Корреляционная взаимосвязь признаков семенной продуктивности у коллекционных сортов сои в условиях лесостепи Среднего Поволжья

Знание закономерностей влияния каждого признака на семенную продуктивность, а также изменчивости признаков в конкретной зоне возделывания позволяет выявить их ценность в селекции на продуктивность, дает возможность оценить сорта и внести изменения в практику отбора и в элементы структуры урожая при моделировании новых сортов [1]. Изучение взаимосвязи признаков семенной продуктивности в условиях лесостепной зоны Среднего Поволжья за последние 50 лет не проводилось, поэтому полученные сведения будут ценными в селекции культуры на повышение семенной продуктивности и отбора ценных форм.

Задачи исследований: выявить методами математической статистики ценные признаки семенной продуктивности для построения модели сортов, идеальных для условий региона.

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ

Всего было изучено 70 сортообразцов сои различных по эколого-географическому происхождению, относящихся к среднеранней группе спелости. Коллекционный материал поступил из ВИР, ВНИИМК им В.С. Пустовойта, и других научных учреждений страны.

Эксперимент проводился на опытном поле Самарского НИИСХ в 2012, 2013, 2015, 2016 и 2017 гг.

Булатова К.В., младший научный сотрудник лаборатории зернобобовых культур.

Коллекция высевалась сеялкой СН – 10Ц. Площадь делянок 3м2, повторность однократная. Агротехника в опыте общепринятая для Самарской обл. [2]. Предшественником во все годы был пар. В период вегетации сои проводили учеты, наблюдения согласно методическим рекомендациям ВИР [3]. Перед уборкой отбирали сноп из 25 растений для определения структуры урожая, длины стебля до первого образовавшегося на растении боба и длины стебля в целом. Статистическая обработка экспериментальных данных выполнена на основе методов дисперсионного, корреляционного анализов по методике Б.А. Доспехова [4] с использованием пакета программ АГРОС.

Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднесуглинистый. Содержание гумуса 4 %, азота легкогидролизуемого 122 кг/га, Р2О5 – 170 мг/кг и К2О – 140 мг/кг (по Чирикову), рН – 6,7.

Погодные условия. Погодные условия за годы испытаний различались контрастом температур и осадков. За период вегетации сои в 2012 г (102 дня) выпало 160 мм осадков, среднесуточная температура воздуха составила 21 0С; за вегетацию 2013 г (92 дня) выпало 221,4 мм осадков, а температура составила 200С; в 2015 г (90 дней) выпало осадков – 83,9 мм, температура – 20,1 0С; в 2016 г (86 дней) выпало осадков – 95,5 мм, температура – 22,4 0С; в 2017 г (94 дня) выпало осадков – 135,7 мм, температура – 19,1 0С. Среднемноголетние значения осадков и температур за период вегетации с.-х. культур (май – август) составляют 184,1 мм и 18,5 0С соответственно. Таким образом, по температуре воздуха за годы исследований наблюдалось превышение на 0,6 – 3,9 0С, а по осадкам - дефицит на 100,2 – 24,1 мм, по сравнению с многолетними значениями. Исключение составил 2013 г, когда выпало на 37,3 мм больше многолетней нормы осадков.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основным лимитирующими факторами урожайности зерна сои в лесостепной зоне Среднего Поволжья является дефицит влаги в период вегетации культуры. Учитывая неравномерное и нестабильное выпадение осадков, нестабильный температурный режим воздуха по периодам вегетации культуры и по годам для лесостепи Среднего Поволжья необходимы сорта сои, способные вызревать в годы с недостатком тепла, а в случае поздних засух эффективно использующие почвенную влагу на налив зерна [5]. Поэтому скороспелость в сочетании с высокой семенной продуктивностью являются приоритетными при подборе исходного материала для селекционной работы.

Продолжительность вегетации сои в целом по годам менялась. Короткий период вегетации был в 2016 г - 86 дней, а длинный - 102 дня в 2012 г. В остальные годы продолжительность вегетации сои составила 90 – 94 дня.

За все годы исследований наибольшая семенная продуктивность сои была в 2013 г. В период образования завязи и налива бобов выпали обильные осадки при оптимальной 220С температуре воздуха. Масса семян с растения в среднем по сортам составила 13,0 г с колебаниями по сортам от 4 до 25 г.

В остальные годы климатические условия для формирования семенной продуктивности были не благоприятными. В критический для формирования семенной продуктивности период (цветение – налив) наблюдались дефицит осадков, тепла и суховеи. Масса семян с растения в 2012 году составила 5,6 г с колебаниями по сортам от 2,8 до 12,6 г, в 2016 – 3,7 г, колебания 1,8 – 5,8 г., в 2017 г – 2,8 г., колебания 1,8 – 4,7 г., и в 2015 – 1,9 г., колебания 1,0 – 4,4 г. (табл. 1.).

За годы наблюдений количество бобов на растении в целом по сортам варьировало от 38,7 шт. (2013г) до 8,1 (2015 г), количество семян на растении варьировало от 80,0 шт. (2013г) до 15,9 шт. (2015г), количество семян в бобе – от 2,2 (2012г) до 1,9 (2015, 2016 гг.), масса 1000 семян колебалась от 164,0 г (2013г) до 99,9 г (2012г) (табл. 1).

Высокие значения коэффициентов вариации от 20 % и выше во все годы выявлены по массе семян, количеству бобов и семян с растения. Масса 1000 семян по годам изменялась по-разному, в 2013 году выявлено значительное варьирование признака по сортам (V = 20 %) в 2012 – незначительное (V = 1 %), а в остальные годы среднее варьирование (V = 13 – 19 %). Количество семян в бобе по сортам в 2016 году варьировало значительно (V = 21 %), а в остальные годы варьировало в средней степени (V = 14 – 18 %) (табл. 2).

Значительная изменчивость признаков характеризует широкое разнообразие коллекции и различную норму реакции сортов на условия среды выращивания, а значит высока вероятность создания нового селекционного материала с желаемыми параметрами продуктивности в группе среднеранних сортов сои. Низкая и средняя изменчивость признаков у сортов по годам предполагает эффективный отбор по ним высокопродуктивных селекционных форм.

Важным моментом, определяющим эффективность отбора, является знание взаимосвязи количественных признаков, позволяющее выявить роль каждого признака, а также общие закономерности признаков в формировании семенной продуктивности в зависимости от реакции генотипа на условия произрастания [6].

На основании достоверных коэффициентов корреляции, рассчитанных на генотипическом уровне между признаками семенной продуктивности, были построены корреляционные плеяды, показанные на рис. 1.

Таблица 1. Семенная продуктивность коллекционных сортов сои за годы испытаний

Признаки	2012 год		2013 год		2015 год		2016 год		2017 год
	сред.	мин макс	сред.	мин макс	сред.	мин макс	сред.	мин макс	сред.	мин макс
Масса семян с растения,г	5,6	2,8 12,6	13,0	4,0 25,0	1,9	1,0 4,4	3,7	1,8 5,8	2,8	1,8 4,7
Кол-во бобов на растении, шт.	25,4	13 47	38,7	15 69	8,1	3 21	13,5	6 22	10,9	5 16
Кол-во семян на растении, шт.	56,7	27 126	80,0	32 136	15,9	5 42	25,9	14 48	21,8	10 38
Кол-во   семян в бобе, шт.	2,2	1,4 2,8	2,0	1,3 2,8	1,9	1,1 3,0	1,9	1,1 3,0	2,0	1,0 2,9
Масса 1000 семян, г	99,9	97 103	164,0	100 234	124,1	96 166	145,7	111 237	131,6	95 190

2012 год                          2013 год                          2015 год

2016 год                          2017 год

• ◄----► Отрицательная корреляция ◄-----► Положительная корреляция

• 1    - масса семян с растения; 2 - число бобов с растения; 3 -число семян с растения;

4 - число семян в бобе; 5 - масса 1000 семян; 6. - длина растения;

7 - длина растения до 1 боба; 8 - продолжительность вегетации

Рис. 1. Корреляционные плеяды признаков семенной продуктивности коллекционных сортов сои (2012 – 2017 гг.)

Поскольку масса семян с растения является главным признаком в семенной продуктивности, которая интегрально с густотой стояния растений определяет урожайность зерна, нас интересовала корреляционная зависимость в первую очередь этого признака с остальными изучаемыми.

Во все годы масса семян с растения достоверно коррелировала с количеством семян и бобов на растении. Корреляция этого признака с количеством семян на растении всегда была положительной и высокой (0,72 - 0,99), а с количеством бобов на растении изменялась от сильной 0,94 (2012 г) до средней 0,59 (2016 г). С количеством

Таблица 2. Межсортовые коэффициенты вариации признаков сортов сои за годы испытаний

Признаки	Коэффициенты вариации, %
	2012 год	2013 год	2015 год	2016 год	2017 год
Масса семян с растения, г	41	39	29	25	24
Кол-во бобов на растении, шт.	32	33	30	25	27
Кол-во семян на растении, шт.	41	35	29	26	29
Кол-во семян в бобе, шт.	14	17	18	21	17
Масса 1000 семян, г	1	20	13	19	15

Таблица 3. Путевые коэффициенты массы семян с растения с признаками семенной продуктивности

Признаки 2012 год 2013 год 2015 год 2016 год 2017 год Количество бобов на растении 1,120 0,547 0,716 -0,217 0,544 Количество семян на растении -0,303 0,335 0,249 1,223 0,653 Количество семян в бобе 0,444 0,261 0,485 -0,134 0,495 Масса 1000 семян - 0,468 0,351 0,692 0,697 семян в бобе достоверная корреляция рассматриваемого признака была выявлена в 2012 и 2017 гг. со средней положительной степенью связи (r = 0,38 и 0,56). С массой 1000 семян масса семян с растения достоверно была сопряжена в 2016 и в 2013 гг., коэффициент корреляции варьировал от 0,29 до 0,45. С длиной растения до первого боба масса семян с растения достоверно коррелировала в 2017 и 2015 гг. с отрицательными средними значениями коэффициентов корреляции - 0,34 - 0,40. Увеличение длины растения до первого боба в эти годы было связано с опаданием первых заложившихся цветков и соответственно уменьшением количества плодущих узлов растения, что отрицательно повлияло на продуктивность. С длиной растения и продолжительностью вегетации масса семян с растения за годы наблюдений достоверно не коррелировала.

Во все годы между количеством семян на растении и количеством бобов на растении прослеживалась положительная корреляция с разной степенью связи. В 2012, 2013 и 2015 гг. между рассматриваемыми признаками корреляция была высокой от 0,76 до 0,94, а в 2016 и 2017 – средней от 0,62 до 0,69. Коэффициенты корреляции между количеством семян на растении и количеством семян в бобе во все годы были положительными средними от 0,31 до 0,57.

Для глубокого изучения взаимосвязи признаков семенной продуктивности был применен метод анализа путевых коэффициентов, позволяющий вычислить прямой эффект одного признака и косвенные эффекты других в результатирующий. За результатирующий признак была взята масса семян с растения. Наибольший положительный прямой вклад в признак масса семян с растения в 2012, 2013 и 2015 гг. был у признака количество бобов на растении R = 1,120, 0,547, 0,716 (табл. 3), в 2016 году - у признака количество семян на растении R = 1,223, а в 2017 г - у признаков масса 1000 семян и количество семян на растении R = 0,653 и R = 0,697 соответственно.

ВЫВОДЫ

Количество бобов и семян на растении у среднеранних сортов сои являются информативными при отборе высокопродуктивных генотипов. Во все годы коэффициенты корреляции между массой семян с растения и количеством бобов и семян с растения были положительными с высокой и средней степенью связи.

При вычислении путевых коэффициентов высокий вклад в семенную продуктивность показали признаки количество бобов, семян на растении и масса 1000 семян.

Во все годы количество семян на растении положительно с сильной и средней степенью связи коррелировало с количеством бобов на растении, а также с количеством семян в бобе.