерна у полевого гороха с признаками (количество бобов на плодоносе, количество плодоносящих узлов, так же число зерен в бобе и масса 1000 зерен) усиливалась в засуху. Определено, что признак количества бобов на растении имел существенные связи при контрастных погодных условиях вегетации (2018 год засуха и 2020 год избыток влаги) с количеством: плодоносящих узлов, бобов на плодоносе,
Таблица 1. Показатели элементов структуры урожая зерна у сортов гороха полевого и их вариация в КСИ за 2018-2020 гг. Table 1. Indicators of the elements of the grain yield structure in field pea varieties and their variation in the CI for 2018-2020
Показатель 2018 г. 2019 г. 2020 г.
х ±S Ф ± Ф х ±S ф ± Ф х ±S Ф ± Ф
Урожайность зерна, т/га 1,36±0,26 18,40 1,71±0,35 19,29 1,77±0,30 16,38
Количество бобов на растении, шт. 3,83±0,64 15,92 3,73±0,44 11,26 5,08±1,23 23,03
Количество плодоносящих узлов, шт 2,53±0,35 13,04 2,43±0,28 11,1 3,32±0,66 18,98
Количество бобов на плодоносе, шт. 1,53±0,11 7,19 1,48±0,13 8,11 1,63±0,62 36,20
Количество зерен в бобе, шт. 3,77±0,20 5,04 3,92±0,50 12,24 3,70±0,47 12,16
Масса 1000 зерен, г 157,8±19,67 11,88 168,3±31,4 17,78 148,3±13,94 8,96
Международный сельскохозяйственный журнал. Т. 64, № 6 (384). 20211
Таблица 2. Корреляционная зависимость (r) между признаками продуктивности у сортов кормового гороха, стандартная ошибка (sr) и критерий существенности коэффициента корреляции (tr) в КСИ за 2018-2020 гг.
Table 2. Correlation dependence (r) between the productivity characteristics of feed pea varieties, standard error (sr) and the criterion of the significance of the correlation coefficient (tr) in the CI for 2018-2020
Признак годы
2018 2019 2020
r sr t r r sr t r r sr t r
урожайность зерна, т/га:
количество бобов на растение + 0,2/ 0,23 1,1/ + 0,26 0,23 1,13 + 0,43 0,21 2,15
количество плодоносящих узлов - 0,80 0,03 8,90 - 0,14 0,24 0,58 - 0,04 0,25 0,16
количество бобов на плодоносе + 0,71 0,13 5,46 + 0,25 0,23 1,09 + 0,09 0,25 0,36
количество зерен в бобе +0,79 0,09 8,7/ + 0,82 0,08 10,30 + 0,26 0,23 1,13
масса 1000 зерен - 0,65 0,14 4,60 - 0,78 0,10 7,80 - 0,23 0,24 1,00
количество бобов на растении, шт.:
количество плодоносящих узлов +0,82 0,08 П 17 10,30 Э ЛП +0,60 id QQ 0,16 n ne 3,75 1/17 +0,7/ ±n n/l 0,10 n 7,70 n 1С
количество бобов на плодоносе количество зерен в бобе +0,58 + 0,09 0,1/ 0.25 3,40 0,36 +0,88 + 0,31 0,06 0,23 14,/ 1,35 +0,04 - 0,53 0,25 0,18 0,16 2,94
масса 1000 зерен - 0,74 0.11 6,70 - 0,33 0,22 1,50 - 0,54 0,18 3,00
количество плодоносящих узлов, шт.:
количество бобов на плодоносе + 0,06 0,25 0,24 + 0,4/ 0,19 2,4/ - 0,03 0,25 0,12
количество зерен в бобе - 0,19 0,24 0,80 + 0,26 0,23 1,13 - 0,76 0,11 6,91
масса 1000 зерен - 0,31 0,23 1,35 - 0,38 0,21 1,81 - 0,51 0,18 2,83
количество бобов на плодоносе, шт.:
количество зерен в бобе + 0,50 0,19 2,63 + 0,07 0,25 0,28 + 0,12 0,25 0,48
масса 1000 зерен - 0,89 0,05 17,8 - 0,14 0,25 0,56 - 0,09 0,25 0,36
количество зерен в бобе, шт.:
масса 1000 зерен - 0,46 0,20 2,30 - 0,94 0,03 31,3 - 0,08 0,25 0,32
Примечание: значимо при р= 0,05
зерен в бобе и массой 1000 зерен. Именно, от их соотношения зависит стабильная зерновая урожайность пелюшки.
Выводы. В результате исследований определено, вариабельность зерновой продуктивности сортов полевого гороха была в пределах средней. Это является показателем однородности сортов по данному признаку. Увеличение значений вариации в структуре урожая зерна, в значительной степени зависят от влияния условий среды. Установлено, что сопряженность продуктивности зерна у полевого гороха с признаками (количество бобов на плодоносе, количество плодоносящих узлов, число зерен в бобе и масса 1000 зерен) усиливалась в засуху. Определено, что признак количества бобов на растении имел существенные коррелятивные связи при контрастных погодных условиях вегетации, как засуха, так и избыток влаги с количеством: плодоносящих узлов, бобов на плодоносе, зерен в бобе и массой 1000 зерен. Поэтому повышение зерновой продуктивности следует вести за счет сбалансированности данных показателей.
Список источников
1. Зотиков В.И., Наумкина Т.С., Сидоренко В.С. Состояние и перспективы развития селекции и семеноводства зернобобовых культур // Земледелие. 2011. № 6. С. 8-10.
2. Зотиков В.И., Полухин А.А., Грядунова Н.В., Сидоренко В.С., Хмызова Н.Г. Развитие производства зернобобовых и крупяных культур в России на основе использования селекционных достижений // Зерно-
бобовые и крупяные культуры. 2020. № 4 (36). С. 5-17. doi: 10.24411/2309-348Х-2020-11198.
3. ЕМИСС государственная статистика [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.fedstat.ru/
4. Макашева Р.Х. Горох. Л.: «Колос». 1973. 312 с.
5. Пономарева С.В. Оценка сортов полевого гороха ( Pisum Arvense L.) на содержание белка в зерне: взаимосвязи хозяйственно полезных признаков с погодно-климати-ческими условиями // Зерновое хозяйство России. 2020. № 2 (68). С. 13-17. doi: 10.31367/2079-8725-2020-68-2-13-17.
6. Амелин А.В. Повышение адаптивности и эффективности фотосинтеза культурных растений // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2 (18). С. 89-94.
7. Амелин А.В., Чекалин Е.И. Селекция на повышение фотоэнергетического потенциала растений и эффективности его использования, как стратегическая задача в обеспечении импортозамещения и продовольственной безопасности России // Вестник Орел ГАУ. 2015. № 6 (57). С. 9-17.
8. Пислегина С.С., Четвертных С.А. Урожайность сортов гороха в конкурсном сортоиспытании в условиях Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018. Том 67. № 6. С. 58-64. doi: 10.30766/2072-9081. 2018.67.6.58-64
9. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В. Элементы структуры урожая у листочковых и усатых образцов гороха: изменчивость, взаимосвязи и перспективы их использования в селекционном процессе // Зерновое хозяйство России. 2019. № 3(63). С. 40-43. doi: 10.31367/2079-8725-2019-63-3-40-43
References
1. Zotikov V.l., Naumkina T.S., Sidorenko V.S.(2011). Sos-toyanie i perspektivy razvitiya selekcii i semenovodstva zerno-bobovykh kul'tur. Zemledelie, no. 6, pp. 8-10.
2. Zotikov V.l., Polukhin A.A., Gryadunova N.V., Sidorenko V.S., Khmyzova N.G. (2020). Razvitie proizvodstva zerno-bobovykh i krupyanykh kul'tur v Rossii na osnove ispol'zovaniya selekcionnykh dostizhenij. Zernobobovye i krupyanye kul'tury, no. 4 (36), pp. 5-17. doi: 10.24411/2309-348KH-2020-11198.
3. EMISS gosudarstvennaya statistika [Ehlektronnyj resurs]. URL: http://www.fedstat.ru/
4. Makasheva R.KH. (1973). Gorokh. Leningrad: Kolos, 312 p.
5. Ponomareva S.V. (2020). Ocenka sortov polevogo gorokha (Pisum Arvense L.) na soderzhanie belka v zerne: vzaimosvyazi khozyajstvenno poleznykh priznakov s pogod-no-klimaticheskimi usloviyami. Zernovoe khozyajstvo Rossii, no. 2 (68), pp. 13-17. doi: 10.31367/2079-8725-2020-68-213-17.
6. Amelin A.V. (2016). Povyshenie adaptivnosti i ehffek-tivnosti fotosinteza kul'turnykh rastenij. Zernobobovye i krupyanye kul'tury, no. 2 (18), pp. 89-94.
7. Amelin A.V., Chekalin E.l. (2015). Selekciya na povysh-enie fotoehnergeticheskogo potenciala rastenij i ehffektivnosti ego ispol'zovaniya, kak strategicheskaya zadacha v obespech-enii importozameshcheniya i prodovol'stvennoj bezopasnosti Rossii. Vestnik Orel GAU, no. 6 (57), pp. 9-17.
8. Pislegina S.S. Chetvertnykh S.A. (2018). Urozha-jnost' sortov gorokha v konkursnom sortoispytanii v us-loviyakh Kirovskoj oblasti. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka, vol. 67, no. 6, pp. 58-64. doi: 10.30766/2072-9081. 2018.67.6.58-64
9. Ashiev A.R., Khabibullin K.N., Skulova M.V. (2019). Ehlementy struktury urozhaya u listochkovykh i usatykh ob-razcov gorokha: izmenchivost, vzaimosvyazi i perspektivy ikh ispol'zovaniya v selekcionnom processe. Zernovoe khozyajstvo Rossii, no. 3(63), pp. 40-43. doi: 10.31367/2079-87252019-63-3-40-43
Информация об авторе:
Пономарева Светлана Владимировна, старший научный сотрудник, отдел селекции и семеноводства, Нижегородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — филиал Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5532-3574, nnov-niish@mail.ru
Information about the author:
Svetlana V. Ponomareva, senior researcher, department of breeding and seed-growing, Nizhny Novgorod Research Institute of Agriculture — branch of the Federal Agrarian Scientific Center North-East named after N.V. Rudnitsky, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5532-3574, nnov-niish@mail.ru
nnov-niish@mail.ru
З2
International agricultural journal. Vol. б4, No. б (3S4). 2C21
www.mshj.ru
