Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологические основы введения в культуру солянки восточной (Salsola Orientalis S.G. Gmel.) в аридных районах Северо-Западного Прикаспия

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Биологические основы введения в культуру солянки восточной (Salsola Orientalis S.G. Gmel.) в аридных районах Северо-Западного Прикаспия"

На правах рукописи

Санжеев Вадим Валериевич

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ (SALSOLA ORIENTALIS S.G. GMEL.) В АРИДНЫХ РАЙОНАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

г«но я гон

Санкт - Петербург 2013

005541256

005541256

Диссертационная работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса Российской академии сельскохозяйственных наук в 2007-2012 гг.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор биологических наук, Шамсутдинов Нариман Зебриевич старший научный сотрудник отдела аридных кормовых растений ГНУ Всероссийского научно-исследовательского кормов им. В.Р. Вильямса Россельхозакадемии

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Смирнова Валентина Степановна ведущий специалист в области естественно-научных дисциплин кафедры естествознания и географии АОУ ВПО «Ленинградского государственного университета им A.C. Пушкина» Министерства образования и науки Российской Федерации

кандидат сельскохозяйственных наук, Малышев Леонид Леонидович Ведущий научный сотрудник отдела генетических ресурсов кормовых культур ГНУ Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии

ГНУ Калмыцкий научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита состоится 18 декабря 2013 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.041.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42,44; тел.: (812)314-78-36, факс: (812)570-47-70, e-mail: v.gavrilova@vir.nw.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии.

Автореферат размещен на сайтах: http://vir.nw.ru, http://www.vak.ed.gov.ru «15» ноября 2012 г.

Автореферат разослан «_11_» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Гаврилова Вера Алексеевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Традиционной отраслью сельского хозяйства в Северо-Западном Прикаспии является скотоводство, базирующееся в основном на сухостепных и полупустынных пастбищах. Эти пастбища характеризуются низкой урожайностью кормовой массы (не более 0,30 т/га) и резкими ее колебаниями по годам и сезонам года (Бегучев, 1960; Шамсутдинов, 2007).

Вследствие нерационального использования природных пастбищных ресурсов (чрезмерная нагрузка скотом, вырубки кустарников, полукустарников на корм и топливо) и периодических засух значительные площади естественных пастбищ деградировали. Прямым следствием этого явилось обеднение биологического разнообразия. Многие ценные кормовые растения (камфоросма Лессинга, кохия простертая) практически выпали из травостоя природных пастбищных экосистем.

Неудовлетворительное состояние пастбищных экосистем в животноводческих хозяйствах Северо-Западного Прикаспия выдвигает задачу разработки методов восстановления их биоразнообразия и кормовой продуктивности. В экстремальных условиях полупустынной зоны СевероЗападного Прикаспия (малое количество осадков, засоленность почв) выращивание традиционных культурных кормовых растений без орошения практически невозможно. Поэтому главным источником растительных ресурсов, отбора новых видов растений для целей облагораживания аридных пастбищ и биотической мелиорации деградированных земель является природная флора пустынь, полупустынь, сухих степей. Именно дикорастущие виды, населяющие аридные районы, являются носителями конкретного продуктивного и адаптивного потенциала с высокой средообразующей функцией, сформированного в процессе эволюционного развития вида на основе естественного отбора.

Повышение кормовой продуктивности таких пастбищ - важная задача, которая может быть решена путем введения в культуру и селекции новых кормовых растений из природной флоры аридных областей России и других стран (Шамсутдинов, 2000, Шамсутдинов, Савченко, Шамсутдинов, 2001)

К числу новых кормовых растений, пригодных для улучшения полупустынных пастбищ Северо-Западного Прикаспия, относится солянка восточная, кейреук (Salsola orientalis S.G. Gmel.). Основные достоинства солянки восточной - высокие солеустойчивость и засухоустойчивость. К недостаткам можно отнести плохую поедаемость в летний период. Поэтому солянку восточную используют в качестве компонента в травосмеси для создания осенне-зимних пастбищ; отличается высокой кормовой продуктивностью в смесях с кохией простертой, мятликом луковичным, житняком гребневидным.

В этой связи выявление перспективных внутривидовых эколого-географических форм солянки восточной на основе комплексного изучения и оценки является актуальной задачей для введения её в культуру в аридных условиях Северо-Западного Прикаспия.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследований является разработка биологических принципов введения в культуру солянки восточной (Salsola orientalis S.G. Gmel.) для формирования высокопродуктивных, экологически устойчивых сортов, для фитомелиорации засоленно-солонцовых бурых почв Северо-Западного Прикаспия.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Интродуцировать в Россию коллекцию образцов солянки восточной (Salsola orientalis S.G. Gmel.) различного эколого-географического происхождения (2007-2009гг);

Изучить эколого-биологические свойства и оценить хозяйственно-ценные признаки коллекционных образцов солянки восточной (2008-2011 гг.);

Выявить перспективные образцы солянки восточной для введения в культуру и в качестве исходного материала для формирования новых засухоустойчивых и толерантных к солевому стрессу сортов (2009-2011 гг.);

Изучить особенности цветения и формирования семенной продуктивности солянки восточной (2008-2011 гг.);

Провести сравнительное эколого-физиологическое изучение некоторых параметров водного режима солянки восточной (2011 г);

Оценить перспективные образцы солянки восточной в конкурсном испытании.

Научная новизна работы. Впервые проведена сравнительная оценка коллекционных образцов солянки восточной (Salsola orientalis S.G. Gmel.) разного эколого-географического происхождения по основным эколого-биологическим свойствам и хозяйственным признакам в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия. Выявлены скороспелые и позднеспелые образцы солянки восточной применительно к экстремальным ксеротермическим полупустынным условиям. Установлены суточный и сезонный ритмы цветения, выделены ранне- и поздноцветущие образцы. На основе изучения коллекции отобраны перспективные селекционные образцы с высокой кормовой и семенной продуктивностью солянки восточной.

Практическая ценность работы. Интродуцирована коллекция солянки восточной в качестве источника для использования в селекционной работе в полупустынной зоне с экстремально жестким гидротермическим режимом в условиях Российского Прикаспия. Отобран перспективный селекционный образец К-182, который подготовлен для передачи в Государственную комиссию по сортоиспытанию Российской Федерации.

Основные положения, выносимые на защиту:

Эколого-биологическое обоснование возможности введения в культуру солянки восточной (Salsola orientalis) в аридных районах Северо-Западного Прикаспия.

Перспективный засухоустойчивый, толерантный к солевому стрессу, высокопродуктивный исходный материал для селекции.

Апробация работы. Исследования проводились в рамках государственных программ Российской академии сельскохозяйственных наук и грантов Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ (РФФИ) №№ 10-05-00833 и 12-05-00818).

Основные результаты исследований доложены на заседании Отдела аридных кормовых растений ГНУ ВИК Россельхозакадемии (2008-2012 гг.), где получили положительную оценку. Материалы диссертации доложены также на XIX Международном научном симпозиуме «Нетрадиционное растениеводство. Селекция и генетика. Эниология. Экология и здоровье» (Алушта, 12-19.09. 2010 г.), Международной научно-практической конференции (Костяковские чтения) «Инновационные технологии в мелиорации» (Москва, 13.04. 2011 г.), XXI Международном научном симпозиуме «Охрана био-ноосферы. Эниология. Нетрадиционное растениеводство. Экология и медицина» (Алушта, 9-16.09. 2012 г.), Всероссийской научной конференции «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в агропромышленном комплексе России» (Москва, 14-15.04. 2010 г.).

Некоторая часть результатов исследований была показана на 15-й Российской агропромышленной выставке "Золотая осень" (Москва, 2013 г), где была удостоена серебряной медали.

Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований опубликованы в 7 научных работах, в т.ч. 2 в изданиях, включенных в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий» ВАК РФ.

Личный вклад. Автором проводились все полевые исследования. Осуществлены обработка, анализ и обобщение полученных экспериментальных данных, сформулированы выводы и предложения производству.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству, содержит 43 таблицы, 18 приложений, 28 рисунка. Диссертация изложена на 155 страницах компьютерного текста. Список использованной литературы включает 143 источника, в т. ч. 21 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы. Представлен анализ литературных источников, показывающий целесообразность изучения солянки восточной, внутривидовой изменчивости, определения наиболее эффективных направлений и методов селекции для условий полупустынной зоны СевероЗападного Прикаспия.

Глава 2. Характеристика ириродпых условий Северо-Западного Прикаспия материал и методика исследований. Исследования проводили в 2007 - 2012 г.г. в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия, в Яшкульском районе Республики Калмыкия в объединенном опорном пункте ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса и ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова.

Климат района проведения исследований - резко континентальный. Лето жаркое, сухое, сумма активных температур - свыше 3600 °С. В июле средняя температура составляет +24-26°С, нередко повышаясь до 38-42 °С. Самый холодный месяц года январь, его средняя температура -9..-10 °С.

Среднее годовое количество осадков уменьшается с севера на юг от 278 до 209 мм. Количество осадков за теплый период (апрель-октябрь) составляет 155-160 мм, при этом максимум осадков (около трети годовой суммы) приходится на апрель-июнь. Почвы опытного участка в основном бурые. Часто встречаются солонцы, желтые и бурые суглинки и тонкозернистые пески. Генетические горизонты выражены слабо. Средний уровень залегания грунтовых вод находится в пределах 15-20 м.

Содержание гумуса в верхнем горизонте 0-15 см составляет 1,41 %, в корнеобитаемом слое почвы - 0,65-0,89%. Химизм засоления преимущественно хлоридный, степень засоления — сильная. Концентрация легкорастворимых солей в горизонтах АВпах - С1 увеличивается с 0,143% до 0,692%.

В годы (2007-2011 гг.) изучения и оценки образцов солянки восточной агрометеорологические условия характеризовались следующими параметрами.

2007-2008 годы в целом характеризовались умеренно-теплой погодой. Средняя годовая температура 9,6-12,2° оказалась на 0,5-1,4° выше обычных значений и ниже на 0,4-1,3°, чем в 2006-2007 годы.

Осадки в течение года и по территории распределялись неравномерно. За год выпало 285...480 мм (78... 138%). По сравнению с 2006-2007 годами осадков выпало в среднем на 84 мм больше.

Зима 2008-2009 года была умеренно холодной. Средняя температура воздуха составляла -2,2..-5,7 °С. Осадков выпало 65 мм. Весна 2009 года была теплой, но с двумя похолоданиями в апреле. Весной осадков выпало 136 мм. Лето было умеренно-теплое. Осадков выпало 73,4 мм. Осень была сухой.

Зима 2009-2010 годов в целом была умеренно-холодной, сухой. Зимой осадков выпало 23 мм. Весна в 2010 году была очень теплая, сухая. Средняя температура воздуха превышала обычные значения на 2,8-4,7°С. Осадки наблюдались в течение 8-11 дней, в пределах средних значений.

Лето в 2010 году было очень жарким. Средняя температура воздуха была выше нормы на 2,9-3,8°С. С температурой 35°С и выше насчитывалось 43-54 дня. Осадков выпало мало (94 мм).

Весна 2011 года началась раньше на 3-5 дней. За весну выпало 45-81 мм осадков. Лето по сравнению с 2010 годом началось на 2-9 дней раньше. Средняя температура воздуха за лето составила 21,9-23,9 °С, что выше обычных значений на 1,2-1,7 °С. Осадки в течение лета распределялись неравномерно, всего выпало 186 мм осадков.

Материалом для исследований служили образцы солянки восточной, собранные в различных эколого-географических районах стран Средней Азии. В течение 2008-2012 гг. в условиях полупустынной зоны проведено изучение 32 образцов (рис. 1).

1Щ|§р|Щ§§:

Рис. 1. Происхождение изученных образцов солянки восточной (Salsola

orientalis S.G. Gmel.)

Коллекционные питомники были заложены в 2007 году в ноябре (15 образцов) и в 2009 в марте (17 образцов), в трехкратной повторности. Учетная площадь делянок - 21 м2.

Лабораторная всхожесть семян определялась в соответствии с Техническими условиями (ТУ 46-809-72) на посевные качества семян пустынных пастбищных растений.

Фенологические наблюдения проводились по методикам И. Н. Бейдеман (1960) и В. А. Нечитайло (1970). Масса 1000 семян (плодов) - по общепринятой методике.

Густота стояния растений определялась сплошными подсчетами на учетных делянках, с пересчетом на 1 га, выживаемость растений устанавливалась подсчетом выживших растений в течение вегетационного периода и по годам в сопоставлении с количеством появившихся в первый год вегетации всходов; динамика роста образцов - путем сплошного подсчета высоты 75 растений на учетных делянках ежемесячно. Корневая система изучалась по методике М.С. Шалыт (1950). Особенности цветения солянки восточной - по методике А. Н. Пономарева (1960). Урожайность кормовой массы и семян определяли методом сплошного учета со всей площади делянок.

Интенсивность транспирации определялась весовым методом (Иванов и др., 1950); концентрация клеточного сока определялась рефрактометрическим

методом по Н. А. Гусеву (1960); дневной водный дефицит определялся по методике JI. С. Литвинова (1951).

Экспериментальные данные обрабатывали статистическим методом (Доспехов, 1985) и в системе программ Statistica 7.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ,

ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫЕ ПРИЗНАКИ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ

Фенология. При декабрьском сроке сева у растений солянки восточной на первом году жизни всходы появляются в первой декаде апреля. Вегетация у 2-4-х летних растений начинается во второй декаде апреля. Массовая вегетация отмечена с третьей декады апреля. Ветвление у растений на первом году жизни начинается со второй половины мая. Вне зависимости от возраста растений начало бутонизации наблюдалось с середины июня, массовая — с конца июня до начала июля. Самой продолжительной оказалась фаза цветения, начало которой отмечено со второй декады июля. Массовое цветение — с конца июля до начала сентября. В условиях культуры солянка восточная плодоносит уже на 1-м году вегетации. Плоды появляются с середины сентября. Созревшие плоды отмечаются с 26 октября, массовое - к началу ноября (5-12).

При посеве в марте всходы различных образцов солянки восточной, начали появляться с 28 апреля. Массовые всходы появились в первой декаде мая. Таким образом, при мартовском сроке сева всходы появились уже через 30 дней. Ветвление началось в середине июня, массовое уже в конце третьей декады июня. Бутонизация протекала в конце августа до начала сентября 19- 23 дня. Цветение у всех образцов протекало достаточно вяло и отмечено с 4 сентября до 13 октября. Образование плодов начинается 10 октября. Процесс созревания длился в течение месяца с середины ноября. В начале декабря плоды созревают и постепенно осыпаются.

Продолжительность вегетационного периода в среднем составляет 220

дней.

Различия между отдельными популяциями по срокам и продолжительности фенологических фаз (рис.2) позволяют выделить образцы скороспелые (менее 214 дней): К-105, К-184 из Киргизстана, К-108 из Туркменистана, К-185 из Таджикистана, среднеспелые: К-95, К-176— сорт Саланг, стандарт, К-96, К-97, К-98, К-101, К-104, К-177, К-178, К-179, К-183 из Таджикистана, К-99, К-103, К-180, К-186, К-187, К-193 из Киргизстана, К-100, К-181 из Узбекистана, К-109, К-188, К-189, К-192 из Туркменистана, и позднеспелые (более 255 дней): К-102, К-182, К-191 из Таджикистана, К-108, К-190 из Туркменистана.

Лабораторная и полевая всхожесть семян. Лабораторная всхожесть семян солянки восточной невысока и составляет не более 46%.

IV V

VI VII уш IX х

--1-..........!..........Г I

XI

К-96 1

К-109 ^

вегетация ¿Л? ®! бутонизация

цветение

незрелые семена ярглыеееиена осыпание семян

Условные обозначении: сорт солянки восточной Саланг (стандарт) солянка аосточная из Канибадама, Тадмикистан солянка восточная из Окоподке 1, Леникабадасая обл., Таджикистан солянка восточная из Окоподка 2. Леникябадская обл., Таджикистан сшшка восточная из окрестности г. Таш-Кумыр, Кнргизстан солянка аосгочшв «о Чусгасого р-на, Наканганская обл., Узбекистан сачзвва восточная ш Айнинскога р-на, Лгшшабадская обл., Таджикистан сшввжа восточная щ поселка Вугдас, Таджикистан ссияшся восточная из Кочгар- Ага, Ошскш обл., Киргизстш солянка восточная из Исфара, Лшннаб адской обл., Таджикистан солянка восточная из Караашсай, Ошской обл., Кнргюсган солянка восточная из Хайдаркен. Ошской обл., Кнргизстан солянка восточная ад Теджен, Ашхабадской обл., Туркменистан солянка восточная ш Бахарден, Ашхабад ж ей обл., Чуркменистан солягаса восточная из Уч-Аджи, Марыйской обл., Туркменистан

Рис. 2. Фенология солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева (2011г)

Таблица 1. Полевая всхожесть семян солянки восточной при различной глубине заделки семян солянки восточной на бурых почвах в полупустынной зоне

Северо-Западного Прикаспия (2007 г.)

Глубина заделки семян в почву, см Число взошедших семян, %

Без заделки 16,75±1,65

Вдавливание семян в почву (0,5 см) 33,5±1,04

Заделка на глубину 1 см 28,75±1,11

Заделка на глубину 2 см 24,25±1,31

Заделка на глубину 3 см 24,25±1,65

Заделка на глубину 4 см 14,5±1,55

Полевая всхожесть семян зависит от сроков сева, глубины заделки. Как видно из таблицы 1. наибольшая полевая всхожесть наблюдается при вдавливании семян в почву на глубину 0,5 см и заделке на глубину 1 см.

Наиболее высокая полевая всхожесть семян наблюдалась при зимних сроках сева: при посеве 28 декабря и 25 января. Полевая всхожесть здесь составила 28,7-26,5 % от количества посеянных семян. При посеве в конце февраля величина полевой всхожести была заметно ниже по сравнению с декабрьским и январским сроками сева (не более 20%). Полевая всхожесть семян солянки восточной при посеве весной - в конце марта составила всего 6,25 %.

Выживаемость солянки восточной. Посеянные в ноябре 2007 года образцы солянки восточной продемонстрировали высокую выживаемость. Так, к концу 4-го года вегетации у большинства образцов выживаемость составила 64-94 %.

У образцов солянки восточной, посеянных в марте 2009 года, выживаемость оказалась заметно ниже. Наибольшая гибель отмечена у растений в первый год жизни и в первую зиму. В последующие годы выпадения растений не происходило.

По степени выживаемости испытываемые образцы можно подразделить на три группы: 1-я группа - образцы с высокой выживаемостью растений (7096 %). К этой группе относятся образцы, К-96, К-97, К-98, К-101, К-102 из Таджикистана, К-99, К-103 из Киргизстана, К-100 из Узбекистана, К-190 из Туркменистана; 2-я группа - образцы со средней степенью выживаемости (5064,3 %), к ним относятся образцы солянки восточной К-105, К-106, К-186, К-187, К-193 из Кыргызстана, К-107 из Туркменистана, К-178, К-182 из Таджикистана. Низкие показатели выживаемости (35-48%) отмечены у образцов К-108, К-109, К-188, К-189 из Туркменистана, К-177, К-179, К-185, К-191 из Таджикистана, К-180, К-184 из Киргизстана, К-192 из Узбекистана.

Динамика роста. Линейный рост растений у испытываемых образцов солянки восточной идет на протяжении всего вегетационного периода. Наиболее интенсивная его фаза приходится на период с середины июня по конец июля.

5 40

23.04

17.05

09.06

10.07

—Д— ■ -* -

—О—' —♦—-

К-95 (81)

К-96

К-97

К-93

К-99

К-100

К-101

К-102

—▼—

06.08

К-103 К-104 К-105 К-106 К-107 К-108 К-109

Рис. 3. Динамика роста образцов солянки восточной на 2-м году жизни в питомнике 2007 г. посева (2009 г).

За эти полтора-два месяца высота образцов солянки восточной увеличилась в 2 и более раз, по сравнению с той, которой они достигли к началу июня (рис. 3).

К концу вегетации средняя высота растений солянки восточной 1-го года составила 27 см, 2-го года - 44,8 см, к концу 3-го и 4-го - 40,2 см.

Заметные различия между образцами по темпам роста проявляются к концу лета (рис.3.). По высоте образцы солянки восточной можно подразделить на высоко-, средне-, и низкорослые. К низкорослым (до 40 см) относятся образцы К-95 (стандарт), К-96, К-97, К-98 из Таджикистана, К-103 из Киргизстана. Высокорослыми (более 45 см) являются образцы К-105, К-106 из Киргизстана, К-107, К-108 из Туркменистана. Образцы К-96, К-101, К-102, К-104 из Таджикистана, К-100 из Узбекистана, К-109 из Туркменистана относятся к среднерослым (41-45 см).

Среди образцов коллекции солянки восточной 2009 года посева к высокорослым (более 35 см) относятся образцы К-183, К-191 из Таджикистана, К-188, К-190 из Туркменистана, К-192 из Узбекистана. Образцы К-176 (в!), К-179 из Таджикистана к группе низкорослых (до 32,5 см).

Таблица 2. Динамика развития корневой системы у образцов солянки

восточной посева 2009 г. в 1-ый год вегетации (2010 г.).

Фенологическая фаза Дата Высота надземной части, см Глубина проникновения корней, см

Всходы. Семядольные листочки 6 апреля 0,6 2,2±0,2

Появление 2-х настоящих листьев 20 апреля 1,2 13,3±0,9

Фаза розетки 15 мая 10 41,3±1,45

28 мая 12 66,3± 1,20

Бутонизация 23 июня 12 77,5±2,5

Цветение 12 июля 15 102,5±1,5

Осыпание семян 7 декабря 29 167

Остальные образцы (К-177, К-178, К-182, К-185 из Таджикистана, К-180, К-184, К-186, К-187, К-193 из Кыргызстана, К-181 из Узбекистана) можно отнести к группе среднерослых.

Полученные характеристики высоты растений имеют существенное селекционное значение как исходный материал для формирования сенокосных и пастбищных сортов солянки восточной.

Особенности развития корневой системы. В полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия на бурых солонцовых почвах у солянки восточной формируется мощная, глубоко проникающая корневая система универсального типа, хорошо адаптированная к использованию скудных запасов почвенной влага. Характерно быстрое углубление корневой системы уже в первый год вегетации (табл. 2). В фазе семядольных листочков корни проникают на глубину 2,2 см. В фазе появления 2 настоящих листочков при высоте растений 1,2 см корни, интенсивно развиваясь, проникают на глубину 13,3 см, при этом длина корня превышает высоту надземной части растения в 11 раз. В фазе розетки (15 мая) корни солянки восточной проникают в почву на глубину 41 см, в фазу бутонизации - 77,5 см и в фазу цветения - на глубину 102,5 см. При этом превышение длины корней высоты надземной части составило 4-7 раз.

К концу первого года жизни солянка восточная формирует слаборазветвленную, но глубоко проникающую в почву корневую систему, доходящую до глубины 167 см, распространяясь в горизонтальном направлении на 55-65 см.

К концу 2-го года главный корень углубляется до глубины 260 см; к концу 3-го года корневая система проникает на глубину 341 см, распространяясь в горизонтальном направлении более чем на 180 см.

Особенности биологии цветения. Цветение у солянки восточной в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия протекает преимущественно

в утренние часы при ясной, теплой солнечной погоде (21,6-37,1 °С). С начала протекает женская подфаза, продолжающаяся 2-3 дня. В это время из околоцветника показывается двухлопастное сильно опущенное рыльце. На следующий день к 6 часам утра тычиночные нити выносят пыльники, ярко окрашенные в желтый или красный цвета (t=21,6 °С, h=44,9%). Пыльники прижаты друг к другу, цветки закрыты. В 7 часов 43 мин. цветки полностью раскрылись, тычинки отходят друг от друга, образуя правильную звёздочку (t=28,4 °С, h=38,4%). В 10 часов 15 мин. пыльники лопаются по продольной линии и начинают пылить (t=35,3 °С, h=27,2%). В 11 часов 35 мин. тычинки высыхают.

При изучении суточной динамики раскрытия цветков, выявлено, что у солянки восточной цветение идет нарастающим темпом с 7 до 11 часов дня, после чего изредка могут появляться единичные цветки.

Сезонный ритм цветения протекал следующим образом: в период с 24 июля по 18 августа происходит постепенное увеличение количества цветущих цветков, с 18 августа более быстрое увеличение и пик приходит к 25 августа, затем наступает довольно быстрое снижение. Начало цветения приходится на конец июля, конец на середину сентября.

Продолжительность цветения солянки восточной в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия составляет 52 дня.

Интенсивность транспирации образцов солянки восточной колеблется в довольно больших пределах, следуя за резко меняющимися метеорологическими факторами. Наименьшие значения интенсивности транспирации за период с мая по август наблюдается в утренние часы, затем скорость расхода воды постепенно повышается до максимального уровня в 1416 часов (в 4-5 раз больше по сравнению с утренними и вечерними часами).

Наибольшие среднедневные величины интенсивности транспирации у большинства образцов отмечены 12 июня (рис. 4).

Все изучаемые образцы солянки восточной по интенсивности транспирации можно разделить на три группы: слабо транспирирующие (до 370 мг/ч на 1 г сырой массы): К-105, К-106 из Киргизстана, К-107 из Туркменистана, сильно транспирирующие (более 440 мг/ч на 1 г сырой массы): К-95 (стандарт), К-103, К-104 из Таджикистана, средне транспирирующие (все остальные образцы).

Концентрация клеточного сока в фазу отрастания (18 мая) у образцов самая минимальная и колеблется в незначительных пределах 8,1-10,8 %. Постепенно по мере нарастания напряжения метеорологических факторов концентрация клеточного сока повышается и в фазу цветения достигает максимальных значений (33,1-34,3 %). По данному признаку образцы солянки восточной сходны.

Показатели дневного водного дефицита. Лучше обеспечен влагой образец К- 97 (6,51 %) из Таджикистана. Наименьшая степень влагообеспеченности выявлена у образцов К-95 (11,89 %), К-100 (12,46 %) из Узбекистана, К-108 (27,22%) из Туркменистана. Достоверных корреляционных связей между изученными параметрами водного режима не выявлено.

700 -

600 -

500 -

в 5

№

£

I

300 -

19.05

—Л- -----

-НИ- -

—о---

•—♦--

-О-

1гое К-95 (з{) К-96 К-97 К-98 К-99 К-100 К-101 К-102

15.08

-О- •

К-103 К-104 К-105 К-106 К-107 К-108 К-109

Рис. 4. Сезонный ход интенсивности транспирации растений различных образцов солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева (2011 г.)

Низкие показатели дневного водного дефицита не влияют на интенсивность транспирации, что свидетельствует о хорошей обеспеченности растений в ксеротермических условиях полупустынного экологического режима в зоне Российского Прикаспия.

ГЛАВА 4. ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЦЕННОСТЬ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ Кормовая продуктивность коллекционных образцов. В коллекции солянки восточной 2007 года посева между урожайностью сухой и зеленой массы существует практически функциональная зависимость. Умеренная связь существует между густотой стояния и кормовой продуктивностью (г=0,61-0,64). В коллекции солянки восточной 2009 года посева между урожайностью сухой и зеленой массы также существует практически функциональная зависимость. Достаточно сильная связь замечена между густотой стояния и кормовой продуктивностью (г=0,85-0,90), а также и с семенной продуктивностью (г=0,95).

Таблица 3. Кормовая продуктивность образцов солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 г. посева (в среднем за четыре года

изучения)

Образцы Зеленая масса (т/га) Процент от стандарта Сухая масса (т/га) Процент от стандарта

К-95 (стандарт) 4,05 1,85

К-96 4,77 117,8 2,13 115,1

К-97 5,12 126.4 2.26 122,2

К-98 5,20 128,4 2,25 121.6

К-99 4,88 120,5 2,18 117,8

К-100 5,11 126,2 2.21 119,5

К-101 5,21 128,6 2,26 122,2

К-102 4,83 119,3 2,10 113,5

К-103 4,95 122,2 2,17 117,3

К-104 5,07 125,2 2.18 117,8

К-105 4,69 115,8 1,99 107,6

К-106 4,31 106,4 1,85 100,0

К-107 3,67 90,6 1,58 85,4

К-108 3,29 81,2 1,45 78,4

К-109 3,11 76,8 1,41 76,2

НСР 0.5 1,62 0,35

В 1-й год вегетации урожайность сухой кормовой массы коллекционных образцов составляет от 0,34 до 1,08 т/га. На 2-й и последующие годы урожай образцов варьирует в пределах 0,71-2,72 т/га сухой кормовой массы.

По данному признаку испытываемые образцы можно разделить на 3 группы: высокоурожайные (более 2 т/га): К-96, К-97, К-98, К-101, К-102, К-104 из Таджикистана, К-99, К-103 из Киргизии, К-100 из Узбекистана, среднеурожайные (1,5-1,9 т/га): К-105, К-106 из Киргизии, К-107 из Туркменистана, низкоурожайные (менее 1,5 т/га): К-108, К-109 из Туркменистана (таб.3).

Из образцов 2009 года посева к высокоурожайным относятся (более 1,0 т/га): К-178, К-182 из Таджикистана, К-186 из Киргизстана, К-190 из Туркменистана, К-192 из Узбекистана, к низкоурожайным (менее 0,6 т/га) - К-187 из Киргизии, К-188 из Туркменистана, К-191 из Таджикистана. Остальные образцы (К-177, К-179, К-183, К-185 из Таджикистана, К-180, К-184, К-193 из Киргизстана, К-181 из Узбекистана, К-189 из Туркменистана) относятся к среднеурожайным (таб.4).

Семенная продуктивность сильно связана с урожайностью сухой (г-0,85) и зеленой массы (r=0,77) а также с густотой стояния (г=0,95). У образцов коллекции солянки восточной 2007 года посева семенная продуктивность варьировала в пределах от 39 кг/га (К-109) до 117 кг/га (К-96, К-97, К-100). Наименьшие показатели по семенной продуктивности солянки восточной были отмечены в 2010 году, что связано с вялым протеканием фазы цветения из-за неблагоприятных метеорологических условий.

Таблица 4. Кормовая продуктивность образцов солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 г. посева (в среднем за три года _изучения)___

Образцы Зеленая масса (т/га) Процент от стандарта Сухая масса (т/га) Процент от стандарта

К-176 (стандарт) 1,93 0,74

К-177 1,87 96,9 0,72 97,3

К-178 2,71 140,4 1,04 140,5

К-179 2,13 110,4 0,81 109,5

К-180 2,30 119,2 0,89 120,3

К-181 2,21 114,5 0,85 114,9

К-182 3,89 101,6 1,52 105,4

К-183 2,14 110,9 0,83 112,2

К-184 2,21 114,5 0,83 112,2

К-185 2,04 105,7 0,89 120.3

К-186 2,66 137,8 1,03 139,2

К-187 1,79 92,7 0,68 91,9

К-188 1,69 87,6 0,64 86,5

К-189 2,08 107,8 0,80 108,1

К-190 3,12 161.7 1,21 163,5

К-191 1,63 84,5 0,62 83,8

К-192 2,32 120,2 0,89 120,3

К-193 2,22 115,0 0.84 113,5

НСР0,5 0,68 0,27

У образцов солянки восточной коллекции 2009 года посева семенная продуктивность оказалась выше. В среднем за 3 года (2009-2011) наибольшую урожайность семян формировали образцы К-182 (158 кг/га), К-186 (167 кг/га), К-190 (173 кг/га), превысившие сорт-стандарт на 20,6-32,5%.

Оценка перспективных образцов в конкурсном сортоиспытании. В питомнике конкурсного сортоиспытания изучались и оценивались 3 образца (К-178, К-182, К-190). В качестве стандарта (Стандарт) использовался образец К-176- сорт Саланг, выведенный из природной популяции солянки восточной из Мубарекского района Кашкадарьинской области Узбекистана.

Из данных табл. 5 видно, что наибольшей кормовой продуктивностью отличился образец К-182, который в среднем за 2 года превысил стандарт на 0,51 т/га (на 76%).

Наибольшие показатели по семенной продуктивности в первый и во второй годы вегетации оказались также у образца К-182, который в среднем превосходил стандарт на 51 кг/га (50%) (таблица 6).

Таблица 5. Урожайность сухой кормовой массы солянки восточной в

конкурсном испытании 2010 г. посева

Образец 1-й (ноябрь 2011) год 2-й (ноябрь 2012) год В среднем за 2 года

Урожайность, т/га %к стандарту Урожайность, т/га %к стандарту Урожайность, т/га %к стандарту

К-176 (Стандарт) 0,53 0,89 0,71

К-178 0,62 117 1,48 166 1,05 148

К-182 0,59 111 1,91 173 1,25 176

К-190 0,60 113 1,52 162 1,06 149

НСР 0.5 0,16 0,39 1,20

Таблица 6. Урожайность семян солянки восточной в конкурсном испытании 2010 г. посева

Образец 1-й (ноябрь 2011) год 2-й (ноябрь 2012) год В среднем за 2 года

Урожайность, кг/га %к стандарту Урожайность, кг/га %к стандарту Урожайность, кг/га %к стандарту

К-176 (Стандарт) 43 161 102

К-178 58 134 193 120 126 124

К-182 64 149 242 150 153 150

К-190 61 142 237 147 149 146

НСР 0.5 21 20 91

ВЫВОДЫ

1. Из 32 образцов коллекции солянки восточной (Salsola orientalis S. G. Gmel.) разного эколого-географического происхождения выявлены ценные источники для введения в культуру и селекции по ряду признаков в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия:

-засухоустойчивые и солетолерантные образцы: К-96 (Таджикистан, Канибадам), К-97 (Таджикистан, Ленинабадская область), К-99 (Киргизстан, Таш-Кумыр), К-100 (Узбекистан, Чустский район), К-101 (Таджикистан, Аннинский район), К-102 (Таджикистан, Булак), обладающие наибольшей выживаемостью;

-высокорослые (К-105, К-106, К-107, К-108) в качестве исходного материала для создания сенокосных сортов, низкорослые (К-95, К-97, К-103) для формирования пастбищных сортов;

-раннеспелые (К-105, К-108), среднеспелые (К-95, К-96, К-97, К-98, К-99, К-100, К-101, К-103, К-104, К-108), позднеспелые (К-102, К-108);

-с высокой кормовой продуктивностью (К-96, К-97, К-98, К-99, К-100, К-101, К-102, К-103, К-104, К-178, К-182, К-186, К-190, К-192)

-с высокой семенной продуктивностью (К-178, К-182, К-186, К-190), превысившие стандарт (сорт Саланг) на 23-50%.

2. Быстрое развитие корневой системы на бурых почвах позволяет солянке восточной успешно адаптироваться к засушливым условиям полупустынной зоны Северо-Западного Прикаспия. В первый год жизни корни проникают на

глубину 160 см, на второй год жизни - 270 см и на третий год - на глубину 340 см.

3. Выявлены внутривидовые различия по интенсивности транспирации, дневному водному дефициту. Наиболее экономно расходуют влагу образцы солянки восточной К-105, К-107, К-108.

4. В условиях полупустынного гидротермического режима Северо-Западного Прикаспия суточный ритм цветения приурочен к первой половине дня. Наиболее интенсивно цветение происходит в утренние часы (7:00-12:00) при температуре 21,6-37,1 °С и относительной влажности воздуха 19,7-44,9 %. Сезонный ритм цветения растягивается на 2-2,5 месяца с июля до середины сентября, пик в ходе сезонного цветения приходится на август.

5. Биологические особенности солянки восточной (высокая выживаемость растений, формирование мощной и глубокопроникающей корневой системы, экономное расходование влаги на транспирацию, успешное прохождение полного жизненного цикла с образованием полноценных семян) обусловливают повышенную адаптивность этого растения к экстремально жестким гидротермическим условиям полупустыни Северо-Западного Прикаспия.

6. Среди перспективных образцов в конкурсном сортоиспытании наиболее продуктивным является образец К-182. Этот образец превосходит стандарт (сорт Саланг) по урожайности зеленой массы (3,89 т/га) на 105,4%, по сухой массе (1,25 т/га) на 50%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Включить отобранные перспективные образцы солянки восточной (К-178, К-182, К-190) в селекционные программы по изучению и формированию пастбищных сортов для аридных районов Юга России.

Для создания долголетних осенне-зимних пастбищ для овец в аридных районах Северо-Западного Прикаспия рекомендуется перспективный образец К-182, обладающий высокой кормовой и семенной продуктивностью.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах, рекомендованых ВАК РФ

1. Санжеев В.В. Изучение образцов солянки восточной (Salsola orientalis) в Северо-Западном Прикаспии / Санжеев В.В. Шамсутдинов Н.З. // Кормопроизводство. 2012, № 8. С. 30-32.

2. Санжеев В.В. Особенности формирования корневой системы солянки восточной (Salsola orientalis) на бурых почвах полупустынной зоны СевероЗападного Прикаспия. / Санжеев В.В., Шамсутдинов Н.З. // Кормопроизводство, № 2, 2013 г. С. 36-38.

Работы, опубликованные в других изданиях

3. Санжеев В.В. Разработка фитоценотической технологии и создание полигона восстановления самовозобновляемых кормовых фитоценозов на залежных землях в аридных районах России / Шамсутдинов Н.З., Буравцев В.Н., Зонн И.С., Зотов A.A., Ионис С.Ю., Суханов Г.Н., Матвеев А.Н., Шамсутдинов З.Ш., Санжеев В.В., Недюлин В.Н. // Фундаментальные исследования и их реализация в агропромышленном комплексе России (материалы научной конференции РАСХН). Москва, 14-15 апреля 2010 г. С. 170-175.

4. Санжеев В.В. Кейреук (Salsola orientalis) - перспективное кормовое растение для фитомелиорации полупустынных пастбищ Северо-Западного Прикаспия / Санжеев В.В., Хамидов A.A., Шамсутдинов Н.З. // Нетрадиционное растениеводство. Селекция и генетика. Эниология. Экология и здоровье (материалы XIX международного симпозиума). Симферополь, 12-19 сентября 2010 г. С.721-723.

5. Санжеев В.В. Ресурсосберегающие технологии экологической реставрации опустыненных пастбищных земель / Шамсутдинов Н.З., Зотов A.A., Матвеев A.B., Санжеев В.В // Инновационные технологии в мелиорации (Материалы международной научно-практической конференции). Москва, 13 апреля 2011 г. С. 343-347.

6. Санжеев В.В. Использование галофитов для фитомелиорации аридных земель России / Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З., Зонн И.С., Хамидов A.A., Санжеев В.В. // Проблемы освоения пустынь, № 1-2, 2012. С.56-57.

7. Санжеев В.В. О водном режиме солянки восточной (Salsola orientalis) в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия / Санжеев В.В., Шамсутдинов Н.З. // Охрана био-ноосферы. Эниология. Нетрадиционное растениеводство. Экология и медицина (материалы XXI международного симпозиума).г. Алушта, 9-16 сентября 2012 г. С. 391-397.

Подписано к печата 08.11.2013 Формат 60х84/16.Бумага офсетная. Печать офсетная. Объем: 1 п.л. Тираж: 110 экз. Заказ №. 51-49 Отпечатано в типографии ООО «Копи-Р Групп» 190000, Россия,Санкт-Петербург,пер. Гривцова, д. 6, лит. Б

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Санжеев, Вадим Валериевич, Москва-Луговая

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

КОРМОВ ИМЕНИ В.Р. ВИЛЬЯМСА

На правах рукописи

04201453362

Санжеев Вадим Валериевич

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ ОSALSOLA ORIENTALIS S.G. GMEL.) В АРИДНЫХ РАЙОНАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

06.01.05 — селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, Шамсутдинов Нариман Зебриевич

Москва-Луговая -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1. Систематическое положение 10

1.2. Ареал солянки восточной 10

1.3. Экологические и биологические особенности солянки восточной 10

1.3.1. Онтогенез солянки восточной 13

1.3.2. Эколого-физиологические особенности солянки восточной 17

1.4. Народно-хозяйственное значение солянки восточной 20

1.5. Исследования по введению в культуру солянки восточной 23

1.6. Обоснование направления исследований по введению в культуру солянки восточной в Северо-Западном Прикаспии 25 ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ СЕВЕРОЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ 28

2.1. Характеристика почвенно-климатических условий района проведения исследований 28

2.1.1. Климат 28

2.1.2. Почвы 29

2.2. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований (2007-2011 гг.) 32

2.3. Материал, методика и техника проведения исследований 37

2.3.1. Исходный материал 37

2.3.2. Методика исследований 41 ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫЕ ПРИЗНАКИ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ 48

3.1. Фенологические наблюдения за ростом и развитием коллекционных образцов солянки восточной 48

3.1.1. Фенология солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева 48

3.1.2. Фенология солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 года посева 52

3.2. Лабораторная и полевая всхожесть семян солянки восточной 54

3.2.1. Лабораторная всхожесть семян 54

3.2.2. Полевая всхожесть семян и агротехнические приемы при введении в культуру 54

3.3. Динамика численности и выживаемости коллекционных образцов солянки восточной 58

!

3.3.1. Динамика численности и выживаемости солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева 59

3.3.2. Динамика численности и выживаемости солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 года посева 62

3.4. Динамика линейного роста коллекционных образцов солянки восточной 62

3.4.1. Динамика роста солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева 64

3.4.2. Динамика роста солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 года посева 69

3.5. Особенности формирования корневых систем солянки восточной в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия 74

3.6. Особенности цветение солянки восточной 82 Глава 3.7. О водном режиме солянки восточной 86

3.7.1. Интенсивность транспирации 87

3.7.2. Концентрация клеточного сока 94

3.7.3. Дневной водный дефицит 95

3.7.4. Корреляция некоторых параметров водного режима 96

3.8. Динамики выживаемости, роста солянки восточной в контрольном питомнике 99

3.8.1. Динамика численности и выживаемости растений солянки восточной в контрольном питомнике 2009 года посева 101

3.8.2. Линейный рост перспективных образцов 101

3.9. Особенности развития перспективных образцов в конкурсном сортоиспытании 105 3.9.1. Вегетационный период 105

3.10. Химический состав и питательная ценность образцов солянки восточной 108 Заключение 110 ГЛАВА 4. ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЦЕННОСТЬ СОЛЯНКИ ВОСТОЧНОЙ 112

4.1. Кормовая продуктивность коллекционных образцов солянки восточной 112

4.1.1. Кормовая продуктивность и структура урожая солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева 112

4.1.2. Кормовая продуктивность и структура урожая солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 года посева 118

4.2. Семенная продуктивность коллекционных образцов солянки восточной 125

4.2.1. Семенная продуктивность образцов солянки восточной в коллекционном питомнике 2007 года посева 125

4.2.2. Семенная продуктивность образцов солянки восточной в коллекционном питомнике 2009 года посева 126

4.3. Продуктивность перспективных образцов в контрольном питомнике 129

4.4. Продуктивность перспективных образцов солянки восточной в конкурсном сортоиспытании 133

4.5. Корреляционные связи меяеду хозяйственными признаками 137 Заключение 137 ВЫВОДЫ 139 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ И СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ 141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142

ПРИЛОЖЕНИЯ 156

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Хозяйствующие субъекты Северо-Западного Прикаспия являются преимущественно аграрными регионами с высоким удельным весом земель сельскохозяйственного назначения (89%). Традиционной отраслью хозяйства является животноводство. Ведущими отраслями животноводства являются разведение мелкого и крупного рогатого скота, базирующиеся в основном на сухостепных и полупустынных пастбищах. Природные кормовые угодья характеризуются низкой урожайностью кормовой массы (не более 0,30 т/га) и резкими ее колебаниями по годам и сезонам года (Шамсутдинов, 1995; Шамсутдинов, Савченко, Шамсутдинов, 2001, Джапова и др., 1991, Джапова, 2007).

Вследствие нерационального антропогенного воздействия (перевыпас скота, вырубки кустарников, полукустарников на корм и топливо) и периодических засух значительные площади естественных пастбищ * деградировали. Прямым следствием этого явилось обеднение биологического разнообразия. Значительно снизилось качество кормов. Частичное восстановление пастбищ вызвало развитие значительных по площади сообществ ковылей, которые малопригодны для скота. Многие растения, отличающиеся высокими кормовыми свойствами (камфоросма Лессинга, прутняк), практически выведены из травостоя. По данным геоботанических исследований продуктивность естественных пастбищных экосистем снизилась в 2-3 раза. Ветровой эрозии подвержено около 60% пастбищных земель, более 50% почв в той или иной степени засолены (Р. Р. Джапова и др., 1991, 3. Ш. Шамсутдинов, 1995; 3. Ш. Шамсутдинов, Н. 3.Шамсутдинов, 2002, 2007).

Количество производимых кормов в настоящее время не обеспечивает потребности скота из-за низкого урожая естественных пастбищ, что является серьезной преградой для роста благосостояния населения.

Неудовлетворительное состояние пастбищных экосистем в животноводческих хозяйствах Северо-западного Прикаспия выдвигает

задачу разработки методов восстановления биоразнообразия, продуктивности и устойчивости деградированных пастбищных экосистем.

Как показывают работы научных учреждений стран Средней Азии и Казахстана, решающая роль в создании прочной кормовой базы в аридных районах принадлежит коренному улучшению естественных кормовых угодий и созданию высокопродуктивных культурных пастбищ (Нечаева, 1959; Шамсутдинов, 1975; Ибрагимов, 1975; Синьковский, 1961). В экстремальных условиях полупустынной зоны Северо-Западного Прикаспия (малое количество осадков, засоленность почв) выращивание традиционных культурных кормовых растений без орошения практически невозможно или вообще нерентабельно. Поэтому главным источником растительных ресурсов, отбора новых видов растений для целей облагораживания аридных пастбищ и биотической мелиорации деградированных земель является природная флора пустынь, полупустынь, сухих степей и гор. Именно дикорастущие виды, населяющие аридные районы, являются носителями конкретного продуктивного и адаптивного потенциала с высокой средообразующей функцией, сформированного в процессе эволюционного развития вида на основе естественного отбора.

Для улучшения полупустынных пастбищ необходимо изыскать высокоурожайные виды и формы кормовых растений, отличающиеся устойчивым урожаем кормовой массы, хорошей поедаемостью, питательностью и перевариваемостью, быстрым отрастанием весной и после стравливания, равномерностью созревания семян, дружностью их прорастания (Ларин, 1969; Бурыгин, 1952; Нечаева, 1959; Шамсутдинов, 1969, 1975).

Исследованиями П. П. Бегучева (1940, 1960, 1971), Ставропольского НИИ сельского хозяйства (Дударь, 1950), Калмыцкого НИИ сельского хозяйства (Гольдварг; Цаган-Манджиев, 2010) выделены перспективные кормовые полукустарники: кохия простертая {Kochia prostrata Schrad.) терескен серый (Eurotia ceratoides Losinsk.), полынь белая {Artemisia

absinthium L.), способные восстановить и повысить продуктивность деградированных пастбищ в аридных районах Северо-Западного Прикаспия.

К концу 1970-х годов в Среднеазиатских республиках СССР в результате многолетних исследований Института пустынь АН Туркменской ССР (Нечаева, Приходько, 1966), Всесоюзного научно-исследовательского института каракулеводства (Сергеева, 1954; Гаевская, 1971 г; Шамсутдинов, 1963, 1964, 1969, 1973, 1975; Шамсутдинов, Назарюк, 1978; Чалбаш, 1963; Махмудов, 1968; Шегай, 1973; Ибрагимов, 1975), Института ботаники Узбекской ССР (Бурыгин, Закиров, Запрометова, Паузнер, 1956; Саидов, 1969; Головченко, 1962, 1971; Момотов, 1973) выявлены перспективные кормовые растения для создания долголетних пастбищ: саксаул черный (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin), саксаул белый {Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. & Buhse), чогон {Halothamnus subaphyllus Aell.), прутняк {Kochia prostrata (L.) Schrad.), терескен серый (Eurotia ceratoides (L.) C.A. Mey), камфоросма (Camphorosma monspeliaca subsp. lessingii (Litv.) Aell) и др.

К числу новых кормовых растений, пригодных для улучшения полупустынных пастбищ Северо-Западного Прикаспия, относится и солянка восточная {Salsola orientalis S.G. Gmel.).

Солянка восточная, кейреук (узб.) {Salsola orientalis S.G. Gmel.) -ценное кормовое растение, отличающееся высокой урожайностью, хорошей поедаемостью, питательной ценностью, исключительной устойчивостью к засухе и другим неблагоприятным условиям среды широко применяется для создания высокопродуктивных пастбищ в станах Средней Азии. К недостаткам можно отнести плохую поедаемость в летний период. Поэтому солянку восточную используют в качестве компонента в травосмеси для создания осенне-зимних пастбищ; отличается высокой кормовой продуктивностью в смесях с кохией простертой, мятликом луковичным, житняком гребневидным.

Высокая экологическая устойчивость солянки восточной к экстремальным условиям аридного климата Среднеазиатских пустынь,

способность к формированию сравнительно высокой кормовой продукции дают основания для проведения исследований по разработке биологических основ введения этого ценного кормового полукустарника в полупустынной зоне Северо-Западного Прикаспия.

По своим биологическим и экологическим свойствам солянка восточная может является перспективным кормовым растением для создания осенне-зимних пастбищ в полупустынной зоне Российского Прикаспия.

В этой связи нами проводились экспериментальные исследования эколого-биологических свойств и хозяйственно-ценных признаков солянки восточной {Salsola orientalis S.G. Gmel.), как биологической основы для введения в культуру.

Цель исследований. Основной целью исследований является изучение биологических особенностей и выявление перспективных образцов солянки восточной {Salsola orientalis S.G. Gmel.) для непосредственного введения в культуру и создания перспективного исходного материала для формирования высокопродуктивных, экологически устойчивых сортов для фитомелиорации засоленно-солонцовых бурых почв Северо-Западного Прикаспия.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Создать коллекцию образцов солянки восточной {Salsola orientalis S.G. Gmel.) различного эколого-географического происхождения (20072009гг);

2. Изучить эколого-биологические свойства и оценить хозяйственно-ценные признаки коллекционных образцов солянки восточной (2008-2011 гг);

3. Выявить перспективные образцы солянки восточной для введения в культуру в качестве исходного материала для формирования новых засухоустойчивых и толерантных к солевому стрессу и дефициту влаги (2009-2011 гг);

4. Изучить особенности цветения и формирования семенной продуктивности популяций солянки восточной (2008-2011 гг);

5. Провести сравнительное эколого-физиологическое изучение водного режима популяции солянки восточной (2011 г);

6. Оценить перспективные образцы солянки восточной в конкурсном сортоиспытании

Научная новизна. Впервые проведена сравнительная оценка коллекционных образцов солянки восточной (Salsola orientalis S.G. Gmel.) разного эколого-географического происхождения по основным эколого-биологическим свойствам (фенология развития, динамика численности и выживаемости всходов и взрослых растений, динамика роста растений, характер формирования корневых систем, особенности биологии цветения, особенности водного режима), оценка кормовой и семенной продуктивности по годам.

Практическая значимость работы. На основе многолетнего изучения коллекционных образцов солянки восточной отобраны перспективные из них для введения в культуру и в качестве исходного материала для формирования засухоустойчивых экотипов и биотипов солянки восточной в условиях аридного климата Северо-Западного Прикаспия.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Систематическое положение

Солянка восточная {Salsola opientalis S.G. Gmel., Salsola rígida Pali.) относится к секции Caroxylon (Thunb.) рода Salsola L. (Caspia Galushko) колена Salsoleae C.A.Mey подсемейства Spirolobeae C.A.Mey семейства Chenopodiaceae Less. (Vent.) порядка Centrospermae Engl класса двудольных растений (Флора СССР, 1936).

1.2. Ареал солянки восточной

Солянка восточная имеет весьма широкий ареал, охватывающий Иран, Северо-Западный Афганистан, Северо-Западный Китай, Западную Индию, а в странах бывшего СССР - Россия (Дагестан), Арало-Каспийскую низменность, Прибалхашье, Кызылкумы, Каракумы, Туркменистан, горную Киргизию (Шамсутдинов, 1975). Л. Е. Родин (1963) отмечает широкое распространение солянки восточной в западном Туркменистане на землях древнего орошения. Наиболее насыщенными участками ареала солянки восточной являются Мангышлак, Приаральские Каракумы, Кызылкумы, низовья реки Сырасу (Махмудов М. М., 1991).

1.3. Экологические и биологические особенности солянки восточной

Солянка восточная {Salsola orientalis S.G. Gmel.) - полукустарничек, от основания сильно ветвистый с жесткими, корявыми, деревянистыми ветвями и однолетними побегами, покрытыми короткими, курчавыми волосками (Шамсутдинов, 1974, 1975) (рис.1).

Как вид солянка восточная представляет сложную морфобиологическую структуру, распадающуюся на различные эколого-географические типы.

Рис. 1.3.1 Куст солянки восточной (К-97) в фазе бутонизации (июнь 2010 г.)

Изучение и оценка образцов солянки восточной в полынно-эфемеровой пустыне (Узбекистан), собранных в различных почвенно-климатических условиях, показали, что данный вид характеризуется большой внутривидовой изменчивостью по морфо-биологическим свойствам и продуктивности (З.Ш. Шамсутдинов 1975,1996, А. А. Хамидов, 1977).

Еще в 1851 году Фенселем были выделены две разновидности солянки восточной:

• уаг уестандартке - побеги и листья сильно опущены короткими курчавыми волосками, не опадающими до конца вегетации.

• уаг соЬ/еБсепБ - побеги и листья слабо опущены рано опадающими волосками.

У. Пратов (1970), изучавший флору маревых Ферганской долины по морфологическим признакам (длине прицветничковых листьев, опущению) выделяет две разновидности солянки восточной: коротко прицветнолистную и длинно прицветнолистную.

И.Ф. Момотов и И. Мамасалиев (1965), И. Мамасалиев (1967) в пустыне Северо-Западного Кызылкума описали популяции солянки восточной произрастающие на различных экологических условиях: гипсофильную, галофильную, петрофильную экоформы.

На пастбищах Кызылкум произрастают преимущественно галофильная и гипсофильная экоформы солянки восточной. У гипсофильной экоформы окраска стебля, побегов розово-красноватая, волоски редкие, длинные; у галофильной - преимущественно желтая, волоски расположены гуще, курчавые. Длина побегов галофильной экоформы меньше, чем у гипсофильной. Для гипсофильной экоформы солянки восточной также характерно интенсивное образование листьев и большое количество междоузлий (М.М. Махмудов, 1991).

Солянка восточная обладает рядом ценных биологических свойств, способствующих активной жизнедеятельности в жестких условиях пустыни, где она растет одиночными кустами и реже - сплошными сообществами. Она характеризуется широкой приспособленностью к почвам; растет в основном за счет влаги атмосферных осадков; развивает мощную корневую систему универсального типа, использующую влагу и питательные вещества нижних слоев почвогрунта. В зависимости от физико-химических свойств, сложения почвенного профиля корневая система проникает на глубину 1,5-7,0 м, иногда достигая капиллярной каймы увлажнения (Шамсутдинов, 1975).

Солянка восточная произрастает на сероземах, такырных, серо-бурых почвах, на маломощных песках, местами заходит довольно высоко в горы, на склоны останцовых гор (Ларин и др., 1951; Коровин, 1961; Момотов и Мамасалиев, 1965).

Биология и экология солянки восточной в той или иной степени изучены в природе и культуре (Подольская, 1943, 1952, Махмудов,