INFLUENCE OF YIELD STRUCTURE ELEMENTS AND OTHER QUANTITATIVE TRAITS OF RICE SAMPLES ON GRAIN YIELDS

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.138.110
Issue: № 12 (138), 2023
Suggested:
15.11.2023
Accepted:
07.12.2023
Published:
18.12.2023
459
3
XML
PDF

Abstract

The article is dedicated to the study of variability of various plant traits, direct and indirect contribution of these parameters to rice yield and identification of their best combinations as selection criteria for creating high-yielding rice genotypes. Yield is one of the most important parameters considered in any breeding programme. To find the yield determining traits and their effect on yield, the present experiment was conducted with forty rice genotypes using correlation analysis and error of average graphs. The effect of 5 traits on yield was studied: plant height, panicle length, number of spikelets per panicle, weight of 1000 grains, and number of productive stems per 1 m2. It was detected that these traits correlate differently with grain yield. The number of productive stems per unit area showed a high positive direct effect on grain yield (r=0.70±0.07), while plant height (r=0.14±0.10), panicle length (r=0.14±0.10) and number of spikelets per panicle (r=0.22±0.09) had a weak effect. Graphical analysis showed that the highest yield of rice was formed at plant height 92-94 cm, panicle length 14-15 cm, number of spikelets per panicle 130-140, weight of 1000 seeds 26-32 g and density of productive stalk 270–300 stalks per 1 m2. These trait values can be taken into account for selection of high-yielding rice genotypes and further used in the programme of increasing the yield of varieties.

1. Введение

Рис (Oryza sativa L.) – одна из важнейших основных зерновых культур, которой питается более половины населения земного шара. Учитывая растущее население, основной целью селекционеров всегда будет повышение урожайности основных продовольственных культур. Было подсчитано, что к 2030 году миру придется производить на 60% больше риса. Показатели урожайности и компонентов урожайности являются наиболее широко используемыми признаками для программ улучшения сортов риса в мире

.

Урожайность зерна, являясь количественным признаком, является сложной характеристикой любой культуры. Урожайность имеет сложный полигенный характер, являющийся результатом многочисленных взаимодействий между многими признаками. Различные морфологические и физиологические особенности растений способствуют повышению урожайности. Эти компоненты, способствующие повышению урожайности, взаимосвязаны друг с другом, демонстрируя сложную цепочку взаимосвязей, а также находясь под сильным влиянием условий окружающей среды. Связи между этими признаками могут быть оценены с помощью корреляционного анализа. В рамках селекционных программ по рису информация о коэффициентах корреляции всегда была полезна в качестве основы для отбора

,
.

Степень связи между важными признаками растения – это показатель, который может быть использован для прогнозирования реакции урожая на изменения, связанные с конкретным признаком. Поэтому для генотипов риса необходима идентификация ключевых компонентных признаков, связанных с урожайностью и влияющих на ее максимизацию

.

В исследованиях Akhtar et al. (2011) было установлено, что урожайность риса имела сильную генетическую корреляцию с количеством зерен в метелке, периодом от посева до созревания и массой 1000 зерен. Регрессионный анализ показал, что урожайность риса имела значимую положительную корреляцию с количеством зерен на метелке (b = 0,0164) и массой 1000 зерен (b = 0,1356). Можно сделать вывод, что количество зерен в метелке, масса 1000 зерен и дни до созревания являются важными признаками растения, которые следует учитывать при планировании любой селекционной программы для повышения урожайности риса

.

В работе Devi et al. (2017) было показано, что урожайность зерна с растения имела самую высокую значимую положительную связь с числом семян на метелке, высотой растения, длиной метелки, длиной и шириной флагового листа, продуктивными побегами, что указывает на важность этих признаков для повышения урожайности

.

В исследованиях Gudepu et al. (2022) корреляционный анализ показал, что высота растений, вес метелки, длина и ширина зерна, количество зерен на метелку имели значительную и положительную связь с урожайностью зерна с растения, следовательно, эти признаки могут использоваться в качестве показателей селекции для создания высокоурожайных сортов риса

.

По данным Kondi et al. (2022) урожайность зерна достоверно коррелировала с длиной метелки, общим количеством выполненных зерен на метелке, индексом урожая, шириной зерна, количеством продуктивных побегов на растении и дней до 50% цветения

.

Madishetty et al. Установили, что урожайность зерна с растения показала значительную и положительную связь с биологической урожайностью, длиной метелки, количеством колосков на метелке, высотой растения, шириной флагового листа и количеством дней до созревания, что указывает на полезный выбор этих характеристик для повышения урожайности

.

В работе Parimala et al. (2020) такие признаки, как высота растения, количество продуктивных побегов на растение, длина метелки, количество выполненных зерен на метелке, фертильность колосков и масса 1000 семян имели положительную фенотипическую и генотипическую корреляцию с урожайностью зерна с растения

.

Однако одних коэффициентов корреляции недостаточно для понимания причинно-следственных связей между признаками, связанными с урожайностью, в то время как анализ криволинейных регрессий позволяет лучше понять связи между различными показателями (Hossain и др., 2015)

. Значение корреляции указывает только на характер и степень ассоциации, существующей между парами признаков. Урожай зависит от нескольких сопутствующих признаков, которые взаимосвязаны, и изменение любого компонента может повлиять на действие других.

Настоящее исследование было проведено с целью выявления изменчивости различных признаков растений, прямого и косвенного вклада этих параметров в урожайность риса и выявления их лучших комбинаций в качестве критериев отбора для создания высокоурожайных генотипов риса.

2. Методы и принципы исследования

Исследование 40 образцов конкурсного сортоиспытания (КСИ) проводили в Обособленном предприятии «Пролетарское» (Ростовская обл.) в 2022-2023 гг. В работе использовали Методику полевого опыта Доспехова Б.А. (2011). Площадь делянки 20 м2 в 4-кратной повторности. В процессе анализа структуры урожая были определены количество продуктивных стеблей на 1 м2, высоту растений, длину метелок, число зерен на них, массу 1000 зерен и др. Уборка проводилась с помощью малогабаритного комбайна очесывающего типа КС 575. Для статистической обработки информации использовали программы Excel и Statistica 8.

3. Основные результаты

Высота растений не является элементом структуры урожая, однако косвенно влияет на него. Низкорослые формы формируют недостаточный фотосинтетический потенциал, а высокорослые имеют склонность к полеганию, что снижает урожайность. Поэтому продуктивные растения должны иметь оптимальную высоту. Поиск таких величин возможен на основе группового анализа разнородных по генотипам образцов.

В конкурсном сортоиспытании у 40 образцов высота растений варьировала в пределах 82-104 см (в среднем 92,6 см). При этом она имела низкую положительную линейную корреляцию с урожайностью (r=0,14±0,09), среднюю с длиной метелки (r=0,60±0,09). Однако в природе редко встречаются линейные связи, но значительно чаще криволинейные. Это наглядно иллюстрирует график влияния высоты растений на урожайность (рисунок 1). Он показывает, что с увеличением высоты растений урожайность сначала растет, потом достигает максимума 7,2 т/га в классе 92-94 см, а потом снижается. Следовательно, при селекционном отборе преимущество нужно отдавать растениям с такой длиной стебля.

Влияние высоты растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Рисунок 1 - Влияние высоты растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Примечание: 2022-2023 г

Длина метелки также не является структурным показателем, однако, при условии одинаковой плотности размещения на ней колосков, более длинные метелки несут большее количество зёрен, что положительно влияет на продуктивность. В конкурсном испытании длина метелок у большей части сортообразцов была средней длины, в пределах 12,4-17,3 см (в среднем 14,4), При этом высокорослые растения формировали более длинные метелки, что подтверждает положительная корреляция с высотой растений (r=0,60±0,09). Также положительные связи были установлены с массой метелки – 0,30±0,10, количеством колосков на метелке – 0,30±0,10, с урожайностью – 0,14±0,10. С остальными признаками корреляция отсутствовала или была отрицательной. Наибольшая урожайность (6,57 т/га) формировалась в классе сортообразцов метелки которых имели длину 14-15 см. Формы с длинными метелками значительно снизили продуктивность (рисунок 2).
Влияние длины метелок растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Рисунок 2 - Влияние длины метелок растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Примечание: 2022-2023 г

Продуктивность метелки определяется количеством колосков и зерен в ней. Если их заложилось мало в конусе нарастания, то частично может произойти компенсация урожайности за счет увеличения размеров и массы зерновок, которые формируются позже.

Среднее количество колосков в метелке варьировало у сортообразцов в пределахот 109,5 до 173,1 штук (в среднем 137,1). При этом фертильность колосков никогда не бывает полной, часть из них оказывается пустой. Поэтому количество выполненных зерновок было меньше: от 102,6 до 148,1 штук (в среднем 122,5). Статистический анализ показал сильную положительную корреляцию этого признака с плотностью метелки (0,75±0,07), среднюю – с массой зёрен на метелке (0,67±0,09), слабую – с урожайностью (0,22±0,09), отрицательную – с количеством метелок на единице площади, с остальными признаками связь отсутствовала.

На графике видно, что при увеличении количества колосков на метелке урожайность сначала растёт до максимума 6,47 т/га у сортообразцов, находящихся в классе 130-140 колосков, затем стабилизируется (рисунок 3).

Влияние количества колосков на метелке растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Рисунок 3 - Влияние количества колосков на метелке растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Примечание: 2022-2023 г

Масса зерна с метелки зависит от количества зёрен на ней и массы отдельной зерновки. В комплекте изученных сортообразцов эта величина варьировала от 2,54 до 4,16 г (в среднем 3,14 г). Этот признак положительно коррелировал с количеством колосков на метелке (0,67±0,13), количеством зерен (0,56±0,13), массой 1000 зерен (0,50±0,11), длиной метелки (0,30±0,11), плотностью метелки (0,43±0,13). С количеством растений и стеблей на 1 м2 корреляция была средняя, отрицательная.

Среди сортообразцов наблюдали сильное варьирование массы 1000 зерен в пределах от 24,8 до 35,4 г (в среднем 29,4 г). Этот признак средне положительно коррелировал с массой зёрен на метелке (0,50±0,11) и слабую – с пустозерностью (0,20±0,08). С остальными признаками, в том числе и с урожайностью, связь отсутствовала или была отрицательная.

Как показывает график, максимальная урожайность формировалась у сортообразцов, масса 1000 зерен которых находилась в классах 26-32 г (рисунок 4). Таким образом, для формирования наибольшей продуктивности не всегда нужны максимальные значения ее элементов, чаще оптимальными являются средние величины. Например, образец Дон 7746 [(Крупнозерный x Стрелец) x Кубояр] ­с высокой массой 1000 зерен (35,4 г) сформировал низкую урожайность 4,95 т/га.

Влияние массы 1000 зерновок растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Рисунок 4 - Влияние массы 1000 зерновок растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Примечание: 2022-2023 г

Кущение растений было незначительным: от 1,1 до 2,2 продуктивных побегов на растение (в среднем – 1,9 шт.). Число стеблей с созревшими метелками на 1 м2 колебалось среди сортообразцов от 139 до 297 (в среднем 232), влияя на их урожайность. Этот показатель имел высокую положительную корреляцию с урожайностью (0,70±0,07), среднюю отрицательную – с количеством колосков на метелке (-0,47±0,09), слабую отрицательную – с массой 1000 зерен (-0,25±0,11).
Самая большая урожайность зерна 7,2 т/га сформировалась при густоте продуктивного стеблестоя 270-300 стеблей на 1 м2 (рисунок 5).
Влияние числа продуктивных стеблей на 1 м2 растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Рисунок 5 - Влияние числа продуктивных стеблей на 1 м2 растений на урожайность зерна риса образцов КСИ

Примечание: 2022-2023 г

Максимальная урожайность зерна риса формировалась при оптимальных величинах элементов структуры урожая: количество продуктивных стеблей на единице площади – 270-300 шт./м2, а число колосков на метелке 130-140 штук. Поэтому нужно создавать такие сорта, незначительно снижающие озернённость метелки при увеличении густоты посева.

4. Заключение

1. Проведен статистический анализ элементов структуры урожая и других количественных признаков у образцов риса конкурсного сортоиспытания, выявлены закономерности их влияния на продуктивность.

2. Установлено, что максимальная урожайность риса формируется при высоте растений 92-94 см, длине метелок 14-15 см, наличии 130-140 колосков на метелке с массой 1000 семян 26-32 г и густоте продуктивного стеблестоя 270-300 стеблей на 1 м2.

Article metrics

Views:459
Downloads:3
Views
Total:
Views:459