Формирование хозяйственно ценных признаков семенной продуктивности сои в зависимости от условий выращивания

Введение. Сою как ценную высокобелковую и масличную культуру возделывают в более чем 90 странах мира. В последние годы наблюдается стремительный рост площади посевов этой культуры. Особенно четко такая тенденция прослеживается в Украине, где она выросла с 558,5 тыс. га в 2008 г. до 1,47 млн га в 2013 г. На сегодня в рейтинге основных производителей сои наша страна находится на восьмой позиции, потеснив при этом государства ЕС [1; 2]. На эффективность производства сильно влияют климатические изменения, все чаще наблюдаются почвенные и атмосферные засухи, а недостаточная адаптивная пластичность используемого генетического материала отрицательно сказывается на зерновой продуктивности культуры [3].

Один из вариантов решения данной проблемы – создание собственных сортов, адаптированных к конкретным условиям выращивания, и расширение площадей под ними [4]. Эффективность селекции определяется ценностью исход- ного материала. Односторонний отбор на высокую урожайность с испытанием генотипов лишь в комфортных условиях нередко приводит к снижению экологической устойчивости [5; 6], а при селекции на устойчивость к стрессу снижается как средняя урожайность, так и продуктивность в лучших условиях [7]. Поэтому выделение ценных форм мы проводили на основании показателей продуктивности, полученных на разных экологических фонах.

Цель наших исследований – изучение влияния условий выращивания на формирование хозяйственно ценных признаков современных сортов сои и их адаптивных возможностей с последующим отбором ценных форм для использования в качестве исходного материала в селекционных программах на повышение засухоустойчивости .

Материалы и методы. Опыт проведен в 2012–2013 гг. Материалом служила выборка из 83 образцов сои украинской и зарубежной селекции с различной генетической плазмой трех групп спелости: ультраскороспелые (до 90 суток) – 13 шт., раннеспелые (91–110 суток) – 58 шт., среднеспелые (111–130 суток) – 12 шт.

Разные условия выращивания моделировали путем высева в полевых условиях и в засушнике. Полевые опыты проводили в восточной части лесостепи Украины в селекционном севообороте Института растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН в соответствии с общепринятой методикой [8] с учетом зональных особенностей выращивания сои. Предшественник – рожь озимая.

В качестве засушника использовали вегетационный домик из поликарбоната без доступа влаги с повышенной температурой воздуха. Перед закладкой опыта проведено рыхление почвы на глубину 25 см, боронование и одноразовый влагозарядный полив.

Почва – чернозем типичный, глубокий, слабощелочной на пыльно-суглинистом лессе, отличается высоким плодородием и при достаточном количестве влаги обеспечивает хорошие урожаи. Обеспеченность почвенной влагой резко колебалась как в течение вегетационного периода сои, так и по годам. Отбор образцов почвы для ее определения осуществляли в фазы цветения–формирования бобов и созревания семян сои, согласно методическим рекомендациям [9]. На основании проведенных исследований установлено недостаточное увлажнение почвы в полевых условиях и неудовлетворительное – в засушнике, что и требовалось для проведения опытов (табл. 1).

Таблица 1

Запасы доступной влаги в период вегетации сои, 2012–2013 гг.

Наименование	Единица измерения	Фаза цветения– формирования бобов				Фаза созревания семян
		слой почвы, см				слой почвы, см
		0–10	0–30	0–60	0–100	0–10	0–30	0–60	0–100
Поле (2012 г.)	мм	1,9	7,8	38,2	89,6	1,9	5,4	13,7	38,7
	% к норме	–	13,0	29,4	56,0	–	9	10,5	24,2
Поле (2013 г.)	мм	9,0	27,5	59,5	124,4	10,6	22,4	27,9	67,9
	% к норме	–	45,8	45,8	77,5	–	37,3	27,2	46,9
Засуш-ник (2012 г.)	мм	3,6	21,4	35,3	87,9	-8,0	-8,1	4,4	28,3
	% к норме	–	35,6	27,2	54,9	–	–	3,4	17,7
Засуш-ник (2013 г.)	мм	-0,6	-0,8	1,3	21,6	-4,1	-5,8	-19,1	10,1
	% к норме	–	–	1	13,5	–	–	–	6,3

В 2012 г. на протяжении вегетационного периода сои средняя температура воздуха в полевых условиях была выше средней многолетней на 2–6 °C, кроме второй декады августа (ниже на 2 °C). При этом осадков было меньше нормы, кроме аномального августа, когда их количество превышало среднемноголетнюю величину на 62 мм.

В 2013 г. режим водного обеспечения был несколько лучше, чем в 2012 г., однако наблюдались резкие колебания и перепады температур. В первой половине вегетации сои в 2013 г. температура воздуха была выше нормы на 1,3–5,2 °C, в третей декаде июля наблюдалось резкое ее снижение (на 3,1 °C), в начале августа – постепенное нарастание температуры (во второй декаде среднесуточный показатель был на 3,5 °С выше нормы). С тре- тей декады августа опять прослеживалось её снижение, и в сентябре отклонение от нормы составило 3,5 °C. Такие перепады температур негативно отразились на формировании урожайности и качественном составе семян сои сортов ранней и средней групп спелости.

Микроклимат, созданный в засушнике, использовали для моделирования стрессовых факторов жары и засухи, причем максимальные температуры воздуха были значительно выше нормы и величин этих показателей в полевых условиях (рис. 1). Отклонение максимальной температуры в засушнике от максимальной многолетней в 2012 г. составило в зависимости от месяца вегетации 0,1–12,9 °C, в 2013 г. – 1,5–5,1 °C.

Рисунок 1 – Температура воздуха в годы исследования (2012–2013 гг.), °C

Размеры делянки в полевом опыте – 1 м2, в засушнике – 1 ряд (10 растений). Посев осуществляли ручной сеялкой рядовым способом. Повторность трехкратная. Урожай убирали при полной спелости семян вручную. Обмолот растений, собранных в полевом опыте, проводили на сноповой молотилке, собранных в засуш-нике – вручную. Структурный анализ осуществляли по общепринятым для сои методикам. Обработку результатов исследований проводили статистическими методами [10] с помощью компьютерной программы Microsoft Office Excel 2007 и программного обеспечения «Статистика 6.0».

Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ формирования семенной продуктивности показал, что она варьи- рует в зависимости от года исследования и условий выращивания. Для определения типа формирования продуктивности была проведена кластеризация методом k-средних с использованием программного обеспечения «Статистика 6.0», по результатам которой все испытуемые сорта разделили на четыре кластера в зависимости от уровня проявления продуктивности. Как и ожидалось, графики формирования продуктивности каждого кластера в засушнике были очень похожи, что объясняется жестким контролем микроклимата в оба года эксперимента. В полевых условиях типы формирования продуктивности в зависимости от уровня проявления признака отличались как от результатов, полученных в условиях за-сушника, так и между собой.

В полевых условиях 2012 г. (рис. 2) высокая продуктивность (первый кластер) была сопряжена с высокой массой 1000 семян на фоне средних показателей количества бобов и семян в них.

Рисунок 2 – Семенная продуктивность и её элементы в полевых условиях, 2012 г.

В 2013 г. (рис. 3) кривая, характеризующая первый кластер в полевом опыте, в отличие от результатов 2012 г., была идентична с линией на графике засушни-ка (рис. 4), где высокая продуктивность формировалась благодаря большому количеству бобов и семян на фоне средних показателей массы 1000 семян.

Рисунок 3 – Семенная продуктивность и её элементы в полевых условиях, 2013 г.

Продуктивность сортов сои, отнесенных ко второму кластеру, в засушнике формировалась благодаря средним показателям всех составляющих: в полевых условиях 2012 г. за счет высокого количества семян и бобов при низкой массе 1000 семян, а в поле 2013 г. – благодаря высокой массе 1000 семян и среднему количеству бобов и семян.

Рисунок 4 – Семенная продуктивность и её элементы в засушнике, 2012–2013 гг.

Для сортов третьего кластера, выращенных в засушнике, были характерны уменьшение количества бобов, но высокая масса 1000 семян, а в полевых условиях обоих лет они отличались невысокой массой 1000 семян и средними величинами показателей количества бобов и семян.

К четвертому кластеру были отнесены сорта с самой низкой продуктивностью. В засушнике они характеризовались наименьшим в опыте количеством бобов и семян, а также невысокой массой 1000 семян, а в полевых условиях в оба года исследований – низкими показателями количества бобов и семян при достаточно высокой массе 1000 семян, что, однако, не повлияло на уровень продуктивности.

Сравнив наполнение кластеров, можно выделить такие стабильные сорта, как Га-лі, Сонячна, Спрінт (UKR), которые в оба года исследований в засушнике и полевых условиях 2013 г. входили в первый, наиболее продуктивный кластер и не меняли тип формирования продуктивности. Сорта сои F 50 R/W, Labrador (FRA), Донская (молочная) (RUS), Байка, Фея, Спритна, Аркадія Одеська (UKR), УИР 21752 (CHN) следует отнести к лабильным, которые меняют тип формирования продуктивности в зависимости от условий выращивания, оставаясь при этом высокопродуктивными.

Полученные результаты свидетельствуют о широком генетическом разнообразии исходного материала сои, среди которого выделяются как стабильные, так и лабильные сорта, которые могут быть использованы при решении теоретических проблем проявления, формирования и контроля сложного комплексного признака продуктивности, а также в прикладных селекционных программах для создания высокопродуктивных засухоустойчивых сортов сои.

Независимо от условий выращивания стабильно низкая продуктивность отмечена у сорта Dong nong 36 (CHN).

Выводы. Таким образом, в качестве исходного материала в селекционных программах на повышение засухоустойчивости в условиях восточной части лесостепной зоны Украины, следует вести отбор сортов сои, которые формируют большое количество бобов и отличаются

ISSN 0202–5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (159–160), 2014

высокой выполненостью. Масса 1000 семян имеет большое значение в формировании продуктивности культуры сои, но в условиях засухи не является решающим показателем.