Growing season and productivity of covered oats

Cover Page

Abstract


Under conditions of the Volga-Vyatka region, which is characterized with the short cool growing season with unstable mode of moistening, 136 acces-sions of covered oats are studied in 2016-2018 on duration of growing sea-son and productivity for the purpose of specification of their classification by precocity, selection of sources for use in breeding on adaptability. Groups of genotypes are determined by precocity: early - the growing season is 65 - 80 days, mid-season – 74-88 days, middle-late - 79-93 days, late-ripening – 80-103 days. It is established that duration of period «seedlings - wax ripeness» is stable in these groups; correlation coefficients in pairs between 2016, 2017 and 2018 years of researches were significant positive (r = 0.60-0.87). The index of productivity was less stable; the dependence of productivity on the growing season varied from weak to average significant (r = 0.25-0.45). The mid-season sources are selected forming stable productivity regardless of a condition of agro-climatic resources: k-3624 II-4032-15C-8C-1C-OC, k-3717 CEV/OBS/PAR, and k-3754 AGA/ESM/SAI//CHI/OBS


Full Text

Овес – культура многоцелевого использования, имеет высокое качество зерна и кормовой массы. Использование продуктов из овса актуально для укрепления здоровья человека, они служат профилактическим средством при ряде заболеваний [1-3]. С учетом сбалансированного по аминокислотному составу белка и высокого содержания масла в зерне овес имеет преимущества перед пшеницей и ячменем для использования на корм скоту и птице [4].

На урожайность и качество зерна овса значительно влияют метеорологические факторы, которые лимитируют возможность выращивания культуры и сорта в конкретном регионе. Период вегетации – важнейшее биологическое свойство, его продолжительность определяют генетические особенности сорта и условия окружающей среды [5]. Генотипы с более продолжительным периодом вегетации потенциально более урожайны [6]. Скороспелые формы формируют преимущественно меньшую вегетативную массу, продуктивность метелки и урожайность [7].

Известно, что урожайность – это результат сложного взаимодействия генотип – среда, она определяет конкурентные преимущества сорта и его пригодность для использования в производстве [8, 9]. Важен не только абсолютный уровень урожайности, но и его стабильность вне зависимости от агроклиматических ресурсов и продолжительности периода вегетации. Это указывает на актуальность селекции сортов овса на основе изучения генофонда культуры с учетом особенностей периода вегетации.

Цель настоящей работы состояла в изучении сортообразцов пленчатого овса по продолжительности периода вегетации и урожайности для уточнения их классификации по скороспелости, выделения источников для селекции на адаптивность.

Методика. Исследования проведены в 2016-2018 гг. в Федеральном аграрном научном центре Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого (ФАНЦ Северо-Востока) на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах. Предшественник – чистый пар, площадь делянки составляла 1 м2, повторность – 3-кратная. Материал для исследований представлен 136 образцами пленчатого овса ярового и зимующего из генофонда Федерального научного центра Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова, селекционных центров РФ и зарубежья. Наблюдения, оценки и учеты проведены в соответствии с "Методическими указаниями…" [10], "Международным классификатором…"[11]; статистическая обработка данных – с использованием пакета прикладных программ AGROS 2.07 и табличного процессора Microsoft Office Excel 2007.

Результаты и обсуждение. По продолжительности периода вегетации в роде Avena L. наблюдаются большие внутри- и межвидовые различия, как и большое разнообразие среди форм и сортов [12]. В среднем в 2016 г. период всходы – восковая спелость был самым коротким – 76 дней (табл. 1) и варьировал от 65 дней у образцов к-3635 II-4091-15C-8C-1C-OC, к- 3636 II-4086-15C-8C-1C-OC, к-3780 II-4094-15C-8C-1C-OC, к-3783 II-4103-15C-8C-1C-OC (Мексика) до 93 дней у образца зимующего овса к-4096 Гузерипль (Россия). Зимующий овес при яровом севе способен формировать в условиях Волго-Вятского региона продуктивную метелку. При этом у него сильно растягивается период от всходов до созревания, а при осеннем посеве в условиях суровой зимы выживаемость зимующего овса крайне низкая или он гибнет. Созреванию зимующих образцов способствовала теплая и сухая погода в первой половине вегетации (май – июнь) и жаркая во второй половине вегетации (июль), когда был налив зерна.

 

Табл. 1. Распределение сортообразцов овса пленчатого по периоду вегетации всходы – восковая спелость

Группа спе-

лости

2016 г.

2017 г.

2018 г.

сред-нее

варьирование

среднее

варьирование

среднее

варьирование

дней

Раннеспелые

69

65 - 73

76

72 - 80

71

69 - 73

Среднеспелые

76

74 - 78

84

81 - 88

76

74 - 79

Среднепоздние

80

79 - 81

91

89 - 93

82

80 - 85

Позднеспелые

89

80 - 93

100

95 - 103

91

81 - 95

 

Коэффициент вариации, служащий показателем относительной степени варьирования значений признака у образцов пленчатого овса для периода всходы – восковая спелость, был незначительный (Сv= 6,88 %) [13]. Принято считать, что при коэффициенте вариации меньше 10% степень рассеивания данных незначительна, от 10 до 20 % – средняя, больше 20 и меньше или равно 33% – значительная; до 33% совокупность считают однородной, больше 33% – неоднородной.

Наиболее продолжительный период вегетации изученных образцов пленчатого овса наблюдали в 2017 г. Он составил в среднем 85 дней: от 72 у образца к-3630 II-4076-15C-8C-1C-OC (Мексика) до 103 у к-4098 Мезмай (Россия). Коэффициент вариации признака был незначительный (Сv= 6,36 %). На продолжительность вегетации коллекционных образцов влияли обилие осадков и невысокие среднесуточные температуры воздуха в период вегетации.

Варьирование периода вегетации генотипов овса в 2018 г. составило 4,93 %. Неустойчивая по температуре с осадками выше нормы погода мая и июня способствовала затягиванию продолжительности периода всходы – выметывание, но теплый и даже жаркий июль сократил период формирования и налива зерна. В среднем по образцам период всходы – восковая спелость составил 77 дней: от 69 у к-3577 II-4115-15C-8C-1C-OC (Мексика) до 95 у зимующих образцов к-4098 Мезмай и к-4096 Гузерипль (Россия).

Коллекция овса пленчатого в 2016-2018 гг. была представлена в основном образцами среднеспелой группы, доля которых составила 66,9 %, самой малочисленной была позднеспелая группа – 3% (рис ).

 

Распределение образцов овса пленчатого по группам спелости.

 

В соответствии с Международным классификатором СЭВ рода Avena L. и с учетом продолжительности вегетационного периода районированного стандарта – среднеспелого сорта Кречет (Россия) уточнена классификация пленчатого овса по скороспелости для условий Волго-Вятского региона: ранние (65-80 дней), среднеспелые (74-88 дней), среднепоздние (79-93 дня), позднеспелые (80-103 дня) (табл. 2).

 

Табл. 2. Характеристика сортообразцов овса пленчатого по скороспелости, 2016-2018 гг.

Группа

спелости

Период вегетации, дни

Количество

образцов, шт.

% к общему числу

среднее

варьирование

Раннеспелые

72

65-80

26

19,1

Среднеспелые

79

74-88

91

66,9

Среднепоздние

84

79-93

15

11,0

Позднеспелые

93

80-103

4

3,0

Всего

  

136

100

 

При разбивке сортообразцов на группы спелости определено влияние периода вегетации на урожайность. В группе среднепоздних генотипов в условиях 2017 г. отмечено слабое отрицательное влияние периода всходы – восковая спелость на формирование урожайности (r=-0,32), тогда как в 2018 г. связь признаков была средняя существенная (r=0,41). Для позднеспелых образцов установлено слабое влияние условий вегетации (r=-0,31-0,24). Достоверная слабая зависимость урожайности от периода вегетации 2016 и 2018 гг. выявлена для среднеспелых генотипов (r=0,21 и r=0,23 соответственно).

При статистической обработке одноименных показателей, полученных в годы исследований, для коллекционных образцов определены по признаку всходы – восковая спелость в парах между 2016, 2017 и 2018 гг. исследований значимые положительные коэффициенты корреляции (r=0,60-0,87). Следовательно, данный признак можно считать стабильным. Показатель урожайности был менее стабилен, зависимость в парах 2016-2017 гг. и 2016-2018 гг. оказалась слабой (r=0,35±0,08) и существенной средней для пары 2017-2018 гг. (r = 0,57±0,07).

Установлена слабая и средняя существенная корреляционная зависимость урожайности от продолжительности периода всходы – восковая спелость (2016 г. – r=0,35±0,08; r=0,25±0,08; r=0,45±0,08). Рядом исследователей [14-16] отмечена прямая зависимость величины урожая зерна и зеленой массы от продолжительности периода вегетации, температуры и осадков.

Коэффициент вариации урожайности раннеспелых образцов изменялся от незначительного уровня до очень высокого (Сv=3,1-40,3 %). Наименьшее влияние условий произрастания на урожайность наблюдали у сортообразцов из Мексики: к-3644 II-4110-15C-8C-1C-OC и к-3681 II-4101-15C-8C-1C-OC (табл. 3). Однако урожайность этих генотипов была существенно ниже, чем у стандарта Кречет (392-443 г/м2). Так, образец Скороспелый 1 (Россия) уступил ему по урожайности на 260 г/м2.

 

Табл. 3. Стабильные по признаку «урожайность» генотипы овса пленчатого

Каталог

Название

Урожайность, г/м2

Коэффициент вариации

(Сv, %)

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Раннеспелые

к-3644*

II-4110-15C-8C-1C-OC

233

248

244

3,1

к-3681*

II-4101-15C-8C-1C-OC

244

273

282

7,4

Среднеспелые

к-3122*

100433-1

356

350

321

5,5

к-3252*

II-3939-15C-8C-1C-OC

233

261

263

6,6

к-3624*

II-4032-15C-8C-1C-OC

422

384

404

4,7

к-3717*

CEV/OBS/PAR

456

400

418

6,7

к-3754*

AGA/ESM/SAI//CHI/OBS

400

428

394

4,5

к-3755*

CHI/AGA/ESM

389

408

366

5,4

к-3875*

CHI/JAD//OBS/ESM

389

414

408

3,2

15283**

ШАНСОН

322

339

340

3,0

Среднепоздние

15278**

23h2201

156

478

452

49,4

к-4102*

Bay 17

178

237

502

56,5

Позднеспелые

к-4099*

Оштен

328

389

126

49,0

к-4098*

Мезмай

182

456

313

43,2

* Номер по каталогу поступлений отдела овса. ** Номер по каталогу ВИР.

 

При оценке среднеспелых образцов установлен высокий уровень варьирования признака (Сv=3,0-70,5 %). Стабильная урожайность отмечена у образцов к-3122, к-3252, к-3624 (Мексика), 15283 Шансон (Россия) и других. Существенно превысил по урожайности (501 г/м2) сорт-стандарт среднеспелый образец 15330 КСИ 590/05 (Россия), урожайность на уровне стандарта имели образцы данной группы спелости к-3862 AGA/SAI/CHI из Мексики (460 г/м2) и 15287 EARN из Великобритании (436 г/м2).

Среднепоздние генотипы пленчатого овса под влиянием условий окружающей среды сформировали урожайность от 156 г у образца 15278 23h2201 (Россия) в 2016 г. до 502 г у образца к-4102 Bay 17 (Китай) в 2018 г. Коэффициент вариации составил 11,7-61,4 % для отдельных образцов и 31,3 % в среднем для группы Для позднеспелых генотипов отмечена высокая зависимость урожайности от погодных условий. Коэффициент вариации составил 23,3-49,0 %.

Таким образом, определены группы сортообразцов овса пленчатого по продолжительности периода от всходов до созревания: раннеспелые (65-80 дней), среднеспелые (74-88 дней), среднепоздние (79-93 дня), позднеспелые (80-103 дня). Эту классификацию можно применять к условиям Волго-Вятского региона в селекции и государственном сортоиспытании пленчатого овса. Для использования в селекции выделены среднеспелые источники, формирующие стабильную урожайность вне зависимости от состояния агроклиматических ресурсов: к-3624, к-3717, к-3754 (Мексика). Актуальны для включения в селекционные схемы генотипы с урожайностью выше и на уровне стандарта: 15330 КСИ 590/05 (Россия), к-3862 AGA/SAI/CHI (Мексика), 15287 EARN (Великобритания).

About the authors

N. V. Krotova

Federal Agricultural Scientific Center of North-East

Email: g.batalova@mail.ru

Russian Federation, Kirov

candidate of agricultural sciences

G. A. Batalova

Federal Agricultural Scientific Center of North-East

Author for correspondence.
Email: g.batalova@mail.ru

Russian Federation, Kirov

academician of RAS

Ren Changzhong

Baicheng Academy of Agricultural Sciences

Email: renchangzhong@163.com

China, Baicheng, Jilin

foreign member of RAS

G. P. Zhuravleva

Federal Agricultural Scientific Center of North-East

Email: g.batalova@mail.ru

Russian Federation, Kirov

References

  1. Nwachukwu I.D., Devassy J.G., Aluko R.E., Jones P.J.H. Cholesterol-lowering properties of oat β-glucan and the promotion of cardiovascular health: did Health Canada make the right call? // Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. – 2015. – 40. – P. 535–542.
  2. Schuster J., Beninca G., Vitorazzi R., Bosco S.M.D. Effects of oats on lipid profile, insulin resistance and weight loss // Nutrición Hospitalaria. – 2015. – 32. – P. 2111–2116.
  3. Thies F., Masson L.F., Boffetta P., Kris-Etherton P. Oats and CVD risk markers: a systematic literature review // British Journal of Nutrition. – 2014. – 112. – P. 19–30.
  4. Gorash A., Armoniene R., Mitchell Fetch J., Liatukas Ž., Danyte V. Aspects in oat breeding: nutrition quality, nakedness and disease resistance, challenges and perspectives // Annals of Applied Biology. – 2017. – 171(3). – P. 543. doi: 10.1111/aab.12375. https://www.researchgate.net/profile/Andrii_Gorash.
  5. Saïdou A-A., Thuillet A-C., Couderc M., Mariac C. Vigouroux Y. Association studies including genotype by environment interactions—prospects and limits // BMC Genet. – 2014. – 15. – 3. http://www.biomedcentral.com/1471-2156/15/3.
  6. Dwivedi S.L., Sahrawat K.L., Upadhyaya H.D., Ortiz R. Food, nutri-tion and agrobiodiversity under global climate change // Adv Agron.– 2013. – 120. – P. 1–128.
  7. Смирнова Л. О. Генетическое разнообразие овса по фотопериодической чувствительности и скороспелости: автореф. дис. канд. биол. наук / Л. О. Смирнова. – С.-Пб., 2011. – С. 20.
  8. Исачкова, О. А., Ганичев Б.Л. Источники хозяйственно ценных признаков и их комплекса для селекции голозерного овса в Западной Сибири // Международный научно-исследовательский журнал.– 2013. – №1 (230) .– С. 127-131.
  9. Pereira H.S., Alvares R.C., Silva F.C., Faria L.C., Melo L.C. Genetic, environmental and genotype x environment interaction effects on the common bean grain yield and commercial quality // Semina: Ciencias Agrarias, Londrina. – 2017. – V. 38. – №3.– P. 1241-1250.
  10. Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса. – С-Пб., 2012. – 64 с.
  11. Международный классификатор СЭВ рода Avena L. – Л., 1984. – 41 с.
  12. Культурная флора. Овес. 2-е изд. / Н.А. Родионова, В.Н. Солдатов, В.Е. Мережко, Н.П. Ярош, В.Д. Кобылянский – М. Колос. – 1994. –Т.2. – Ч.3. – С. 367.
  13. Крамер Г. Математические методы статистики. – М.: Мир, 1975. – 848 с.
  14. Li Y.N., Zhang J.H. The influence of winter-spring’s air temperature change on grassland productivity in Haibei at Qilian Mountain. Plateau Meteorology. – 1998. – 17 (4). – P. 443-446.
  15. Long R.J., Zhang D.G., Wang X., Hu Z.Z., Dong S.K. Effect of strategic feed supplementation on productive and reproductive performance in yak cows. – 1999. – Prev. Vet. Med. 38. – P. 195-206.
  16. Xiangfeng Zhang, Shikui Dong, Xujiang Yun, Zizhi Hu Variation of productivity and nutritive values of oat (Avena sativa) with geographical loca-tions in Gansu Province of Northwest China under irrigation and fertilization conditions // African Journal of Biotechnology. – 2007. – V. 6(5). – P. 553-560.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Statistics

Views

Abstract - 100

PDF (Russian) - 46

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies