Выделение раннеспелых линий кукурузы с положительной реакцией на загущение посевов

Введение. На полях Российской Федерации раннеспелые гибриды кукурузы в последнее время становятся всё более востребованными. Климатические условия последних десятилетий способствуют расширению ареала возделывания кукурузы в северные регионы, где стало возмо^ным и рентабельным получение с их участием сухого зерна кукурузы. В ю^ных регионах страны использование раннеспелых гибридов оправдано в по^нивных и поукосных посевах, а так^е в качестве основной культуры в условиях засухи, когда более поздние гибриды из-за дефицита влаги не могут в полной мере реализовать свой генетический потенциал [1, 2].

Короткий период вегетации раннеспелых форм ограничивает индивидуальную продуктивность растений и достичь более высокой уро^айности мо^но только увеличивая густоту стояния стеблестоя. Для создания раннеспелых гибридов зернового направления использования, обеспечивающих высокую уро^айность в более плотном стеблестое, требуется соответствующий исходный материал с поло^ительной реакцией на загущение посевов. Признак устойчивости к загущению растений является достаточно высоко наследуемым и поэтому результат селекции в этом направлении во многом определяется подбором высокотолерантного к загущению исходного материала [3]. Для его выделения применяется оценка селекционного материала при густотах стояния растений, превышающих оптимальные на 3050%, что является эффективным приёмом [4].

Увеличение плотности стеблестоя приводит к негативным изменениям ряда ва^ных показателей в посевах кукурузы: повышается конкуренция ме^ду растениями за питательные вещества и влагу, увеличивается разрыв в цветении му^ских и ^енских соцветий, возрастает количество бесплодных растений [5, 6]. В условиях достаточной влагообеспеченности увеличение густоты приводит к худшему вызреванию и, следовательно, повышенной вла^ности зерна при уборке [7]. При дефиците влаги, наоборот, наблюдается пре^девременное прекращение вегетации и созревание растений, вследствие чего происходит недобор уро^ая [8].

Для зерновых гибридов очень ва^но установить такую густоту, при которой и величина уро^ая, и вла^ность зерна были бы оптимальными. При этом подход к определению густоты стояния растений конкретного гибрида дол^ен быть индивидуальным [9].

Цель исследований - определение реакции на загущение посевов раннеспелых самоопылённых линий кукурузы по результатам испытания диаллельных гибридов (F1), а так^е выделение линий с поло^ительной реакцией для дальнейшего использования в программах селекции раннеспелых зерновых гибридов.

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования выполнены в 2018 и 2019 годах в Вороне^ском филиале ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт кукурузы», располо^енном в лесостепной зоне Вороне^ской области.

Материалом для изучения слу^или 8 новых раннеспелых (Ф^О 140-160) самоопылённых линий кукурузы, созданных в учре^дении в последние годы. Реакция линий кукурузы на загущение посевов изучена по показателям гибридов, полученных от диаллельных скрещиваний этих линий. Изучено 28 диаллельных гибридов (F1) при густоте посевов от 60 до 90 тыс./га с интервалом густоты 10 тыс./га.

Полевые опыты закладывались на полях селекционного севооборота согласно Методических рекомендаций по проведению полевых опытов с кукурузой [10]. Испытание гибридов проводилось в контрольном питомнике, учётная площадь делянок 9,8 м2, повторность 3-кратная. Густоту растений формировали вручную после появления всходов в фазе 4-5 листьев поделяночно, непосредственно перед уборкой подсчитывали фактическое число растений на делянке. Учёт уро^ая зерна проводился сплошным методом, вла^ность зерна при уборке определяли экспресс-влагомером Wile 55 с 3-кратным измерением вла^ности ка^дого образца.

Селекционный индекс определялся как соотношение уро^айности зерна (в ц/га) к вла^ности зерна на момент уборки (в %) [11]. Статистическую обработку данных двухфакторного опыта (где фактор ^ – линии, фактор В – густоты) выполняли методом дисперсионного анализа согласно Методики полевого опыта [12] с использованием программы Microsoft Excel 2010.

Результаты и обсу^^ение. Изучение направления и силы связей уро^айности зерна диаллельных гибридов (F1) кукурузы с количеством початков на 100 растений, проведённое с использованием коэффициентов корреляции и детерминации, подтвердило усиление данной связи при увеличении плотности стеблестоя посевов с 60 до 80 тыс./га (табл. 1). Зависимость результирующего признака от факториального при этом возрастала с 49,6 до 69,7%. Несмотря на некоторое ослабление данной связи при густоте 90 тыс./га, увеличение коэффициентов регрессии с 0,491 до 0,575 свидетельствует о том, что, скорее всего, при дальнейшем загущении посевов уро^айность зерна будет всё больше зависеть от степени бесплодия или количества початков на 100 растений.

Таблица 1 – Коэффициенты корреляции, детерминации и регрессии уро^айности зерна и количества початков на 100 растений при различных густотах, 2018-2019 гг.

Показатель	Коэффициенты при густоте
	60 тыс./га	70 тыс./га	80 тыс./га	90 тыс./га
Коэффициент корреляции (r)	0,704*	0,734*	0,835*	0,746*
Коэффициент детерминации (d yx )	0,496	0,539	0,697	0,556
Коэффициент регрессии (β)	0,491	0,500	0,543	0,575

Примечание. *Достоверно при 5% уровне значимости.

В условиях повышения густоты посевов с 60 до 90 тыс./га увеличивались коэффициенты вариации по всем изучавшимся признакам. В том числе: по количеству початков на 100 растений с 3,63 до 5,52%, по уборочной вла^ности зерна с 7,80 до 8,46% и по уро^айности зерна с 7,84 до 9,48%, подтвер^дая таким образом вероятность повышения эффективности отбора на максимальное или минимальное проявление признаков при увеличении плотности стеблестоя.

Проведенный дисперсионный анализ двухфакторного опыта показал наличие значимых (Р<0,05) различий ме^ду изученными образцами по основным признакам. ^нализируя полученные данные по признаку «количество початков на 100 растений», установлено, что в среднем по линиям существенное сни^ение количества початков на 100 растений наступало с густоты 80 тыс./га, а по отдельным линиям (В 50-4/2074, В 50-9/1791) у^е при загущении посевов на 10 тыс./га (табл. 2). Самое большое число бесплодных растений отмечалось при загущении до 90 тыс./га по гибридам с линиями В 50-4/2071, В 50-4/2074, В 50-4/2085, В 50-9/1791, В 305/1771. Выгодно выделились гибриды с участием линий В 305/70 и В 305/1768, показавшие минимальное сни^ение числа початков в процентном отношении при максимальной густоте. Заслу^ивает внимания так^е линия В 50-4/2088, у которой при максимальном загущении образовалось початков больше, чем у других – в среднем 94,5 початков на 100 растений, хотя сни^ение против минимальной густоты составило 6,5%.

Таблица 2 – Количество початков на 100 растений диаллельных гибридов кукурузы (F1) при различных густотах, 2018-2019 гг.

Гибриды с участием линий	Количество початков на 100 растений (шт.) при густоте растений				Отношение густоты 90 тыс./га к густоте 60 тыс./га, %
	60 тыс./га	70 тыс./га	80 тыс./га	90 тыс./га
В 50-4/2071	92,0	90,5	88,5	82,5	89,7
В 50-4/2074	96,0	92,0	90,5	88,5	92,1
В 50-4/2085	95,0	94,0	92,0	89,0	93,7
В 50-4/2088	101,1	99,0	95,5	94,5	93,5
В 50-9/1791	98,5	94,0	91,0	89,5	90,9
В 305/70	96,0	94,5	92,5	91,5	95,3
В 305/1768	97,0	96,5	94,0	92,0	94,8
В 305/1771	90,0	87,5	82,5	80,0	88,9
Среднее	95,7	93,5	90,8	88,4	92,4
НСР 05 для линий	2,2				-
НСР 05 для густот	3,0				-

С увеличением плотности посевов значительно повышается уборочная вла^ность зерна, что крайне не^елательно для гибридов кукурузы зернового назначения. Значение признака «уборочная вла^ность зерна» при различной густоте растений было оптимальным для генотипов данной группы спелости (Ф^О 140-160) и находилось в пределах 14,6-19,8% в среднем за годы исследований. Существенное повышение уборочной вла^ности зерна в среднем по линиям произошло у^е при минимальном увеличении густоты, за исключением линий В 50-4/2071 и В 50-4/2085, у которых такое увеличение вла^ности отмечено при загущении до 80 тыс./га (табл. 3). В среднем по линиям отмечено увеличение вла^ности зерна на 1,4% при загущении с 60 до 90 тыс./га, меньше других увеличивали вла^ность гибриды с участием линий В 50-4/2071 и В 50-4/2085 (на 0,7-0,9%), а максимально – с линиями В 50-4/2088 и В 50-9/1791 (на 2,2 и 1,8% соответственно). Следует отметить линии В 50-4/2074, В 50-4/2085, В 305/1768 и В 305/1771, у которых так^е отмечается существенное повышение вла^ности в условиях плотного стеблестоя, но вла^ность зерна гибридов, полученных с их участием, находилась на довольно низком уровне, в пределах 16,1-16,5%.

Таблица 3 – Уборочная вла^ность зерна диаллельных гибридов кукурузы (F1) при различных густотах, 2018-2019 гг.

Гибриды с участием линий	Уборочная вла^ность зерна (%) при густоте растений				Отношение густоты 90 тыс./га к густоте 60 тыс./га, %
	60 тыс./га	70 тыс./га	80 тыс./га	90 тыс./га
В 50-4/2071	16,7	16,9	17,2	17,4	104,2
В 50-4/2074	14,7	15,0	15,5	16,1	109,5
В 50-4/2085	15,6	15,8	16,1	16,5	105,8
В 50-4/2088	17,2	17,6	18,3	19,4	112,8
В 50-9/1791	18,0	18,8	19,2	19,8	110,0
В 305/70	16,7	17,3	17,5	18,0	107,8
В 305/1768	15,1	15,4	15,6	16,4	108,6
В 305/1771	14,6	15,2	15,6	16,1	110,3
Среднее	16,1	16,5	16,9	17,5	108,7
НСР 05 для линий	0,2				-
НСР 05 для густот	0,3				-

Результаты изучения уро^айности зерна диаллельных гибридов показали различную реакцию на загущение участвовавших в скрещиваниях линий и позволили выделить генотипы, толерантные к увеличению густоты растений (табл. 4). В среднем за годы исследований гибриды с линиями В 50-4/2071, В 50-4/2074, В 50-4/2085 и В 50-4/2088 показали высокую уро^айность при максимальной густоте – 90 тыс./га, что свидетельствует об их высокой адаптивности к вегетации в плотном стеблестое. Гибриды с участием линий В 50-9/1791, В 305/70 и В 305/1768 выдер^ивают загущение посевов до 80 тыс/га, дальнейшее повышение густоты способствует сни^ению уро^айности, хотя и не существенно. Самоопылённая линия В 305/1771 не выдер^ивает увеличения плотности стеблестоя, для гибридов с её участием оптимальной является минимальная густота, сни^ение уро^айности наблюдалось у^е при увеличении густоты на 10 тыс./га.

Таблица 4 – Уро^айность зерна диаллельных гибридов кукурузы (F1) при различных густотах, 2018-2019 гг.

Гибриды с участием линий	Уро^айность зерна (т/га) при густоте растений				Отношение густоты 90 тыс./га к густоте 60 тыс./га, %
	60 тыс./га	70 тыс./га	80 тыс./га	90 тыс./га
В 50-4/2071	5,91	6,26	6,55	6,70*	113,4
В 50-4/2074	6,59	6,70	6,82	6,94*	105,3
В 50-4/2085	6,01	6,31	6,56	6,79*	113,0
В 50-4/2088	6,90	7,05	7,18	7,36*	106,7
В 50-9/1791	6,23	6,38	6,42*	6,33	101,6
В 305/70	7,15	7,34	7,53*	7,31	102,2
В 305/1768	6,38	6,56	6,71*	6,52	102,2
В 305/1771	5,69*	5,64	5,44	5,37	94,4
Среднее	6,36	6,53	6,65	6,67	104,9
НСР 05 для линий	0,22				-
НСР 05 для густот	0,31				-

Примечание. *Уро^айность зерна при оптимальной густоте посева.

Сопоставление признаков «уро^айность» и «уборочная вла^ность зерна» позволяет выделить генотипы, сочетающие в себе оптимальное проявление данных признаков. Для этого использовался селекционный индекс. С его помощью мо^но для ка^дой конкретной формы подобрать ту максимальную густоту растений, при которой вла^ность зерна будет расти быстрее, чем уро^айность. По результатам определения селекционного индекса его максимальное значение для гибридов с участием линий В 50-4/2071 и В 50-4/2085 обнару^ено при наибольшей густоте – 90 тыс./га (рис.). Для гибридов, полученных с линиями В 305/70 и В 305/1768, самое большое значение индекса установлено при густоте 80 тыс./га. Линии В 50-4/2074, В 50-4/2088, В 50-9/1791 и В 305/1771 способствуют созданию гибридов, характеризующихся оптимальным сочетанием уро^айности и уборочной вла^ности при минимальной густоте.

Гибриды с участием линий: 1 - В 50-4/2071, 2 - В 50-4/2074, 3 - В 50-4/2085, 4 - В 50-4/2088, 5 - В 50-9/1791, 6 - В 305/70, 7 - В 305/1768, 8 - В 305/ 1771.

Рисунок – Селекционный индекс диаллельных гибридов (F1) кукурузы при различных густотах, 2018-2019 гг.

Выво^ы. Установлено существенное влияние условий загущения посевов на количество початков на 100 растений, уро^айность и уборочную вла^ность зерна изученной группы диаллельных гибридов (F1) кукурузы. Выделены линии В 305/70, В 305/1768 и В 50-4/2088, способствующие получению гибридов с минимальным количеством бесплодных растений при загущении до 90 тыс./га. Меньше других увеличивают вла^ность зерна гибриды с участием линий В 50-4/2071 и В 50-4/2085, а максимально – с линиями В 50-4/2088 и В 50-9/1791. Линии В 50-4/2071, В 50-4/2074, В 50-4/2085 и В 50-4/2088 способствуют созданию гибридов с высокой адаптивностью к условиям вегетации в плотном стеблестое. Линия В 305/70 позволяет получать гибриды, характеризующиеся высокой уро^айностью при посеве в широком диапазоне густот. С учетом оптимального сочетания в генотипе уро^айности и уборочной вла^ности зерна выделены перспективные линии В 50-4/2071 и В 50-4/2085, способствующие получению гибридов с высокими селекционными индексами при загущении посевов до 90 тыс./га, рекомендуемые для включения в программы по созданию раннеспелых зерновых гибридов.