• Агрономия
• Научные исследования

06.09.2023

Корреляционные взаимосвязи хозяйственно-ценных признаков образцов сахарного сорго в засушливых условиях Нижнего Поволжья

Сельскохозяйственное производство базируется на растениеводстве, основой которого является получение высоких урожаев качественной продукции полевых культур. В богарных условиях сахарное сорго отличается высокой продуктивностью, широкой адаптивностью, уникальной засухоустойчивостью, что привлекает большое внимание сельскохозяйственных производителей. Основное направление возделывания сахарного сорго в производстве кормов — в виде зеленой массы, сена, силоса, сенажа, зернофуража, монокорма, брикетов. Способность растений сахарного сорго накапливать в соке стеблей сахара до 12–20% обусловливает многоцелевое использование этой культуры и расширяет потенциальные возможности ее как источника сырья для использования в различных областях перерабатывающей промышленности: пищевой — сорговый сироп и мед в производстве напитков, дрожжей, спирта, кондитерских изделий; технической — стебли и зерна в получении биоэтанола. В связи с разнонаправленностью применения сахарного сорго селекционеры широко привлекают исходный материал из мировой коллекции генетических ресурсов ВИР для создания новых высокопродуктивных сортов и гибридов с высоким содержанием сахаров в соке стебля.

Для оптимизации и ускорения процесса по созданию исходного материала и новых сортов культурных растений с нужными признаками особую роль играют изучение сопряженности хозяйственно-ценных показателей, установление их силы и направления с использованием корреляционного анализа, имеющих важное значение в селекционной работе с разными сельскохозяйственными растениями, в том числе и с сорговыми культурами.

В связи с этим сформировались цель исследований по изучению корреляционных связей между селекционными признаками образцов сахарного сорго, установление их силы и направления, выделение признаков, существенно связанных между собой.

Методика

Исследования проведены на опытном поле отдела сорговых культур ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» в 2020–2022 гг. Материалом для изучения служили 43 образца сахарного сорго, в том числе 11 сортов и 32 селекционные линии питомников конкурсного и предварительного сортоизучения селекции института (табл. 1).

Площадь делянок в питомниках составила: конкурсного сортоиспытания — 30,8 м², предварительного — 15,4 м². Повторность трехкратная. Густота стояния растений скорректирована вручную — 100–150 тыс. раст/га. Посев образцов сахарного сорго проведен в III декаде мая селекционной кассетной сеялкой СКС-6-10. Агротехника выращивания — зональная, разработанная научными учреждениями Нижнего Поволжья. Закладка делянок и оценка морфометрических признаков растений осуществлена согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Оценка содержания водорастворимых сахаров проведена в полевых условиях с использованием рефрактометра RL 2 (Польша). Результаты исследования подвергались статистической обработке в программе Agros версии 2.09 методом корреляционного анализа. Определялась взаимосвязь между наиболее важными показателями и элементами продуктивности (12 признаков) образцов сахарного сорго: высота растений через 30 дней после всходов и при созревании, площадь наибольшего и флагового листа, длина и ширина соцветия, выдвинутость ножки соцветия, содержание суммы водорастворимых сахаров в соке стебля, урожайность биомассы и семян, масса 1000 семян, величина общей кустистости растений.

Годы исследования оказались различными по климатическим условиям: в 2020 году сумма активных температур составила 2530 °С, осадки — 195,8 мм, показатель ГТК — 0,77, в 2021-м сумма активных температур равнялась 2835 °С, осадки — 176,7 мм, показатель ГТК — 0,62 за период вегетации растений; 2022 год оказался более прохладным и влажным, сумма активных температур — 2516 °С, осадки достигли 198,2 мм, показатель ГТК — 0,75.

Результаты

Результаты исследований обнаружили среднюю степень варьирования большинства показателей образцов в 2020–2022 гг. и в среднем за годы изучения. К числу признаков с наименьшей изменчивостью величины показателя отнесена высота растений при созревании: коэффициент вариации в 2020 году равнялся 10,8%, в 2021-м — 10,3%, в 2022-м — 8,5%. В среднем за годы исследований варьирование составило 7,8% (табл. 2).

Показатели площади наибольшего и флагового листа образцов сахарного сорго варьировали более значительно: в среднем за годы исследований V = 17,2–18,8% соответственно. Длина соцветия образцов колебалась от 18,5 до 26,8 см при среднем значении признака 22,8 см, вариабельность составила 9,1% в среднем за годы исследований. Выявлена более значительная изменчивость ширины соцветий образцов, достигающая 22,2% за три года. Высокое значение коэффициента вариации обнаружено у показателей «выдвинутость ножки метелки» (34,6%) и «содержание сахаров в соке стебля» (21,3%) в среднем за годы исследований.

Урожайность биомассы образцов сорго отличилась меньшим варьированием признака (17,6% за три года) при колебании показателя в пределах 15,02–37,65 т/га со средней по питомникам 25,20 т/га. Наряду с этим по урожайности семян сахарного сорго выявлено среднее варьирование в 2020–2022 гг. — 20,1%.

Элемент зерновой продуктивности — показатель «масса 1000 семян» — варьировал у образцов в меньшей степени: 15,0% — в 2020 году, 17,5% — в 2021-м, 13,4% — в 2022-м, 13,6% — в среднем за годы исследований. Варьирование показателя «общая кустистость» у образцов сорго составило 14,2–20,2% в годы исследований, а в среднем равнялось 12,8%.

Получены различные данные о степени сопряженности рассмотренных признаков. Высота при созревании растений оказала существенное влияние на ряд хозяйственно-ценных признаков. Отмечена достоверная положительная корреляционная связь высоты растений с длиной соцветия: коэффициент корреляции в 2020 году составил 0,62, в 2021-м — 0,36, в 2022-м — 0,23, в среднем за три года — 0,35 (табл. 3).

Также установлена связь высоты при созревании и выдвинутости ножки соцветия. Коэффициент корреляции: в 2020 году r = 0,65, в 2021-м r = 0,20, в 202-м r = 0,69. В среднем за три года r = 0,58. Обнаружена взаимосвязь между высотой растений при созревании и содержанием сахаров в соке стебля, коэффициент корреляции варьировал от 0,14 до 0,53 в 2020–2022 гг. Результаты корреляционного анализа данных за три года выявили также среднюю положительную корреляцию между признаками — 0,53.

Установлена средняя взаимосвязь показателей выдвинутости ножки соцветия с содержанием сахаров в соке стебля — от 0,28 до 0,51 за годы исследований при значении r = 0,49 в среднем за изучаемый период.

Выявлена средняя положительная связь площади наибольшего и флагового листа: в 2020 году r = 0,39, в 2021-м r = 0,46, в 2022-м r = 0,52. В среднем за 2020–2022 гг. — 0,32. Установлена также средняя взаимосвязь площади наибольшего листа с урожайностью биомассы. Коэффициент корреляции в 2020 году составил 0,39, в 2021-м — 0,10, в 2022-м — 0,30. В среднем за 2020–2022 гг. — 0,39. Эта взаимосвязь согласуется с результатами исследователей А.В. Алабушева и сотрудников, в которых установлена значительная связь между общей продуктивностью сахарного сорго, высотой растений и длиной листа. Достоверная взаимосвязь обнаружена в среднем за 2020–2022 гг. между площадью наибольшего листа с массой 1000 зерен (r = 0,49), а также с урожайностью семян (r = 0,45).

Отмечена средняя связь между площадью флагового листа и длиной соцветия, по годам исследований коэффициент корреляции варьировал в пределах 0,42–0,59. В среднем за изучаемый период — r = 0,34. Выявлена положительная взаимосвязь параметров соцветия (r = 0,46), а также тесная взаимосвязь урожайности биомассы и зерна (r = 0,70). Установлена средняя положительная корреляция массы 1000 семян с урожайностью биомассы (r = 0,41) и семян (r = 0,46), что согласуется с результатами других исследований. У образцов сахарного сорго установлена отрицательная связь между общей кустистостью растений и площадью листьев (r = -0,31…-0,25), которая высоко проявилась при анализе трехлетних данных. В практической селекции эта взаимосвязь известна: на сильно кустящихся растениях, как правило, площадь листьев снижается.

Выводы

Оценено варьирование основных хозяйственно-ценных признаков у исходного материала сахарного сорго в среднем в 2020–2022 гг. Установлено слабое варьирование показателя высоты растений образцов — 7,8%. Средняя вариабельность признаков у изучаемой группы образцов выявлена по площади наибольшего и флагового листа, длине соцветий, урожайности биомассы и семян, массе 1000 зерен, общей кустистости (12,8–18,8%). Более широкая амплитуда изменчивости показателей отмечена по ширине соцветий (22,2%), выдвинутости ножки соцветий (34,6%), содержанию сахаров в соке стебля (21,3%).

Проведенные полевые исследования показали, что степень корреляционных взаимосвязей основных хозяйственно-ценных признаков образцов сахарного сорго в засушливых условиях Нижнего Поволжья различается и изменяется от отрицательной до средней положительной. В селекции на повышение продуктивности следует учитывать параметры соцветия и наибольшего листа, массу 1000 зерен, о чем свидетельствуют выявленные корреляции. Отмечена достаточно тесная положительная взаимосвязь урожайности биомассы и зерна (r=0,70), также средняя корреляция с массой 1000 семян (r=0,41) и площадью наибольшего листа (r=0,39). Вместе с тем увеличение семенной продуктивности зависит от крупности семян и площади фотосинтезирующей поверхности растений (r=0,45–0,46).

Обнаружена средняя зависимость в среднем за три года между высотой растений и выдвинутостью ножки соцветия (r=0,58), площадью листьев (r=0,32), а также площадью наибольшего листа и массой 1000 семян (r=0,49). Средняя корреляция наблюдается между площадью флагового листа и длиной соцветия (r=0,34). Среди достоверных отрицательных корреляций выявлена связь общей кустистости растений с площадью наибольшего листа (r=0,31). Эти взаимосвязи необходимо учитывать для более целенаправленного отбора исходного материала в программах скрещиваний для эффективности и ускорения селекционного процесса.

Об авторах

Оксана Павловна Кибальник, кандидат биологических наук, главный научный сотрудник, Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы, 1-й Институтский проезд, 4, Саратов, 410050, Россия

kibalnik79@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-1808-8974

Дмитрий Сергеевич Семин, кандидат сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник отдела сорговых культур, Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы, 1-й Институтский проезд, 4, Саратов, 410050, Россия

sds-balashov@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0003-0442-6933

Ирина Григорьевна Ефремова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела сорговых культур, Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы, 1-й Институтский проезд, 4, Саратов, 410050, Россия

efremova-irina1946irina@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-7188-9332

Станислав Викторович Кибальник, младший научный сотрудник отдела сорговых культур, Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы, 1-й Институтский проезд, 4, Саратов, 410050, Россия

aksar70@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0003-4683-3393

УДК 633.174.1:631.527          DOI: 10.32634/0869-8155-2023-372-7-92-96