CC BY
47
001:10.24411/0235-2451-2018-10513 УДК 635.65:631.527
ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ КОРОТКОСТЕБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ГОРОХА
Е.В. КОЖУХОВА1, кандидатсельскохозяйственныхнаук, научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Л.И. ВАЛИУЛИНА1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
А.А. ЧУРАКОВ2, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН», просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация 2Красноярский государственный аграрный университет, просп. Мира, 90, Красноярск, 660049, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили в лесостепной зоне Красноярского края Восточной Сибири в 2015-2017гг. Почва опытного участка была представлена черноземом слабовыщелоченным среднегумусным. Испытания проводили по Государственной методике конкурсного сортоиспытания. Цель работы - определение экологической пластичности высокотехнологичных селекционных короткостебельных образцов. Сравнивали стандартные сорта гороха (средняя длина стебля за годы исследования 73...96см) и короткостебельные селекционные линии (средняя длина стебля 44.56см), в результате чего определили влияние влагообеспе-ченности и продолжительности вегетационного периода, а также его составляющих на урожайность сортов и линий, проанализировали показатели экологической стабильности образцов. Различий во времени появления всходов сортов и образцов не выявили, период всходы - цветение у короткостебельных образцов не отличался от стандартов, однако созревание наступало на 3.6 дней раньше, чем у среднестебельных. Урожайность у двух групп исследуемых образцов зависела от влагообеспеченности периода прорастания семян - устандартов r=0,99±0,14, у короткостебельных образцовr=0,93±0,36, а также периода цветения -r=0,92±0,39 и r=0,99±0,15 соответственно. Показатель уровня стабильности у короткостебельных селекционных линий (ПУСС 25.61) в среднем был ниже, чем у стандартов (ПУСС38.64), за исключением линии Д-94 (ПУСС=61). Наименьшим варьированием урожайности (V=9,9 %), большей гомеостатичностью (Hom=18) и большим показателем уровня стабильности (ПУСС=64) из стандартов характеризовался сорт Яхонт. Наибольшей селекционной ценностью и стабильностью из исследуемых короткостебельных линий обладал образец Д-94 (Sc=246; ПУСС=61). Ключевые слова: селекция, горох, короткостебельные образцы, экологическая стабильность, вегетационный период. Для цитирования: Кожухова Е.В., Валиулина Л.И., Чураков А.А. Влияние абиотических факторов на урожайность короткостебельных линий гороха //Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. №5. С. 52-54. D0I:10.24411/0235-2451-2018-10513.
Для районов Восточной Сибири при селекционной работе с культурой имеет важное значение экологическая составляющая, обеспечивающая своевременное вызревание сортов в присущих району климатических условиях, их устойчивость к болезням и вредителям при условии сбора высокого урожая. Создание сорта предполагает не просто отбор и изучение генотипов, но и оценку их реакции на различные факторы окружающей среды [1].
Влияние на растение биотических и абиотических факторов трансформируется в улучшение технологичности культуры. В условиях Западной Сибири была выявлена положительная корреляционная реакция средней силы генотипов P. sativum на абиотический стресс [2]. Также установлено, что полегание стеблестоя во время цветения на 17 % снижает интенсивность фотосинтеза [3].
В результате изменения генотипа меняется продолжительность вегетационного периода, что во многом определяется сочетанием количества тепла и влаги, а также индивидуальной реакцией сортов на эти факторы [4, 5]. Потенциал продуктивности сортов гороха в большой степени определяется условиями, складывающимися в период развития репродуктивных органов [6].
В Красноярском НИИСХ за последние годы было создано несколько короткостебельных линий. Другими исследованиями установлены стабильные генетические системы, детерминирующие длину стебля [7]. Короткостебельность, в совокупности в усатым типом листа, улучшает освещенность и вентилируемость стеблестоя, значительно снижает его полегаемость, тем самым увеличивая продуктивность гороха [8].
Цель нашей работы - определение экологической пластичности селекционных высокотехнологичных короткостебельных образцов в условиях Красноярской лесостепи.
Для ее достижения решали следующие задачи: выявить влияние влагообеспеченности на урожайность стандартных сортов и короткостебельных линий; оценить влияние продолжительности вегетационного периода и его составляющих (всходы - цветение, цветение - созревание) на урожайность; определить показатели экологической пластичности образцов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2015-2017 гг. в лесостепной зоне Красноярского края. Почва опытного поля представлена чернозёмом обыкновенным среднемощным, среднегумусным, тяжелосуглинистым с содержанием гумуса в пахотном слое 7,8 % (по Тюрину), кислотность почвенного раствора близка к нейтральной (рН=6,8). Содержание подвижного фосфора по Чирикову соответствовало средней, обменного калия - высокой степени обеспеченности.
За годы исследований наиболее близким к оптимальному (по сумме осадков и сумме эффективных температур) был вегетационный период 2015 г. В мае в период прорастания семян гороху необходимо большое количество влаги (105.. .110 % от массы семени) [9], подобные условия сложились в 2016 г. (табл. 1).
Учеты проводили в соответствии с общепринятой методикой государственного сортоиспытания. Опыт заложен в питомнике конкурсного сортоиспытания в 4-х кратной повторности. В качестве стандартов выбраны сорта, обладающие индетерминантным типом роста, включенные в государственный реестр и рекомендованные для возделывания в Красноярском крае - Радомир, Яхонт и Аннушка.
Таблица 1. Динамика суммы осадков и температур в течение вегетационного периода, % к среднегодовому значению
Месяц Сумма осадков Сумма эффективных температур
2015 г. 12016 г. 2017 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г.
Май -14,5 +134 +24 +15 -13 +11
Июнь +64 -11 +12 +17 +29 +32
Июль -17 +123 -8 +5 +8 -1
Август За весь -31 -8 +152 +8 +4 +3
период -5 +47 +50 +14 +2 +10
Материалом для исследования служили четыре короткостебельных образца, у которых в качестве материнской линии использовали гладкосемянный сорт Канадской селекции Alico с видоизмененым усатым типом листа; отцовских - сорта местной селекции Радомир - листочковый гладкосемянный и Аннушка -листочковый с фуникулярными семенами.
Определяли продолжительность и структуру вегетационного периода (всходы - цветение, цветение - созревание), а также корреляционную связь между вегетационным периодом и показателями структуры урожая.
Согласно международному классификатору СЭВ рода P. sativum [10] образцы из конкурсного сортоиспытания были отнесены к среднеспелой группе спелости. Такой выбор обусловлен тем, что раннеспелая группа менее продуктивна, а позднеспелая в условиях лесостепи Восточной Сибири не успевает вызревать.
Варьирование урожайности (коэффициент вариации V, %), рассчитывали по Б.А. Доспехову [11]. Показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) определяли по Э.Д. Неттевичу [12]:
ПУСС = хсрхИс, (1)
где хср - среднее значение показателя урожайности; Ис - индекс стабильности образца.
Селекционную ценность образца (Sc) и гомеостатич-ность (Нот) вычисляли по В.В. Хангельдину [13]:
Sc = xcpx(-^H
Xopt.
Нот = хср2 /v х (хор, - Хцт.)>
(2)
(3)
где Sc - селекционная ценность; Нот - гомеостатич-ность; хср - среднее значение; V - среднеквадратическое отклонение.
Коэффициент корреляции определяли в программе Microsoft Exel, коэффициент детерминации и ошибку коэффициента корреляции - по методике Б.А. Доспехова [11].
Результаты и обсуждение. Существенной разницы во времени появления всходов короткостебельных образцов и стандартных сортов не выявили. Этот факт согласуется с результатами, полученными в Западной Сибири [14], где появление всходов короткостебельных линий наступало на сутки позднее, чем у других образцов.
Развитие репродуктивных органов растений отмечали в первой декаде июля. Продолжительность вегетационного периода у стандартов варьировала от 73 (Яхонт) до 81 (Радомир) суток, у короткостебельных образцов - от 69 (Д-90) до 73 (Г-170) суток (табл. 2).
Период всходы - цветение у селекционных линий находился на уровне стандартов и в зависимости от сортовых особенностей составлял от 35 до 38 суток. Продолжительность периода от цветения до созревания у короткостебельных образцов была меньше, чем у стандартов, и варьировала в пределах 34...36 суток, для созревания среднестебельных стандартных сортов требовалось от 37 до 45 суток. Созревание бобов на короткостебельных образцах проходило дружнее.
Высота растений стандартов, влияющая на полегание, за годы исследования варьировала от 69 см (Яхонт, 2015 г.) до 110 см (Радомир, 2016 г.), а короткостебельных селекционных линий - от 40 см (Г-170, 2017 г.) до 76 см (Д-42, 2016 г.), что способствовало увеличению технологичности селекционных образцов.
Устойчивость к полеганию в среднем за годы исследования составила у сорта Радомир 2,5 балла, Аннушка - 2,5 балла, Яхонт - 3 балла. Таким образом полегание стандартов варьировало от сильного, затрудняющего уборку, до среднего, с наклоном стебля 45°. Среднее полегание на посевах Яхонта связано с видоизмененным усатым листом, позволяющему стеблестою удерживаться в вертикальном положении.
Для короткостебельных образцов устойчивость к полеганию колебалась от 4 (Г-170, Д-42) до 4,5 баллов (Д-40, Д-94), что благоприятно сказалось на сохранности урожая.
В среднем за три года исследований наибольшую урожайность сформировали растения линии Д-94 (3,16 т/га). Генотип Г-170 уступал ей на 16 % (2,66 т/га). Сбор семян сорта Радомир составил 2,19 т/га; Аннушка - 2,18 т/га; Яхонт - 2,24 т/га.
Урожайность всех сортов имела слабоотрицательную корреляционную связь с продолжительностью периода всходы - цветение (г=-0,06±0,22) и среднюю положительную с периодом цветение-созревание (г=0,53±0,19). Зависимость между длиной стебля и продуктивностью у короткостебельных линий была слабо отрицательной.
Размер сбора семян исследуемых образцов сильно зависел от влагообеспеченности второй декады мая (у стандартов г=0,99±0,14, у короткостебельных образцов г=0,93±0,36), а также первой декады июля, на которую приходился период цветения (г=0,92±0,39 и г=0,99±0,15 соответственно).
Наименьший коэффициент вариации (9,9 %) установлен у стандарта Яхонт (табл. 3). У остальных сортов урожайность варьировала на уровне короткостебельных образцов Д-94 (20,6 %) и Г-170 (24,1 %).
Таблица 2. Характеристика генотипов гороха по структуре вегетационного периода и высоте растений
Название Происхождение Разновидность* Продолжительность периода, сут Высота растения, см
всходы-цветение цветение-созревание вегетационный период 2015 г. 2016 г. 2017 г. среднее
Радомир П-2332 х Юбиляр var. Vulgatum 36 45 81 70 110 108 96
Аннушка Ф1522 х Dik Trom var. Ecaducum 37 38 75 70 89 77 79
Яхонт Самарец х Радомир var. Cirrosum-
ecaducum 36 37 73 67 82 69 73
Г-170 Alico х Радомир var. Cirriferum 37 36 73 50 43 40 44
Д-40 Alico х Радомир var. Cirriferum 35 34 69 50 53 41 48
Д-42 Alico х Аннушка var. Persistens 37 34 71 43 76 43 54
Д-94 Alico х Аннушка var. Persistens 38 34 72 50 68 50 56
НСР05 7,3 12,1 12,6
*уаг. уи!да№т - с обычным типом листа и гладкими семенами; уаг. воабиоит - с неосыпающимися семенами; уаг. огговит-воабиоит - с усатым листом, неосыпающимися семенами и полукоротким стеблем; уаг. С1г^вгит - с усатым листом, гладкими семенами и полукоротким стеблем; уаг. рвгв1в1впв - с усатым листом, неосыпающимися семенами и полукоротким стеблем [15].
Таблица 3. Показатели экологической стабильности образцов гороха, среднее за 2015-2017 гг.
Образец V, % 1 ПУСС Hom Sc
Радомир 24,3 41 7 167
Аннушка 21,8 38 9 173
Яхонт 9,9 64 18 158
Г-170 24,1 33 8 201
Д-40 28,6 26 6 138
Д-42 33,6 25 4 140
Д-94 20,6 61 7 246
Наиболее стабильными по ПУСС были сорт Яхонт (64) и образец Д-94 (61).
При расчете гомеостатичности использовали ГТК, рассчитанный по Селянинову. За оптимальный фон в наших исследованиях были приняты условия 2016 г. (ГТК=1,4), за лимитированный фон - 2015 г. (ГТК=0,8 при среднегодовой величине этого показателя 1,2).
Наиболее гомеостатичным, то есть устойчивым к неблагоприятным факторам внешней среды, был сорт Яхонт (Hom=18). Все короткостебельные линии по величине этого показателя уступали стандартам.
Наибольшей селекционной ценностью обладали образцы Д-94 (246) и Г-170 (201).
Анализ взаимосвязи параметров экологической стабильности с высотой растений на основе коэффициента детерминации dпоказал, что 12 % варьирования урожайности обусловлено высотой стебля. Зависимость стабильности сорта от высоты стебля составляла 10 %, гомеостатичности - 9 %, селекционной ценности сорта - 2 %.
Выводы. Вегетационный период у короткостебельных образцов был на 3...6 суток короче, чем у стандартов, что вызвано уменьшением межфазного периода цветение - созревание и обеспечивает более дружное созревание семян.
Урожайность у двух групп исследуемых образцов зависела от влагообеспеченности периода прорастания семян - у стандартов r=0,99±0,14, у короткостебельных образцов r=0,93±0,36, а также периода цветения -r=0,92±0,39 и r=0,99±0,15 соответственно.
Зависимость стабильности сорта от высоты стебля составляла 10 %, гомеостатичности - 9 %, селекционной ценности сорта - 2 %.
Наибольшей стабильностью и значительной селекционной ценностью из исследуемых линий обладал короткостебельный образец Д-94 (ПУСС=61; Sc=246).
Литература.
1. Кильчевский А.В. Генетико-экологические основы селекции растений//ВестникВОГиС. 2005. Т. 9. № 4. С. 518-526.
2. ОмельянюкЛ.В., Асанов А.М. Продуктивность образцов зернобобовых культур, созданных в ГНУ СибНИИСХ, в зависимости от погодных условий вегетационного периода //Достижение науки и техники АПК. № 5. 2013. С. 17-20.
3. Lamprecht H. The inheritance of the number of flowers per inflorescence and the origin of Pisum illustrated in the light of polimeric genes //Agn hort. genet. 1947. Vol. 5. Pp. 6-25.
4. Крючкова Т.В. Селекция гороха на неосыпаемость семян в лесостепи Красноярского края: дисс. ... канд. с.-х. наук. Красноярск, 1990. 181 с.
5. Шурхаева К.Д., Фадеева А.Н. Особенности формирования репродуктивных органов гороха различных морфотипов // Вестник Казанского аграрного университета. 2011. Т. 6 № 2 (20). С. 161-163.
6. Кожухова Е.В., Чураков А.А., Валиулина Л.И. Повышение технологичности гороха путем создания короткостебельных линий // Тенденции развития науки и образования. 2017. № 30. С. 53-55.
7. Омельянюк Л.В., Асанов А.М. Основы селекции сортов гороха в СибНИИСХ //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 10. С. 86-89.
8. Heath M.C., Hebblethwaite P.D. Seasonal radiation interception, dry matter production and yield determination for a semi-leafless pea (Pisum sativum L.): Breeding selection under contrasting field conditions//Ann. Appl. Biol. 1987. No. 110. Pp. 413-420.
9. Макашова Р.Х. Культурная флора СССР. Зерновые бобовые культуры. Горох. Л.: «Колос», 1979. 321 с.
10. Международный классификатор СЭВ рода Pisum sativum L. /под ред. Р.Х. Макашевой. Л.: ВИР, 1986. 54 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). М.: Агро-промиздат, 1985. 351 с.
12. Неттевич, Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность урожайности и качество зерна // Вестник с.-х. науки. 1985. № 1. С. 66-73.
13. Хангельдин В.В., Бирюков С.В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях // Генетико-цитологические аспекты в селекции с.-х. растений. 1984. № 1. С. 67-76.
14. Омельянюк Л.В. Селекция гороха и сои для условий Западной Сибири: автореф. дисс.... д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2015. 33 с.
15. Сердюк В.П., Станкевич А.К. Новые внутривидовые таксоны гороха посевного (Pisum sativum L.) Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2001. Т. 154. С. 87-92.
INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS ON THE PRODUCTIVITY OF SHORT-STEM PEA LINES
E.V. Kozhukhova, L.I. Valiulina, A.A. Churakov
'Krasnoyarsk Agricultural Research Institute, Federal Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the SB of the RAS", prosp. Svobodnyi, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2Krasnoyarsk State Agrarian University, prosp. Mira, 90, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk territory of Eastern Siberia in 2015-2017. The soil of the test plot was weakly leached medium humic chernozem. The test was carried out according to the State methodology for competitive variety testing. The aim of the investigation was to determine ecological plasticity of high-technology breeding short-stem samples. A comparative analysis of the standard pea varieties (the average length of a stem for the study years was 73-96 cm) and short-stem breeding lines (the average length of a stem for the study years was 44-56 cm) was carried out. As a result of the studies the influence of moisture availability and duration of the growing period, as well as its components on the yield of varieties and lines was determined and the indicators of ecological stability of samples were analyzed. Differences in the time of shoots emergence of varieties and samples were not revealed, the period of shoots-flowering in short-stem samples did not differ from the corresponding period of standards, however, maturation occurred 3 to 6 days earlier than in medium-stem varieties. The yield in the two groups of studied samples depended on the moisture availability during the seed germination period; for the standards r = 0.99 ± 0.14, for short-stem specimens r = 0.93 ± 0.36, and for the flowering period r = 0.92 ± 0.39 and r = 0.99 ± 0.15, respectively. The indicator of stability level in short-stemmed selection lines (25-61) was, on average, lower than that of standards (38-64), with the exception of the D-94 line (61).Yakhont variety is characterized by the smallest variation in yields (V = 9.9%), greater homeostability (Hom = 18), and a greater stability index (64) among the standard varieties. D-94 sample had the highest breeding value and stability among the short-stem lines studied (Sc = 246; stability index was 61). Keywords: breeding; pea; short-stem samples; ecological stability; vegetation period.
Author Details: E.V. Kozhukhova, Cand. Sc. (Agr.), research fellow (e-mail: [email protected]); L.I. Valiulina, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; A.A. Churakov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.
For citation: Kozhukhova E.V., Valiulina L.I., Churakov A.A. Influence of Abiotic Factors on the Productivity of Short-Stem Pea Lines. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 5. Pp. 52-54 (in Russ.). D0I:10.24411/0235-2451-2018-10513.
