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

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)

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.

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.

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.

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

Примечание: 2022-2023 г

DOI:10.23670/IRJ.2023.138.110.1

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).

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

Примечание: 2022-2023 г

DOI:10.23670/IRJ.2023.138.110.2

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).

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

Примечание: 2022-2023 г

DOI:10.23670/IRJ.2023.138.110.3

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.

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

Примечание: 2022-2023 г

DOI:10.23670/IRJ.2023.138.110.4

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).

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

Примечание: 2022-2023 г

DOI:10.23670/IRJ.2023.138.110.5

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.

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.