Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием созданных экологических факторов

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием созданных экологических факторов"

На правах рукописи

Иванов Александр Николаевич

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ СОРТОВ РИСА ПОД ВЛИЯНИЕМ СОЗДАННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

11

Н "111

О :.....; L

Краснодар - 2014

005550187

005550187

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт риса Российской академии сельскохозяйственных наук в 2004-2006 гг.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Дзюба Владимир Алексеевич

Официальные оппоненты: Волгин Вячеслав Викторович

доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела селекции гибридного подсолнечника ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. B.C. Пустовойта Россельхозакадемии Репко Наталья Валентиновна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры генетики, селекции и семеноводства ФГБОУ ВПО «Кубанский госагроуниверситет» МСХ РФ

Ведущая организация: ГНУ Краснодарский научно-

исследовательский институт сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «29» июля 2014 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 006.026.01 на базе Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт риса Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 350921, г. Крамсдар, п/о Белозерное, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИ риса Россельхозакадемии, а также на сайте: www.vniirice.ru, с авторефератом на сайтах: Высшей аттестационной комиссии - http://vak.ed.gov.ru и ГНУ ВНИИ риса Россельхозакадемии - www.vniirice.ru

Автореферат разослан «_» _

Ученый секретарь

.-.иссертационного совета, к.б.н

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Зерно злаковых культур, в том числе и риса, является товаром национального и мирового рынка, что во многом определяет продовольственную независимость России. Повышение зерновой продуктивности любого сорта - основная цель селекции. По оценке A.A. Созинова (1987), вклад селекции в прирост урожайности во второй половине XX века превышает 50 %. Большинство направлений селекции связано с повышением адаптивности и, следовательно, с увеличением стабильности создаваемого материала: селекция на качество зерна, на иммунитет, на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам (Жученко A.A., 2001).

При организации зернового производства, планировании величины урожайности и качества получаемой продукции одним из ведущих факторов технологии выращивания высоких и стабильных валовых сборов зерна, характеристика его качества является сорт. Наряду с прямым вкладом сорта в величину валовых сборов зерна, который связан, в первую очередь, с потенциалом продуктивности, качеством зерна, устойчивости к болезням, неуклонно повышающейся в результате селекции, а также его адаптивности к неблагоприятным условиям (Жученко A.A., 2001).

Сорт риса дожжен обладать хорошей реакцией на сроки посева, чувствительностью к пониженным температурам при получении всходов и формировании продуктивного стеблестоя. Сорт должен обладать выносливостью и резистентностью к засолению почвы при его выращивании. Сорт должен обладать высокой отзывчивостью на минеральные удобрения при формировании репродуктивных органов растений и синтезу высокой продуктивности.

Цель диссертационной работы: выявить изменчивость зерновой продуктивности растений сортов риса при созданных экологических факторах среды: сроках посева, различных доз минеральных удобрений и засоления почвы.

Идея работы: изучить набор сортов риса, определить экологическую изменчивость продуктивности растений, выявить отзывчивость и реакцию их на различные сроки посева, дозы минеральных удобрений и засоления почвы и рекомендовать лучшие, выделившиеся сорта для использования в качестве родительских особей для гибридизации при создании новых генотипов.

Основные задачи исследований:

• выявить изменчивость количественных признаков, определяющих продуктивность, на основе результатов изучения сортов при различных сроках посева;

• определить отзывчивость и реакцию сортов риса на различные дозы минеральных удобрений;

• показать реакцию сортов риса на засоление почвы;

. определить доли вкладов различных типов варьирования в продуктивность растений сортов риса;

. выявить корреляционные связи между количественными признаками.

Методы исследований: в качестве методов исследований использовали вегетационные, лабораторные и статистические. Положения, выносимые на защиту:

• результаты продуктивности растений сортов риса, полученных под влиянием сроков посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы; ^

. реакция сортов риса при формировании продуктивности растении в

различных экологических условиях;

. анализ влияния (вкладов) различных типов дисперсии при формировании продуктивности растений под воздействием сроков посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы;

. корреляционная взаимосвязь между признаками, определяющими

"^^Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и

РеКТеНиспЦользование современных методов сбора и обработки исходной

информации; „ „ „

. использованием большого массива результатов исследовании в двухфакгорном опыте и непосредственных наблюдений и анализов соискателя;

. представительной выборочной совокупностью экспериментальных данных точностью измерения признаков исследуемых растении;

. результатами статистической обработки экспериментальных данных различными методами и компьютерными программами, биометрическои

статистики^ новизна исследований. В результате проведенных исследований

выявлена изменчивость признаков растений сортов риса в различных экстремальных условиях: сроки посева, дозы минеральных удобрении и засоление почвы в вегетационном опыте. Получены дендрограммы кластерного анализа количественных признаков изучаемых сортов. Выявлены индексы отзывчивости сортов на экстремальные условия. Показаны доли вкладов типов дисперсии при формировании продуктивности растений под влиянием экологических факторов. Определены значения количественных признаков, определяющих продуктивность и урожайность сортов риса различных групп с и ело сти

Практическая значимость работы заключается в выявлении изменчивости количественных признаков сортов риса под влиянием экстремальных условии их выращивания. Выявленные индексы отзывчивости сортов, их экологической

стабильности и пластичности целесообразно использовать в селекции при подборе родительских особей для гибридизации при создании новых генотипов риса, также они могут служить дополнительной характеристикой сорта при составлении их техпаспорта (ПскноСЛ,2011).

Личный вклад соискателя состоит в обосновании гипотезы научных исследований, составлении схем научных экспериментов, использование сортов, в подборе необходимых методик, закладке и проведении исследований. Сбор научной информации, получение и статистическая обработка экспериментальных данных, научный анализ результаты исследований, апробация, подготовка научных статей, написание отчетов, диссертации и автореферата.

Реализация результатов работы:

• определены значения хозяйственно-ценных количественных признаков сортов, которые могут быть использованы в качестве их характеристики в «банке данных генетических ресурсов риса»;

• результаты оценки сортов по зерновой продуктивности, их значения по реакции и отзывчивости на различные экологические факторы, которые возможно учитывать при создании моделей для гибридизации в качестве родительских особей при селекции новых генотипов;

• индексы реакции сортов на сроки посева и отзывчивости на дозы минеральных удобрений могут бьггь использованы при разработке сортовой агротехники и технологических паспортов для внедрения их в производство;

• характеристики сортов по результатам исследований при различных сроках посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы могут быть использованы в учебных программах Кубанского Госагроуниверситета по частной селекции и растениеводству для студентов агрономического факультета.

Апробация работы.

Результаты научных исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях методической комиссии ГНУ ВНИИ риса (2004-2006 гг.), на заседаниях школ молодых ученых по экологической генетике (2005-2010 гг.), на научной конференции молодых ученых, посвященной 75-летию ВНИИ риса; в материалах Всероссийской конференции молодых ученых и студентов, 2004; на конференции грантодержателей конкурсов РФФИ, РГНФ и администрации Краснодарского края, 2005; нг. Международной конференции по проблемам ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 2006 г.; на Международной научно-практической конференции, 5-9 сентября 2011 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных статей, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах текста в компьютерном исполнении и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературных источников, включающего 299 работы, в том числе 58 иностранных авторов. Диссертация включает: 37 таблиц, 2 рисунка и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. Обзор литературы

Представлен анализ литературных источников, который характеризует целесообразность проведения исследований сортов сельскохозяйственных культур, выявление факторов, влияющих на продуктивность растений, возможность реализации реакции и отзывчивости генотипов на засоление, минеральное питание и сроки посева в целях селекции.

ГЛАВА 2. Краткая характеристика сортов риса, используемых в работе, изложены схемы и методы исследований, а также описаны почвенно-климатические условия места их проведения

Исследования проводились в период с 2004 по 2006 гг. в г. Краснодаре в ГНУ ВНИИ риса Россельхозакадемии, который расположен в Западной зоне Краснодарского края. Почвы опытных полей лугово-черноземные, сформированные на лесовидных и аллювиальных породах, которые характеризуются относительно мощным гумусовым горизонтом (75-145 см), наличием уплотненного горизонта и признаками гидрогенносш в форме ржавых, охристых и сизых пятен, в отдельных местах они имеют погребенные гумусовые горизонты. В зависимости от микрорельефа наблюдается значительное разнообразие этих почв по степени вьпцелоченности гумусовых горизонтов. Наименее выщелоченные разности приурочены к повышенным элементам рельефа, сильно выщелоченные - к пониженным. Эти почвы в своем генезисе прошли ряд стадий от болотной до лугово-черноземной, сохранив в своем профиле и поныне многие признаки былой гидрогенности. Гумусом они относительно не богаты: в верхних горизонтах не более 4 %, с глубиной резко убывает. Количество общего азота в пахотном слое составляет 0,2-0,3 %, подвижных фосфатов - от 40 до 130 мг/кг почвы, калия - 1,9-2,1 %. Лугово-черноземные почвы высокообеспечены обменным калием, подвижным бором и марганцем, но бедны доступными растениям формами меди, цинка, молибдена и кобальта. Реакция водной вытяжки у этих почв нейтральная и слабощелочная (В.Ф. Вальков и др., 2010).

Район расположения ГНУ ВНИИ риса характеризуется умеренно-континентальным климатом, жарким летом и сравнительно теплой зимой, со средним увлажнением. Устойчивый переход температур через +5°С происходит в марте, что соответствует началу вегетации растений. Температура воздуха

достигает +15°С в начале мая, а поливной воды в этот период она составляет не более +10°С, что приводит к задержке сроков посева риса, который начинают в конце апреля - начале мая. Продолжительность безморозного периода в условиях Краснодара достигает 193 дня.

Весна ранняя, хотя заморозки возможны до начала мая, характерной особенностью летнего периода являются высокие температуры и умеренное увлажнение. Среднегодовая температура воздуха составляет +П,4°С, многолетняя средняя самого холодного месяца (января) равна -2,3°С, самого теплого (июля) - +23,4°С. В летние месяцы температура воздуха иногда достигает 38-40°С. Осень обычно сухая в первой половине и богатая осадками во второй. Сумма осадков за год составляет около 700 мм. Распределение их по месяцам не равномерно. Максимум их приходится на весенне-летний период, что иногда приводит к заболеванию риса пирикуляриозом. При этом, как правило, бывают туманы, что значительно повышает относительную влажность воздуха.

Таким образом, длительный безморозный период и обилие тепла создают благоприятные условия для роста и развития растений риса.

Материалом для исследований служили 23 сорта риса, созданные во ВНИИ риса и других селекционных учреждениях, включающие три группы по периоду вегетации: скороспелые - 10; среднеспелые - 8 и позднеспелые - 5 сортов. В диссертации результаты исследований приводятся по всем сортам, а в автореферате, для краткости, по 5 сортам каждой группы.

Схемы и методы исследований. Исследования проводились на вегетационной площадке ГНУ ВНИИ риса в бетонных лизиметрах. Лизиметр представляет собой геометрическую железобетонную емкость: длина 9 м., ширина 1,33 м., глубина 0,45 м. Объем почвы составляет 5,26 м3, что при минимальной её плотности 1,3 т/м3 масса в одном лизиметре составляет 6,8 тонны. Для наполнения лизиметров почвой, которую брали с рисовой оросительной системы, предшественник - рис по рису один год, верхний слой 10-15 см. Почву просеивали через решето ячейками 1,5-2,0 см. и набивали лизиметры, уровень которой был на 10-12 см. ниже верхнего края.

Схемы опытов, их варианты мы стремились создавать такие, которые могут использоваться в производстве при выращивании сортов риса.

Опыт 1 (вегетационный): Влияние различных: раннего (15 апреля), оптимального (15 мая) и позднего (15 июня) сроков посева на продуктивность сортов риса. При проведении опьта эффективность вариантов оценивалась при внесении перед посевом минеральных удобрений дозами Г^оРбоКбо кг д.в. на 1 га. Размещение делянок - рендомизированное. Площадь делянки 0,2 м2, повторность трехкратная. Каждый вариант опыта размещался в отдельном лизиметре.

Перед посевом поверхность почвы в лизиметре была хорошо выровнена. Затем были нарезаны бороздк 1 через 7 см. Для каждого повторечия было

отведено 13 см., то есть для двух рядков. По этой схеме опыта были установлены в лизиметр деревянные этикетки с указанием номера повторения и варианта. В каждый рядок длинною 133 см. были высеяны семена нужного сорта по 48-50 штук, что соответствует 400 зерен на 1 м2 или 4 млн. на 1 га. После посева семена были присыпаны почвой на 0,5-1,0 см., затем лизиметр увлажнили водопроводной водой до полной влагоемкости почвы. Всходы получили при периодическом поливе через 12-15 дней (ранний посев), 10-12 дней (оптимальный посев) и 8-10 дней (июньский посев).

После появления всходов и начала кущения слой воды в лизиметре поддерживали до 10 см.

В фазу кущения провели учет растений и прорывку. В каждом рядке оставлено по 30-35 растений. В процессе выращивания растений в лизиметрах поддерживали технологию по рекомендациям опытных работ во ВНИИ риса (А.П. Сметанин, В.А. Дзюба и др., 1972).

После созревания семян с каждой делянки брали по 15 растений с корнями для биометрического анализа.

Опыт 2 (вегетационный): Влияние различных доз минерального питания на продуктивность сортов риса.

Вариант 1: ИпоРбоК«) кг д.в. на 1 га;

Вариант 2: ^«РиоКш кг Д-в- на 1 га;

Эксперимент проводился в разных лизиметрах, одновременно оба варианта. В качестве минеральных удобрений использовали: азотное - сульфат аммония [(ЫНдЬЭО« - 21,2 %]; фосфорное - двойной суперфосфат - (46 % -гранулированный); калийное - хлористый калий (КС1 - 63,2 % - соль). Азотное удобрение перед посевом вносили 0,5 запланированной дозы. Остальная доза азотного удобрения - карбамид (мочевина - 46 %) была внесена в некорневую подкормку в фазу кущения растений.

Фосфорное и калийное удобрения перед посевом внесли полную дозу: РбоК«о и Р12оКш кг д.в. на 1 га. Удобрения отвешивали на лабораторных весах для каждого варианта (для каждого лизиметра) и равномерно вносили в лизиметр. Удобрения тщательно заделывали в почву. Посев проводился в оптимальный срок 15 мая ежегодно. Методика посева и получения всходов была аналогичной опыта 1.

Опыт 3 (вегетационный): Влияние почвенного засоления на продуктивность сортов риса, оасоление создается искусственно в фёлу кущения растений путем внесения в лизиметр поваренной соли (ЫаС1) в концентрации 0,35 %. Эффективность вариантов засоления и пресного фона оценивали при внесении перед посевом минеральных удобрений дозой ИпоРбоК^о кг д.в. на 1 га. Изучались 23 сорта. Методика посева, получение всходов и выращивание растений применялась аналогично опыту №1.

Лизиметр с пресным фоном был подготовлен как контроль. В связи с тем, что в лизиметре выращивали сорта трех групп спелости, то уборку проводили по мере созревания семян.

В фазу полной спелости семян с каждого повторения брали по 15-17 растений с корнями для биометрического анализа. Статистическую обработку результатов трех опытов проводили по рекомендациям В.А. Дзюбы и Б.Н. Шемелева, 2004 иВАДтсбы,2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием различных абиотических стрессовых факторов

В диссертации показана характеристика всех 23-х сортов по вариантам исследований. Здесь, для краткости, мы покажем результаты только по 5 сортам каждой группы вегетации.

3.1 Влияние сроков посева на продуктивность сортов риса

Опыт представлен двухфакторной моделью: фактор А - сорт; фактор В -срок посева.

При раннем сроке посева (15 апреля) сорта раннеспелой группы по продуктивности растений варьировали от 2,13 г (Серпантин) до 3,31 г (Спринт). Только сорт Спринт статистически достоверно превышает стандарт на 0,43 г (НСР05 = 0,17).

Индексы реакции сортов на срок посева варьируют от 0,75 (Серпантин и Факел) до 0,91 (Спринт). Сорт Спринт более холодостойкий по отношению к другим генотипам.

Масса зерна с растения сортов среднеспелой группы при раннем сроке посева варьирует от 2,26 г (Факел) до 3,06 г (Курчанка). Сорт Курчанка достоверно превысил стандарт по продуктивности растений на 0,24 г. (НСР05 = 0,16). Индексы реакции сортов на срок посева малы и варьируют от 0,63 (Факел) до 0,86 (Курчанка). Сорта Курчанка и Жемчуг обладают средней реакцией на пониженную температуру.

В позднеспелой группе сортов масса зерна с растения варьировала от 2,27 г (Стрелец) до 3,21 г (Юпитер). В этой группе при раннем сроке посева три сорта: Лидер, Дружный и Юпитер сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов, но они были близки к стандарту. Индексы реакции позднеспелых сортов на ранний срок посева низки и варьировали от 0,79 (Лидер — стандарт) до 1,02 (Снежинка). Сорт Снежинка проявил среднюю реакцию на пониженную температуру в период раннего посева.

В нашем эксперименте оптимальный срок посева 15 мая был взят за контроль, в котором масса зерна с растения сортов раннеспелой группы

варьировала от 2,83 г (Стрелец) до 3,65 г (Спринт). Сорт Спринт сформировал продуктивность растения 3,65 г, это на 0,15 г выше стандарта. Но эта прибавка статистически не достоверна (НСР05 = 0,21).

Продуктивность растений сортов среднеспелой группы при оптимальном сроке посева варьировала от 3,05 г (Жемчуг) до 3,85 г (Янтарь). Все сорта среднеспелой группы в процессе вегетации сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов, но они были близки к стандарту (таблица 1).

Таблица 1 - Зерновая продуктивность растений и индексы реакции сортов шса под влиянием сроков посева (2004-2006 гг.)__

№ пп Сорт Группа спелости 15 апреля 15 мая 15 июня

Средняя продуктивность ПЖГГРНИЯ г Индекс реакции, балл Средняя продуктивность растения, г Индекс реакции, балл Средняя продуктивность растения, г Индекс реакции, балл

1 Изумруд ф) Раннеспелая 1 2,88 0,82 3,5 1,0 2,64 0,75

2 Приморский 2,44 0,76 3,19 1,0 2,67 0,84

3 Серпантин 2,13 0,75 3,08 1,0 2,55 0,9

4 Спринт 3,31 0,91 3,65 1,0 2,52 0,69

5 Фонтан 2,46 0,75 3,26 1,0 3,35 1,03

НСР05 0,17 0,1 0,21 0,11 0,16 0,1

6 Жемчуг Среднеспел аа 2,56 0,84 3,05 1,0 2,33 0,76

7 Курчанка 3,06 0,86 3,54 1,0 2,6 0,73

8 Рапан (бО 2,82 0,75 3,75 1,0 2,64 0,7

9 Факел 2,26 0,63 3,57 1,0 2,3 0,64

10 Янтарь 2,87 0,74 3,85 1,0 2,76 0,71

НСР05 0,16 0,09 0,20 0,11 0,16 0,08

11 Лидер (Л) Позднеспел аа 3,06 0,79 3,84 1,0 2,17 0,56

12 Дружный 3,09 0,82 3,74 1,0 2,33 0,62

13 Снежинка 2,61 1,02 2,55 1,0 1,77 0,69

14 Стрелец 2,27 0,83 2,72 1,0 2,29 0,64

15 Юпитер 3,21 0,82 3,92 1,0 3,02 0,77

НСР0, 0,17 0,11 0,21 0,11 0,18 0,08

Масса зерна с растения сортов позднеспелой группы при оптимальном сроке посева варьировала от 2,55 г (Снежинка) до 3,92 г (Юпитер). В этой группе три

сорта: Лидер, Дружный и Юпитер сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов, но они по статистическим значениям были близки между собой.

При позднем сроке посева (15 июня) масса зерна с растения сортов раннеспелой группы варьировала от 2,52 г (Спринт) до 3,35 г (Фонтан). Только сорт Фонтан статистически достоверно превысил стандарт по продуктивности растений. Остальные сорта показали низкую массу зерна с растения.

Мы считаем, что высокая июньская температура воздуха и воды усилили ростовые процессы семян, на 4-5 дней раньше появились всходы, быстро развивалась корневая система, растения перешли на автотрофное питание из почвы. Поэтому все эти факты привели к значительному снижению продуктивности растений по отношению к оптимальному сроку.

Все сорта среднеспелой группы при позднем посеве сформировали массу зерна с растения меньше трех граммов. Жаркие условия июня частично подавляли ростовые процессы, ослабили этапы органогенеза, при которых формируются репродуктивные органы и признаки, проходят значительно быстрее, что приводит к снижению кущения, закладке меньшего количества веточек и колосков на метелке. Это приводит к снижению массы зерна с растения. Индексы реакции сортов при формировании продуктивности растения варьируют от 0,64 до 0,76, что указывает на значительное реагирование сортов на повышение температуры в июне месяце.

Масса зерна с растения сортов позднеспелой группы при июньском сроке посева варьирует от 1,77 г (Снежинка) до 3,02 г (Юпитер). У сорта Снежинка наблюдается снижение массы зерна с растения от раннего (2,61 г), оптимального (2,55 г) до позднего (1,77 г). Сорт Юпитер при позднем сроке посева сформировал продуктивность растения 3,02 г. Но это значение было достоверно ниже показателей массы растения раннего и оптимального сроков посева. Индексы реакции сортов на срок посева при формировании массы зерна с растения варьировали от 0,56 (Лидер) до 0,77 (Юпитер).

Результаты массы зерна с растения сортов трех групп спелости при разных сроках посева мы обработали методом двухфакторного дисперсионного анализа, который показал, что по фактору А (сорт) она варьирует от 2,58 г (Серпантин) до 3,36 г (Фонтан). Сорта раннеспелой группы Изумруд (стандарт), Спринт и Фонтан сформировали массу зерна с растения более трех граммов. Но эти значения близки к показателю стандарта.

По фактору В (срок посева) масса зерна с растения раннеспелых сортов варьировала в среднем от 2,74 г (посев 15.06); 2,84 г (раннеапрельский посев) до 3,33 г (оптимальный). Оптимальный срок посева статистически выше сформировал продуктивность по отношению к раннему и позднему, различия составляют 0,36 г и 0,59 г (НСР05 = 0,26).

Эффекты взаимодействия факторов А х В - малы, некоторые имеют отрицательные значения. Для этих сортов нужно применять другие сроки посева.

Продуктивность среднеспелых сортов по фактору А (сорт) варьировала в среднем от 2,64 г (Жемчуг) до 3,07 г (Янтарь). Сорта Рапан и Янтарь сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов. Они были близки между собой по продуктивности растений.

По фактору В (срок посева) масса зерна с растения сортов по вариантам варьировала от 2,52 г (посев 15 июня); 2,61 г (посев 15 апреля) до 3,50 г (оптимальный срок посева). Масса зерна с растения среднеспелых сортов достоверно превышает продуктивность при других сроках посева.

Продуктивность растений позднеспелых сортов в зависимости от сроков посева в среднем варьирует от 2,31 г (Снежинка) до 3,38 г (Юпитер). Сорта Дружный, Лидер и Юпитер сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов. Они были близки между собой по продуктивности растений. Только сорт Юпитер оказался продуктивнее стандарта на 0,32г., но эта прибавка не

достоверная (НСР<>5= 0,37).

По фактору В (срок посева) масса зерна с растения варьировала от 2,32 г (посев 15 июня); 2,85 г (ранний посев) до 3,35 г (оптимальный срок посева). При оптимальном сроке посева масса зерна с растения всех сортов статистически достоверно превышает другие варианты.

На основе двухфакторного дисперсионного анализа по значениям типов дисперсии мы определили их доли вкладов (влияния) при формировании продуктивности растений. Анализ показал, что для раннеспелых сортов доля вклада общего варьирования в продуктивность растения составляет 36,2 %. Доля вкладов вариантов опыта (генотипы сортов и сроки посева) при формировании массы зерна с растения составляет 30,8 %. Это значительный вклад вариантов опыта. Доля вклада (влияния) фактора А (сорта) в продуктивность составляет 16,9 %. Доля вклада фактора В (срок посева) при формировании продуктивности составляет 10,7 %. Суммарная доля вклада регулируемых факторов в продуктивность растений составляет 58,4 %. На долю нерегулируемых факторов (все экологические факторы среды) при формировании массы зерна с растения приходится 41,6 %.

Для среднеспелых сортов доля вклада общего варьирования в продуктивность растений составляет 37 1 %, вариантов опыта - 25,0 %, факточа А (сорт) - 18,0 %, фактора В (срок посева) - 12,5 %. На долю регулируемых факторов приходится 55,5 %, нерегулируемых - 44,5 %.

Для позднеспелых сортов доля влияния экологических факторов в продуктивность растений составляет 37,8 %, вариантов опыта - 27,6 %, фактора А (сорт) - 16,1 %, фактора В (срок посева) - 12,5 %. На долю регулируемых факторов приходится 56,2 %, нерегулируемых - 43,8 %.

На долю экологических факторов при формировании продуктивности растений приходится: 41,6 % (раннеспелые сорта) и 43,8 %(позднеспелые сорта). Нам необходимо увеличить долю вкладов регулируемых факторов путем создания холодостойких сортов (для раннеапрельского посева) и генотипов с оптимальным типом реакции при поздних сроках посева - 0,82-0,91.

3.2 Влияние минеральных удобрений на продуктивность сортов риса

Показаны масса зерна с растения и индексы реакции (отзывчивости) на дозы минеральных удобрений. В раннеспелой группе под влиянием оптимальной дозы минеральных удобрений масса зерна варьирует от 2,83 г (Серпантин) до 3,65 г (Спринт). На повышенном фоне удобрений продуктивность сортов варьирует от 4,05 г (Серпантин) до 5,82 г (Фонтан). Только сорт Фонтан достоверно превысил стандарт. Остальные сорта показали продуктивность растений ниже стандарта (НСР05 = 0,28).

Индексы отзывчивости сортов на минеральные удобрения варьируют от 1,21 (Спринт) до 1,78 (Фонтан). Только сорт Фонтан показал высокую отзывчивость на удобрения, остальные - среднюю (Приморский и Изумруд) и слабую (Спринт и Серпантин).

В среднеспелой группе сортов масса зерна с растения при оптимальной дозе варьировала от 3,05 г (Жемчуг) до 3,86 г (Янтарь). Все сорта сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов, но они были близки к стандарту (таблица 2). На повышенном фоне удобрений масса зерна с растения сортов среднеспелой группы варьировала от 3,46 г (Жемчуг) до 5,50 г (Курчанка). Только сорт Курчанка достоверно превысил стандарт по массе зерна с растения на 0,85 г (НСР05 = 0,19).

Индексы отзывчивости сортов риса на минеральные удобрения варьируют от 1,13 (Жемчуг) до 1,55 (Курчанка). Сорт Курчанка показал среднюю отзывчивость на дозы удобрений. У остальных сортов отзывчивость на удобрения была слабой.

В позднеспелой группе зерновая продуктивность сортов на оптимальном фоне варьировала от 2,55 г (Снежинка) до 3,84 г (Лидер - стандарт). В этой группе только сорт Лидер оказался лидирующим по отношению к другим генотипам.

На повышенном фоне удобрений масса зерна с растения варьировала от 3,92 г (Снежинка) до 4,87 г (Лидер).

Индексы отзывчивости сортов риса позднеспелой группы по массе зерна с растения варьировали от 1,14 (Юпитер) до 1,69 (Стрелец). Сорт Стрелец обладает средней отзывчивостью на минеральные удобрения. Остальные сорта показали слабую отзывчивость на дозы минеральных удобрений при формировании массы зерна с растения.

На основе двухфакторного дисперсионного анализа мы определили у всех сортов массу зерна с растения по вариантам опыта, фактору А (сорт) и фактору В (доза удобрений), а также эффекты взаимодействия А х В.

Таблица 2 - Изменчивость массы зерна с растения сортов риса под влиянием минеральных удобрений (2004-2006 гг.)___

№ п/п Сорт Группа спелости Средняя продуктов ность растения, г Индекс отзывчивости на удобрения, балл

М|2оРбоК«о N240P120K120

1 Изумруд ф) раннеспелая 3,50 5,48 • 1,56

2 Приморский 3,44 4,87 1,53

3 Серпантин 2,83 4,05 1,43

4 Спринт 3,65 4,42 1,21

5 Фонтан 3,26 5,82 1,78

НСР„5 ' 0,21 0,28 0,13

6 Жемчуг среднеспелая 3,05 3,46 1,13

7 Курчанка 3,54 5,50 1,55

8 Рапан (б0 3,75 4,65 1,24

9 Факел 3,57 4,40 1,23

10 Янтарь 3,86 4,83 1,25

НСР 05 0,20 0,19 0,12

11 Дружный позднеспелая 3,74 4,62 1,23

12 Лидер (вО 3,84 4,87 1,27

13 Снежинка 2,55 3,92 1,54

14 Стрелец 2,72 4,61 1,69

15 Юпитер 3,02 4,47 1,14

НСР05 0,19 0,24 0,07

Масса зерна с растения раннеспелых сортов по фактору А варьировала от 4,03 г (Спринт) до 4,54 г (Фонтан). В этой группе сортов отсутствовали генотипы, которые были бы более продуктивные по отношению к стандарту.

По фактору В масса зерна с растения в зависимости от доз удобрений варьировала от 3,33 г (оптимальный фон) до 4,93 г (повышенный фон). Все сорта в среднем при дозе Ым^иКио кг д.в. на 1 га достоверно превысили значения оптимального фона на 1 ,б г (НСР05= 0,36).

С помощью двухфакторного дисперсионного анализа были определены доли вкладов видов дисперсии при формировании продуктивности растений. Анализ показал, что доля вклада общего варьирования при формировании массы зерна с растения раннеспелых сортов составляет 48,2 %. При формировании продуктивности растений доминирующую роль оказывают экологические

факторы. Доля вклада вариантов опыта (генотипы и дозы удобрений) при формировании массы зерна с растения составляет 20,2 %. Это слабый вклад. Здесь играет роль слабая отзывчивость сортов на дозы удобрений. Доля вклада фактора А (сорта) при формировании продуктивности растений составляет 14,5 %. Это слабый вклад сортов. Для усиления влияния сортов на дозы удобрений необходимо вести селекцию на создание новых генотипов отзывчивых на минеральные удобрения. Доля вклада минеральных удобрений в массу зерна с растения составляет 12,1 %. Это слабый вклад удобрений. Сорта раннеспелой группы обладают слабой отзывчивостью на минеральные удобрения. Доля вклада эффектов взаимодействия АВ при формировании продуктивности растений составляет только 2,0 %.

Масса зерна с растения среднеспелых сортов на оптимальном фоне удобрений варьируют от 3,05 г (Жемчуг) до 3,86 г (Янтарь). Все сорта сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов, но они были близки к стандарту. На повышенном фоне удобрений масса зерна с растения варьировала от 3,46 г (Жемчуг) до 5,50 г (Курчанка). Сорт Курчанка превысил все генотипы и стандарт на 0,85 г (НСР05 = 0,22).

По фактору А (сорт) масса зерна с растения варьировала от 3,25 г (Жемчуг) до 4,52 г (Курчанка). В среднеспелой группе три сорта Рапан (4,20 г), Янтарь (4,34 г) и Курчанка (4,52 г) показали продуктивность более 4-х граммов, но она была близка к значению стандарта. По фактору В (удобрения) масса зерна с растения варьировала от 3,35 г. (оптимальный фон) до 4,57 г (повышенный фон). На повышенном фоне удобрений сорта среднеспелой группы в среднем сформировали массу зерна с растения на 1,02 г больше, чем при оптимальном (НСР05 = 0,31).

Дисперсионный анализ показал, что доля вклада общего варьирования при формировании продуктивности сортов среднеспелой группы составляет 34,9 %. Доля вклада вариантов опыта составляет 28,4 %. Доля вклада генотипов при формировании массы зерна с растения составляет 19,7 %. Это значительный вклад. Мы считаем, что здесь оказали влияние средние и высокие индексы отзывчивости сортов на дозы минеральных удобрений.

В группе позднеспелых сортов риса на оптимальном фоне удобрений масса зерна с растения варьировала от 2,55 г (Снежинка) до 3,84 г (Лидер). В этой группе одним из продуктивных сортов оказался Лидер (стандарт). Только три сорта: Юпитер (3,02 г), Дружный (3,74 г) и Лидер (3,84 г) показали массу зерна с растения более 3-х граммов.

На повышенном фоне масса зерна с растения сортов риса варьировала от 3,92 г (Снежинка) до 4,87 г (Лидер - стандарт). Только сорт Снежинка показал низкую продуктивность (3,92 г). Остальные сорта сформировали массу зерна с растения более 4-х граммов.

По фактору А (сорт) масса зерна с растения позднеспелых сортов варьировала в среднем от 3,23 г (Снежинка) до 4,35 г (Лидер). Только два сорта показали продуктивность растений более 4-х граммов. Но они были близки к стандарту, достоверной прибавки не проявили (НСР05 = 0,46).

По фактору В (удобрения) все сорта в среднем на повышенном фоне сформировали массу зерна с растения равную 4,50 г. Это на 1ДЗ г выше оптимального фона (НСР05 - 0,35).

На основе двухфакторного дисперсионного анализа было установлено, что доля вклада общего варьирования в зерновую продуктивность позднеспелых сортов риса составляет 27,9 %. Это усредненный вклад. Доля вклада фактора А (сорт) в массу зерна с растения составляет 20,4 %. Это значительный вклад. Мы объясняем этот факт повышенной отзывчивостью на минеральные удобрения. Доля вклада удобрений при формировании продуктивности сортов составляет 12,9 %. Вероятно для этих сортов нужно применять другие дозы удобрений. Доля вклада эффектов взаимодействия АВ при формировании продуктивности растений позднеспелых сортов мала и составляет только 5,7 %. Мы считаем, что для повышения продуктивности растений необходимо создавать сорта отзывчивые на дозы минеральных удобрений.

3.3 Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием почвенного засоления

При проведении эксперимента по выращиванию сортов на засоленной и пресной почве, была определена продуктивность. Все сорта раннеспелой группы спелости снижали продуктивность растений по сравнению с пресным фоном. Масса зерна с растения на засоленном варианте варьировала от 2,26 г (Серпантин) до 3,0 г (Фонтан). На пресном фоне она варьировала у сортов от 2,83 г (Серпантин) до 3,65 г (Спринт). Индексы реакции сортов на засоление почвы варьируют от 0,80 (Серпантин) до 0,92 (Фонтан). Засоление почвы подавляет ростовые процессы растений, удлиняет период вегетации, снижает озерненность метелки, повышает пустозерность (стерильность) метелки, формирует щуплое зерно.

Масса зерна среднеспелых сортов на засоленном фоне варьирует от 2,13 г (Жемчуг) до 3,23 г (Курчанка). На пресном фоне все сорта сформировали массу зерна с растения больше 3-х граммов. Все они были близки к стандарту (Рапан) по массе зерна с растения. Индексы реакции сортов на эффект засоления при формировании продуктивности растений варьировали от 0,70 (Жемчуг и Янтарь) до 0,91 (Курчанка). Здесь также наблюдается снижение массы зерна с растения при воздействии условиями засоления (таблица 3).

Масса зерна с растения позднеспелых сортов на засоленном варианте варьирует от 1,75 г (Снежинка) до 2,99 г (Лидер - стандарт). На пресном фоне она варьировала у сортов от 2,55 г (Снежинка) до 3,92 г (Юпитер).

Длиннозерный сорт Снежинка сильно подвержен воздействию почвенного засоления. Позднеспелые сорта даже на пресном фоне показывают меньшую продуктивность по сравнению с другими группами спелости. Индексы реакции сортов на засоление почвы при формировании продуктивности растений варьируют от 0,68 (Снежинка) до 0,87 (Стрелец).

Таблица 3 - Изменчивость массы зерна с растения сортов риса под влиянием почвенного засоления (2004-2006 гг.)__

№ п/п Сорт Группа спелости Средняя продуктивность растения, г Индекс реакции на засоление, балл

пресный фон засоленный фон

1 Изумруд (St) раннеспелая 3,50 2,94 0,84

2 Приморский 3,19 2,86 0,89

3 Серпантин 2,83 2,26 0,80

4 Спринт 3,65 2,29 0,90

5 Фонтан 3,26 3,00 0,92

НСР05 0,21 0,19 0,09

6 Жемчуг среднеспелая 3,05 2,13 0,70

7 Курчанка 3,54 3,23 0,91

8 Рапан (st) 3,75 2,97 0,79

9 Факел 3,57 2,87 0,80

10 Янтарь 3,86 2,70 0,70

HCPos 0,21 0,19 0,09

И Дружный позднеспелая 3,74 2,92 0,78

12 Лидер (st) 3,84 2,99 0,78

13 Снежинка 2,55 1,75 0,68

14 Стрелец 2,72 2,37 0,87

15 Юпитер 3,92 2,75 0,70

1 НСР05 0,18 0,17 0,09

Двухфакторный дисперсионный анализ массы зерна с растения сортов раннеспелой группы с вариантом засоления почвы по фактору А (сорт) показал, что она варьирует в среднем от 2,54 г (Серпантин) до 3 22 г (Изумруд -стандарт). Три сорта: Приморский, Фонтан и Изумруд сформировали в среднем массу зерна с растения более 3-х граммов, но эти прибавки были не достоверны (НСР05 = 0,23). По фактору В (фон засоления) сорта на варианте с засолением в среднем показали снижение массы зерна с растения на 0,61 г по сравнению с пресным фоном (НСР05 = 0,25). Эффекты взаимодействия были малы и у некоторых сортов они имели отрицательные значения.

Дисперсионный анализ показал, что доля вклада общего варьирования при формировании продуктивности раннеспелых сортов на вариантах с засолением составляет 47,5 %. Доля вклада вариантов опыта в зерновую продуктивность растений составляет 28,1 %. Доля вклада фактора А (сорт) в массу зерна с растения составляет 13,8 %. Это слабый вклад. Мы объясняем этот факт слабой реакцией сортов на засоление почвы.

Средняя реакция сортов за три года изучения варьирует от 0,55 до 0,98. Здесь наблюдается ингибирование ростовых процессов при формировании колосков и зерна в метелке. Доля вклада фактора В (засоления) при формировании зерновой продуктивности составляет в среднем 8,4 %. Доля вклада эффектов взаимодействия АВ в массу зерна с растения составляет 0,2 %.

Масса зерна с растения среднеспелых сортов была проанализирована методом двухфакторного дисперсионного анализа, который показал по фактору А (сорт) она варьирует в среднем от 2,59 г (Жемчуг) до 3,38 г (Курчанка). Только сорт Жемчуг достоверно снизил продуктивность на 0,77 г по сравнению со стандартом (НСР05 = 0,35). Остальные были близки между собой (таблица 4). По фактору В (засоление) на пресном фоне масса зерна с растения в среднем была выше на 0,77 г по сравнению с засоленным (НСР05 = 0,33).

Таблица 4 - Доли вкладов различных типов дисперсии в зерновую

Типы Образцы групп вегетации

варьирования раннеспелые среднеспелые позднеспелые

Срок посева

Общее 36,2 37,1 37,8

Вариантов опыта 30,8 25,0 27,6

Фактора А 16,9 18,0 16,1

Фактора В 10,7 14,9 12,5

Минеральные удобрения

Общее 48,2 34,9 35,1

Вариантов опыта 20,2 24,8 27,9

Фактора А 14,5 19,7 20,4

Фактора В 12,1 15,3 12,9

Засолении почвы

Общее 47,5 46,0 39,5

Вариантов опыта 28,1 30,7 30,1

Фактора А 13,8 13,1 15,6

Фактора В 8,4 9,8 7,5

Доля общего варьирования при формировании массы зерна с растения среднеспелых сортов на вариантах с засолением в среднем составляет 46,0 %. Это высокий вклад экологических факторов. Доля вклада вариантов опыта в массу зерна с растения составляет 30,7 %. Доля вклада сортов при формировании продуктивности на засоленном варианте в среднем составляет 13,1 %. Это слабый вклад. Необходимо создавать солеустойчивые сорта. Доля вклада засоления при формировании массы зерна с растения составляет 10,2 %.

Дисперсионный анализ массы зерна с растения позднеспелых сортов показал, что по фактору А (сорт) она варьирует в зависимости от засоления почвы от 2,15 г (Снежинка) до 3,41 г (Лидер). Только два сорта Дружный и Лидер сформировали массу зерна с растения более 3-х граммов.

У этих сортов значения зерновой продуктивности были близки между собой. По фактору В (засоление) на засоленном фоне масса зерна с растения была ниже на 0,62 г по сравнению с пресным вариантом (НСР05 = 0,28).

Были определены доли вкладов при различных типах варьирования в продуктивность растений изучаемых сортов. Анализ показал, что доля вклада общего варьирования при формировании массы зерна с растения составляет

39.5 %. Доля вклада вариантов опыта в продуктивность составляет 30,1 %. Доля вклада фактора А (сорта) при формировании массы зерна с растения составляет

15.6 %. Изучаемые сорта обладают слабой реакцией на засоление почвы. Доля вклада фактора В (засоление) в продуктивность растений составляет 7,5 %. Это еще раз подтверждает вывод о том, что сорта обладают слабой реакцией на засоление почвы. У них индексы реакции на засоление варьируют от 0,55 (Снежинка) до 0,70 (Юпитер).

Результаты анализа зерновой продуктивности сортов риса при засолении почвы указывают на необходимость изучения генофонда на засоленных участках риса и создания новых сортов, устойчивых к засолению почвы.

ГЛАВА 4. Корреляционная взаимосвязь между признаками, сформированными в различных экологических условиях

В селекции злаковых культур, в том числе и риса, уделяется значительное внимание взаимосвязям между хозяйственно-ценными признаками, результаты которых можно использовать в качестве тестов при отборе нужных генотипов и подборе родительских пар для гибридизации при создании новых сортов.

Для селекционной практики особое значение играют знания закономерностей взаимосвязи основных хозяйственно-ценных признаков: индивидуальная продуктивность растений, длина метелки, озерненность и масса зерна с соцветия, по которым возможно проводить отбор нужных генотипов. На основе выявленных закономерностей корреляционной связи селекционер может

составлять модели отбора растений по косвенным признакам для начального испытания.

Мы показываем корреляционную связь между признаками, полученными нами при постановке исследований в многофакторных опытах со сроками посева 23 сортов риса, дозами минеральных удобрений и засолением почвы. По каждому признаку строились вариационные ряды при межсортовой изменчивости и определяли значения прямолинейной корреляционной связи. По результатам исследований с помощью компьютерной программы «81а1рак» строили матрицы корреляционной связи между семью важными количественными признаками (таблица 5).

Таблица 5 - Корреляционная взаимосвязь массы зерна с растения сортов риса с другими признаками, сформированными в различных экологических факторах__________

Коррел ируемые признаки Экологические факторы

срок посева доза минеральных удобрений засоление почвы

15 апреля 15 мая 15 июня ^гсРюКбо N240P120K120 пресный фон засоленный фон

Продуктивная кустистость -0,498 -0,389 -0,265 -0,384 -0,024 -0,379 0,104

Длина главной метелки 0,144 0,052 -0,096 0,192 0,359 0,207 -0,128

Число зерен с главной метелки 0,794 0,782 0,646 0,721 0,544 0,734 0,866

Число пустых колосков с главной метелки 0,184 0,606 0,546 0,548 0,196 0,553 -0,380

Масса зерна с главной метелки 0,924 0,780 0,744 0,736 0,659 0,721 0,863

Масса зерна с боковых метелок 0,509 0,533 0,864 0,486 0,838 0,472 0,930

Коэффициенты достоверности варьируют от 0,1 до 7,9

При раннем сроке посева 15 апреля корреляции массы зерна с растения с другими признаками варьируют от -0,498 (продуктивная кустистость) до 0,924 (масса зерна с главной метелки). При оптимальном сроке посева 15 мая корреляционная связь между признаками в случае межсортовой изменчивости

варьирует от -0,389 (продуктивная кустистость) до 0,782 (число зерен с главной метелки). Мы воспользовались коэффициентом детерминации (квадрат коэффициента корреляции) и установили, что продуктивность растений сортов риса и число зерен с главной метелки показали коэффициент корреляции г = 0,782, величина детерминации составляет 0,612. Это значит, что эти два признака в 61,2 % случаев контролируются генотипами сортов и в 38,8 % случаев они формируются в присутствии других факторов.

Продуктивность растений, выращенных при повышенной дозе удобрений (N240P120K120) проявляет слабую отрицательную корреляцию с продуктивной кустистостью (г = -0,024) и высокую (г = 0,838) с массой зерна с боковых метелок. Коэффициент детерминации (0,702) показывает, что продуктивность растений и масса зерна с боковых метелок в 70,2 % случаев формируются за счет взаимодействия генотипов и в 29,8 % случаев их значения зависят от экологических факторов среды.

При искусственном засолении почвы коэффициенты корреляции массы зерна с растения и другими признаками варьируют от -0,380 (число пустых колосков с метелки) до 0,930 (масса зерна с боковых метелок). На засоленном фоне определены высокие корреляционные связи продуктивности растений с: массой зерна с метелки (г = 0,863); числом зерен с главной метелки (г = 0,866) и массой зерна с боковых метелок (г = 0,930).

Значения коррелируемых признаков возможно использовать в селекционном процессе при отборе нужных генотипов для создания новых солеустойчивых сортов риса.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что под влиянием различных стрессовых факторов (сроки посева, дозы минеральных удобрений и засоление почвы) у сортов риса, имеющих различный период вегетации, наблюдается значительное варьирование продуктивности растений.

2. Экспериментально доказано, что раннеапрельский срок посева (15 апреля) снижает продуктивность растений сортов риса в неблагоприятные 20042005 гг. В благоприятном 2006 году средние индексы реакции раннеспелых сортов при посеве 15 апреля составляют 1,31, среднеспелых 1,32 и позднеспелых - 1,45. При гэзднем сроке посева (15 июня) они варьировали: раннеспелые сорта 1,17, среднеспелые 1,27 и позднеспелых - 1,15.

3. Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что сроки посева раннеспелых сортов формируют в среднем близкую массу зерна с растения: 2,85; 2,76 и 2,75 (НСР05 = 0,26). Сорта позднеспелой группы имеют достоверное увеличение продуктивности растений при посеве 15 апреля.

4. Определено, что при различных сроках посева, доли вкладов видов дисперсии при формировании продуктивности сортов изменяются в пределах: общее варьирование (раннеспелые сорта 36,2 %; среднеспелые - 37,1 % и позднеспелые - 37,8 %); по вариантам опыта: раннеспелые сорта - 30,8 %; среднеспелые - 25,0 %; позднеспелые - 27,6 %; по фактору А (сорта): раннеспелые сорта 16,9 %; среднеспелые - 18,0 % и позднеспелые - 16,1 %; по фактору В (срок посева): раннеспелые сорта 10,7 %; среднеспелые - 14,9 % и позднеспелые - 12,5 %.

5. Выявлено, что повышенный фон минеральных удобрений положительно влияет на увеличение продуктивности растений сортов риса. Индексы отзывчивости сортов к минеральным удобрениям в среднем варьируют от 0,73 до 2,50. Доли вклада экологической изменчивости в продуктивность растений варьируют от 34,9 % до 48,2 %; вариантов - ог20Д%до27^ генотипов - от 14,5 %до 20,4%; удобрений - от 12,1 % до 153

6. Экспериментально установлено, что на засоленном фоне сорта риса всех трех групп периода вегетации показали низкую реакцию по продуктивности растений. Считаем, что все они не обладают устойчивостью к засолению. Не установлено достоверных различий между сортами по продуктивности растений, в зависимости от фона засоления. Доли влияния общего варьирования в продуктивность растений, выращенных на различных фонах засоления изменяются от 39,5 % до 47,5 % вариантов - от 28,1 % до 30,7 %; генотипов - от 13,1 % до 15,6 %; фон засоления - от 7,5 % до 9,8 %.

7. Рекомендовано: при селекции новых сортов риса на высокую продуктивность растений необходимо создавать исходный материал устойчивый к пониженным температурам и засолению почвы, а также отзывчивый к минеральным удобрениям с повышенной стабильностью и пластичностью к экстремальным факторам среды.

8. Все сорта распределены по их пластичности на три группы: с высокими, средними и низкими свойствами. С высокой пластичностью при формировании продуктивности растений отнесены сорта: Дальневосточный, Дружный, Изумруд, Курчанка, Лидер, Павловский, Приморский, Фонтан и Янтарь, которые могут быть использованы в качестве родительских особей для гибридизации при создании исходного материала для селекции пластичных сортов риса.

9. Установлена слабая, средняя, в отдельных случаях отрицательная корреляционная взаимосвязь зерновой продуктивности и: продуктивной кустистостью, длиной главной метелки и числом пустых колосков в соцветии. Высокая взаимосвязь массы зерна с растения и: числом зерен в главной метелке (г = 0,721 - 0,866), боковых метелок растения (г = 0,838 - 0,930) может быть использована в качестве косвенных тестов при отборе высокопродуктивных растений для селекционных цепей.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

1. При селекции сортов риса на холодостойкость для гибридизации в качестве родительских особей рекомендуем подбирать образцы, обладающие средними индексами реакции к различным температурам: для раннеспелых - от 0,82 (Изумруд) до 0,84 (Касун); для среднеспелых - от 0,84 (Жемчуг) до 0,89 (Аметист); для позднеспелых - от 0,82 (Дружный) до 1,02 (Снежинка).

2. Для создания сортов риса отзывчивых на минеральные удобрения для гибридизации в качестве родительских особей рекомендуем подбирать образцы, обладающие средними и высокими индексами отзывчивости для раннеспелых -от 1,54 (Дальневосточный) до 1,78 (Фонтан); для среднеспелых - от 1,47 (Павловский) до 1,55 (Курчанка); для позднеспелых - от 1,54 (Снежинка) до 1,69 (Стрелец).

3. При селекции солеустойчивых сортов риса для гибридизации в качестве родительских особей рекомендуем подбирать образцы, обладающие средними индексами реакции на засоление почвы: для раннеспелых - от 0,84 (Изумруд) до 0,92 (Фонтан); для среднеспелых — от 0,84 (Аметист) до 0,85 (Лиман); для позднеспелых - от 0,78 (Дружный и Лидер) до 0,87 (Стрелец).

4. Для селекции пластичных сортов рекомендуем в качестве родительских особей подбирать образцы, у которых индексы пластичности более единицы: Дальневосточный (1,17), Дружный (1,20), Изумруд (1,02), Лидер (1,16), Приморский (1,10), Рапан (1,10), Садко (1,04), Факел (1,06), Юпитер (1,33) и Янтарь (1,08).

5. На раннем этапе селекционного процесса рекомендуем проводить оценку сортов в лизиметрах, т.к. при наличии небольшого количества семян можно исследовать большое количество образцов, это достоверно доказано при статистической обработке данных.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. В ИЗДАНИЯХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК РФ

1. Иванов, А.Н. Эстеразные спектры и адаптивная пластичность сортов риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, К.В. Князева и др. // Доклады РАСХН, 2007. -№1.-СЗ-5.

2. Иванов, А.Н. О взаимосвязи между эффективностью работы фотосинтетического аппарата, адаптивностью и стабильностью урожайности у различных сортов риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов // Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология растений, 2006. - №5. - С.92-97.

3.Иванов, А.Н. Изменчивость продуктивности сортов риса под влиянием сроков посева / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, В.А. Дзюба // Зерновое хозяйство России, 2014.-№1 (31). - С.63-68.

2. РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ В ДРУГИХ ИЗДАНИЯХ

4.Иванов, А.Н. Вариабельность содержания хлорофилла у коллекционных образцов при засолении / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов // Всероссийская конференция молодых ученых и студентов: «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных исследований в регионах», 2004. - С.ЗЗ-37.

5. Иванов, А.Н. Вариабельность по содержанию хлорофилла у риса / Ю.К. Гончарова, В.М. Иванова, А.Н. Иванов // Материалы международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы, научное обеспечение и перспективы развития рисоводства в 21 веке», 2005. - С.36-38.

6. Иванов, А.Н. Генетический полиморфизм систем аттракции, адаптивности и микрораспределений продуктов фотосинтеза у отечественных сортов риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, Р.П. Кладь // Рисоводство, 2005. -№6. - С.21-29.

7. Иванов, АН. Вариабельность содержания хлорофилла у коллекционных образцов риса при воздействии стрессовых факторов / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, Р.П. Кладь // Рисоводство, 2005. - №7. - С. 16-21.

8. Иванов, АН. Вариабельность и наследование фотосинтетических показателей отдельного листа у риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, Р.П. Кладь // Тезисы докладов отчетной конференции грантодержателей конкурсов РФФИ, РГНФ и администрации Краснодарского края, 2005.-Краснодар: Просвещение-Юг.-Cl 11-112

9. Иванов, А.Н. Вариабельность и наследование фотосинтетических показателей отдельного листа у риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, Р.П. Кладь // Наука Кубани, 2006. - №4. - Просвещение-Юг. - С.13-18.

10. Иванов, А.Н. Влияние высоких температур на продуктивность риса / КЖ Гончарова, А.Н. Иванов // Рисоводство, 2006. - №8. - С.48-54.

11. Иванов, А.Н. Методика ускоренного районирования сортов риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов // Материалы международной научно-практической конференции: «Проблемы ресурсосберегающего производства и переработки экологически чистой сельскохозяйственной продукции», 2006. - С.49-50.

12. Иванов, А.Н. Поиск генов широкой совместимости у коллекционных образцов риса / Ю.К. Гончарова, А.Н. Иванов, О.В. Улитин // Материалы международного симпозиума: «Нетрадиционное растениеводство. Селекция. Охрана природы. Эниология. Экология». - Симферополь, август 2011. - С.347-348.

Подписано в печать 27 0 5.2014 г. Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная ' Офсетная печать

Печ. л. 1 Заказ № 357

Тираж 100 экз. _____

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Иванов, Александр Николаевич, Краснодар

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНаИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РИСА

л / Л Л < / / л А * ^

¿01 го Правах рукописи

Иванов Александр Николаевич

Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием созданных экологических факторов

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор В.А. Дзюба

Краснодар - 2014

Ш

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение 3

1 Селекция и характеристика сортов при экологической изменчивости для интенсивного земледелия (обзор литературы) 8

1.1 Оценка экологической изменчивости сортов в различных условиях среды 8

1.2 Факторы, влияющие на продуктивность риса 11

1.2.1 Воздействие температуры 12

1.2.2 Фотопериодическая реакция 14

1.2.3 Засоление 15

1.2.4 Минеральное питание 19

1.2.5 Оценка продуктивности 22

1.2.6 Продуктивность метёлки 26

1.2.7 Оценка изменчивости сортов сельскохозяйственных растений под влиянием различных экологических факторов среды 28

1.2.8 Способы реализации положительных эффектов экологической изменчивости сортов в производстве 33

2 Материалы, методы и условия проведения исследований 42

2.1 Объекты исследований 42

2.2 Схемы и методы исследований 43

2.3 Почвенно-климатические условия 47

3 Изменчивость продуктивности растений сортов риса под влиянием различных абиотических стрессовых факторов 50

3.1 Влияние раннего посева (15 апреля) на продуктивность сортов

риса различных групп спелости 50

3.2 Влияние позднего срока сева (15 июня) на продуктивность

сортов риса различных групп спелости 55

3.3 Влияние засоления на продуктивность риса 64

3.4 Влияние минерального питания на продуктивность сортов риса 73

4 Стабильность и пластичность генотипов риса 84

5 Корреляционная взаимосвязь между признаками, ^ сформированными в различных экологических условиях

Выводы 116

Предложения для селекции 118

Список использованной литературы 119

Приложения 148

Введение

Актуальность работы. Зерно злаковых культур, в том числе и риса, является товаром национального и мирового рынка, что во многом определяет продовольственную независимость России. Повышение зерновой продуктивности любого сорта - основная цель селекции. По оценке А.А. Созинова (1987), вклад селекции в прирост урожайности во второй половине XX века превышает 50 %. Большинство направлений селекции связано с повышением адаптивности и, следовательно, с увеличением стабильности создаваемого материала: селекция на качество зерна, на иммунитет, на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам (Жученко А.А., 2001).

При организации зернового производства, планировании величины урожайности и качества получаемой продукции одним из ведущих факторов технологии выращивания высоких и стабильных валовых сборов зерна, характеристика его качества является сорт. Наряду с прямым вкладом сорта в величину валовых сборов зерна, который связан, в первую очередь, с потенциалом продуктивности, качеством зерна, устойчивостью к болезням, неуклонно повышающейся в результате селекции, а также его адаптивности к неблагоприятным условиям (Жученко А.А., 2001).

Сорт риса должен обладать хорошей реакцией на сроки посева, чувствительностью к пониженным температурам при получении всходов и формировании продуктивного стеблестоя. Сорт должен обладать выносливостью и резистентностью к засолению почвы при его выращивании. Сорт должен обладать высокой отзывчивостью на минеральные удобрения при формировании репродуктивных органов растений и синтезу высокой продуктивности.

Цель диссертационной работы: выявить изменчивость зерновой продуктивности растений сортов риса при созданных экологических

факторах среды: сроках посева, различных доз минеральных удобрений и засоления почвы.

Идея работы: изучить набор сортов риса, определить экологическую изменчивость продуктивности растений, выявить отзывчивость и реакцию их на различные сроки посева, дозы минеральных удобрений и засоление почвы и рекомендовать лучшие, выделившиеся сорта, для использования в качестве родительских особей для гибридизации при создании новых генотипов.

Основные задачи исследований:

• выявить изменчивость количественных признаков, определяющих продуктивность, на основе результатов изучения сортов при различных сроках посева;

• определить отзывчивость и реакцию сортов риса на различные дозы минеральных удобрений;

• показать реакцию сортов риса на засоление почвы;

• определить доли вкладов различных типов варьирования в продуктивность растений сортов риса;

• выявить корреляционные связи между количественными признаками. Методы исследований: в качестве методов исследований использовали

вегетационные, лабораторные и статистические.

Положения, выносимые на защиту:

• результаты продуктивности растений сортов риса, полученных под влиянием сроков посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы;

• реакция сортов риса при формировании продуктивности растений в различных экологических условиях;

• анализ влияния (вкладов) различных типов дисперсии при формировании продуктивности растений под воздействием сроков посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы;

• корреляционная взаимосвязь между признаками, определяющими продуктивность.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций:

• использование современных методов сбора и обработки исходной информации;

• использованием большого массива результатов исследований в двухфакторном опыте и непосредственных наблюдений и анализов соискателя;

• представительной выборочной совокупностью экспериментальных данных, точностью измерения признаков исследуемых растений;

• результатами статистической обработки экспериментальных данных различными методами и компьютерными программами, биометрической статистики.

Научная новизна исследований. В результате проведенных исследований выявлена изменчивость признаков растений сортов риса в различных экстремальных условиях: сроки посева, дозы минеральных удобрений и засоление почвы в вегетационном опыте. Получены дендрограммы кластерного анализа количественных признаков изучаемых сортов. Выявлены индексы отзывчивости сортов на экстремальные условия. Показаны доли вкладов типов дисперсии при формировании продуктивности растений под влиянием экологических факторов. Определены значения количественных признаков, определяющих продуктивность и урожайность сортов риса различных групп спелости. Выявлены корреляционные связи между количественными признаками растений сортов риса.

Практическая значимость работы заключается в выявлении изменчивости количественных признаков сортов риса под влиянием экстремальных условий их выращивания. Выявленные индексы отзывчивости сортов, их экологической стабильности и пластичности целесообразно использовать в селекции при подборе родительских особей для гибридизации при создании новых генотипов риса, также они могут

служить дополнительной характеристикой сорта при составлении их техпаспорта (Похно С.Л., 2011).

Личный вклад соискателя состоит в обосновании гипотезы научных исследований, составлении схем научных экспериментов, использование сортов, в подборе необходимых методик, закладке и проведении исследований. Сбор научной информации, получение и статистическая обработка экспериментальных данных, научный анализ результатов исследований, апробация, подготовка научных статей, написание отчетов, диссертации и автореферата.

Реализация результатов работы:

• определены значения хозяйственно-ценных количественных признаков сортов, которые могут быть использованы в качестве их характеристики в «банке данных генетических ресурсов риса»;

• результаты оценки сортов по зерновой продуктивности, их значения по реакции и отзывчивости на различные экологические факторы, которые возможно учитывать при создании моделей для гибридизации в качестве родительских особей при селекции новых генотипов;

• индексы реакции сортов на сроки посева и отзывчивости на дозы минеральных удобрений могут быть использованы при разработке сортовой агротехники и технологических паспортов для внедрения их в производство;

• характеристики сортов по результатам исследований при различных сроках посева, доз минеральных удобрений и засоления почвы могут быть использованы в учебных программах Кубанского Госагроуниверситета по частной селекции и растениеводству для студентов агрономического факультета.

Апробация работы.

Результаты научных исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях методической комиссии ГНУ ВНИИ риса (2004-2006 гг.), на заседаниях школ

молодых ученых по экологической генетике (2005-2010 гг.), на научной конференции молодых ученых, посвященной 75-летию ВНИИ риса; в материалах Всероссийской конференции молодых ученых и студентов, 2004; на конференции грантодержателей конкурсов РФФИ, РГНФ и администрации Краснодарского края, 2005; на Международной конференции по проблемам ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 2006 г.; на Международной научно-практической конференции, 5-9 сентября 2011 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных статей, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах текста в компьютерном исполнении и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературных источников, включающего 299 работ, в том числе 58 иностранных авторов. Диссертация включает: 37 таблиц, 2 рисунка и 9 приложений.

1 Селекция и характеристика сортов при экологической изменчивости для интенсивного земледелия (обзор литературы)

В настоящее время в Краснодарском крае создано и рекомендовано для производства 26 новых сортов риса, которые в различных экологических условиях среды формируют урожайность более 6,0 тонн с 1 га. Потенциальная урожайность каждого сорта определяется его генотипом, условиями среды и технологией возделывания. В разработке технологии возделывания для каждого сорта важная роль принадлежит изучению продукционного процесса растений в конкретных условиях, формированию агрофитоценоза и величине количественных признаков, детерминирующих урожайность (Мокроносов А.Т., 1988; Воробьев Н.В., Скаженник М.А., Ковалев B.C., 2011).

Для получения высокой урожайности каждого сорта риса необходимо совершенствовать технологию их выращивания, предусмотреть меры борьбы с болезнями, вредителями и сорной растительностью, применить организацию внесения и использования минеральных удобрений, как решающего фактора производственного процесса (Харитонов Е.М., Шеуджен А.Х., 2001; 2006; Агарков В.Д., Касьянов А.И., 2002).

1.1 Оценка экологической изменчивости сортов в различных

условиях среды

Оценку экологической изменчивости различных сортов зерновых культур, в том числе и риса, проводили многие отечественные и зарубежные исследователи (Литун П.П., 1978; Бороевич С., 1984; BakerRJ., 1988; Rengel Z., 1992; Senadhira D., 1994; Драгавцев В.А., 1995; Truberg В., Huhn М., 2000; 2002; Жученко A.A., 2001; Zheng L., 2001; Zhang J., 2006; Кудряшов H.H., 2006; Васильев A.B.,2007; Михалко AB.,2012; Turan S.,2012).

Определяли значения взаимодействия генотип-среда у сортов при различных экологических условиях их выращивания (Драгавцев В.А.,

Цильке P.A., Рейтер Б.Г. и др., 1984; Драгавцев В.А., 1994; 1997; 2011 и др.). На основе этих исследований были предложены методы конструирования сортов с высокой урожайностью и устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам.

Использование различных теорий генетики количественных признаков сельскохозяйственных культур были разработаны и предложены для практики селекционного процесса новые методы отбора растений (Лгаун ПИ, 1978; Бороевич С., 1984; Беспалова Л.А., 2011; Вашивчук Н.С., Евдокимова O.A., Кумаков В.А., 1989 и др.).

Для селекции новых сортов очень важно дать оценку генетических компонентов (признаков) отобранного растения с целью дальнейшего использования его в качестве родоначальника будущего сорта (Драгавцев В.А., 1995; Жученко A.A., 2001; Кудряшов И.Н., 2006; Васильев A.B., 2007).

Фенотипическое проявление количественного признака в конкретной экологической среде, который устанавливают путем непосредственного измерения, представляет собой результат взаимодействия генотипа определенного сорта с постоянно изменяющимися факторами внешней среды (Иогансен В.Л., 1933; Кудряшов И.Н., 2006; Васильев A.B., 2007; Михалко A.B., 2012). В таких условиях всегда можно получить различные результаты любого количественного признака районированного сорта, гетерогенной популяции и изогенной линии (Никоро З.С. и др., 1968; Мэттлер Л., Грегг Т., 1972; Xiong L., Schumaker J., Shu J., 2002; Yao M., Wang J., Chen H. et all., 2005; Singhl R., Gregorio G., Jain R., 2007; Гончарова Ю.К., 2007; Гончарова Ю.К., Литвинова E.B., 2009).

Результаты экспериментов показали, что такое сложное проявление признаков в различных экологических условиях привело к необходимости специфического учета и разработке новых методов их использования (Воробьев Н.В., Журба Т.П., 1989; Воробьев Н.В., Журба Т.П., Сито Ф.П., 1990; Кильчевский A.B., Хотылева Л.В., 1997; Беспалова Л.А., 2011; Зеленский Г.Л., Зеленский А.Г., 2011). Однако, как сообщают некоторые

исследователи (Flowers Т., 1986; Mackey Т., 1996; Colldak D., Quigley F. et all., 2002; Sezcion F.H., Egdane J., Ismail A. et all., 2009), для описания количественных признаков сорта, гибрида или линии более важна общая их генетика, чем калькуляция различных факторов. Поэтому особенности их модификационной изменчивости могут быть объяснены только при условии их генетических детерминаций и наследования признаков (Flowers Т., Dugne Е et all., 1985; Литун П.П., Драгавцев В.А., 1988; Дзюба В.А., 2004; 2011; Chinnusamy V., Jagendorf А., Лап-Kang Z., 2005; Ren Z., Gao J., 2005).

Генетика количественных признаков растений была изучена и предложены методы её распределения (Mather К., 1949). Он сформулировал несколько положений: количественный признак контролируется большим числом генов и их аллеломорфами (полигенами); эффекты полигенов и их группы очень малы, их трудно идентифицировать, в результате чего растения с одинаковыми фенотипами ошибочно можно отнести в различные классы генотипов (Седловский АН. идр., 1982; Васильев A.B.,2007; Михалко AB.,2012).

В хромосомных картах растений между полигенными группами наблюдается различной силы сцепление, что определяет появление полигенных белков, иногда приводящее к плейотропным эффектам или ингибированию признаков (Драгавцев В.А., 1995; Mitchell P.I., Sheely J., 2000; Khush G., Braz D.S., 2003; Кудряшов И.Н., 2006; Mackill D.J., 2006; Ismail M., Heuer S., Thomson M.J., 2007).

Наряду с блоками полигенов количественные признаки контролируются специфическими генами с большими эффектами (олигогенами), генами-модификаторами и супрессорами (Рокицкий П.Ф. и др., 1977; Omura Т., Chuong Р., 1979; Khush G., 2000).

Разработанные положения К. Mather (1949) о генетике количественных признаков в сочетании с подходами и использованием статистических методов Фишера и Райта позволили оценить генетические параметры и получить значения сортов, гибридов или популяций в конкретных условиях среды при определенной структуре ценоза (Wright S., 1952; Fisher R.A., 1958;

Седловский А.И. и др., 1982). Но они не могут давать прогноз направлению и силе изменчивости генетических значений популяции при изменении экологических факторов и ценотических условий (Драгавцев В.А., 1994; 1995; 2011).

Использование этих концепций изменчивости количественных признаков сельскохозяйственных растений в экологических условиях привело к созданию новых моделей сортов с учетом взаимодействия генотипов со средой (Кудряшов И.Н., 2006; Васильев A.B., 2007; Беспалова JT.A., 2011; Зеленский Г.Л., Зеленский А.Г.,2011; Ковалев B.C., 2011).

К таким теориям можно отнести известную широкому кругу исследователей эколого-генетическую модель организации и изменчивости количественных признаков в различных условиях среды (Eberhart S.A., Rassel W.A., 1966; Драгавцев В.А., Литун П.П., Шкель Н.М., 1984; Драгавцев В.А., 1984; 1995; 2011). Эта модель предполагает смену частот локусов генов растений, контролирующих их значения и генетическую дисперсию количественного признака при изменении условий внешней среды, в которой происходит их вариабельность (Horie J., Yoshida К., Nakayama Н., 2001; Moradi F., Ismail A.M., Gregorio G., 2003; Гончарова Ю.К., 2007; Харитонов EM, Гончарова Ю.К., 2009).

1.2 Факторы, влияющие на продуктивность риса

С целью ускорения и совершенствования научного обеспечения производства зерна в современных условиях необходимо усилить, углубить и расширить теоретические исследования по совершенствованию методологии селекции зерновых культур, в том числе и риса, с целью создания ценных генотипов с высокой потенциальной продуктивностью, качества зерна и производимой из него продуктов питания, устойчивостью к действию абиотических и биот