ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ РИСА КОНТРОЛЬНОГО ПИТОМНИКА

Костылев П.И.¹, Краснова Е.В.², Донцова В.Ю. ³ Костылева Л.М.⁴

¹ORCID 000-0002-4371-6848, Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ²0000-0002-4716-5676, Кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБНУ Аграрный научный центр «Донской»

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ РИСА КОНТРОЛЬНОГО ПИТОМНИКА

Аннотация

Представлены результаты структурного анализа урожая сортообразцов риса за 2015-2016 гг. по густоте стеблестоя, количеству колосков на метелке, массе 1000 зерен, определяющих биологическую урожайность. Проведенный регрессионный анализ 96 образцов риса позволил установить связи элкментов структуры с урожайностью. На графиках показаны криволинейные зависимости урожайности от ряда признаков. Максимальная урожайность формировалась у образцов с числом колосков на метелке в 2015 г. – более 90 шт., в 2016 г. – более 100 шт. В 2015 году более продуктивными были образцы с массой 1000 зерен 30-45 г, в 2016 году – 20-35 г. Оптимальная густота стеблестоя составила в 2015 году 250-400, в 2016 году – 300-450 стеблей на 1 м². 

Ключевые слова: рис, сортобразец, структура урожая, продуктивность.

Kostylev P.I.¹, Krasnova E.V.², Dontsova V.Yu. ³ Kostyleva L.M.⁴

¹ORCID 000-0002-4371-6848, PhD in Agriculture, Professor, ²0000-0002-4716-5676, PhD in Agriculture, FSBSI Agricultural Research Centre “Donskoy”

INFLUENCE OF ELEMENTS OF THE YIELD STRUCTURE ON THE PRODUCTIVITY OF RICE VARIETY OF THE CONTROL NURSERY GARDEN

Abstract

The results of the structural analysis of rice varieties harvest for 2015-2016 are presented in the article. Analysis was conducted on the basis of the stem density, the number of head spikelets, the mass of 1000 grains determining the biological yield. The regression analysis of 96 rice samples allowed establishing the relationships between the structure of elements and their yield. The graphs show the curvilinear dependences of yields on a number of characteristics. The maximum yield was formed for samples with a number of panicle spikelets: More than 90 pieces in 2015, more than 100 pieces in 2016. In 2015, samples with a mass of 1000 grains of 30-45 g were more productive, and in 2016 grains of 20-35 g. In 2015, the most efficient density of stemstones reached 250-400, in 2016 - 300-450 stems per 1 m2.

Keywords: rice, variety, crop structure, productivity.

Урожайность риса определяется тремя главными признаками – числом метелок на 1 м², количеством зерен на метелке и массой каждой зерновки. Биологическая урожайность определяется произведением этих значений. На них влияет комплекс генетических, метеорологических, технологических и других факторов [1, С. 25]. Следовательно, чтобы лучше понимать составляющие компоненты урожая, надо принимать во внимание значимые элементы его структуры. Ряд исследователей установили корреляции урожайности риса с количеством продуктивных побегов, метелок, колосков и зерен на растении и с массой 1000 зерен [2, С. 87], [3, С. 470], [4, С. 469], [5, С. 207]. Аналогичные закономерности установлены у озимой пшеницы [6, C. 29-30].

Компоненты урожайности относятся к структурным единицам, которые непосредственно составляют урожай. Это количество метелок на единице площади (густота продуктивного стеблестоя), количество колосков (потенциальных зерен) на метелке, процент выполненных зерен на метелке (фертильность) и масса зерновки. Количество метелок на единицу площади определяется количеством установленных побегов, произведенных на растении. В общем от 600 до 700 метелок на 1 м² необходимо для достижения хорошего урожая, это оптимальное число, но оно может варьировать. В хорошем стеблестое (от 150 до 200 растений на 1 м²) растения производят от одного до трех продуктивных стеблей. В отличие от этого, когда густота низкая (от 50 до 70 растений на 1 м²), растения могут производить до 12-ти продуктивных стеблей. Рисовые растения способны хорошо куститься в изреженных местах, но есть цена, которую нужно заплатить. При хорошей кустистости растения у него появляется большое количество стеблей, метелки созревают неравномерно, что ухудшает качество зерна при уборке урожая. Следовательно, только продуктивные стебли будут производить метелки. Другими факторами, которые могут уменьшить кущение, являются дефицит азота, конкуренция с сорняками, вредители и болезни [7].

Количество зерен на метелке определяется сортом и плотностью размещения растений. Большинство сортов обычно производят 70-100 зерен на метелку. Чем выше плотность растений на единице площади, тем меньше количество зерен на метелке. Количество зерен на метелке устанавливается во время ее дифференциации, примерно через неделю после стадии выхода в трубку. Редкий посев будет способствовать формированию большего количества зерен на каждую метелку (и больше побегов), но поскольку существует генетический предел количества зерен на метелке, растения на полях с очень тонкими стеблями могут оказаться неспособными вырабатывать достаточное количество зерна для каждой метелки, компенсируя малую плотность метелки. Процент выполненных зерен на метелке может зависеть от нескольких факторов. Пустые колоски могут быть результатом низкой температуры во время формирования пыльцы. Позже повышение температуры во время цветения может высушить прорастающую пыльцевую трубку и вызвать пустозерность. Другими факторами, которые могут уменьшить процент выполненных зерен, являются избыток азота, пирикуляриоз метелки и нематоды, питающиеся развивающимися зернами. Масса зерновки относительно постоянна. Ее нельзя увеличить, чтобы компенсировать плохое кущение или мелкие метелки. На нее может также негативно повлиять ранний сброс воды с поля перед уборкой риса [7].

Цель исследований – изучение взаимосвязи урожайностью образцов риса с элементами его структуры и поиск оптимальных значений признаков.

Материал и методика. Было изучено 96 образцов риса контрольного питомника (КП) лаборатории селекции и семеноводства риса АНЦ «Донской» в 2015-2016 гг. Делянки площадью 25 м² высевали в двух повторностях. На закрепленных площадках после появления всходов и перед уборкой урожая проводили подсчет растений. Кроме того, учитывали: вегетационный период, высоту растений, Количество продуктивных стеблей на растении и на 1 м², длину метелки, количество колосков на ней, массу 1000 зерновок, массу зерна с метелки и урожайность зерна риса. Уборку осуществляли с помощью очесывающего малогабаритного комбайна KS-575. Структурный анализ отобранного снопового материала проводили в лабораторных условиях по Методам селекции, семеноводства и сортовой агротехники риса (2011) [8, С.77-78]. Математическую обработку данных осуществляли при помощи программ Statistica 6.0 и Microsoft Excel.

Результаты исследований. Такие количественные признаки, как  число продуктивных стеблей на 1 м², количество колосков и зерен в метелке, масса 1000 зерен оказали существенное влияние на формирование урожайности большинства сортообразцов риса КП.

Урожайность сортообразцов значительно различалась между собой. В 2015 году она колебалась от 3,46 до 11,12 т/га (в среднем 7,42), а в 2016 году – от 6,36 до 10,80 т/га (в среднем 8,51). Ряд образцов достоверно превысили стандартный сорт Южанин, сформировавшего урожайность 7,86 т/га (2015 г.) и 9,27 т/га (2016 г.). Большинство образцов имели урожайность на уровне стандарта.

В урожайности основным признаком является число колосков, так как этот компонент структуры урожая дифференцируется и формируется в начальные стадии развития. Их недостаточное количество может быть компенсировано органами, формирующимися позже. Снижение урожайности растений от структурных элементов, формирующихся первыми, из-за возможного компенсирования бывает несущественным. И напротив, сформированные в конце онтогенеза элементы продуктивности обычно не дают компенсацию и поэтому уменьшение урожайности бывает более значимым. Малое число продуктивных стеблей можно компенсировать в процессе онтогенеза повышением количества колосков и зерен на метелке, небольшое число которых компенсируется увеличением массы 1000 семян.

Количество колосков на метелке в 2015 году варьировало от 41,5 до 105,3 штук (в среднем 71,0), что значительно меньше, чем в 2016 году – от 79,3 до 149,0 (в среднем 114,4).

Число колосков имело сильную положительную корреляцию с числом выполненных зерен (0,98±0,02), массой зерна с метелки (0,79±0,04) и ее плотностью (0,74±0,05), а среднюю отрицательную – с числом растений на 1 м² (-0,54±0,07).

Регрессионный анализ исследуемых сортообразцов риса показал, что при увеличении числа колосков в метелке урожайность плавно растет, достигает максимальных значений и стабилизируется. Так, наибольшую урожайность в 2015 году (9,4-10,0 т/га) сформировали сортообразцы, несущие более 90 колосков в метелке, а в 2016 году (9,0-9,4 т/га) – свыше 100 колосков (рис. 1).

Рис. 1 – Взаимосвязь числа колосков на метелке с их урожайностью

 

Эти значения являются оптимальными при формировании  модели сорта.

Помимо числа колосков на метелке, урожай зерна зависит от массы семян, которая зависит, как правило, от условий выращивания в последние фазы вегетирования. Масса 1000 зерен в 2015 году колебалась у сортообразцов от 22,0 до 49,9 г (в среднем 30,9), что несколько больше, чем в 2016 году – от 20,9 до 48,6 (в среднем 29,0). Масса 1000 зерен имела положительную корреляцию с массой зерна с метелки в 2015 году (r=0,75) и в 2016 году (r=0,56).

Этот признак коррелировал с урожайностью в 2015 году положительно (r=0,31), а в 2016 году – отрицательно (r= -0,49), что отразилось на конфигурации регрессионных кривых (рис. 2).

Высокую урожайность в 2015 году показывали образцы с массой 1000 зерен от 30 до 45 г, а в 2016 году – от 20 до 35 г, формируя  урожайность более 9 т/га (рис. 2).

Рис. 2 – Взаимосвязь массы 1000 зерен у образцов КП с их урожайностью

 

Дальнейшее увеличение массы зерновки выше оптимальных значений приводило к постепенному снижению продуктивности. Различия между годами обусловлены разными погодными и почвенными условиями, а также конкретным сортовым составом, который год от года постепенно меняется в селекционном процессе. Таким образом, генотипический состав анализируемых сортов оказывает большое влияние на взаимосвязи между признаками. Масса 1000 зерен не имеет большого значения при создании продуктивных сортов, поэтому в зависимости от потребительских запросов можно создавать как мелкозерные сорта, так и с укрупненной зерновкой.

На формирование урожайности большинства образцов растений риса в контрольном питомнике 2015-2016 гг. оказал влияние такой признак, как число продуктивных побегов на 1 м². Кустистость колебалась в узких пределах: от 1,2 до 2,6 стеблей на растении. Количество стеблей на 1 м² варьировало по сортам в 2015 году от 246 до 571 (в среднем 405), и в 2016 году от 207 до 443 (в среднем 335), определяя их урожайность. Более высокая урожайность зерна в 2015 году формировалась при густоте продуктивного стеблестоя 250-400 стеблей на 1 м², а в 2016 году – 300-450 (рис. 3).

Рис. 3 – Зависимость урожайности зерна риса от густоты стеблестоя

 

Таким образом, оптимальная густота стеблестоя, при которой формируется наибольшая урожайность, существенно варьирует по годам. Аналогичные результаты были получены и в предыдущие годы [9, С.15-17].

Приведенные данные указывают на сложную связь между урожайностью и его структурными характеристиками у сортов и образцов риса в условиях Пролетарского района Ростовской области. При оптимальных величинах структурных показателей формируется более высокая урожайность зерна риса.

Список литературы / References

1. Лихочвор В.В. Продуктивность и структура урожая озимой пшеницы / В.В. Лихочвор // Зерно. – 2008. – №7. – С.24-28.
2. Sharma R.S., Choubey S.D. Correlation studies in upland rice. / Indian J. Agron., 1985. – 30(1). – P.87-88.
3. Prasad G.S.V. Genetic relationship among yield components in rice (Oryza sativa L.) / G.S.V. Prasad, A.S.R. Prasad, M.V.S. Sastry et al. // Indian J. Agric. Sci. – 1988. – 58(6). – P.470-472.
4. Bai N.R. Correlation of yield and yield components in medium duration rice cultivars / N.R. Bai, R. Devika, A. Regina et al. // Environ. Ecol. – 1992. – 10. – P.469-470.
5. Akinwale M.G. Heritability and correlation coefficient analysis for yield and its components in rice (Oryza sativa L.) / M.G. Akinwale, G. Gregorio, F. Nwilene et al. // African Journal of Plant Science. – 2011. – 5(3). – P. 207-212.
6. Марченко Д.М. Корреляционный анализ в селекции озимой пшеницы / Д.М. Марченко, П.И. Костылев, Т.А. Гричаникова // Зерновое хозяйство России. – 2013. – №3(27). – С.28-32.
7. Espino L. Rice Yield Components [Electronic resource] / L. Espino – URL: http://ucanr.edu/blogs/blogcore/postdetail.cfm?postnum=14826 (accessed: 02.05.2017).
8. Костылев П.И. Методы селекции, семеноводства и сортовой агротехники риса / П.И. Костылев // Ростов н/Д: ЗАО «Книга». – 2011. – 288 с.
9. Костылев П.И. Структура урожая селекционных образцов риса и ее влияние на продуктивность / П.И. Костылев, Е.В. Краснова, А.А. Редькин и др. // Зерновое хозяйство России. – 2016. – №1(43). – С.13-18.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Lihochvor V.V. Produktivnost' i struktura urozhaja ozimoj pshenicy [Productivity and crop structure of winter wheat] / V.V. Lihochvor // Zerno [Grain]. - 2008. - №7. - С.24-28. [in Russian]
2. Sharma R.S., Choubey S.D. Correlation studies in upland rice. / Indian J. Agron., 1985. – 30(1). – P.87-88.
3. Prasad G.S.V. Genetic relationship among yield components in rice (Oryza sativa L.) / G.S.V. Prasad, A.S.R. Prasad, M.V.S. Shastry et al. // Indian J. Agric. Sci. – 1988. – 58(6). – P.470-472.
4. Bai N.R. Correlation of yield and yield components in medium duration rice cultivars / N.R. Bai, R. Devika, A. Regina et al. // Environ. Ecol. – 1992. – 10. – P.469-470.
5. Akinwale M.G. Heritability and correlation coefficient analysis for yield and its components in rice (Oryza sativa L.) / M.G. Akinwale, G. Gregorio, F. Nwilene et al. // African Journal of Plant Science. – 2011. – 5(3). – P. 207-212.
6. Marchenko D.M. Korreljacionnyj analiz v selekcii ozimoj pshenicy [Correlation analysis in selection of winter wheat] / D.M. Marchenko, P.I. Kostylev, T.A. Grichanikova // Zernovoe hozjajstvo Rossii [Grain economy of Russia]. – 2013. – №3(27). – P.28-32. [in Russian]
7. Espino L. Rice Yield Components [Electronic resource] / L. Espino – URL: http://ucanr.edu/blogs/blogcore/postdetail.cfm?postnum=14826 (accessed: 02.05.2017).
8. Kostylev P.I. Metody selekcii, semenovodstva i sortovoj agrotehniki risa [Methods of selection, seed-growing and varietal agricultural technicians of rice] / P.I. Kostylev // Rostov n/D: ZAO «Kniga» [Rostov on Don: Joint-Stock Company "Book"]. – 2011. – 288 P. [in Russian]
9. Kostylev P.I. Struktura urozhaja selekcionnyh obrazcov risa i ee vlijanie na produktivnost' [The structure of yield of rice breeding samples and its effect on productivity] / P.I.Kostylev, E.V.Krasnova, A.A.Redkin and others // Zernovoe hozjajstvo Rossii [Grain economy of Russia]. – 2016. – №1(43). – P.13-18. [in Russian]