НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ ИЗУЧАЕМЫХ ОБРАЗЦОВ ЛЮЦЕРНЫ ИЗМЕНЧИВОЙ (MEDICAGO VARIA L.) В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ Обширность территории нашей великой России и большое разнообразие природно-климатических условий, ландшафтов, почв являются нашими важнейшими стратегическими ресурсами. Умение наилучшим образом использовать это свое преимущество, управлять этими возобновляемыми ресурсами, опираясь на их природные особенности, создавать ландшафтно-дифференцированные сорта и технологии - необходимые условия создания сильного и устойчивого сельского хозяйства [1]. Многолетние бобовые травы имеют более продолжительный вегетационный период, в сравнении с однолетними культурами, поэтому, полнее используют солнечную энергию, и имеют объективную возможность сформировать бóльшую биологическую массу. Возделывание многолетних бобовых трав позволяет исключить энергозатраты на ежегодную обработку почвы, семена, посев и др. [2] Люцерна является ценной высокоурожайной кормовой культурой для зоны Среднего Поволжья. Зеленая масса этой культуры является важным источником каротина, максимальное количество которого достигается в фазу бутонизации. По содержанию и составу белка, витаминов, зольных элементов, ферментов и других биологических соединений люцерна считается одной из самых лучших кормовых культур [3]. Биологической особенностью многолетних бобовых трав является то, что у них происходит интенсивный рост вегетативной массы от фазы отрастания до периода бутонизация - начало цветения. С наступлением цветения этот процесс замедляется. Питательные элементы перераспределяются в корневую систему с целью успешной перезимовки, а также создания будущего урожая. В этой связи, для всех многолетних бобовых трав лучшим сроком укоса является фаза начала цветения, ко времени которой накапливается уже большая биомасса, а содержание белка в надземной части ещё высокое (14-22%). В условиях Среднего Поволжья люцерна быстро отрастает и 2-3 раза в течение вегетационного периода дает нежный питательный корм. Урожайность зеленой массы может составлять 40-60 т/га. В сочетании с высокой кормовой ценностью люцерна обладает высокой производительностью [4-7]. Цель работы - выявить наиболее ценные сорта и популяции люцерны в конкурсном сортоиспытании (КСИ) за 2012-2015 годы, удовлетворяющие потребности в кормовых культурах животноводства в лесостепи Среднего Поволжья. Для достижения поставленной цели было изучено накопление зеленой массы в течение вегетационного периода и вклад в формирование урожая таких биометрических показателей как высота растений и их облиственность. На 3-м и 4-м году жизни проводили дополнительный отбор по интенсивности ранневесеннего отрастания и отрастания после укосов. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Исследования проведены на экспериментальном селекционном севообороте Поволжского НИИСС в 2012-2015 гг. Объектом исследований послужили 13 сортов и популяций люцерны. Для их изучения в 2012 году был заложен питомник конкурсного сортоиспытания. Наблюдения и учеты проводилась согласно методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [8] и Методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами ВНИИ кормов [9]. В качестве стандарта был взят сорт Куйбышевская. Делянки в опыте посеяны сплошным способом, площадь 10,0 м2, повторность 3-х кратная. Размещение вариантов внутри повторностей рендомизированное, агротехника - общепринятая для возделывания люцерны в Самарской области. Статистическая обработка данных выполнена при помощи программы Excel из пакета Microsoft Officе. Погодные условия в годы исследований различались, что позволило провести более полную оценку хозяйственно-биологических свойств селекционного материала как в благоприятных по увлажнению, так и в засушливых условиях (табл. 1). РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ Весна 2012 года выдалась очень ранняя и скоротечная. Сумма активных температур в апреле была 362,3 0С, что в 3 раза выше среднемноголетнего значения (109,0 0С). Используя сложившиеся условия посев конкурсного сортоиспытания (КСИ 12), был проведен максимально ранние сроки 08.05.2012. г., с целью получения семян в год посева. При повышенной среднесуточной температуре мая, всходы появились уже на шестой день после посева - 14.05.2012. По этой же причине развитие люцерны проходило более интенсивно, и фаза стеблевания была зафиксирована 5 июня 2012 года, цветение наступило на 7-10 дней раньше. Осадки, выпавшие 22-23 июня (49,8 мм) оказали благоприятное воздействие на завязывание бобов. В год посева - первый год жизни люцерны был проведен учет кормовой массы всех изучаемых образцов. По данному показателю образцы Популяция 7 и Темно - зеленая превышали стандартный сорт Куйбышевская на 0,3 %; Изумруда, Популяция 8 и Татарская Пастбищная на 0,1 %. Остальные номера находились на уровне или ниже стандарта (табл. 2). Сумма активных температур от посева до уборки семян составила 2612,8 0С, что вполне достаточно для успешного созревания семян. По данному показателю выделились образцы: Татарская пастбищная, Популяция 13, Популяция супер, Популяция 4 и Гюзель СП 03 с превышением над стандартом на 38,5, 34,5, 20, 10 и 4,1 % соответственно. Остальные номера находились ниже стандартного сорта [10]. В 2013 году начало отрастания люцерны проходило в обычные сроки (III декада апреля). Несмотря на хорошую суммарную влагообеспеченность года, наблюдалась ранневесенняя и летняя засуха. Так, за период с 6 мая по 26 июля количество осадков составило лишь 38 мм, что почти в 3 раза ниже нормы. Такие погодные условия весенне-летнего периода способствовали тому, что большинство образцов люцерны были готовы к уборке семян уже к III-ей декаде июля. В связи с тем, что к периоду созревания семян запас пластических веществ в корнях резко возрастает, а вегетативное возобновление у люцерны в большей степени зависит от жизнедеятельности и устойчивости коронки и заложенных в ней почек, то последующее выпадение осадков в размере 107,5 мм в августе и 115,5 мм в сентябре привело к отрастанию отавы после получения семян, учет которой был сделан 15.10.2013. и представлен в таблице 2. Урожай зеленой массы находился в пределах 0,6-1,0 кг/м2. По полученной отаве сорт Куйбышевская превысили три популяции - Темно-зеленая - 1,0 кг/м2, Популяция 8 и Популяция 24 по 0,8 кг/м2. При этом у данных номеров была высокая семенная продуктивность 450,6, 451,8 и 442,4 г/м2 соответственно также превышающая стандарт на 29-30 %. Необходимо отметить, что в сложившихся погодных условиях 2013 года был получен самый высокий урожай семян люцерны (337,5-494,7 г/м2) за все четыре года изучения данного показателя в питомнике конкурсного сортоиспытания 2012 года. Все исследуемые сортопопуляции, кроме образца - Татарская пастбищная превысили стандарт от 4,0 до 42,0 %. Не смотря на засуху, урожай зеленой массы в первом укосе отличался стабильностью и колебался от 2,7 до 3,4 кг/м2, при этом все номера превысили стандарт больше чем на 50 %, самой высокой кормовой массой обладал сортообразец Изумруда - 3,4 кг/м2, что соответствует 34 тоннам с 1 гектара. Сформировать высокий урожай зеленой массы позволили осенне-весенние запасы влаги. Перед укосом было проведено измерение высоты надземной массы растений люцерны. Наибольшей высотой отличились два образца Темно-зеленая 111 см и Популяция 7 - 95 см. У остальных номеров этот показатель варьировал от 74 до 85 см [10, 11]. Высокая облиственность растений люцерны обуславливает ее хорошие кормовые качества. Так, листья люцерны содержат до 25 % белка на сухое вещество. Листья люцерны представляют особую питательную ценность. На их долю в урожае сена приходится 40-60 %. В результате изучения данного показателя в конкурсном сортоиспытании посева 2012 года, установлено, что наибольшее количество листьев имели 8 номеров: Популяция 13 (53,2), Популяция супер (50,6), Гюзель СП 03 (48,9), Популяция 24 (47,8), Популяция 2 (46,0), Изумруда (45,8), Темно-зеленая (45,2) и Татарская Пастбищная (45,1 %), с превышением над стандартом на 0,9-19,0 % [10]. В 2014 году переход температуры воздуха через +100С отмечен своевременно 28 апреля, и с этого времени началось устойчивое отрастание люцерны. Интенсивность весеннего и послеукосного отрастания видов и сортов тесно связана с высотой растений и зависит от их генотипа, метеорологических факторов, режима орошения и других условий [12]. Для определения интенсивности весеннего отрастания популяций люцерны, 13 мая было проведено измерение высоты растений, которая варьировала от 32,0 до 36,8 см (табл. 3.) Прирост стебля за сутки составил в среднем по всем образцам 2,3 см. Наибольший прирост был у стандартного сорта Куйбышевская - 2,5 см/сут. Постепенное прогревание воздуха в начале мая сменилось резким повышением температур до 20,2-22,20С во второй декаде мая и первой декаде июня, что привело к ускоренному развитию растений люцерны. Период формирования первого укоса составил 36 суток. По результатам измерения высоты растений перед укосом она была в пределах 77-86 см и только у Популяции 13 высота была 93 см достоверно превышающая стандартный сорт Куйбышевская. При определении облиственности были выделены следующие сортообразцы: Популяция 24 (44,1), Татарская Пастбищная 99 (42,8) и Популяция 4 (42,0), Гюзель (41,0), Популяция 13 (40,7) и Изумруда (40,3 %) это говорит о более высокой пластичности перечисленных популяций и способности при резком скачке температуры образовать бóльшую листовую поверхность, адаптируясь к внешним условиям среды. Пять номеров, по количеству листьев, находились на уровне сорта Куйбышевская и только 2 образца были ниже st. При учете урожайности зеленой массы были отмечены популяции: Темно-зеленая - 3,2, Популяция км - 2,9, Популяция 4 - 2,8 кг/м2, Изумруда, Гюзель и Популяция супер находились на уровне стандарта по 2,6 кг/м2. Остальные образцы не превышали стандартный сорт по данному показателю. Резкое повышение температурного режима сменилось прохладной погодой, и урожай второго укоса был сформирован в менее жарких условиях за 48 суток. Снижение среднесуточной температуры отразилось на высоте, облиственности и отрастании изучаемых образцов. Так, измерение высоты через 30 дней после первого укоса помогло выявить сортообразцы с наибольшим темпом прироста стеблей за сутки: Популяция 4, Гюзель СП 03, по 1,6 см/сут, Популяция км, и Популяция супер по 1,5 см/сут, а Изумруда, Популяция 7 и Татарская Пастбищная находились по приросту на уровне стандарта - 1,4 см/сут. Высоты, перед вторым укосом кормовой массы, колебались в пределах от 74 до 90 см. И только три номера достоверно превысили стандарт - это Популяция супер, Гюзель СП 03 по 9,0 и Популяция 4 на 6,0 см. Прирост составил 1,7-2,2, причем наибольшее нарастание стебля отмечено у Популяции супер (2,2 см/сут). В сложившихся погодных условиях 2014 года оба укоса были практически равнозначны по урожайности зеленой массы 2,3-3,2 и 2,0-3,8 кг/м2 соответственно, при том что наблюдались различия между образцами, средний урожай популяций составил 2,6 кг/м2 как в первом, так и во втором укосе. Высокий урожай кормовой массы во втором укосе был отмечен у образцов: Темно-зеленая (3,8), Популяция супер (3,2), Изумруда (2,8), Популяция 8 (2,7 кг/м2). По среднему показателю, облиственность второго укоса, была на 25 % выше по отношению к первому, при этом можно выделить следующие сортопопуляции: Татарская Пастбищная 99 (52,1), Изумруда (51,7), Гюзель СП 03 (51,0), Татарская Пастбищная (50,2) и Популяция 7 (50,0 %). Условия перед уборкой семян люцерны в 2014 году были благоприятными. Аномально жаркая погода летнего периода, когда максимум в отдельные дни июня-июля доходил до 34,0 0С, и незначительные осадки этих месяцев 14,2 и 5,4 мм, все это способствовало созреванию семян, а прошедшие в июле дожди не оказали влияния на урожай, так как к этому времени шел процесс дозревания семян. При таких погодных условиях, урожайность семян у образцов колебалась от 22,9 до 56,0 г/м2. Больше всего семян образовали: Популяция 7 (56,0), Популяция 13 (55,8), Популяция 2 (54,3), Темно-зеленая (49,7) и Изумруда, (49,2 г/м2), превышая стандарт более чем на 50,0 % [10]. Погодные условия периода вегетации растений 2015 года характеризуются прохладными весенними месяцами с неравномерным распределением осадков. Так среднемесячная температура апреля была ниже средней многолетней на 1 градус, а количество осадков, выпавшее в этом месяце, превышало среднее многолетнее в 2 раза. ГТК характеризует увлажнение этого месяца как избыточное. Такая погода сдерживала отрастание люцерны. Для определения интенсивности весеннего отрастания в 2015 году, первое измерение высоты растений провели 5 мая. Все образцы, находящиеся на изучении отрасли к этому времени на 10,7-15,0 см, что в пересчете составило 1,1-1,5 см прироста в сутки (табл. 4.). При данных наблюдениях удалось выделить 2 сортообразца с наиболее интенсивным весенним отрастанием это Популяция 24 и Популяция 2 по 1,5 см/сут. Температурные условия и осадки мая были в пределах средних многолетних показателей, поэтому удалось оценить имеющиеся сорта и популяции в характерных для региона условиях. Измерение высоты, сделанное непосредственно перед укосом (3.06.15.), показало, что достоверно превышали стандарт только 2 образца - Популяция км и Гюзель СП 03, остальные популяции находились ниже стандартного сорта. Учет урожая зеленой массы показал, что все популяции достоверно превысили стандарт Куйбышевская и был в пределах 1,7-2,1 кг/м2. Из таблицы 4 видно, что в первом укосе 5 сортопопуляций выделились как по урожаю кормовой массы, так и по облиственности: Популяция 4 (1,8/45,8); Популяция 2 (1,8/45,1); Популяция 13 (1,9/44,9); Татарская Пастбищная (1,9/44,7); Изумруда (1,9 кг/м2/44,2 %). Второй укос формировался в условиях резкого повышения температуры июня (на 3,4 0С выше средней многолетней) на фоне сухой погоды (ГТК=0,01, как в пустыне), что определило крайне неблагоприятные условия для ростовых процессов. Июль был оптимальным по температурному и водному режиму (ГТК=1,29, достаточное увлажнение), однако это не могло полностью устранить негативное воздействие погодных условий предыдущего месяца на продукционный процесс. Поэтому высоту отрастания определяли только 13.07.15., при этом Гюзель СП 03 и Популяция км выделились как по высоте, так и по суточному приросту стеблей. Следующее измерение высоты было в день укоса, оно позволило выделить 6 популяций, достоверно превышающих стандарт по данному признаку Татарская Пастбищная 99 (57,6); Популяция 24 (57,2); Популяция км (58,2); Темно-зеленая (68,4); Татарская. Пастбищная (68,2); Популяция 13 (66,2 см). Суточный прирост стеблей у них так же был на высоком уровне 1,5-2,7 см/сут. Погодные условия августа и сентября были сухими (ГТК 0,36 и 0,16), что способствовало созреванию культуры и уборке урожая. По урожаю семян в 2015 году выделились 2 номера Изумруда и Популяция 2 с достоверным превышением над стандартом на 12,5 и 6,6 % соответственно. Суммарный урожай с единицы площади за годы пользования травостоя важная хозяйственная характеристика многолетней культуры. В различные по погодным условиям годы сбор зеленой массы с единицы площади за два укоса дал стабильный урожай корма (табл. 5). Такая стабильность продуктивности в меняющихся погодных условиях позволяет считать люцерну незаменимым компонентом зеленого конвейера в кормлении животных. По суммарному сбору зеленой массы все изучаемые образцы превышали стандартный сорт Куйбышевская на 12,0-52,0 %. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Согласно проведенным исследованиям можно сказать, что все изучаемые сорта и популяции обладали рядом хозяйственно-ценных признаков и свойств. Надо отметить, что в изменяющихся по влагообеспеченности условиях периода вегетации эти сорта и популяции проявляли высокую пластичность. Необходимо подчеркнуть некоторые биологические особенности изученных сортов и популяций: - способность формировать урожай семян при ранневесеннем сроке посева. По этому показателю выделились образцы: Татарская пастбищная, Популяция 13, Популяция супер и Популяция 4 - способность формировать урожай отавы после получения семян при благоприятных погодных условиях. Наиболее отзывчивыми, по данному показателю, были популяции: Темно-зеленая - 1,0 кг/м2, Популяция 8 и Популяция 24 по 0,8 кг/м2. - важным показателем приспособленности сорта к условиям произрастания является его способность к ранневесеннему отрастанию и отрастанию после укосов. По данному показателю более приспособленными оказались: Популяция 24, Популяция 7 Популяция супер, Изумруда, Гюзель СП 03 и Популяция км. - по суммарному сбору зеленой массы все изучаемые образцы превышали стандартный сорт Куйбышевская. Все эти вопросы остаются актуальными и требуют дальнейшего, более углубленного изучения. Таблица 1. Метеорологические показатели погодных условий периода вегетации люцерны в конкурсном сортоиспытании за 2012-2015 гг. *сумма осадков в мм за период с температурами выше 10 ОС Таблица 2. Продуктивность образцов люцерны изменчивой в КСИ 12, урожай 2012-2013 гг. Таблица 3. Показатели продуктивности и динамика ростовых процессов у образцов люцерны изменчивой в конкурсном сортоиспытании, посев 2012, урожай 2014 г. * различия между средними опыта не существенны Таблица 4. Показатели продуктивности и динамика ростовых процессов у образцов люцерны изменчивой в конкурсном сортоиспытании, посев 2012, урожай 2015 г. * различия между средними опыта не существенны Таблица 5. Сбор зеленой массы с единицы площади за годы пользования

Об авторах

Ирина Александровна Володина

Поволжский научно исследовательский институт селекции и семеноводства имени П.Н. Константинова - филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Самарского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: gnu_pniiss@mail.ru
кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории инновационных технологий в сфере селекции, семеноводства и семеноведения

Ирина Степановна Абраменко

Поволжский научно исследовательский институт селекции и семеноводства имени П.Н. Константинова - филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Самарского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: gnu_pniiss@mail.ru
научный сотрудник лаборатории интродукции, селекции кормовых и масличных культур

Список литературы

Дополнительные файлы