Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 10
1.1. Экологические основы селекционных программ на урожайность зерновых культур .10
1.1.1. Факторы, определяющие фенотип и их взаимодействие 15
1.1.2. Оценка взаимодействия генотип-среда ВГС .18
1.1.3. Использование эффектов ВГС 22
1.2. Изменчивость признаков растений в плотных посевах 25
1.3. Взаимосвязь и наследуемость урожай формирующих признаков...32
1.4. Применение различных методов анализа для разделения сортов по реакции на изменение условий среды 34
1.5. Методы исследования селекционного материала 40
1.5.1. Требования к полевому опыту 42
1.5.2. Элементы методики полевого опыта 45
1.5.3. Определение урожайности зерна риса в бесповторных посевах 47
2. Условия, материалы методы исследований 50
2.1 . Почвенно-климатические условия 50
2.2 . Материал для исследования 53
2.2.1. Изучение варьирования урожайности зерна сортов риса, в зависимости от режима азотных подкормок .54
2.2.2. Изучение вариации урожайности зерна риса в зависимости от схемы посева 55
2.2.3. Определение вариации урожайности зерна и элементов ее структуры, сортов риса, при различных нормах высева семян 55
2.3. Производственная проверка результатов исследования 56
2.3.1 Использование результатов в селекционных программах 57
2. Результаты исследований 58
3. Сокращение затрат и трудоемкости при изучении изменчивости элементов структуры урожайности 58
3.1. Выявление наименее затратного источника варьирования урожайности зерна изучаемых сортов риса 58
3.2. Минимальный размер экспериментальной делянки при изучении изменчивости элементов структуры урожайности сортов риса .62
4. Выбор элементов структуры и типа их связи с урожайностью необходимых для оценки и группировки сортов риса 64
4.1. Выбор элементов структуры урожайности для оценки и группировки сортов риса 64
4.2. Выбор типа связи элементов структуры с урожайностью необходимого для оценки и группировки сортов риса 72
5. Разделение сортов риса на группы по реакции на оптимизацию элементов структуры урожайности 75
5.1. Ранжирование элементов структуры урожайности по отклику на оптимизацию и группировка сортов риса по этому показателю .75
5.2. Группировка сортов риса по отзывчивости на оптимизацию значений приоритетного элемента и сопряженных с ним признаков 83
5.3. Интервалы оптимальных значений приоритетного элемента и сопряженных с ним признаков сортов риса 88
5.4. Группировка сортов по сочетанию оптимальных значений элементов структуры урожайности риса 95
6. Регулирование признаков, определяющих урожайность 98
6.1. Производственная проверка группировки сортов риса и возможности регулирования признаков групп сортов агротехническими мероприятиями .99
6.2. Регулирование признаков, определяющих урожайность селекционными методами 101
6.2.1 Создание исходного материала для отбора и отбор генотипов риса с использованием способов оценки селекционного материала 101
6.2.2 Создание исходного материала для отбора и отбор генотипов при выведении сортов озимой пшеницы 106
6.3 Краткое описание патентов на изобретение .108
6.4 Сорта, созданные с использованием разработанных методов .111
7. Краткое описание способа определения реакции сортов риса на изменение условий среды и их группировки .126
Выводы 130
Предложения производству и селекционной практике .132
Список литературы .133
Приложения .156
- Изменчивость признаков растений в плотных посевах
- Почвенно-климатические условия
- Выбор элементов структуры урожайности для оценки и группировки сортов риса
- Краткое описание патентов на изобретение
Введение к работе
Актуальность темы. Для внедрения в производство сортов с большим генетическим разнообразием с целью увеличения сбора зерновой продукции необходимо повысить эффективность оценки и отбора уникальных генотипов. Важно изучать изменчивость создаваемого материала и разрабатывать технологию выращивания сорта до передачи его в ГСИ (государственное сортоиспытание). Изменчивость селекционного материала изучают при выращивании его в различных экологических условиях или с использованием контрастных агротехнических приемов по методикам принятым в ГСИ. Однако, эти методики очень трудоемки, а информативность получаемых данных при этом низкая.
Реакция каждого генотипа на изменение условий среды, выражаемая формированием элементов структуры продуктивности, специфична. Если существует группировка сходных по хозяйственно-биологическим свойствам и морфо-биологическим признакам культурных растений называемая сортом (Гуляев Г.В., Гужов Ю.Л., 1978), то должна существовать возможность группировки сортов по подобию их реакции на изменение элементов структуры урожайности, а последних - на условия среды. В связи с этим, разработанная сортовая агротехника одного сорта, должна соответствовать всему набору сортов относящихся к группе, в которую он входит.
Настоящая работа посвящена: разработке менее трудоемких и более информативных методик оценки селекционного материала; разделению сортов на группы по комплексу признаков для улучшения имеющихся и разработки новых элементов технологий возделывания групп сортов риса; совершенствованию способов подбора родительских пар для гибридизации и отбора форм с оптимальными значениями элементов структуры урожайности.
Степень разработанности темы. В ФГБНУ "ВНИИ риса"
длительное время изучались вопросы, связанные с выявлением реакции отечественных сортов риса на различные агрофоны, дозы и сроки внесения удобрений, нормы высева семян в различных зонах возделывания. Однако до сих пор целенаправленного изучения всех районированных сортов, для разделения их на группы по отношению к изменяющимся условиям среды, проведено не было.
Цель исследований. Разработать способ оценки и группировки селекционного материала по элементам структуры урожайности, обеспечивающий снижение затрат и увеличение производительности труда на ранних этапах селекционного процесса.
Основные задачи исследований:
- выявить наименее затратный источник варьирования урожайности
изучаемых сортов риса и установить минимальный размер
экспериментальной делянки при изучении изменчивости элементов
структуры урожайности сортов риса;
- выбрать элементы структуры и тип связи их с урожайностью
необходимые для оценки и группировки сортов риса, определить
вариацию элементов структуры урожайности изучаемых сортов риса при
различных нормах высева семян;
- определить оптимальные значения элементов структуры урожайности,
ранжировать изучаемые сорта риса по реакции на их оптимизацию и
использовать в селекционных программах;
- установить отклик урожайности сортов риса на оптимизацию
приоритетного элемента ее структуры и сгруппировать сорта по этому
показателю;
- разработать способы определения реакции сортов риса на изменение
условий среды и их группировки.
Научная новизна. Установлены закономерности изменения
элементов структуры урожайности 40 сортов риса (используемых или
предлагаемых производству) при изменении условий среды. Разработаны
способы группировки сортов риса; определения реакции на изменение
условий среды; подобия их реакции при изменении элементов структуры
урожайности; степени насыщенности признака. Разработан способ
определения оптимальных значений элементов структуры урожайности и
выявлены их оптимальные значения для сортов риса отечественной
селекции. Проведена группировка изучаемых сортов по сочетанию
оптимальных значений элементов структуры урожайности.
Методология и методы исследований. Планирование и проведение исследований основано на анализе информационного материала, изложенного в трудах конференций, научных статей, монографий российских и зарубежных ученых. Закладка опытов и проведение исследований базировались на методиках полевого опыта и лабораторного анализа.
Теоретическая и практическая значимость. Установлены
закономерности изменения урожай формирующих признаков
отечественных сортов риса, при воздействии различных факторов. Установлены факторы, определяющие максимальное варьирование урожайности и элементов ее формирующих сортов риса. Проведена группировка сортов по сочетанию оптимальных значений элементов
структуры урожайности, позволяющая снизить затраты на разработку
сортовой агротехники для каждого сорта риса. Разработан способ
определения реакции растений риса на изменение условий среды и
группировки сортов по этому показателю, который в дальнейшем
обеспечит ускорение разработки элементов агротехнических мероприятий
и селекционных приемов по оптимизации признаков. Способ подбора
родительских пар для гибридизации с использованием степени
насыщенности признака, подобия реакции сортов при изменении
элементов структуры урожайности и отбора форм с оптимальными
значениями признаков, повысит эффективность селекционной работы. Создано 7 сортов озимой пшеницы и 6 риса.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Нормы высева 1,3,5,7,9 и 11 млн. зерен на 1 га как источник варьирования урожайности при площади однорядковой делянки длиной 1,5 м с междурядьем 0,2 м (0,3м2) позволяет снизить затраты на проведения эксперимента без снижения достоверности опыта;
-
Способ определения реакции растений на изменение условий среды позволяет выявить оптимальные значения элементов структуры урожайности, которые используются для: группировки сортов, разработки элементов технологии возделывания и отбора генотипов из гибридной популяции в селекционных программах;
-
Применение способов определения: степени насыщенности и подобия реакции сортов риса и зерновых колосовых культур при изменении элементов ее структуры урожайности, облегчает подбор пар для гибридизации генотипов по комплексу признаков.
Личный вклад автора. Автор разработал и реализовал схему
исследований, выполнил экспериментальную часть работы,
статистическую обработку данных, собрал необходимые литературные данные, сделал выводы.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
рассматривались на заседаниях методической комиссии ФГБНУ "ВНИИ
риса" (2013–2016 гг.), Международной научной интернет-конференции
"Достижения и перспективы развития селекции и возделывания риса в
странах с умеренным климатом" (Краснодар, 2015 г.); II Международной
научно-практической конференции «Пути повышения
конкурентоспособности отечественных сортов, семян, посадочного материала и технологий в условиях мирового рынка» (Ялта, 14-20 сентября 2015г.); Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Современные технологии в сельскохозяйственной
науке и производстве (Посвящается 130-летию со дня рождения А.П.
Шехурдина)" (Саратов, 24-25 марта 2016 г.); I Международной научно-
практической интернет-конференции "Современное экологическое
состояние природной среды и научно-практические аспекты
рационального природопользования" (с. Соленое Займище, 29 февраля
2016 г.); XII Международной конференции "Современное состояние и
перспективы развития селекции, семеноводства и размножения растений в
связи с импортозамещением в АПК РФ" (Ялта, 5-10 сентября 2016 г.);
Международной научно-практической интернет-конференции,
посвященной 25-летию ФГБНУ «Прикаспийский научно-
исследовательский институт аридного земледелия», 2016. В журналах:
"Рисоводство"; «Труды Куб ГАУ»; «Наука Кубани».
Публикации. Основные результаты исследований по тематике диссертационной работы опубликованы в 30 работах, из них в 3 изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Автором получено 4 патента на изобретения, 7 авторских свидетельств на сорта озимой мягкой пшеницы и 3 на сорта риса, подано 3 заявки на сорта риса, которые подтверждают научную новизну работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на
176 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав,
выводов, предложений для селекционной практики и производства,
списка использованной литературы. В текст диссертации включены 31 таблиц, 17 рисунков и 3 приложения. Список литературных источников состоит из 222 работ, из них 43 иностранных авторов.
Изменчивость признаков растений в плотных посевах
Понятие признаков в генетике является продуктом абстрактного обобщения. Среди множества классификаций типов признаков выделим дискретные (прерывистые) и континуальные (непрерывные). К дискретным относят как морфологические, так и биохимические признаки, наследование которых подчиняется правилам Менделя. Для дискретных признаков легко установить соответствие между гено- и фенотипом растения (Малецкий С.И., 1982).
Основное число признаков и свойств растений нельзя отнести к дискретным (Вепрев С.Г. и др., 1892). Мерные показатели, по которым ведется селекция (размеры растений или отдельных частей, продуктивность с единицы площади и т. п.), относятся к признакам с непрерывной изменчивостью (континуальные признаки). Варьирование континуальных признаков связывают с взаимодействием большого числа генов, их детерминирующих, когда вклад отдельного гена в фенотипическую экспрессию признака бывает незначительным и не может быть вычленен в рамках отдельного эксперимента (Гаузе Г.Ф., 1984).
Изменчивость континуальных признаков связывают не только с числом генов, детермирующих такие признаки, и характером их взаимодействия, но и с условиями произрастания растений (роль внешних в отношении каждого растения факторов). Факторы среды можно разделить на две группы: а) абиотические (температура воздуха и почвы, влажность и минеральный состав почвы, интенсивность солнечного освещения и т. п.); б) биотические (деятельность живых существ, населяющих биотоп). К числу биотических факторов относятся и соседние растения, поэтому рост единичного растения будет в сильной степени зависеть от плотности размещения соседних растений в посеве (Гильдерман Ю.И., 1974). Характер развития многих количественных признаков в растительных популяциях зависит в значительной степени от того, сколь велико влияние («давление») соседей на рост каждого растения ценоза. Возможны два варианта размещения растений в фитоценозе: а) растения изолированы друг от друга (близрастущие растения не влияют на своих соседей); б) растения растут в плотном ценозе, конкурируя друг с другом за ресурсы, необходимые для роста. Поэтому распределение размеров растений в соответствии с кривой нормального расселения возможно лишь впервые дни после появления всходов или при условии, что растения выросли изолированно друг от друга. Если же растения росли в плотном посеве, то внешней средой для каждого из них были его соседи, конкурировавшие за свет, пищу. Влияние, оказываемое растениями друг на друга, называют интерференцией (Дональд С., 1964) .
При изолированном выращивании растений реализуется один вариант изменчивости: изменчивость, вызванная взаимодействием генотип – среда или влияние абиотических факторов на реализацию потенций роста отдельных генотипов популяции. В этом случае вариация растений по количественным признакам должна соответствовать нормальному (или биноминальному) закону распределения, вследствие множества генетических факторов, влияющих на реализацию континуального признака (Лутков А.Н., 1966; Малецкий С.И., 1976). При уплотнении посева на реализацию количественного признака (масса растения) оказывают влияние его соседи. Чем выше плотность размещения растений в ценозе, тем жестче конкуренция за ресурсы среды, тем сильнее влияние интерференции на общие размеры и массу отдельных растений. В плотных посевах можно говорить о стрессировании растений плотностью. Реакция растений на стресс при переуплотнении в посеве ведет к изменению скорости роста целого растения и его частей - листьев, ветвей, корней, цветков, к перераспределению ресурсов растения между его частями, а также к отмиранию некоторых частей растений. Реакция на стресс от плотности спасает растения от гибели (Малецкий С.И., 1981; Медоуз Д.Х. и др., 1991).
Связь между плотностью размещения растений в посеве и конечным урожаем биомассы с единицы площади описывается логистической функцией «Закон конечного урожая». До тех пор пока растения не взаимодействуют друг с другом, урожай биомассы прямо пропорционален их числу на единицу поверхности почвы (Айала Ф., 1984). Рост плотности размещений растений ведет к конкуренции между ними. Такая ситуация складывается в том случае, если ассимиляционная поверхность листьев начинает превышать площадь поверхности почвы, на которой размещены астения (индекс листовой поверхности LAI превышает единицу). Связь
между площадью листьев в листовом пологе и процессами накопления сухого вещества растениями хорошо иллюстрирует характер интерференции между соседними растениями и дает физиологическое объяснение варьированию размеров растений в плотных фитоценозах.
Известно, что зеленый лист непрозрачен для части спектра фотосинтетически активной радиации (ФАР). Если верхние листья листового полога полностью освещены, то нижние или освещены частично, или полностью затенены. Лист поглощает до 90 % света, поэтому полностью затененный лист из второго яруса получит лишь 10 % ФАР, а листья низлежащих слоев могут вообще не получать света. В плотных посевах освещенность листьев убывает экспоненциально в соответствии с законом экстинкции Бэра. При более или менее однородном сложении листвы градиент освещенности находится по уравнению экстинкции Монси и Саеки (по: Дональд, 1964).
Распределение света по глубине посева, с одной стороны, определяется размером ассимиляционной поверхности листьев, а с другой - коэффициентом экстинкции (способности листового полога пропускать свет вглубь посева). Значение коэффициента экстинкции зависит от угла наклона листьев к горизонту, т.е. от их способности затенять друг друга. Коэффициент будет иметь минимальное значение в посевах, где листья расположены горизонтально к поверхности почвы, максимальное - в посевах с эректоидными листьями (листья расположены вертикально к поверхности почвы). Подобное сравнение допустимо при одинаковой плотности размещения растений в посевах ( Гостенко Г.П., Добрунов Л.Г., 1972; Граб Т.А., 1969).
В силу указанных причин у листьев нижних слоев листового полога соотношение синтез-дыхание сдвинуто в сторону дыхания, т.е. они больше тратят, чем синтезируют. В нижних слоях могут находиться не только листья, но и отдельные растения, что ведет либо к их угнетению и резкому снижению размеров, либо к гибели. В реальных фитоценозах богарных культур, кроме конкуренции за свет, не менее жесткая конкуренция идет за воду и минеральные компоненты питания (Алтухов Ю.П., 1983).
Зависимость размеров растений от плотности приводит к представлению, что посев надо рассматривать не как арифметическую сумму составляющих его растений, а как особого рода целое, «надорганизм». Продуктивность плотных посевов и насаждений оценивается не как изменчивость массы отдельных растений, а подсчитывается как сбор сухого вещества (или урожай хозяйственно полезных частей растений) с единицы площади. Единица изменчивости в селекционном опыте - это урожай с делянки по отдельным повторностям (Плохинский А.М., 1961; Сандухадзе Б.И. и др., 2003).
Наряду с индивидуальной изменчивостью растений в популяциях можно выделить макропризнаки, присущие только группе растений. Под группой понимается совокупность взаимодействующих растений, а признаки, присущие такой группе, можно назвать групповыми, ценотическими или фитосоциальными. Эти признаки исчезают, если растения оказываются разъединенными (Малецкий С.И., 1982; Берг Р.Л., 1993).
К групповым можно отнести признаки, выявляемые при ростовом анализе растительных сообществ: индекс листовой поверхности (LAI), скорость роста биомассы (CGR), фотосинтетический потенциал (LAD) и др. К групповым или ценотическим признакам относятся также урожайность хозяйственно полезных частей растений или ее отдельные компоненты (содержание белка, углеводов, жиров и т. п.); характеристика плотных насаждений, т. е. биотической среды, которую создают сами растения (коэффициент экстинкции, распределение температуры и влажности по глубине посева и т. д.). Все эти признаки и параметры фитоценозов доступны измерению, следовательно, позволяют проводить сравнительное их изучение методами математической статистики (Ли. Ч., 1978).
Почвенно-климатические условия
ФГБНУ «ВНИИ риса» входит в III агроклиматическую зону, которая характеризуется умеренно-континентальным климатом с короткой и теплой зимой и длительным, жарким летом. Периоды с температурой выше +5 10 С длятся 197–246 дней. Начало заморозков наблюдается в первой декаде октября, а последние - во второй декаде апреля.
Коэффициент увлажнения 0,3-0,4. Осадки кратковременные, ливневые, за год выпадает 700 мм осадков. Безморозный период длится 185-225 дней. В летний период при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха восточные ветры приобретают характер суховеев, что существенно влияет на сельскохозяйственные культуры. Сильные ветры при низкой относительной влажности воздуха способствуют быстрому испарению воды из листьев, приводя к преждевременному созреванию зерновок.
Исследования проводились в ФГБНУ «ВНИИ риса» 2011 – 2016 гг. Полевые мелкоделяночные опыты закладывали на оросительной системе (2013-2016 гг.).
Почва на орошаемом участке ВНИИ риса, по данным лаборатории агрохимии и почвоведения (отчеты НИР), представлена рисовыми лугово-черноземными почвами, типичными для рисовых массивов реки Кубани. Содержание гумуса 3,3 %. Емкость поглощения невысокая – 32,0-34,0 мг-экв./100 г почвы; среди катионов преобладают кальций (49,9 %), магний (33,5 %) и натрий (13,0 %). Реакция почвы слабощелочная (pH 7,3). Содержание валового азота – 0,17 %, общего фосфора – 0,16 %, валового калия – 2,30 %; легкогидролизуемых соединений азота – 6,4 мг/100 г и обменного аммония (N – NH4) – 0,78 мг/100 г; подвижного фосфора (P2O5) – 10,17 мг/100 г; обменного калия (K2O) – 34,93 мг/100 г почвы. В целом почвы опытного участка по водно-физическим, физико-механическим и химическим свойствам являлись достаточно плодородными для возделывания риса.
Погодные условия, наблюдаемые за период вегетации растений риса, несколько отличались между собой. По данным АМП «Белозерный», г. Краснодар, средняя температура воздуха за период исследований превысила норму (среднемноголетние данные) на 1,80 С. Это объясняется превышением средней температуры за период вегетации растений риса во все годы проводимых исследований (2013-2016 гг.): 2013 г. - на 1,40 С, 2014 г. - на 2,10 С, 2015 г. - на - 1,90 С и 2016 г. - на 1,70 С.
Примечательно, что превышение нормы средней за 4 года температуры воздуха наблюдалось во все исследуемые периоды. Максимальное различие отмечено в первой декаде августа на 2,90 С, второй – на 3,90 С, третьей – на 2,70 С и в первой декаде сентября – на 2,90 С, (таблица 1).
Максимальная температура воздуха наблюдалась в 2013 году во второй декаде августа (260 С), в остальные годы (2014-2016 гг.) - в первой декаде: 27,60 С, 28,10 С и 280 С соответственно (рисунок 1).
Ниже нормы зарегистрирована температура в мае первой и второй декад 2015 года, третьей декаде мая и первой июня 2016 года, второй декаде июня и третьей сентября 2014 года, первых декадах августа и сентября, третьей - июля и сентября 2013 года.
Несмотря на некоторое расхождение абсолютных значений температур воздуха по годам с нормой и между собой, прослеживается некоторое сходство ее распределения по времени: слабое при r 0,3 – 2013 года с 2015 годом; среднее при r 0,3 0,7 – 2014 года с 2015 годом и 2015 года с 2016 годом (таблица 2).
За годы исследований выявлено сходство распределения температур воздуха с нормой: 2015 год (57%), 2013 год (64%), 2014 год (79%) и 2016 год (85%). Изменение температуры воздуха по годам, влияло на скорость получения всходов, кущение растений, наступление фенологических дат, степень налива зерна и т.д. Но в целом вегетационный период за годы проведения опытов характеризовался удовлетворительными агрометеорологическими условиями для роста и развития растений риса.
Выбор элементов структуры урожайности для оценки и группировки сортов риса
Анализ вариаций урожайности и элементов ее структуры показал, что значительная изменчивость у всех сортов наблюдается по элементам: растений, побегов и метелок на 1 м2, колосков и зерен на метелке, масса метелки и масса зерна метелки. Незначительная изменчивость (вариация) отмечена по признакам «масса 1000 зерен» и «фертильность метелки» (за исключением средней по фертильности у Г – 52).
По признаку «масса метелок на 1м2» незначительная изменчивость у сортов Партнер, Казачок, Янтарь, Рапан, Фишт, Сонет, Соната и Ивушка, значительная - у сортов Дождик, Полевик, Виктория, Анаит, Рыжик, Г 52 и СП – 420, у остальных сортов изменчивость средняя. По признаку «кустистость», выявлена значительная изменчивость у сортов риса Наташа, Исток, Флагман, Крепыш, Патриот, Ласточка, Гамма, Лидер, Виктория, Аметист, Кураж, Анаит, Регул, Южный, Ивушка, Гагат, Мавр, Г – 52, К – 204 - 07, СП – 420, и Д – 25–2, незначительная - у сортов Дождик, Янтарь, Хазар и Сонет, у остальных сортов – средняя.
Урожайность риса при различных нормах высева семян значительно изменяется у сортов Дождик, Виктория, Анаит, Рыжик, Г – 52 и СП – 420, незначительно – у сортов Партнер, Рапан, Фишт, Сонет, Соната, и Ивушка, у остальных сортов – изменяется в средней степени.
Усреднив по сортам коэффициенты вариации элементов структуры урожайности зерна риса при посеве различной нормой высева, установили изменчивость (таблицы 8 и 9): незначительную по признакам «фертильность метелки» и «масса 1000 зерен», среднюю - по признакам «масса метелок на 1м2» и «урожайность риса», у остальных элементов продуктивности в изучаемом наборе сортов наблюдалась значительная изменчивость.
Подобной изменчивостью, близкой к среднестатистическому сорту (незначительная по: «фертильности колосков» и «массе 1000 зерен», средняя по: «массе метелок на 1 м2» и «урожайности риса», значительная по остальным показателям), характеризуется следующая группа сортов: Наташа, Исток, Флагман, Крепыш, Патриот, Ласточка, Гамма, Лидер, Аметист, Регул, Гагат, Мавр, К – 204-07, и Д – 25-2.
По сходству изменчивости элементов наблюдаются и другие группы сортов:
а) незначительная по: «фертильности колосков» и «массе 1000 зерен», средняя по: «продуктивной кустистости», «массе метелок на 1 м2» и «урожайности риса», значительная - по остальным показателям (Олимп, Визит, Орион, Привольный–4, Фаворит, Диамант, Атлант и Кумир);
б) незначительная по: «массе метелок на 1 м2», «фертильности колосков», «массе 1000 зерен» и «урожайности риса», средняя по: «продуктивной кустистости», значительная - по остальным показателям (Партнер, Рапан, Фишт, и Соната);
в) значительная - по всем показателям, кроме незначительной по «фертильности колосков» и «массе 1000 зерен» (Виктория, Анаит);
г) (незначительная по: «фертильности колосков» и «массе 1000 зерен», значительная - по «числу на 1 м2 растений, побегов, метелок» и «кустистости растений», средняя - по остальным показателям (Кураж и Южный).
Выявлено нормальное распределение сортов риса в группах по вариабельности элементов структуры урожайности, что говорит о возможности статистического анализа данных. Если существует сходство изменчивости изучаемых признаков при посеве различными нормами высева семян, по которым возможно сорта объединять в различные группы, то должна быть и вероятность группировки сортов и по другим признакам и свойствам растений риса.
Анализ вариации рассчитан на выявление только изменчивости какого либо элемента структуры урожайности риса по трем градациям: не значительная, средняя, значительная. Дисперсионный анализ позволяет разделить общую дисперсию на компоненты, соответствующие структуре эксперимента, и оценить значимость действия и взаимодействия изучаемых факторов по F-критерию, а также получить представление о степени или доле влияния того, или иного фактора в общей дисперсии признака, которая принимается за единицу или 100 %.
По результатам дисперсионного анализа установлено, что по всем изучаемым признакам (характеризующим элементы структуры урожайности и самой урожайности), варианты опыта с различными нормами высева достоверно различались (кроме признака «масса 1000 зерен».
В однофакторном анализе общая дисперсия складывается из дисперсии варианта и остаточной, например, общая дисперсия густоты стояния растений складывается из дисперсии варианта Cv = 1292757 и остаточной Cz = 317358 и составляет Су = 1 610 115 (таблица 10).
Наибольшей долей влияния фактора «норма высева семян » в общей дисперсии изучаемых сортов риса характеризуются следующие элементы: растений на 1 м2– 16,5%; побегов на 1 м2 -13,7%; метелок на 1 м2 - 13,7%; масса метелки –13,2%; масса зерна с метелки – 13,2%; зерен в метелке – 12,0%; и колосков в метелке– 11,0% .
У этих элементов структуры урожайности отмечено и максимальное значение корреляционного отношения, соответственно: 0,90; 0,81; 0,82; 0,80; 0,80; 0,76; и 0,73, что говорит о наличие сильной зависимости их с нормами высева семян сортов риса.
Средняя зависимость наблюдается по признаку «кустистость» -0,44, слабая - «масса метелок на 1м2» - 0,23, «фертильность» - 0,17 и «масса 1000 зерен» – 0,04.
Коэффициенты вариации, рассчитанные при дисперсионном анализе, показывают: незначительную изменчивость фертильности колосков, среднюю по массе 1000 зерен и урожайности риса, по остальным элементам структуры изменчивость значительная.
Несмотря на малую долю влияния в общей дисперсии признаков: «масса 1000 зерен» – 0,03 %; «фертильность» - 0,82 %; «кустистость» – 3,92 %, они определяют формирование и величину других элементов. Так, по произведению признаков «продуктивная кустистость» на «число растений на 1 м2», определяют число метелок на 1 м2, с долей влияния 13,67 %. Произведение «числа колосков в метелке» на «фертильность» показывает число зерен в метелке с долей влияния 11,94 %; «массы 1000 зерен» – на число зерен (продуктивность) метелки (13,13%).
На основании изменчивости признаков, доли влияния их в дисперсии и корреляционного отношения для дальнейших исследований выбрали: густоту стояния растений, продуктивную кустистость и продуктивность метелки, которые прямо или косвенно отображают весь набор изучаемых признаков и значение которых, возможно регулировать агротехническими мероприятиями. Кроме этого для расчета урожайности их можно объединить в замкнутую систему, на которую не действуют сторонние силы или действие сторонних сил компенсируется, и равенство справедливо при любых условиях. Сокращение изучаемых признаков с 12 до 4 позволяет дополнительно снизить затраты на проведение исследований в 3 раза.
Краткое описание патентов на изобретение
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться в селекции зерновых колосовых культур. Отбор высокоурожайных форм зерновых проводят путем определения объема колоса и его массы. Затем рассчитывают удельную массу колоса = масса колоса и как высокоурожайные отбирают формы с объем колоса максимальной удельной массой колоса.
Способ позволяет: а) провести предварительную оценку селекционного материала на урожайность с последующей браковкой в полевых условиях на ранних этапах селекционного процесса, как в массовом, так и в индивидуальных отборах; б) сократить время отбора, поскольку нет необходимости в обмолоте; в) позволяет использовать менее квалифицированный труд при отборе растений; г) позволяет вести браковку на урожайность до проведения уборки, что значительно снижает все связанные с этим затраты труда.
2. Способ определения потенциальной урожайности зерновых колосовых культур. Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции и семеноводстве зерновых культур для определения потенциальной урожайности зерновых колосовых культур в фазу колошения. Проводят сбор колосьев в рендомизированном порядке, погружают колосья в сосуд с водой и определяют объем колоса по массе выделенной воды. Потенциальную урожайность рассчитывают по формуле: Упот. = где Упот. - потенциальная урожайность, ц/га; Уфакт. - фактическая урожайность, ц/га; q - удельная масса колоса, определяемая отношением массы колоса к массе вытесненной воды. Способ позволяет снизить затраты труда и времени, повысить точность определения показателя.
3. Способ определения выполненности семян зерновых культур. Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции и семеноводстве зерновых культур. Способ включает определение среднего коэффициента семян исследуемого образца, при этом образец разделяют на фракции, в которых определяют средний коэффициент выполненности по формуле: Vc где Кф - коэффициент выполненности семян; Vc - объем семян фракции, помещенных в мерный цилиндр; Уц — объем мерного цилиндра, заполненного семенами. Способ довольно точен, прост, доступен и приемлем как в лабораторных, так и в полевых условиях, позволяет определить выполненность семян, как всей партии, так и любой фракции семян, при этом не снижая семенных качеств, что дает возможность использовать их в других исследованиях.
4. Способ определения биологической урожайности зерна риса через
систему индексов. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности селекции, семеноводству и разработке высоких технологий возделывания культуры. Способ включает определение массы и объема зерна с 25 метелок, подсчета на площадках на 1 м2 количества: всходов, сохранившихся до уборки растений, побегов, колосков, зерен.
Полученные значения преобразовывают в более стабильные относительные величины – индексы: всхожести, выживаемости, кустистости, реализации кустистости, озерненности метелки, фертильности, удельной массы зерна и объема 1000 зерен.