Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование методов биологической статистики при создании высокопродуктивных сортов сои

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Использование методов биологической статистики при создании высокопродуктивных сортов сои"

005017829

На правах рукописи

БУТОВЕЦ ЕКАТЕРИНА СЕРГЕЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ СОЗДАНИИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ СОИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 6 ДПР 2012

Барнаул - 2012

005017829

Диссертационная работа выполнена в отделе селекции сои, зерновых и крупяных культур Государственного научного учреждения Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук

Мудрик Надежда Васильевна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Пантелеева Елизавета Ивановна (НИИСС)

доктор сельскохозяйственных наук Жаркова Сталина Владимировна (ЗСООС)

Ведущая организация:

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 17 мая 2012 г. в 11-30 на заседании диссертационного совета ДМ 220.002.03 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет». Адрес:

656049 Барнаул, пр.Красноармейский, 98, факс (3852)-628396 E-mail: arrow64@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан 9 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.Н.Чернышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В России накоплен довольно богатый опыт селекционной работы с соей. Создано и районировано большое количество зерновых и кормовых сортов, обладающих значительным диапазоном биологических и хозяйственно-полезных признаков и свойств. Однако они не полностью удовлетворяют требованиям интенсивного производства. Селекционный процесс все более совершенствуется и усложняется. Селекционеры страны нуждаются в поиске или получении соответствующего исходного материала. Большое внимание уделяется созданию высокобелковых и высокомасличных принципиально новых сортов, обладающих желаемыми качествами и свойствами.

Как правило, в таких исследованиях используют методику, при которой выборка искусственно разбивается по какому-либо признаку на классы и далее проводится оценка образцов по методике Б.А. Доспехова. Выявление уникальных форм зачастую ведётся отдельно по каждому признаку, однако такой подход не позволяет учитывать одновременно всю их совокупность.

Поэтому для разработки селекционных методов многомерного анализа экспериментальных данных появилась необходимость применения феноменологического подхода, предполагающего использование математической статистики, теории принятия решений и других разделов прикладной математики с компьютерной обработкой данных.

Цель и задачи исследований. Целью исследований данной работы является совершенствование селекционного процесса сои на основе его сокращения, путем использования методов биологической статистики с применением прикладных программ.

Исходя из вышеизложенного, нами поставлены задачи:

- провести сравнение полученного константного материала в селекционном, контрольном питомниках, конкурсном и экологическом сортоиспытании на основе использования статистических методов и компьютерных программ;

- определить наименее трудозатратный способ с более точной оценкой материала, сократив срок селекции;

- выделить новые высокопродуктивные высококачественные линии с целью передачи их в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений.

Научная новизна. Впервые проведена оценка сортов сои по методике С.П. Мартынова (1987 г.). Доказана актуальность использования методов скользящей средней и многокритериального выбора в селекции сои.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Совершенствование методов оценки больших наборов селекционных образцов, высеянных без повторений, с коррекцией урожайности по скользящим средним величинам признаков.

2 Эффективность оценки многокритериального выбора на основе интегрального критерия на заключительном этапе селекции сои (конкурсное и экологическое испытание).

Практическая значимость. В результате проведенной работы по многокритериальному методу нами выбраны три сорта сои селекции Приморского НИИСХ - Приморская 4, Приморская 96 и Приморская 86, в наибольшей степени удовлетворяющие требованиям селекционной программы, которые переданы в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений в 2009 и 2010 годах. Сорта Приморская 1410, Приморская 1418, Приморская 1409 и Приморская 1432 будут переданы в последующие годы. Выделен исходный материал для использования в селекционном процессе: Приморская 4, Приморская 96 (приморские сорта), Лазурная, Нева (амурские), Альба, Дельта (краснодарские), На 90-67-19, Цзы-Цзао 17, Sui 5191 (китайские), Педро (итальянский), ХР 977-19 (американский).

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на конференциях молодых ученых Приморского НИИСХ (п. Тимирязевский, 20092011 гг.), VIII-X Межвузовских научно-практических конференциях в Приморской ГСХА (г. Уссурийск, 2008-2010 гг.), I Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов агарных вузов РФ в РУДН (г. Москва, 2009 г.), XIII Всероссийской научно-практической конференции в Пензенском НИИСХ (г. Пенза, 2009 г.), Международной научпо-практической конференции в Ботаническом Саду (г. Белгород, 2009 г.), V научной конференции в Ботаническом сад-институте ДВО РАН (г. Владивосток, 2009 г.), Международной научной конференции в Центральном Ботаническом Саде HAH Азербайджана (г. Баку, 2009 г.), Региональной конференции весеннего отборочного тура программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2010 г.» в ДГТУ (г. Владивосток, 2010 г.), научно-практической конференции молодых ученых в ДальНИИМЭСХ (г. Благовещенск, 2010 г.).

Публикации. Опубликовано 14 работ по материалам диссертации, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 122 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, экспериментальной части из трёх разделов, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, списка литературы, приложений. Работа иллюстрирована 10 рисунками, 24 таблицами в тексте, 15 приложениями. Список используемой литературы включает 294 источника, в том числе 46 иностранных.

Диссертационная работа выполнена автором лично и при участии сотрудников лаборатории селекции сои в соответствии с планом НИР ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии по заданию 04.07.02.01. «Создать и передать в Госсортоиспытание новые гибридные сорта сои, обладающие высокой продуктивностью (3,5-4,0 т/га), комплексной устойчивостью к грибным болезням, вредителям и экстремальным факторам среды, пригодные для переработки на пищевые цели».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы представлены сведения, отражающие народнохозяйственное значение, ботанико-биологическую характеристику, основные направления и методы селекции сортов сои и методы биологической статистики при оценке различного селекционного материала с анализом состояния изученности проблемы.

2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнялась в 2008-2011 гг. на экспериментальных полях Приморского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Данный район характеризуется чередованием периодов не только сухих, но и засушливых с исключительно влажными. Сумма активных температур (выше 10° С) колеблется в пределах 2400-2600°. Гидротермический коэффициент - 1,6-2,0 (ГТК 1,0 - характеризует крайне недостаточные условия увлажнения, ГТК - 2 -избыточные). Анализ его по месяцам показал периоды как избыточной термо-влагообеспеченности, так и недостаточной, что позволило наиболее полно и достоверно оценить селекционный материал.

Почва опытных участков - лугово-бурая отбеленная, с тяжелым механическим составом. Содержание основных элементов питания в пахотном слое было следующее: рН солевой вытяжки 5,5-6,0, гидролитическая кислотность 2,2-2,8 мг экв/100 г почвы, ЫОз - 14,0-19,1 мг/кг абсолютно сухой почвы, Р205 - 6,0-8,1 мг/100 г почвы, К20 - 9,2-13,5 мг/100 г почвы, СаО -13,9-15,0 мг экв/100 г почвы, гумус 3,3-3,7%.

Соя выращивалась в соответствии с принятой для Приморского края агротехникой. Площадь делянки в селекционном питомнике — 1,8 кв. м, в контрольном - 9,0 кв. м (две повторности); в конкурсном и экологическом -25 кв. м. (четыре повторности). Посев производился селекционными сеялками СКС-6-10иСН-16.

Густота стояния растений сои к уборке составляла 390-400 тысяч на гектар. Уборка мелкоделяночных питомников осуществлялась вручную, в контрольном и конкурсном сортоиспытаниях - комбайном Сампо 130.

В качестве объекта исследований были взяты образцы сои селекционного (250-300), контрольного питомника (150-200), экологического и конкурсного сортоиспытания (50-60). В качестве стандартов использовали сорта разных групп спелости: Ход сон (среднеранний), Приморская 81 (среднеспелый).

Фенологические наблюдения выполнены по методике Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений.

Для каждой делянки селекционного и контрольного питомников, конкурсного сортоиспытания была определена скользящая средняя по методике С.П. Мартынова и др. (1981 г.). В сортоиспытаниях был использован дисперсионный анализ по методике Б.А. Доспехова. Экологическую пластичность по содержанию белка и масла в семенах определяли по методике Эберхарта С.А. и Рассела В.А.

Учет болезней и вредителей проведен совместно с группой фитопатоло-гов лаборатории селекции сои по методикам В.И. Заостровных и ВНИИР. Содержание масла и белка в семенах сои определяли на приборе 1п&ошайс 9200, амино- и жирнокислотный состав экологического и конкурсного сортоиспытания проведен во ВНИИ сои на ИК - сканере №г - 42.

На заключительном этапе селекции использован метод интегральной оценки селекционных линий по совокупности хозяйственных признаков по методике С.П. Мартынова.

3 ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СЕЛЕКЦИОННЫХ ПИТОМНИКОВ

В селекционной работе требуется достаточно точная оценка большого числа семей, причем без применения повторных посевов, на отсутствие которых сильно влияет разнообразие плодородия почв участка.

Важнейшей задачей в ходе обработки материала является выявление основной тенденции развития явления и сглаживание случайных колебаний. Для решения этой задачи в статистике существуют особые способы, одним из которых метод скользящей средней.

Метод повышения разрешающей способности полевого опыта с большим числом вариантов, основанный на коррекции урожайности по скользящей средней признака, применим для различных планов полевого опыта, где снижается средний квадрат ошибки и повышается адекватность оценки линии.

На начальном этапе в селекционных питомниках Приморского НИИСХ были использованы в сравнении два метода однофакторного анализа при посеве без повторности: статистический анализ полученных данных и оценка селекционного материала по скользящей средней.

Значения скользящей средней рассчитывались в программе Ехсе11 при вводе фактических данных продуктивности.

Д ля примера из испытания селекционного питомника был взят один блок.

Экспериментально показано, что в 2008 году в первом блоке из 12 сорто-образцов превышение продуктивности над средним стандартом по опыту (7,1 г/растение) у четырех образцов составило от 21 до 27% (рисунок).

Рисунок — Фактические и прогнозируемые значения продуктивности линий селекционного питомника, 2008 г. По принципу анализа этого блока прорабатывался остальной материал селекционного питомника 2008-2010 гг.

Выделившиеся таким образом образцы селекционного питомника -39 номеров различных гибридных комбинаций 2008 года, превысившие стандарт от 18 до 77 %, переведены в контрольный 2009 года (таблица 1).

Таблица 1 - Фактические и прогнозируемые значения некоторых выделившихся по наибольшей продуктивности линий селекционного питомника 2008 г. и контрольного 2009 г._____

Номер делянки питомника Происхождение Отношение к стандарту Ходсон, % (фактическое) Отношение к стандарту Ходсон, % (прогнозируемое)

селекционного 2008 г. контрольного 2009 г. селекционного 2008 г. контрольного 2009 г. селекционного 2008 г. контрольного 2009 г.

Ходсон, стандарт 7,1 (г/раст.) 14,0 (ц/га)

10016 7094 Венера х Wase-natsu 118 103 118 96

10199 7116 Венера х Приморская 43 120 111 131 118

10006 7089 Цзшшнь х Carter 125 81 110 99

10247 7119 Приморская 69 х Цзилинь 128 100 113 109

10205 7101 Венера х Wase-natsu 135 93 134 93

10056 7064 Приморская 1285 х Цзилинь 137 116 125 99

10154 7082 Цзилинь х Carter 137 96 135 95

10013 7046 Приморская 1285 х Цзилинь 145 114 154 115

10176 7092 Цзилинь х Carter 146 80 144 103

10108 7055 Приморская 1285 х Цзилинь 148 109 142 99

10105 7070 Приморская 1285 х Цзилинь 151 106 158 102

10192 7114 Венера х Приморская 43 155 126 141 114

10101 7057 Приморская 1285 х Цзилинь 172 130 142 121

10260 7106 Венерах Wase-natsu 177 117 146 110

В контрольный питомник 2010 года из селекционного 2009 года было переведено 17 номеров, превысивших стандарт Ходсон по фактическим значениям от 33 до 120%, а по прогнозируемым от 8 до 69 % (таблица 2).

Таблица 2 - Фактические и прогнозируемые значения выделившихся по наибольшей продуктивности линий селекционного питомника 2009 г. и контрольного 2010 г. _

Номер делянки питомника Происхождение Отношение к стандарту Ходсон, % (фактическое) Отношение к стандарту Ходсон, % (прогнозируемое)

селекционного 2009 г. контрольного 2010 г. селекционного 2009 г. контрольного 2010 г. селекционного 2009 г. контрольного 2010 г.

1 2 3 4 5 6 7

Ходсон, стандарт 6,1 (г/раст.) 26,5 (ц/га)

10385 7127 Приморская 13 х К 4487 133 99 138 97

10234 7102 Венера хКСИ 22185 136 88 154 101

10408 7135 Венера х Исудау 136 102 121 106

10043 7045 Приморская 1285 х Цзилинь 138 101 116 111

10057 7046 Приморская 1285 х Цзилинь 138 117 115 111

10406 7134 Соя КНР 2006 год 138 109 108 110

10349 7125 Приморская 69 х Оттава Мандарин 139 103 113 100

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7

10122 7115 Венера х Хэфенг 25 148 108 111 110

10011 7042 Приморская 1285 х Цзилинь 151 108 116 103

10384 7126 Приморская 13 х К 4487 151 88 123 95

10237 7110 Приморская 69 х Прим. 1240 152 118 169 118

10391 7133 Витязь х Ходсон светлый 175 105 161 111

10233 7101 Венера хКСИ 22185 220 102 146 109

Из 193 номеров селекционного питомника 2010 года в контрольный 2011 года по результатам статистической обработки было переведено 33 образца, с превышением над стандартом по факту от 8 до 152 %, по прогнозу от 10 до 89 % (таблица 3).

Таблица 3 - Фактические и прогнозируемые значения некоторых выделившихся по наибольшей продуктивности линий селекционного питомника 2010 г. и контрольного 2011 г.___

Номер делянки питомника Происхождение Отношение к стандарту Ходсон, % (фактическое) Отношение к стандарту Ходсон, % (прогнозируемое)

селекци- контроль- селекцион- контроль- селекцион- контроль-

онного ного ного ного ного ного

2010 г. 2011г. 2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011г.

Ходсон,стандарт 15,1(г/раст.) 20,9 (ц/га)

10144 7099 Приморская 69 х КСИ 22185 123 93 100 99

10158 7100 Приморская 51 х Хэфенг 25 123 71 104 82

10165 7096 Примор. 13 х Венгерка выс. 127 75 90 77

10248 7094 Венера х Приморская 43 128 90 138 100

10192 7066 Приморская 69 х Madison 129 117 107 106

10261 7089 Венера х Wase-natsu 130 104 114 101

10218 7102 Приморская 69 х Хэфенг 25 140 88 98 80

10231 7044 Венера х Protana 146 84 117 97

10273 7046 Венера х Цзилинь 148 90 120 89

10054 7012 Приморская 1285 х Цзилинь 152 100 130 92

10168 7101 Примор. 13 х Венгерка выс. 156 83 120 82

10067 7027 Цзилинь х Carter 166 119 151 113

10322 7104 Витязь х Ходсон светлый 176 77 126 80

10021 7008 Приморская 1285 х Цзилинь 191 94 133 88

10279 7065 Приморская 69 х Хэйхэ 214 89 128 103

10311 7053 Венера х Altona 252 50 182 60

Несмотря на то, что по продуктивности селекционного питомника мы их ранжировали от меньшего значения к большему, приведенные данные очень трудно анализировать в разрозненных таблицах, поэтому их объединили в одну систему, разбив на группы по превышению над стандартом (1-15%, 16-30% и т.д.).

С использованием данных таблиц 1-3 нами было проведено распределение их по процентному соотношению в группах превышения по продуктивности в селекционном и урожайности в контрольном питомниках, где наглядно просматривается поведение образцов переведенных из одного питомника в другой, как по фактическим, так и прогнозируемым величинам по трем годам испытания (таблица 4).

Таблица 4 - Характеристика номеров селекционного питомника сои по продук-тивноети и контрольного по урожайности (2008-2011 гг.)_

Год Значение Превышение над стандартом, %

1-15% | 16-30% | 31-45% | 46 - 60% | больше 61%

селекционный питомник, % образцов

2008 фактическое 5 15 33 34 10

прогнозируемое 15 23 38 24 0

контрольный питомник, % образцов

2009 фактическое 36 18 10 3 0

прогнозируемое 60 13 0 0 0

селекционный питомник, % образцов

2009 фактическое 0 0 47 35 18

прогнозируемое 24 29 6 29 12

контрольный питомник, % образцов

2010 фактическое 47 24 0 0 0

прогнозируемое 65 6 0 0 0

селекционный питомник, % образцов

2010 фактическое 9 24 18 25 18

прогнозируемое 15 37 21 3 | 9

контрольный питомник, % образцов

2011 фактическое 12 15 0 0 0

прогнозируемое 18 12 0 0 1 0

Анализируя данные селекционного питомника 2008 года и переведенных образцов в контрольный 2009 г. выявлено значительное снижение урожайности контрольного по сравнению с селекционным (как фактических, так и прогнозируемых). Больший процент сортообразцов селекционного питомника (67%) приходится на продуктивность с превышением стандарта на 31-60%, тогда как в контрольном питомнике максимальное превышение урожайности отмечено в группах 1-15% и 16-30% (54 фактических и 73 прогнозируемых).

Если в селекционном питомнике 2009 года 100% фактической продуктивности образцов приходилось на группы с превышением стандарта от 31% и выше, то прогнозируемой 47% образцов. В контрольном питомнике 2010 года такого превышения над стандартом не отмечено как по факту, так и по прогнозу.

В селекционном питомнике 2010 года наибольший процент образцов, превышающих стандарт по фактической продуктивности, приходится на группы от 31% и выше, а по прогнозируемой они составили третью часть от испытуемых. В контрольном питомнике 2011 года превышение над стандартом от 30% и выше не отмечено.

Если в селекционном питомнике максимальная продуктивность в группе выше 30%, то в контрольном урожайность этих образцов была ниже стандарта.

Поэтому необходимо в селекционном питомнике отбирать образцы от 16-30% превышения над стандартом (по факту и прогнозу) для перевода в контрольный питомник, так как они более стабильны, а номера с высокой продуктивностью не всегда имеют высокую урожайность в последующих испытаниях.

Экспериментальная проверка данных селекционного питомника сои на протяжении трех лет показала, что коррекция урожаев по предложенному методу позволяет снизить в 1,5-1,8 раза дисперсию, которая определяет существенность различий в степени варьирования одного и того же признака (таблица 5).

Таблица 5 - Статистический анализ фактических и прогнозируемых данных продуктивности образцов селекционного питомника сои, 2008-2010 гг._

Показатели 2008 г. 2009 г. 2010 г.

Средняя арифметическая, г/раст. 8,7 8,5* 6,40 6,30* 15,60 15,50*

Дисперсия 2,76 1,87* 2,19 1,23* 18,81 10,63

Среднеквадратическое отклонение, г/растение 1,66 1,37* 1,48 1,11* 434 3,26

Абсолютная ошибка средней арифметической, г/растение 0,25 0,20* 0,22 0,17* 0,65 0,49*

Относительная ошибка средней, % 2,85 2,40* 3,47 2,64* 4,15 3,13*

Коэффициент вариации, % 19,12 16,07* 23,26 17,68* 27,85 21,01*

Эс!, г/растение 0,35 0,29* 0,31 0,23* 0,91 0,69*

НСР о 05 г/растение 0,69 0,57* 0,61 0,46* 1,79 1,35*

Процент снижения НСР 21* 32* 32*

Примечание: * - прогнозируемые данные

Наименьшая существенная разность фактической продуктивности была в 2008 году выше на 21 %, чем прогнозируемых данных, причем эта тенденция отмечена как в 2009 г., так и в 2010 году в селекционном питомнике и составила 32%.

В контрольном питомнике 2009 года изучалось 194 номера, из которых 13 переведены в конкурсное сортоиспытание (таблица 6).

Таблица 6 - Фактические и прогнозируемые значения выделившихся по наибольшей урожайности линий контрольного питомника 2009 г. и конкурсного сортоиспытания 2010 г.___

Номер делянки питомника Отношение к стан- Отношение к

Происхождение дарту Ходсон, % (фактическое) стандарту Ходсон, % (прогнозируемое)

контроль- конкурс- контроль- конкурс- контроль- конкурс-

ного ного ного ного ного ного

2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г.

Ходсон, стандарт (ц/га) 14,0 24,5

7029 33 Комсомолка х Венера 131 104 114 104

7033 35 Приморская 1164 х Кубанская 4958 131 98 122 98

7022 32 Прим.* 13 х Alane 132 107 117 107

7075 7 Цзилинь х Carter 132 113 108 114

7030 34 Прим.* 1274 х Прим.* 301 134 100 119 99

7048 16 Прим.* 1285 х Цзилинь 134 98 124 98

7129 38 Хэйхэ х Цзилинь 135 103 127 103

7082 9 Цзилинь х Carter 137 113 111 113

7193 39 R«i5 (и.ф. Ходсон j) 138 107 123 107

7064 18 Прим.* 1285 х Цзилинь 139 103 139 103

7147 21 Хэйхэ х Цзилинь 141 104 127 104

7066 19 Прим.* 1285 х Цзилинь 152 103 128 104

Примечание: * - Приморская

Как видно из данных, приведенных в таблице 6, фактическая урожайность выделившихся образцов контрольного питомника 2009 года превышает стандарт Ходсон от 31 до 52%, а прогнозируемая от 8 до 39%.

В конкурсном сортоиспытании 2010 года образцы снизили фактическую урожайность от 19 до 49%, а прогнозируемую от 10 до 36%.

Анализируя номера контрольного питомника 2010 года, которые переведены в конкурсное сортоиспытание 2011 года, отмечено, что максимальная фактическая урожайность в контрольном составила 129% (34,2 ц/га), при урожайности стандарта 26,5 ц/га, а прогнозируемые максимальные значения этого показателя -119% (31,5 ц/га) (таблица 7).

Таблица 7 - Фактические и прогнозируемые значения некоторых выделившихся по наибольшей урожайности линий контрольного питомника 2010 г. и конкурсного сортоиспытания 2011 г.____

Номер делянки питомника Происхождение Отношение к стандарту Ходсон, %(фактическое) Отношение к стандарту Ходсон, % (прогнозируемое)

контроль- конкурс- контроль- конкурс- контроль- конкурс-

ного ного ного ного ного ного

2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г.

Ходсон, стандарт (ц/га) 26,5 19,5

7034 37 - Wo Fun х Приморская 639 110 97 106 97

7022 32 Приморская 13 х Alane 111 105 109 97

7066 7 Цзилинь х Carter 112 117 107 116

7091 26 Венера х Wase 112 89 108 95

7159 44 К7б7(И.ф. Ходсон) R< 112 114 110 113

7048 17 Приморская 1285 х Цзилинь 114 91 118 89

7087 25 Венера х Wase-nalsu 114 94 106 97

7146 42 Rues (и.ф. П-28 A) R< 114 112 113 106

7021 36 Oröop из Цзилинь 115 94 108 93

7129 40 Витязь х Ходсон светлый 116 108 100 101

7046 15 Приморская 1285 х Цзилинь 117 88 111 92

7074 8 Цзилинь х Carter 119 123 114 118

7097 27 Венера х Wase 121 95 119 93

7063 6 Цзилинь х Carter 122 114 112 118

7047 16 Приморская 1285 х Цзилинь 123 90 114 89

7078 9 Цзилинь х Carter 129 119 115 120

Объединив данные таблиц 6 и 7 в одну систему, разбили их на группы по превышению над стандартом (до 10%, 11-20% и т.д.) (таблица 8).

Фактическое превышение урожайности над стандартом Ходсон от 21% и более имеются у 100% образцов контрольного питомника. Тогда как по прогнозу оно отмечено у 54% образцов.

В конкурсном сортоиспытании 2010 года урожайность, как фактических значений, так и прогнозируемых уменьшилась и находится в группе от 11 до 20 %, количество образцов при этом составляет 15%.

В контрольном питомнике 2010 года наибольший процент образцов, превышающих стандарт по фактической и прогнозируемой урожайности, приходится на группы от 11 до 30%.

Таблица 8 - Характеристика номеров контрольного и конкурсного испытания по урожайности (2009-2011 гг.)__

Год Значение Превышение над стандартом, %

до 10% | 11-20% | 21-30% | больше 31%

контрольный питомник, % образцов

2009 фактическое 0 I 0 85 15

прогнозируемое 15 1 31 46 8

коню іфсное сортоиспытание, % образцов

2010 фактическое 54 15 0 0

прогнозируемое 54 15 0 0

контрольный питомник, % образцов

2010 фактическое 32 50 18 0

прогнозируемое 46 29 25 0

коню дренов сортоиспытание, % образцов

2011 фактическое 14 21 4 0

прогнозируемое 11 21 0 0

В конкурсном сортоиспытании 2011 года превышение над стандартом в группах от 11 до 30% составляет по фактическим значениям 25% образцов, а по прогнозируемым 21%.

Предложенный метод статистической обработки заслуживает внимания в силу максимально возможного использования информации с применением прикладных компьютерных программ. Данная методика нами была использована и на испытаниях с повторениями.

На примере экологического сортоиспытания сои видно, что наименьшая существенная разность фактических урожаев составляет 3,43 ц/га, а скорректированных -1,89 ц/га (таблица 9).

Таблица 9 - Дисперсионный анализ фактических и прогнозируемых данных урожайности сои экологического сортоиспытания, 2009 г.__

Дисперсия Сумма квадратов Степень свободы Средний квадрат Б фактическое Б табличное

Общая 1197,9 359,3 * 155

Повторений 15,9 20,3 * 2 7,96 10,16* 1,8 7,5*

Вариантов 732,8 201,7 * 51 14,37 3,95* ЗД6 2,94* 1,5

Остаток 449.2 137.3 * 102 4,40 1,35*

* - прогнозируемое НСРо,95 3,43 ц/га; 1,89 ц/га *

Аналогичный дисперсионный анализ конкурсного сортоиспытания сои приведён в диссертационной работе.

Использование метода скользящей средней позволяет получать более точные результаты, без изменения плана опыта и повторных посевов, а также в опытах с повторениями исключить номера, получившие случайную урожайность за счет фоновых изменений почвенного плодородия, снизить ошибку

опыта и облегчить труд селекционеров при анализе селекционного материала, уменьшая при этом затраты времени не менее чем в три раза, повысив при этом результативность своего труда и достоверность получаемых выводов.

В представленной работе приведена оценка экологической пластичности содержания белка и масла в семенах сои экологического и конкурсного сортоиспытания по коэффициенту регрессии и вариансе стабильности. В результате проведенного анализа по данным показателям из сортов Краснодарской и Приморской групп предоставляется возможность отбора высокомасличных, стабильно сохраняющих этот признак, независимо от условий произрастания.

4 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫЙ ВЫБОР НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОМ ЭТАПЕ СЕЛЕКЦИИ СОИ

Метод интегральной оценки сортов по множеству критериев, основанный на использовании взвешенной суммы нормированных отклонений от заданного идеала (оптимума). Весовые коэффициенты и заданный идеал устанавливаются селекционером в зависимости от поставленной задачи или по максимальным значениям одного из испытуемых номеров, который можно легко изменять.

Для этих целей нами были выбраны следующие показатели: урожайность, высота растений, масса 1000 семян, период вегетации растений, содержание масла и белка в семенах и их амино- и жирнокислотный состав, устойчивость к болезням.

Используя вышеуказанные признаки, и обработав их по предлагаемой программе, мы провели комплексную оценку сортов сои экологического и конкурсного испытания и отбор селекционных линий по множеству критериев. Ранжирование сортов осуществлялось относительно заданного нами идеала (таблица 10).

Таблица 10 - Матрица данных, весовые коэффициенты, заданный идеал и интегральные оценки некоторых сортов сои экологического испытания по семи признакам, 2009-2010 гг. ______

Сорт Урожайность, ц/га Высота растения, см Период вегетации, дней Содержание, % Устойчивость к болезням, % Интегральная оценка

2009 г. 2010 г. масла белка

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Бш 5191 22,9 31,1 56 114 19,6 40,8 5 4,5

Приморская 96 22,0 28,2 80 109 21,4 39,6 60 5,1

Приморская 4 22,3 28,9 82 109 19,9 39,0 60 5Д

Педро 21,2 33,8 63 115 20,6 37,0 8 5,7

ХР 977-19 24,3 26,6 67 114 19,8 38,9 25 6,4

Бш 87-56-68 20,9 31,1 63 114 19,4 39,3 2 7,5

ХР 577-1,5 21,7 28,7 64 115 20,4 37,0 33 Л5

Лик 22,1 27,7 69 110 19,7 39,8 1 8,1

На 76-3 22,5 27,5 65 115 19,0 40,0 1 8,4

МК-100 21,1 26,0 56 102 20,6 36,6 1 8,5

Дин 21,1 27,8 64 105 18,9 39,4 1 8,5

Альба 23,3 25,2 74 117 18,4 41,4 38 8,8

Лира 23,2 26,6 78 112 20,3 37,5 1 8,8

Приморская 28 20,1 27,3 69 109 18,9 40,2 55 8,8

Продолжение таблицы 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Иван Караманов 21,8 28,4 76 112 20,0 38,5 1 8,9

На 90-67-19 21,1 28,3 71 117 19,3 39,9 28 9,0

Хефенг25 22,6 26,1 66 114 18,8 40,2 1 9,1

Не 135 21,4 27,8 64 115 19,1 39,8 1 9,2

Приморская 81, ст 22,6 22,5 61 114 19,1 39,4 60 9Д

НСР 1,74 1,86

Стандарт, откл. 22 3,6 9,4 6 0,7 1,4 24,4

Весовые коэф. 2Д 2,1 0,7 0,7 0,35 0,35 0,7

Идеал (оптимум) сорта 28 30 80 110 20 39 70

При введении дополнительных признаков (масса 1000 семян, содержание линолевой и линоленовой кислоты в масле) произошли значительные изменения в интегральной оценке (таблица 11).

Таблица 11 — Матрица данных, весовые коэффициенты, заданный идеал и интегральные оценки некоторых сортов сои экологического испытания по десяти признакам, 2009 - 2010 гг. __

Урожайность, ц/га о Я и' и Содержание, % к « * І и в* 3 к 5 2 Я я

Сорт 2009 г. 2010 г. | « 1 О. и масла кислота й 2 § § •г п |1

еі и З ° ё і о Е т к .и ю лино-левая линоле-новая § зГ а к р. д а і £ а 1 ° к

Приморская 96 22,0 28,2 188 80 21,4 39,6 51,25 9,61 109 60 0,1

Приморская 4 22,3 28,9 198 82 19,9 39,0 51,10 10,59 109 60 0,5

На 90-67-19 21,1 28,3 216 71 19,3 39,9 52,03 8,31 117 28 1,3

Педро 21,2 33,8 219 63 20,6 37,0 51,40 9,83 115 8 1,4

Не 135 21,4 27,8 222 64 19,1 39,8 50,91 10,59 115 1 1,6

Лик 22,1 27,7 220 69 19,7 39,8 50,34 10,57 110 1 1,6

На 6437 22,0 25,9 236 72 20,0 37,1 51,42 11,34 117 25 1.7

Альба 23,3 25,2 226 74 18,4 41,4 51,58 9,81 117 38 2,0

Бш 5191 22,9 31,1 184 56 19,6 40,8 50,31 10,71 114 5 2 Л

ХР 577-1,5 21,7 28,7 168 64 20,4 37,0 51,92 10,09 115 33 2,7

На 76-3 22,5 27,5 200 65 19,0 40,0 51,64 9,21 115 1 2,9

Приморская 81, ст 22,6 22,5 196 61 19,1 39,4 51,03 10,74 114 60 3,7

НСР 1,74 1,86

Стандарт, откл. 2,2 3,6 24,9 9,4 6,0 0,7 1,4 0,5 1,2 23,6

Весовые коэф. 2 2 2 -1 -1 0,25 0,25 0,25 -0,25 1

Идеал (оптимум) сорта 23 30 180 80 20 39 52 6 110 70

Если в таблице 10 китайский сорт Бш 5191 находился на первом месте, то при расчете по десяти признакам он переместился на девятое. Причиной явилось не соответствующее идеалу содержание жирных кислот (линолевой и линоленовой).

Приморские сорта (Приморская 96 и Приморская 4) также остались на высших ступенях по рангу, так как их показатели близки к заданному идеалу.

Аналогичные расчеты были приведены в работе на сортах конкурсного сортоиспытания.

Использование матриц данных с различными показателями сортов и расширение возможностей компьютерных программ, способствует облегчению труда селекционера при анализе селекционного материала и снижает затраты времени на проведение текущих работ, обеспечивая объективность в анализе.

При этом исключаются для дальнейшего их изучения в селекционных питомниках номера и линии, которые менее перспективны.

Такой подход способствует быстрому продвижению константного материала для передачи его в Госкомиссию.

5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ В СОЗДАНИИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ СОИ

Используя полученные результаты, нами выделены сорта сои, которые переданы в 2008-2009 году в ГСИ. Данные Уссурийского госсортоучастка по трём сортам приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Основные показатели испытываемых сортов в среднем за 20092011 гг. (по данным филиала ФГУ «Госсорткомиссии» Приморского края)

Сорт Урожайность, ц/га Период вегетации, дней Высота растения, см Масса 1000 семян, г Болезни и вредители, %

сепго-риоз перонос-пороз тля

Приморская 13, ст 21,4 105 65 222 37 7 47

Приморская 96 22,9 107 78 208 40 2 35

Приморская 81, ст 21,7 107 66 219 37 18 28

Приморская 4 23,8 106 73 183 40 2 45

Приморская 86 25,1 106 66 222 40 2 43

* - показатели одного года

Как видно из таблицы 12 превышение урожайности сортов сои за три года над стандартами отмечено в пределах 1,5 - 2,1 ц/га, а у сорта Приморская 86 (за один год испытания) на 3,4 ц/га.

Таким образом, выделенные нами сорта, позволяют увеличить их сортимент с высокими технологическими и урожайными качествами, высокой устойчивостью к грибным болезням.

По нашим расчетным данным при возделывании новых сортов сои при условии выполнения всех рекомендуемых элементов технологии рентабельность сельскохозяйственных предприятий может составлять около 90%, а при производстве семян элиты от 150% и выше.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований по сравнительной оценке некоторых методов биологической статистики при создании высокопродуктивных сортов сои нами сделаны следующие выводы:

1. Впервые на сое проведена сравнительная оценка некоторых методов биологической статистики (однофакторный дисперсионный анализ, метод скользящей средней и многокритериального анализа) при создании новых вы-

сокопродуктивных сортов сои, устойчивых к неблагоприятным условиям среды, благодаря которым отобраны сорта для использования их как в селекционном процессе, так и непосредственно в производстве.

2. При оценке селекционного материала различных питомников испытания считаем целесообразным использование метода оптимизированной скользящей средней изучаемых признаков, что позволит учесть почвенные разности, снизить неконтролируемую случайную изменчивость в полевых экспериментах, увеличит достоверность получаемых выводов.

3. В результате анализа селекционного питомника методом скользящей средней выделены номера, превышающие прогнозируемые данные по продуктивности, что позволило сократить время испытания и уменьшить затраты селекционера на браковку селекционного материала примерно в три раза.

4. Учитывая почвенные разности для дальнейшей работы целесообразнее отбирать линии по прогнозируемой продуктивности, превышающие стандарт на 15-30 %, которые в дальнейшем показывают лучшие результаты, чем высокопродуктивные, но нестабильные по годам.

5. При анализе гибридных комбинаций в контрольном питомнике методом скользящей средней выявлены высокоурожайные линии (31,4 — 34,2 ц/га), это такие как: Приморская 1285 х Цзилинь, Цзилинь х Carter, Венера х Wase-natsu, Приморская 69 х Приморская 1240.

6. Дана оценка сортов по пластичности и стабильности содержания белка и масла в семенах сои конкурсного и экологического испытания в различных по происхождению группах - Амурской, Китайской, Приморской.

7. При анализе сортов сои методом многокритериального выбора на заключительном этапе селекции выделен исходный материал для использования в селекционном процессе и производстве: приморские сорта -Приморская 4, Приморская 96, Приморская 86; итальянский — Педро; амурские - Лазурная, Нева; краснодарские - Альба, Дельта; китайские - На 90-67-19, Цзы-Цзао 17, Sui 5191; американский - ХР 977-19.

8. При многокритериальном анализе районированных и высокопродуктивных сортов по семи признакам наивысшая оценка отмечена у Приморской 96, Приморской 4, Приморской 86 и Приморской 13.

9. Возделывание новых сортов со стабильной урожайностью и высоким содержанием белка и масла в семенах, имеющих высококачественный аминокислотный и жирнокислотный состав, устойчивых к болезням и вредителям сои в условиях юга Дальнего Востока улучшит экономику хозяйств различных форм собственности. Ведение семеноводства новых сортов экономически оправдано. Рентабельность производства тонны семян составит от 90-150%.

10. Применение различных методов биологической статистики позволяет значительно улучшить качество селекционной работы, облегчить труд селекционеров, сократить процесс создания сортов сои на 2-3 года, уменьшив финансовые затраты на 19-30%.

11. На основании изученного метода многокритериального анализа выделены сорта сои Приморская 4 (среднеранний), Приморская 96 (среднеспелый) и Приморская 86 (среднепозднеспелый), на которые поданы заявки в ФГУ Государственная комиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений

для включения их в Государственный реестр охраняемых селекционных достижений РФ и Государственный реестр селекционных достижений РФ, допущенных к использованию.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. В целях повышения эффективности отбора при создании новых сортов сои, где невозможно статистически оценить значимость различий между образцами по продуктивности и другим признакам, рекомендуем в селекционном процессе использовать как вспомогательный прием - коррекцию по скользящим средним.

2. Отбор в селекционном питомнике целесообразно проводить по прогнозируемой продуктивности превышающей стандарт от 15-30%.

3. В качестве источников ценных признаков рекомендуем использовать выделенные методом интегральной оценки сорта сои конкурсного испытания (Приморская 1410, Приморская 1432, Приморская 1409, Приморская 1418, Приморская 1425) и экологического (Sui 5191, Педро, Sui 87-56-68, ХР 577-1,5, Альба).

4. Сорта сои Приморская 4, Приморская 96 и Приморская 86, различающиеся по периоду вегетации, не уступающие стандарту по урожайности и качеству продукции, переданы в Государственное сортоиспытание.

5. Рекомендуем Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений при оценке сортов сои по комплексу хозяйственных признаков применять апробированный нами наиболее достоверный метод многокритериального выбора, используя интегральную оценку.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Бутовец, Е.С. Оценка сортов сои в экологическом испытании // Земледелие. - 2011. - № 6. - С. 38-39.

2. Хасбиуллина, О.И. Сравнительная оценка высокопродуктивных сортов сои в условиях юга Дальнего Востока / О.И. Хасбиуллина, Н.В. Мудрик, Е.С. Бутовец // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 1. - С. 17-19.

В других изданиях:

3. Бутовец, Е.С. Использование метода многокритериального выбора при оценке сортов сои в конкурсном испытании // Инновационные процессы в АПК: сб. статей I Междунар. науч.-практич. конф. преподавателей, молодых ученых и аспирантов агарных вузов РФ (25-27 марта 2009г.). - М.: РУДН, 2009. -С. 9-12.

4. Мудрик, Н.В. Оценка экологического испытания сои по некоторым хозяйственно ценным признакам / Н.В. Мудрик, Л.А. Дега, Е.С. Бутовец // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: XIII Всерос. науч.-практич. конф. ( февраль 2009г.) : сб.ст. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 82-85.

5. Бутовец, Е.С. Селекция сои для условий юга Дальнего Востока / Е.С. Бутовец, Н.В. Мудрик, Л.А. Дега // Ботанические сады в XXI веке: сохра-

нение биоразнообразия, стратегия развития и инновационные решения: материалы Междунар. науч.-практич. конф. (Белгород, 18-21 мая 2009г. )-Белгород: ИЦП «Политерра», 2009. - С. 187-189.

6. Бутовец, Е.С. Современные сорта сои для условий Приморья // Актуальные вопросы развития аграрной науки в Дальневосточном регионе : сб. науч. тр. / РАСХН, Дальневост. науч.-метод. центр, Примор. НИИСХ. -Владивосток: Дальнаука, 2009. - С. 157-161.

7. Бутовец, Е.С. Оценка селекционного материала сои методом скользящей средней / Е.С. Бутовец, Н.В. Мудрик // Актуальные вопросы развития аграрной науки в Дальневосточном регионе : сб. науч. тр. / РАСХН, Дальневост. науч.-метод. центр, Примор. НИИСХ. - Владивосток: Дальнаука, 2009. -С. 178-181.

8. Бутовец, Е.С. Ускорение селекционного процесса сои с использованием методов биологической статистики // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока: материалы межвуз. науч.-практич. конф. аспирантов, молодых ученых и специалистов (30-31 окт. 2008 г.) / МСХ РФ, Междунар. организ. «Агрообразование», ПГСХА. - Уссурийск, 2009. - Вып.9. -С. 13-18.

9. Дега, JI.A. Результаты изучения геноресурсов сои с целью выделения источников устойчивости к грибным заболеваниям в условиях муссонного климата Приморья / JI.A. Дега, Е.С. Бутовец // Биоразнообразие и интродукция растений: материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 75-летию Центрального Ботанического Сада HAH Азербайджана, Баку, 23-24 сент. 2009г. I часть. — Баку, 2009. - С. 77-79.

10. Бутовец, Е.С. Изучение и использование лучших сортов сои из различных регионов её возделывания в селекции Приморского НИИСХ // Растения в муссонном климате: материалы V науч. конф. (Владивосток, 20-23 окт. 2009г.) / РАН, ДВО, Ботанич. Сад-институт. - Владивосток: Дальнаука, 2009. -С. 313.

11. Бутовец, Е.С. Использование нового перспективного сорта сои Приморская 4 // Агротехнические и биологические исследования в сельскохозяйственном производстве Дальнего Востока : материалы науч.-практич. конф. молодых ученых (24-25 июня 2010г.) / Россельхозакадемия, ДВ РНЦ, ДальНИИМЭСХ. - Благовещенск, 2010. - С. 190-193.

12. Мудрик, Н.В. Использование метода многокритериальной оценки сортов сои для экологического испытания / Н.В. Мудрик, Е.С. Бутовец // Даль-невосточ. аграр. вестн. - Благовещенск: ДальГАУ, 2011. - Вып. 1(17). - С. 5-8.

13. Дега, Л.А. Выделение источников устойчивости сои к грибным заболеваниям в условиях муссонного климата Приморья / Л.А. Дега, Е.С. Бутовец // Дальневосточ. аграр. вестн. - Благовещенск: ДальГАУ, 2011. - Вып. 1(17). -С. 8-12.

14. Влияние условий возделывания на биохимические показатели сортов сои различного происхождения / Н.В. Мудрик, Е.С. Бутовец, О.И. Хасбиулли-на, Г.П. Ефимова // Инновационная деятельность аграрной науки в Дальневосточном регионе: сб. науч. тр. / Россельхозакадемия, ДВ РНЦ, ПримНИИСХ. -Владивосток: Дальнаука, 2011. - С. 224-229.

Подписано в печать 05.04.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № // .

Издательство АГАУ 6S6049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бутовец, Екатерина Сергеевна, п. Тимирязевский

61 12-6/397

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРИМОРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

На правах рукописи

БУТОВЕЦ ЕКАТЕРИНА СЕРГЕЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ СОЗДАНИИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ сои

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Мудрик Н.В.

п. Тимирязевский - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................3

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................7

1.1 Народнохозяйственное значение....................................................7

1.2 Ботанико-биологическая характеристика сои...................................9

1.3 Основные направления и методы в селекции сортов сои....................23

1.4 Методы биологической статистики при оценке различного селекционного материала.......................................................................34

2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.................39

2.1 Агроклиматические условия Приморского края.............................39

2.2 Материал и методика проведения исследований............................41

3 ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СЕЛЕКЦИОННЫХ ПИТОМНИКОВ...........................47

4 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫЙ ВЫБОР НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОМ ЭТАПЕ СЕЛЕКЦИИ СОИ...............................................................................65

4.1 Характеристика хозяйственно ценных признаков сои, используемых в многокритериальном анализе....................................................65

4.2 Экологическое сортоиспытание..................................................73

4.3 Конкурсное сортоиспытание......................................................78

5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ В СОЗДАНИИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ

СОРТОВ СОИ...............................................................................83

ВЫВОДЫ....................................................................................92

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И

ПРОИЗВОДСТВА..........................................................................94

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................95

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Соя известна как универсальная белково-масличная культура многоцелевого использования. Хотя содержание масла в зерне сои (15-26 %) - это меньше, чем в некоторых других культурах (подсолнечнике, рапсе). В тоже время производство его составляет половину всех растительных масел в мире. Эта культура является источником растительного масла в Китае, Корее, Японии, Вьетнаме, США и др. странах. Его употребляют непосредственно в пищу и используют для производства маргарина, фосфатидов, лецитина.

Соя уникальна в том отношении, что в ней одновременно содержится большое количество белка и масла, которые в сумме составляют 60% или около того.

В последние годы (2004-2011 гг.) на Дальнем Востоке валовой сбор зерна сои повысился в 1,5 раза. Исходя из наличия земельных ресурсов, структуры посевных площадей, роста технической оснащенности хозяйств региона имеются определенные возможности увеличения производства сои.

Расширение посевов и повышение урожайности сои во многом определяется сортом, его приспособленностью к почвенно-климатическим условиям зоны возделывания и прогрессивной технологии выращивания.

В России накоплен довольно богатый опыт селекционной работы с соей. Создано и районировано большое количество зерновых и кормовых сортов, обладающих значительным диапазоном биологических и хозяйственно-полезных признаков и свойств. Однако они не полностью удовлетворяют требованиям интенсивного производства. Поэтому селекционный процесс все более совершенствуется и усложняется. Расширяются направления и усиливается селекция по выведению сортов для новых районов культуры, в частности, в сфере устойчивости к неблагоприятным факторам условий выращивания, в области иммунитета против болезней и вредителей. Значительно больше внимания уделяется созданию высокобелковых и высокомасличных принципиально новых сортов, обладающих желаемыми качествами и свойствами. Селекционеры страны нуж-

даются в поиске или получении соответствующего исходного материала, в разработке усовершенствованной технологии и методов синтетической селекции.

В современных селекционных программах учитывают множество показателей, характеризующих урожайность, качество продукции, устойчивость к неблагоприятным факторам. В качестве исходного материала для селекции используют богатейшее разнообразие культивируемых форм и сортов.

Проблема оценки исходного материала связана с его изменчивостью под влиянием условий внешней среды, поэтому поиск ценных форм обычно затруднен.

Как правило, в таких исследованиях используют методику, при которой выборка искусственно разбивается по какому-либо признаку на классы и далее проводится оценка образцов в этих классах [1]. Выявление уникальных форм зачастую ведётся отдельно по каждому признаку, однако такой подход не позволяет учитывать одновременно всю их совокупность.

Поэтому для разработки селекционных методов многомерного анализа экспериментальных данных появилась необходимость применения феноменологического подхода, предполагающего использование математической статистики, теории принятия решений и других разделов прикладной математики с компьютерной обработкой данных.

Цель и задачи исследований. Целью исследований данной работы является совершенствование селекционного процесса сои на основе его сокращения, путем использования методов биологической статистики с применением прикладных программ.

Исходя из вышеизложенного, нами поставлены задачи:

провести сравнение полученного константного материала в селекционном, контрольном питомниках, конкурсном и экологическом сортоиспытании на основе использования статистических методов и компьютерных программ;

- определить наименее трудозатратный способ с более точной оценкой материала, сократив срок селекции;

- выделить новые высокопродуктивные высококачественные линии с целью передачи их в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений.

Научная новизна. Впервые проведена оценка сортов сои по методике С.П. Мартынова [2]. Доказана актуальность использования методов скользящей средней и многокритериального выбора в селекции сои.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Совершенствование методов оценки больших наборов селекционных образцов, высеянных без повторений, с коррекцией урожайности по скользящим средним величинам признаков.

2 Эффективность оценки многокритериального выбора на основе интегрального критерия на заключительном этапе селекции сои (конкурсное и экологическое испытание).

Практическая значимость. При оценках испытуемого материала использование методов скользящей средней и многокритериального выбора на заключительном этапе селекции сокращает затраты труда селекционера. В результате проведенной работы по апробированному методу нами выбраны три сорта сои селекции Приморского НИИСХ - Приморская 4, Приморская 96 и Приморская 86, в наибольшей степени удовлетворяющие требованиям селекционной программы, которые переданы в Государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений в 2009 и 2010 годах. Сорта Приморская 1410, Приморская 1418, Приморская 1409 и Приморская 1432 будут переданы в последующие годы. В результате интегральной оценки сортов сои на заключительном этапе селекции выделен исходный материал для использования в селекционном процессе: Приморская 4, Приморская 96 (приморские сорта), Лазурная, Нева (амурские), Альба, Дельта (краснодарские), На 9067-19, Цзы-Цзао 17, Бш 5191 (китайские), Педро (итальянский), ХР 977-19 (американский).

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на конференциях молодых ученых Приморского НИИСХ (п. Тимирязевский, 20095

2011 гг.), VIII-X Межвузовских научно-практических конференциях в Приморской ГСХА (г. Уссурийск, 2008-2010 гг.), I Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов агарных вузов РФ в РУДН (г. Москва, 2009 г.), XIII Всероссийской научно-практической конференции в Пензенском НИИСХ (г. Пенза, 2009 г.), Международной научно-практической конференции в Ботаническом Саду (г. Белгород, 2009 г.), V научной конференции в Ботаническом сад-институте ДВО РАН (г. Владивосток, 2009 г.), Международной научной конференции в Центральном Ботаническом Саде HAH Азербайджана (г. Баку, 2009 г.), Региональной конференции весеннего отборочного тура программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2010 г.» в ДГТУ (г. Владивосток, 2010 г.), научно-практической конференции молодых ученых в ДальНИИМЭСХ (г. Благовещенск, 2010 г.).

Опубликовано 14 работ по материалам диссертации, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 122 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, экспериментальной части из трёх разделов, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, списка литературы, приложений. Работа иллюстрирована 10 рисунками, 24 таблицами в тексте, 15 приложениями. Список используемой литературы включает 294 источника, в том числе 46 иностранных.

Диссертационная работа выполнена автором лично и при участии сотрудников лаборатории селекции сои в соответствии с планом НИР ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии по заданию 04.07.02.01. «Создать и передать в Госсортоиспытание новые гибридные сорта сои, обладающие высокой продуктивностью (3,5-4,0 т/га), комплексной устойчивостью к грибным болезням, вредителям и экстремальным факторам среды, пригодные для переработки на пищевые цели».

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Народнохозяйственное значение

Соя - культура больших возможностей. В последние годы она получила широкое распространение на всех континентах Земли. По объемам производства в мире среди растений сельскохозяйственного использования она занимает четвертое место, уступая только пшенице, кукурузе и рису.

Больше всего сои производится на Американском континенте, в Китае, значительные объемы сосредоточены в Украине. В Беларусии в последние годы создан ряд высокоурожайных сортов для этой территории.

В прошлом веке сою в основном выращивали на Дальнем Востоке, где ее посевы составляли более 90 % по России. Здесь для ее возделывания больше всего подходят природно-климатические условия. Выпадение осадков в период вегетации, температура и влажность воздуха в основном совпадают с биологическими особенностями культуры. В настоящий период сою выращивают в Амурской области, Приморском и Хабаровском краях, Еврейской автономной области. Кроме Дальневосточных территорий на ее возделывание в последние годы обращено серьезное внимание в ряде Российских регионов - на Северном Кавказе, в Поволжье, Западной Сибири, Алтае [3].

Многие исследователи, такие как Енкен В.Б., Золотницкий В.А., Ключкин В.В., Бурлака В.В., Пенчуков В.П., Скородерс Я.Я., Кузин В.Ф., Пекеньо Х.П., Бегеулова М.Ш. отмечали важность сои как технической, кормовой и продовольственной культуры, которая имеет большое народнохозяйственное значение, выделяясь среди других культур универсального использования [4-11]. Известна высокая пищевая ценность соевых продуктов, обусловленная высоким содержанием масла (15-26 %) и белка (30-50 %) в семенах с полным набором незаменимых аминокислот, и более 20 % углеводов [12, 13]. Суммарное содержание в зерне сои белка и масла ставит эту культуру на самое видное место.

Отмечено, что белка в сое содержится значительно больше, чем в зерне пшеницы (12-15 %), кукурузы (10-12 %), гороха (23-28 %) [14]. Он лучше усваивается организмом человека и животных и ближе стоит к белкам животного

7

происхождения по аминокислотному составу, при этом его себестоимость ниже в 20-25 раз [15]. Белок сои сбалансирован по аминокислотам, которых содержится больше, чем в курином мясе в 14 раз, яйце — 4, говядине - 3,5. Он в 2-3 раза превосходит белки молока, яиц и мяса по содержанию незаменимых аминокислот, а особенная ценность в высоком содержании лизина до 5,9 % в белке семян [16-20].

На втором месте после белка её считают масличной культурой. Хотя содержание масла в зерне сои меньше, чем в подсолнечнике, рапсе, это не мешает считать её рентабельным сырьем для масложировой промышленности [14, 2123]. При изготовлении шоколадной массы фосфатиды сои позволяют сократить расход масла какао. Добавление к муке 1 % фосфатидов увеличивает объем хлебобулочных изделий на 10-15 %, при этом достигается их более мелкая пористость, задерживается черствление [24-28].

Промышленным путем из соевого масла получают лецитин - ценное питательное вещество, используемое в пищевой промышленности. Как составная часть соевых фосфатидов он активно участвует в обмене веществ организма человека [18, 24, 29-31].

В масле сои содержится до 94 % ненасыщенных жирных кислот, препятствующих отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов у человека, участвующих в биосинтезе гормонов.

В соевом зерне находятся биоактивные изофлавоновые вещества, которые подавляют развитие раковых клеток в организме путем блокировки развития кровеносных сосудов, питающих злокачественные опухоли [32-36].

В семенах сои содержатся водорастворимые и жирорастворимые витамины Аь Вь В2, Д, Е, С, К.

Зеленую массу сои используют в кормлении скота, как в чистом виде, так и в смеси с другими культурами (кукуруза, овес, пайза), а также при заготовке силоса и сенажа. Измельченная, запаренная соевая солома идет на корм овцам, козам и крупному рогатому скоту [37, 38].

В технической промышленности при смешивании соевого и льняного масла можно приготовить лак для автомобилей и некоторые краски. Получаемый из соевого масла глицерин используется в фармацевтической, бумажно-целлюлозной промышленностях и косметике. Также соя применяется при изготовлении линолеума и непромокаемых тканей. Смешивание масла сои с измельченной отработанной резиной при пропускании через смесь электрического тока высокого напряжения дает возможность получать твердые как металл изделия [14].

Соя - хороший предшественник для зерновых и других культур, является сильным фиксатором азота, благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями, использующими для питания атмосферный азот [24]. Как сидеральная культура она представляет интерес для улучшения структуры почвы, которая в условиях Дальнего Востока имеет маломощный гумусовый горизонт и повышенную кислотность [30,31,39, 40].

1.2 Ботанико-биологическая характеристика сои

Соя относится к семейству бобовых (Leguminosae Juss), подсемейству мотыльковых (Papilionatac), роду - соя (Glycine L.), виду - соя культурная (Glycine hispida) [41, 42]. Однако в последние года в ботанической классификации она описывается как Glicine max (L.) Merril [3].

Изучив мировую коллекцию сои, Корсаков Н. И. [43] считает, что формообразовательный процесс рода Glycine прошел в трех центрах: Восточной Африке, Австралии и Юго - Восточной Азии. По мнению автора, все известные возделываемые сорта этой культуры относятся к юго-восточноазиатскому очагу формообразования [44].

Соя - однолетнее травянистое растение, с высотой стебля 40-120 см. Корневая система - стержневая с большим количеством боковых корней, пронизывающих толщу почвы до 1,5-2,0 м, но основная масса их обычно находится в пахотном слое [5, 45].

На корнях сои образуются клубеньки, через которые используется атмосферный азот [30, 46, 47]. Клубеньки представляют образования размером 2-8 мм слабо-розового цвета в количестве 25-50 штук на растение; они появляются через 8-10 дней после всходов и азот в них начинает фиксироваться через 20-25 дней [48].

Семена этой культуры в период прорастания вне зависимости от сорта и крупности впитывают до 130-140 % воды от своего первоначального веса.

При оптимальных условиях всходы появляются через 5-7 дней с вынесением семядолей на поверхность почвы, затем формируются два примордиаль-ных и через 6-7 дней первый настоящий тройчатый лист.

Стебель и ветви - прямые или коленчатые, толщиной от 4 до 12 мм в средней части растения. Сравнительно толстый, неполегающий стебель обычно характеризует зерновые сорта сои; тонкие, часто вьющиеся стебли присущи кормовым сортам. Короткостебельные, интенсивного типа сорта сои отличаются высокой устойчивостью к полеганию [49]. Количество узлов на главном стебле от 14 до 18.

Цветки белые или фиолетовые, мелкие (длина венчика 6-8 мм), невзрачные на вид, собранные в короткие малоцветковые или многоцветковые кисти, в которых 3-20 цветков с белыми или фиолетовыми лепестками.

Бобы по величине - разной крупности (от 2-2,5 до 6-8 см), прямые или изогнутые, в которых 2-4 семени, редко 5. По цвету они могут быть серыми, темно-коричневыми, черными. В малоцветковых соцветиях развиваются 1-3 боба, а многоцветковых - 6-8 и более.

Семена име�