Сорго сахарное (Sorghum saccharatum) – одна из основных кормовых культур в засушливых регионах России. Ее засухоустойчивость определяется анатомическими и морфологическими свойствами, такими как строение устьиц, восковой налет на листьях и стеблях, мощная корневая система, способность приостанавливать рост при длительном отсутствии влаги, а при улучшении водного режима – продолжать его [1–3]. Еще одним достоинством сорго является солевыносливость. Корни обходят очаги скопления солей и развиваются в менее засоленной почве – это является приспособительным свойством растений к засолению.
В 100 кг зеленой массы сорго сахарного содержится 24–25 кормовых единиц (к.е.) и 0,6 кг переваримого протеина, коэффициент переваримости составляет 72,7 %; силоса – 22–23 к.е., 0,6 кг переваримого протеина, переваримость – 66,8 % [4, 5]. Отличительная особенность сорго сахарного – высокое содержание сахаров в соке стеблей и сочность стеблей и листьев даже в фазе полной спелости зерна. Лучший силос по качеству получается при силосовании сорго с бобовыми растениями, однако его можно силосовать с пожнивными остатками, соломой и т.д.
Согласно исследованиям Г.С. Голубевой, в засушливых условиях степной зоны сорго на 35–40 % продуктивнее кукурузы, хотя в оптимальных условиях ее урожайность выше [6]. Формирование урожайности – сложный процесс, на который оказывают влияние различные факторы, в том числе климатические [7–9]. Согласно закону равнозначности и незаменимости факторов все процессы жизнедеятельности в растении активно проходят при оптимальных значениях факторов внешней среды. В связи с участившимися засухами в летний период и значительными изменениями климатических характеристик вопросы влияния климата на урожайность приобретают особую актуальность [10–12].
Не следует забывать, что урожайность – комплексный показатель, уровень которого зависит от вклада отдельных количественных признаков. Поэтому трудно получить существенный селекционный результат за счет улучшения какого-либо одного свойства. Компонентный анализ урожайности позволяет дать полную информацию о влиянии каждого признака [13, 14].
Цель данной работы – определение основных факторов, влияющих на урожайность и качество зеленой массы сорго сахарного, а также оценка стабильности и изменчивости основных хозяйственно ценных показателей.
Научная новизна – на основе дисперсионного анализа выявлена зависимость урожайности и качества зеленой массы от основных факторов: условий возделывания, сортового состава и их взаимодействия. В результате корреляционно-регрессионного анализа определены оптимальные метеорологические условия для получения максимального урожая; выделены маркерные признаки высокой урожайности и качества зелёной массы; оценено варьирование основных хозяйственно ценных признаков у новых сортов сорго сахарного зерноградской селекции.
Материалы и методы исследования
Объект исследований: 9 сортов сорго сахарного, созданных в АНЦ «Донской». В качестве стандарта использовался сорт Зерноградский янтарь.
Исследования проводились в 2010–2016 гг. в АНЦ «Донской» в г. Зернограде Ростовской области (зона неустойчивого увлажнения). Гидротермический коэффициент Селянинова за период вегетации сорго варьировал от 0,64 (2012 г.) до 0,97 (2016 г.), при этом в 2012, 2013, 2014 гг. наблюдалась средняя засуха, в остальные годы – отсутствие засухи.
Подготовка почвы, посев, уход за посевом, уборка проводились в соответствии с методикой государственного испытания и рекомендациями по возделыванию сорго сахарного [15]. Математическую обработку, корреляционный и регрессионный анализы проводили с использованием программы Statistica10, дисперсионный анализ – по методике Б.А. Доспехова [16].
Результаты исследования и их обсуждение
Для ведения селекционной работы на урожайность и качество необходимо выявить основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на них. Проведен дисперсионный анализ, в котором изучено влияние на урожайность зеленой массы и абсолютно сухого вещества двух факторов: сорт (фактор А), год исследований (фактор В), на примере сортов сорго сахарного (табл. 1).
Разложение дисперсии С на частные дисперсии Ср,СА, СВ, САВ, Сz, которые характеризуют варьирование признака под влиянием каждого фактора и их взаимодействия, позволяет определить значимость их воздействия. Данный анализ показал, что урожайность зеленой массы сорго сахарного на 45,1 % определяется сортовыми особенностями, на 30,3 % – погодными условиями; сбор абсолютно сухого вещества, наоборот, больше зависит от года исследования (45,7 %), чем от сорта (13,0 %), и от их взаимодействия (35,1 %). Доля случайных факторов для обоих показателей незначительна – 6,1–6,8 %.
В ходе корреляционно-регрессионного анализа было изучено влияние на урожайность климатических условий, а именно температуры воздуха и количества осадков. Ранее было установлено, что урожайность зеленой массы и зерна находятся в тесной положительной связи с количеством осадков. При увеличении осадков на 1 мм за вегетацию сорго урожайность зеленой массы увеличивается на 0,05 т/га, урожайность зерна – на 0,01 т/га. Увеличение суммы температур за период «май сентябрь» на 1 °С приводит к уменьшению продолжительности вегетационного периода на 0,04 дня [11].
Существенное влияние на формирование урожайности зеленой массы оказывает среднесуточная температура в августе (– 0,58 ± 0,08) и количество осадков в июле (0,59 ± 0,07). Урожайность зерна имеет среднюю корреляцию со среднесуточной температурой июля (– 0,46 ± 0,02) и августа (– 0,57 ± 0,08). Урожайность абсолютно сухого вещества имеет отрицательную корреляцию со среднесуточной температурой за период всей вегетации, выпадение осадков, наоборот, приводит к увеличению данного показателя. Так, выпадение 1 мм осадков в июле сопровождается повышением урожайности абсолютно сухого вещества на 0,17 т/га.
Анализ графиков зависимости урожайности зеленой массы от среднесуточной температуры и количества осадков по месяцам позволил выявить оптимальные параметры для формирования максимальной продуктивности и качества зеленой массы сортов сорго сахарного (табл. 2).
Таблица 1
Влияние различных факторов на урожайность зеленой массы и абсолютно сухого вещества сорго сахарного
Фактор |
Урожайность зеленой массы |
Урожайность абсолютно сухого вещества |
||
Значение дисперсии |
Доля фактора, % |
Значение дисперсии |
Доля фактора, % |
|
С (общая дисперсии) |
1901,6 |
100 |
722,6 |
100 |
Сp – влияние повторений |
1,1 |
0,1 |
0,9 |
0,1 |
СА – влияние фактора А |
858,4 |
45,1 |
94,2 |
13,0 |
СВ – влияние фактора В |
576,3 |
30,3 |
330,2 |
45,7 |
САВ – совместное влияние А и В |
336,9 |
17,7 |
253,4 |
35,1 |
Сz – влияние других факторов |
128,4 |
6,8 |
43,8 |
6,1 |
Примечание: фактор А – сорт; фактор В – год исследований.
Таблица 2
Метеорологические параметры для формирования максимальной и минимальной урожайности зеленой массы и абсолютно сухого вещества сорго сахарного (2010–2016 гг.)
Месяц |
Параметры |
Урожайность зеленой массы |
Урожайность абсолютно сухого вещества |
||
max |
min |
max |
min |
||
Май |
Среднесуточная температура, °С |
21–22 |
16–20 |
21–22 |
18–20 |
Осадки за месяц, мм |
100–140 |
20–60 120–160 |
20–60 80–100 |
более 100 |
|
Июнь |
Среднесуточная температура, °С |
23,5–24,5 |
20–21 |
24,0–24,5 |
20–22 |
Осадки за месяц, мм |
более 140 |
60–100 |
более 100 |
более 140 |
|
Июль |
Среднесуточная температура, °С |
22–24 |
26–27 |
21–23 |
26–27 |
Осадки за месяц, мм |
50–60 |
не влияют |
55–60 |
не влияют |
|
Август |
Среднесуточная температура, °С |
24–28 |
27–28 |
21–23 |
25–27 |
Осадки за месяц, мм |
50–70 |
менее 50 мм |
60–70 |
менее 60 |
|
Сентябрь |
не влияют |
||||
Вся вегетация |
Среднесуточная температура, °С |
20,5–22,5 |
– |
20,5–22,0 |
– |
Осадки за месяц, мм |
более 240 |
– |
более 250 |
– |
Рис. 1. Зависимость урожайности зеленой массы сорго сахарного от высоты растений
Рис. 2. Зависимость урожайности абсолютно сухого вещества сорго сахарного от длины метелки
Из табл. 2 видно, что для формирования максимальной урожайности зеленой массы и абсолютно-сухого вещества, метеоусловия по месяцам немного различаются, однако в целом по вегетации, для получения высокой продуктивности и качества требуется среднесуточная температура воздуха 20,5–22,0 °С и осадков более 240 мм.
Анализ взаимосвязи урожайности с ее компонентами позволяет выделить маркерные признаки, которые на ранних этапах развития, без уборки и взвешивания помогут выбирать высокоурожайные образцы. Зеленая масса на силос сорго сахарного убирается в фазе молочно-восковой спелости и слагается из стеблей, листьев и метелок. По результатам исследований средняя положительная связь урожайности зеленой массы выявлена с высотой растений (0,62 ± 0,05) и длиной листа (0,52 ± 0,12). При увеличении значений этих признаков на единицу измерения урожайность зеленой массы увеличивается на 0,13 и 0,4 т/га соответственно (рис. 1). Таким образом, данные показатели являются маркерными при селекции на высокую урожайность зеленой массы сорго сахарного.
Урожайность зерна имеет среднюю корреляцию с шириной метелки (0,59 ± 0,13), при ее увеличении на 1 см урожайность зерна выше на 0,2 т/га. С остальными признаками существенной связи не выявлено. Урожайность абсолютно сухого вещества и переваримого протеина определяет качество зеленой массы. По фенотипу высокое качество зеленой массы выявить практически невозможно. В наших исследованиях наблюдалась средняя отрицательная корреляция урожайности абсолютно сухого вещества с длиной метелки (– 0,53 ± 0,12), ее увеличение на 1 см – снижает сбор сухого вещества на 0,4 т/га (рис. 2).
В АНЦ «Донской» созданы сорта сорго сахарного с высокой урожайностью зеленой массы и абсолютно сухого вещества (табл. 3).
Представленные сорта имеют продолжительность периода «всходы – молочно-восковая спелость» в пределах 91–106 дней и относятся к среднеспелой группе созревания, кроме раннеспелого сорта Костер (86 дней). По урожайности зеленой массы 6 сортов со значениями 40–43 т/га существенно превосходят стандарт Зерноградский янтарь, по урожайности абсолютно сухого вещества превышение отмечено у 5 сортов (13,5–14,8 т/га), по сбору переваримого протеина – у 3 сортов (Лиственит, Зерноградское 454, Янтарное 41).
По урожайности зеленой массы у 6 из 9 сортов отмечена низкая изменчивость по годам (5,1–9,0 %), что говорит о их высокой стабильности. Сорта ЗСР-441, Север 44, Янтарное 41 имели среднюю изменчивость (10,8–11,5 %). Варьирование по сортам было слабым – в 2012, 2014 и 2015 гг. и средним – в 2013, 2016 гг., что говорит о незначительной разнице между сортами к внешним условиям. По урожайности абсолютно сухого вещества показатели изменчивости были значительно выше. Только 2 сорта (Зерноградское 32 и Дебют) имели слабое варьирование по годам (9,6–9,9 %), 6 сортов – среднее. Сорт Костер отличается высокой зависимостью от внешних условий и имеет коэффициент варьирования по годам 26,8 %. По урожайности зерна и переваримого протеина наблюдалась средняя и сильная изменчивость как по годам, так и по сортам. Из рассмотренных хозяйственно-ценных показателей изученные сорта проявили наибольшую стабильность по урожайности зеленой массы и продолжительности вегетационного периода.
Таблица 3
Характеристика новых сортов сорго сахарного (2010–2016 гг.)
Сорт |
Урожайность, т/га |
Период «всходы – молочно-восковая спелость», дни |
||||||||
зеленой массы |
зерна |
абсолютно сухого вещества |
переваримого протеина |
|||||||
среднее |
Сv, % |
среднее |
Сv, % |
среднее |
Сv, % |
среднее |
Сv, % |
среднее |
Сv, % |
|
Зерноградский янтарь, ст. |
36 |
6,8 |
2,3 |
27,6 |
12,0 |
12,2 |
0,55 |
14,2 |
92 |
11,0 |
Дебют |
35 |
5,1 |
2,2 |
23,3 |
12,7 |
9,9 |
0,59 |
23,7 |
91 |
8,8 |
Костер |
35 |
8,8 |
1,9 |
20,7 |
13,1 |
26,8 |
0,59 |
36,9 |
86 |
8,0 |
Лиственит |
42 |
8,2 |
2,6 |
22,5 |
14,0 |
17,9 |
0,66 |
23,9 |
102 |
10,4 |
Зерноградское 454 |
40 |
9,0 |
2,5 |
27,6 |
14,6 |
13,0 |
0,71 |
20,1 |
95 |
13,7 |
Север 44 |
41 |
10,8 |
2,7 |
23,4 |
14,8 |
15,9 |
0,57 |
31,3 |
100 |
9,9 |
ЗСР-441 |
43 |
11,0 |
2,7 |
25,8 |
14,0 |
18,8 |
0,61 |
6,0 |
97 |
11,7 |
Янтарное 41 |
42 |
11,5 |
2,6 |
27,3 |
13,4 |
21,1 |
0,72 |
32,7 |
106 |
9,0 |
Зерноградское 32 |
41 |
6,3 |
2,7 |
21,5 |
13,5 |
9,6 |
0,54 |
30,8 |
106 |
9,9 |
среднее |
40 |
– |
2,5 |
– |
2,5 |
13,6 |
0,61 |
– |
96 |
– |
Sх |
4 |
0,3 |
– |
1,5 |
1,5 |
0,11 |
– |
6 |
– |
|
Сv по годам, % |
20,8 |
– |
25,5 |
– |
16,1 |
16,1 |
24,4 |
– |
10,0 |
– |
Выводы
1. Урожайность зеленой массы сорго сахарного на 45,1 % определяется сортовыми особенностями, на 30,3 % – погодными условиями; сбор абсолютно сухого вещества, наоборот, больше зависит от года исследования (45,7 %), чем от сорта (13,0 %), и от их взаимодействия (35,1 %). Доля случайных факторов для обоих показателей незначительна – 6,1–6,8 %.
2. На формирование урожайности зеленой массы наибольшее влияние оказывает среднесуточная температура в августе (– 0,58 ± 0,08) и количество осадков в июле (0,59 ± 0,07). Урожайность абсолютно сухого вещества имеет отрицательную корреляцию со среднесуточной температурой за период всей вегетации, выпадение осадков приводит к увеличению данного показателя.
3. Для формирования максимальной урожайности зеленой массы и абсолютно сухого вещества метеоусловия по месяцам немного различаются, однако в целом по вегетации, для получения высокой продуктивности и качества требуется среднесуточная температура воздуха 20,5–22,0 °С и осадков более 240 мм.
4. Маркерными признаками при селекции на высокую урожайность зеленой массы сорго сахарного является высота растений (r = 0,62 ± 0,05) и длина листа (r = 0,52 ± 0,12).
5. Среди изученных сортов сахарного сорго наибольшая стабильность наблюдалась по урожайности зеленой массы и продолжительности вегетационного периода.
6. По урожайности зеленой массы (40–43 т/га) существенно превосходят стандарт Зерноградский янтарь следующие сорта: Лиственит, Зерноградское 454, Север 44, Янтарное 41, Зерноградское 32, ЗСр-441.
Библиографическая ссылка
Алабушев А.В., Ковтунова Н.А., Романюкин А.Е., Горпиниченко С.И., Ермолина Г.М. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ СОРГО // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 6. – С. 50-55;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36498 (дата обращения: 17.08.2024).