Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка исходного материала люцерны изменчивой для селекции высокопродуктивных сортов в условиях Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Оценка исходного материала люцерны изменчивой для селекции высокопродуктивных сортов в условиях Среднего Поволжья"

На правах рукописи

ВОЛОДИНА ИРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ЛЮЦЕРНЫ ИЗМЕНЧИВО И ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.05 — селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

28 ОКТ 2015

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

005563930

Пенза 2015

005563930

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства имени П.Н. Константинова»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор с-х. наук, главный научный сотрудник ФГБНУ «Поволжский НИИСС» Казарин Владимир Фёдорович

доктор с.-х. наук, профессор кафедры общей биологии агротехнологического института ФГБОУ ВПО «ГАУ Северного Зауралья» Дкжова Наталья Николаевна

Ведущая организация:

кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник отдела кормопроизводства ФГБНУ «Пензенский НИИСХ» Тимошкина Ольга Юрьевна

ФГБНУ «ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса»

Защита состоится «27» ноября 2015 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.053.01 при ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

Тел./факс: 8 (8412) 62-83-59; E-mail: dspenza@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА.

Автореферат разослан « 2015 г., автореферат и диссертация

размещены на сайте: http://pgsha.penza.net

Ученый секретарь диссертационного совета

/ t/

В.А. Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производство продукции сельского хозяйства в Поволжском регионе всегда было лимитировано гидротермическими условиями. В последние десятилетия очевидны глобальные, региональные и локальные изменения климата, в результате которых получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур становится проблематичным. Для решения возникающих проблем необходимо вести селекционный процесс, направленный на повышение пластичности создаваемых сортов и гибридов люцерны, реализующих свой потенциал в условиях региона. Сорта люцерны, допущенные к использованию в Средневолжском регионе, ещё не достаточно приспособлены к условиям зоны, поэтому подбор и оценка исходного материала, а также создание высокопродуктивных сортов отвечающих экстремальным условиям региона, актуально и представляет особый интерес, как в теоретическом, так и в практическом плане.

Цель исследований. Создание и изучение селекционного материала люцерны с повышенной урожайностью кормовой массы и семян на уровне или выше лучших стандартных сортов, в сочетании с повышенной питательностью.

При выполнении исследований были поставлены следующие задачи:

- изучить основные биологические свойства и хозяйственную ценность образцов люцерны изменчивой;

- выделить высокопродуктивные образцы, устойчивые к экстремальным условиям лесостепи Среднего Поволжья для дальнейшей селекции;

- провести биометрический анализ количественных признаков и установить корреляционные связи между ними;

- изучить влияние режима использования травостоя на семенную продуктивность люцерны;

- определить показатели экономической эффективности выращивания нового сорта.

Научная новизна. В условиях лесостепи Среднего Поволжья проведена оценка по адаптивным и биологическим свойствам, хозяйственно-ценным признакам сортов и популяций люцерны различного селекционного происхождения. Установлены особенности варьирования наиболее важных признаков этой культуры и их взаимосвязь при выращивании в условиях недостаточного увлажнения. Впервые в условиях Среднего Поволжья проведена оценка изучаемых сортов и популяций на засухочувствительность. Отобраны и включены в селекционный процесс высокоурожайные образцы люцерны, устойчивые к экстремальным условиям Средневолжского региона.

Практическая ценность. Среди сортов и популяций люцерны выделены формы с высокой урожайностью, облиственностью и питательностью корма, повышенным числом бобов в кисти и семян в бобе, а также другими полезными свойствами. Отобраны популяции люцерны с благоприятными сочетаниями хозяйственно-ценных признаков. Создан продуктивный сорт люцерны Изумруда, включенный с 2014 года в Государственный реестр селекционных до-

стижений по 4 и 7 регионам. Создан сорт Иволга, который в 2014 году передан в государственную комиссию по сортоиспытанию.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Результаты оценки нового селекционного материала люцерны с повышенной урожайностью кормовой массы и семян.

2. Биометрический анализ наиболее значимых количественных признаков и корреляционная связь между ними.

3. Влияние режима использования травостоя на семенную продуктивность люцерны.

4. Создание нового сорта люцерны изменчивой Изумруда.

5. Экономическая эффективность нового сорта люцерны Изумруда.

Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие

в проведении полевых и лабораторных исследованиях, учётов и наблюдений, проанализировал и обобщил результаты экспериментов за 2007-2013 гг. Доля установленного авторства по сортам: Изумруда - 15 %, Иволга -20 %.

Автор выражает благодарность научному руководителю - доктору с.-х. наук Казарину Владимиру Фёдоровичу, а также глубокую признательность кандидату биол. наук Курьянович Анне Антоновне, научным сотрудникам: Лапиной Муслиме Шайхиевне, Абраменко Ирине Степановне и всему коллективу лаборатории интродукции, селекции кормовых и масличных культур за оказанную помощь при сборе и обработке полученных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы ежегодно с 2009 по 2014 год докладывались в форме отчета на заседаниях ученого совета Поволжского НИИСС, а также на международных, областных, региональных конференциях и семинарах: Саратов (2009, 2012, 2013), Кинель (2010, 2011), Казань (2011, 2012). Материалы работы экспонировались на выставках регионального уровня.

Публикация материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 5 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 171 странице компьютерного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, библиографического списка и 21 приложения. Работа иллюстрирована 18 рисунками и содержит 36 таблиц. Библиография включает 254 литературных источника, из которых 28 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия, материалы и методика исследований

Полевые опыты закладывали на полях экспериментального кормового севооборота ФГБНУ «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства имени П. Н. Константинова» в 2007-2013 годы.

Почвенный покров участка представлен типичным среднегумусным чернозёмом тяжелосуглинистого механического состава.

Погодные условия за период проведения исследований (2007-2013 гг.) охватывают всё многообразие агроклиматических особенностей региона. Так 2007 и 2008 годы характеризовались как достаточно увлажненные, (ГТК за вегетационный период - 1,1). В 2009 году из-за малого количества осадков (170 мм) ГТК составил 0,5 - что соответствует очень засушливым условиям. 2010 год характеризовали как особенно засушливый и жаркий, когда отмечалась наименьшая за все годы наблюдений (от 1906 г.) сумма осадков -84 мм, (ГТК = 0,3) и характеризует условия как сухие. 2011, 2012 и 2013 годы были благоприятными для роста и развития растений, но они отличались неравномерностью выпадения осадков в течение вегетации.

Решение поставленных задач осуществлялось постановкой и проведением полевых опытов, сопровождающихся сопутствующими наблюдениями, учетами и анализами.

Экспериментальная работа проводилась с учетом методики Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989); Методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами; ВНИИ кормов (1997); Практикума по научным основам в агрономии (Глухов-цев, 2006). Анализ структуры семенного травостоя проводили в лабораторных условиях по методике И. В. Вайнагий (1974).

Делянки в опытах двух, трех и пяти рядковые с учетной площадью 2,0 м2 5,0; 10,0 и 25,0 м2, повторность 2-4 кратная. Размещение вариантов рендомизированное, агротехника - общепринятая для возделывания люцерны в Самарской области.

Посев селекционного материала проводился в первой, второй декадах мая и в первой декаде июня. Уборка опытных посевов на изучение кормовой продуктивности осуществлялась в период «бутонизация - начало цветения». Учет урожая семян проводили путем обмолота, взвешивания с опытных делянок и последующего пересчета результатов на 1 м2 при влажности семян 13 %. Гибридизация в питомниках поликросса происходила при естественном переопылении между лучшими высеянными сортообразцами.

Полученный цифровой материал обработан математическими методами корреляционного и дисперсионного анализов по Б. А. Доспехову с использованием пакета прикладных программ Excel 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Создание и оценка нового селекционного материала

В повышении эффективности селекции люцерны достаточно плодотворным и результативным является метод создания сложногибридных и синтетических популяций на основе биотипического отбора из гибридов с высоким эффектом гетерозиса.

Для достижения поставленной цели были сформированы 16 сложногибридных популяций, созданных методом поликросса с последующим биотипическим отбором, т. е. объединением поликроссных потомств по определённым признакам: типу корневой системы, габитусу растений, форме

бобов и т.д. За стандарт принят районированный сорт люцерны местной селекции Куйбышевская.

Продолжительность вегетационного периода. Изучаемый в конкурсном сортоиспытании материал люцерны характеризовался незначительными колебаниями продолжительности вегетационного периода. Период «отрастание - начало цветения» составил в среднем 53 дня. Второй укос формировался за 46 дней, т. е. на 7 дней быстрее, чем первый. Период «начало отрастания -созревание» в разные годы колебался от 110 до 119 дней. Среди изучаемых сортов и популяций наиболее скороспелыми были Биотип 1, Гюзель СП-03 и Популяция 4.

Высота растений люцерны в среднем за 4 года использования варьировала у разных образцов от 59,8 до 63,6 см. Максимально превысили стандарт две популяции - Татарская пастбищная 99 и Популяция 2. Выявлена средняя положительная корреляция между высотой растений и урожайностью зеленой массы г = 0,39.

Облиственность растений. В результате изучения облиственности в конкурсном сортоиспытании (КСИ-2007) установлено, что в среднем за 3 года пользования наибольшее количество листьев имели 5 сортов: Высокобелковая (57,8 %), Популяция супер (56,4 %), Мечта (55,7 %), Татарская пастбищная СП-03 (55,1 %) и Биотип 1(54,3 %) с превышением над стандартом на 7,7-14,7 %. Во втором цикле конкурсного сортоиспытания общая облиственность образцов была несколько ниже, чем в первом (таблица 1).

Таблица 1 - Облиственность сортов и популяций люцерны

Сорт, популяция Фаза бутонизации, % Прибавка к %

2008 -2010 2009 -2011 средняя за цикл

Куйбышевская 50,4 40,2 45,3 .

Биотип 1 54,3 45,9 50,1 10,6

Гюзель СП-03 54,2 45,8 50,0 10,4

Татарская пастбищная 99 53,9 44,5 49,2 8,6

Популяция 4 53,7 44,0 48,9 7,8

НСРоз 2008-20 Юг. 0,22

НСРо5 2009-2011 г. 0,44

Это можно объяснить действием длительной засухи 2009-2010 гг. В среднем за два цикла испытаний наибольшее превышение по облиственности над районированным сортом Куйбышевская отмечено у популяций Биотип 1 (10,6 %) и Гюзель СП-03 (10,4 %).

Урожай зеленой массы и сухого вещества. При изучении урожайности зелёной массы сортов и популяций были выделены 5 номеров, превышающих стандарт: Биотип 1 (40,0%), Татарская пастбищная 99 (23,2%), Многоукосная (22,4%), Татарская пастбищная СП-03 (21,1%) и Популяция супер (20,0%). Остальные сорта и популяции превышали стандарт,на 11,5-19,7 %. По выходу сухого вещества выделились 5 образцов, как в первом, так и во втором укосе с

превышением над сортом Куйбышевская от 17,7 до 39,1 %: Биотип 1, Популяция супер, Гюзель ПП, Многоукосная и Популяция 4.

Во второй закладке конкурсного сортоиспытания 2008 года по урожаю кормовой массы три образца имели превышение над стандартом от 10,9 до 27,7%.

В среднем за годы исследований наибольший урожай кормовой массы получен по сорту Биотип 1 (52,5 т с 1 га), прибавка 40,0 %, несколько ниже у сортов Татарская пастбищная 99 (46,2 т с 1 га) и Популяции 4 (43,8 т с 1 га) превышение над стандартом составило 23,0 и 17,0 % соответственно (таблица 2).

Таблица 2 — Урожайность зеленой массы, сухого вещества сортов

и популяций люцерны в конкурсном сортоиспытании (2008-2011 гг.)

Сорт, популяция Зеленая масса, т с 1 га Прибавка К % Сухое вещество, т с 1 га Прибавка к %

Куйбышевская 37,5 - 9,8 -

Биотип 1 52,5 40,0 13,4 37,0

Татарская пастбищная 99 46,2 23,0 12,1 24,0

Популяция 4 43,8 17,0 11,4 16,0

Гюзель СП-03 42,5 13,0 11,1 13,0

НСРоз 0,67 - 0.11 -

Образцы, выделившиеся по зеленой массе, были лучшими и по выходу сухого вещества с превышением над стандартом от 13,0 до 37,0 %. Высокоурожайная сложногибридная популяция люцерны возможна при условии, если её производные будут обладать хорошей общей комбинационной способностью (ОКС) и разнородной генетической структурой, которые являются основой высокой жизнеспособности и продуктивности создаваемой популяции. В среднем за 3 года пользования по сбору сухого вещества высокий эффект ОКС имели потомства популяций: Тёмно-зелёная, Биотип 1 и Популяция 13, превышение над средней по опыту составило 10,6 %, 14,6 и 20,0 % соответственно, они вошли в группу с высокой ОКС (таблица 3).

Таблица 3 - Оценка сортов и популяций люцерны на общую комбинационную способность по выходу сухого вещества (2011—2013 гг.)

Сорт, популяция Сухое вещество, т с 1 га Эффект ОКС, % Группа ОКС

Куйбышевская 51 6,2 82.6 низкая

Популяция 4 8.0 106.6 средняя

Биотип 1 8,2 114,6 высокая

Популяция супер 7,8 104,0 средняя

Тёмно-зелёная 9,0 120,0 высокая

Популяция 13 8.3 110,6 высокая

Среднее по опыту 7,5

НСР05 0.6

Химический состав и кормовая ценность урожая. Зеленая масса люцерны была подвергнута полному зоотехническому анализу. В результате исследований в двух циклах конкурсного сортоиспытания наиболее высоким содержанием протеина в первом укосе отличалась зеленая масса популяций: Татарская пастбищная 99 (15,9 %) и Биотип 1 (16,6 %), что на 1,0 и 1,7 % соответственно выше, чем у стандартного сорта Куйбышевская (таблица 4).

Таблица 4 - Химический состав зеленой массы сортов и популяций люцерны в среднем за 2 цикла конкурсного сортоиспытания (2008-2011 гг.)

Сорт, популяция В абсолютно сухом веществе, % Каротин, мг

протеин клетчатка жир БЭВ* на 1 кг корма

I укос

Куйбышевская 14,9 30,2 2,4 45,9 82,1

Биотип 1 16,6 29,1 2,9 44,6 101,9

Гюзель СП-03 15,8 30,0 2,6 45,0 93,8

Татарская пастбищная 99 15,9 29,4 2,7 45,2 92,3

Популяция 4 15,5 29,0 2,7 46,3 80,7

II укос

Куйбышевская 15,6 30,4 2,8 44,1 69,2

Биотип 1 17,6 29,0 3,1 43,4 103,6

Гюзель СП-03 17,0 28,2 3,0 43,9 78,6

Татарская пастбищная 99 17,0 29,4 2,9 44,2 95,8

Популяция 4 17,3 28,0 3,1 44,2 82,3

БЭВ* - безазотистые экстрактивные вещества.

Во втором укосе протеина в зелёной массе сортов и популяций содержалось больше, чем в первом, и было в пределах 17,0-17,6 %, что на 1,4-2,0 % превышает стандарт. У люцерны поедаемость корма во многом зависит от процентного содержания клетчатки. За годы изучения в КСИ-2007 выделены образцы, которые содержали клетчатки на 0,2-1,2 % меньше, чем стандарт. Липидная питательность корма у изучаемых образцов в среднем за два цикла находилась в пределах зоотехнических норм (1,5^,0 %) и составляла 2,58-3,13 %.

Каротин (С40Н5б) - это фотосинтетический пигмент, защищающий хлорофилл от повреждающего действия стрессовых факторов. Максимальное содержание каротина было в зеленой массе популяции Биотип 1 в первом укосе - 101,89 мг, во втором - 103,63 мг на 1 кг корма. Выявлена прямая тесная корреляционная зависимость между содержанием белка и каротина в среднем за два цикла - в первом укосе г = 0,89, во втором - г = 0,77.

Значимая отрицательная зависимость отмечена между белковостью зелёной массы и клетчаткой - в первом укосе г = -0,63, во втором - г = -0,75; между белковостью и БЭВ корреляция так же была отрицательной г = -0,81, во втором - г = -0,39.

Наибольший выход переваримого протеина с единицы площади в сумме за два укоса обеспечили образцы Биотип 1 и Татарская пастбищная 99, с превышением над стандартом более чем на 20,0 %, по выходу обменной энергии наивысшие показатели имела популяция Биотип 1 (таблица 5).

Таблица 5 - Кормовые достоинства сортов и популяций люцерны в сумме за два укоса, 2008-2011 гг.

Выход с 1 га посева

Сорт, популяция кормовые переваримый обменная

единицы, т протеин, т энергия, ГДж

Куйбышевская в! 9,1 1,4 92,6

Биотип 1 12,7 2,0 136,2

Татарская пастбищная 99 11,2 1,7 122,2

Популяция 4 10,6 1,6 115,6

Гюзель СП-03 10,3 1,6 112,2

НСРоз 0,07 0,03 0,46

Семенная продуктивность люцерны

Одним из главных показателей ценности сорта люцерны является высокая семенная продуктивность, без которой невозможно дальнейшее расширение посевных площадей. Поэтому одной из задач исследований было выделить в качестве исходного материала образцы с высоким потенциалом урожайности семян.

Урожай семян в питомнике конкурсного сортоиспытания (2011—2013 гг.) в среднем за годы исследований колебался в пределах 0,31-0,36 т с 1 га. Наибольший эффект ОКС показали сорта и популяции: Биотип 1 (19,4 %), Популяция 13 (14,5 %) и Популяция 2 (11,7 %), именно они вошли в группу с высокой ОКС (таблица 6). Пять номеров вошли в группу со средней общей комбинационной способностью, эффект ОКС составил 2,8-6,7 %.

Таблица 6 - Оценка сортов и популяций люцерны на общую комбинационную способность (2011-2013 гг.)

Сорт, популяция Урожай семян, т с 1 га Эффект ОКС, % Группа ОКС

Куйбышевская 0,24 78,9 низкая

Популяция 4 0,31 102,8 средняя

Биотип 1 0,36 119,4 высокая

Популяция 7 0,31 102,8 средняя

Популяция 2 0,34 111,7 высокая

Тёмно-зелёная 0,32 106,7 средняя

Популяция 13 0,35 114,5 высокая

Среднее по опыту 0,30

НСР05 0,02

Таким образом, на основании оценки поликроссных потомств на общую комбинационную способность выявлены перспективные номера, сочетающие в себе высокую кормовую и семенную продуктивность: Биотип 1, Тёмно-зелёная, Популяция 13.

Элементы семенной продуктивности. Урожайность семян растений люцерны определяется комплексом количественных признаков: число соцветий на растении, число бобов в соцветии, число семян в бобе и масса 1000 семян.

Количество соцветий на растении - один из главных элементов урожайности люцерны. В среднем за 2 года исследований этот признак у изучаемых образцов варьировал от 18 до 43 штук (таблица 7).

Таблица 7 - Элементы семенной продуктивности у сортов и популяций люцерны (2012-2013 гг.)

Сорт, популяция Кол-во соцветий на 1 побег Эффект ОКС, % Кол-во бобов в соцветии Эффект ОКС, % Кол-во семян в бобе Эффект ОКС, % Масса 1000 семян, г Эффект ОКС, %

Куйбышевская 20,3 78,9 11,9 89,7 2,7 86,1 2,16 97,3

Изумруда 21,8 84,8 13,2 100,0 3,3 106,1 2,22 99,1

Популяция 4 29,4 114,4 16,9 128,0 3,4 110,6 2,20 100,0

Гюзель СП-03 25,8 100,4 13,1 99,0 3,7 120,0 2,24 100,9

Популяция (км) 42,7 166,1 12,9 97,8 2,2 69,4 2,29 103,2

Популяция 7 25,9 100,7 13,9 105,9 2,8 90,0 2,27 102,3

Популяция 8 18,1 70,4 12,7 96,1 3,6 116,5 2,16 97,3

Популяция 2 19,2 76,2 14,6 110,5 3,0 97,4 2,26 101,8

Тёмно-зёленая 27,6 107,4 10,2 77,2 3,8 123,5 2,26 101,8

Популяция 13 32,9 128,0 16,1 121,8 3,5 112,5 2,32 104,5

Среднее по опыту 25,7 13,2 3,1 2,22

НСР05 0,36 0,27 0,06 0,03

Среди имеющихся сортов и популяций в основном преобладали образцы со средним количеством соцветий на растении 20-25 штук. При этом выделились 3 номера с их наибольшим количеством - Популяция (км) (42,7), Популяция 13 (32,9) и Популяция 4 (29,4) штук, именно они имели самый высокий эффект ОКС.

В среднем за годы исследований количество бобов в соцветии варьировало от 9 до 17. Популяция 4, Популяция 13 и Популяция 2 имели 16,9 бобов, 16,1 и 14,6 бобов в соцветии соответственно и имели высокую ОКС.

Немаловажное значение в повышении урожайности семян люцерны имеет количество семян в бобе. Среди изучаемых образцов преобладали формы со средним количеством семян 2-3 шт. в 1 бобе.

В процессе работы были выделены 6 номеров, с количеством семян в бобах 7-9 шт. - это Изумруда, Популяция 4, Гюзель СП-03, Популяция 8, Тёмно-зелёная и Популяция 13. Эти популяции имели высокую ОКС с превышением над средней по опыту от 10 до 23 %. Масса 1000 семян у изучаемых образцов варьировала в пределах 2,15-2,20 г. По данному признаку высокий эффект ОКС показали Популяция (км), Популяция 7 и Популяция 13.

Таким образом, в селекционном процессе на повышение семенной продуктивности люцерны будет особенно эффективен отбор селекционного материала по комплексу признаков: количество соцветий на один побег, количество бобов в соцветии, количество семян на один боб и масса 1000 семян.

Использование индекса засухочувствнтельности для характеристики засухоустойчивости изучаемых сортов и популяций люцерны

Надёжным критерием общей полевой засухоустойчивости считается степень снижения урожая в стрессовых условиях по сравнению с благоприятными. В проведенных исследованиях для оценки засухоустойчивости использовали индекс засухочувствительности (ИЗ) предложенный Р. А. Фишером (1991). В работе для определения ИЗ использовали урожай зелёной массы и семенную продуктивность растений люцерны в разные по влагообеспеченности годы: 2008 г. - достаточно увлажнённый, 2009 г. - засушливый, 2010 г. - сухой, 2011 г. - удовлетворительно влагообеспеченный.

Определение ИЗ с использованием различных элементов продуктивности в различные по влагообеспеченности годы позволяет более чётко дифференцировать сорта и популяции люцерны по засухочувствительности и более достоверно характеризовать их засухоустойчивость (таблица 8).

Таблица 8 - Засухочувствительность растений сортов и популяций люцерны в разные фазы развития

Сорт, популяция Индекс засухочувствительности

зелёная масса семена

2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г.

I укос II укос I укос II укос

Куйбышевская 0,19 0,87 0,13 0,64 0,58 0,27

Биотип 1 -0,18 0,81 0,05 0.63 -0,02 -0,24

Гюзель СП-03 0.17 0,84 0,10 0,65 0,15 -0,02

Популяция 4 0,17 0,84 0,14 0.67 0,21 -0,05

Татарская пастбищная 99 0,18 0,87 0,32 0,69 0,21 -0,02

При этом была выявлена тесная корреляционная зависимость между ИЗ и продуктивностью растений люцерны. Во втором цикле при определении ИЗ у выделившихся образцов были получены аналогичные данные и подтверждены корреляционные связи между исследуемыми параметрами (таблица 9).

Таблица 9 — Коэффициенты корреляции между урожаем зелёной массы,

семенной продуктивностью и индексом засухочувствительности

Коэффициент корреляции Зелёная масса Семена

I укос II укос 2010 г. 2011 г.

2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г.

г -0,99 -1,00 -0,99 -0,99 -1,00 -1,00

В двух циклах конкурсного сортоиспытания установлено, что наименьшей засухочувствительностью или наибольшей засухоустойчивостью обладали сорта и популяции: Биотип 1, Гюзель СП-03, Популяция 4 и Татарская пастбищная 99. Этот показатель можно использовать в селекционном процессе при создании высокопродуктивных засухоустойчивых сортов люцерны в условиях Среднего Поволжья.

Использование выделенных образцов в селекционной работе

В процессе работы над селекционной программой по люцерне была поставлена задача при поликроссном скрещивании проработать варианты создания сложногибридных популяций с широкой наследственной основой. В основу отбора положен комплекс признаков: кормовая и семенная продуктивность, корнеотпрысковость, облиственность, устойчивость к неблагоприятным климатическим факторам и биологическая устойчивость.

Популяции создавались на основе 5-ти, 7-ми и более гибридов и сортов, прошедших оценку по потомству. Исследования показали, что увеличение количества образцов позволяет добиться гетерозиса в поликроссном скрещивании по урожайности кормовой массы, облиственности, мощности развития травостоя.

Переопыление отобранных семей в питомниках поликросса позволило получить семена Буп] (первое поколение). Созданные сложногибридные популяции Буп, были оценены со стандартом и одновременно были высеяны в условиях изоляции для получения и изучения потомства в Буп2 и последующих поколениях.

Популяции, выделившиеся по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств использовали в качестве исходного материала в дальнейшей селекционной работе. Оценка в контрольном питомнике проводилась одновременно с селекционной доработкой. Лучшие сорта и популяции были высеяны в питомнике предварительного размножения.

Создание сорта люцерны изменчивой Изумруда. Сорт люцерны изменчивой Изумруда был выделен в 2010 году из популяции Биотип 1, созданный методом поликросса, с последующим биотипическим отбором на основе сорта Муслима и образцов коллекции ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, путем их переопыления между собой в питомнике поликросса. Признаки, по которым вели отбор растений следующие: высота,

облиственность, высокая урожайность кормовой массы, питательность. Также учитывали оптимальное сочетание кормовой и семенной продуктивности.

В 2003 году был произведен посев малого стационарного сортоиспытания, объединенных наиболее адаптивных и продуктивных растений высаженных в питомнике поликросса в 2002 году.

С 2003 по 2006 годы отобранная популяция Биотип 1 показывала повышенный урожай зеленой массы и семян. В связи с этим с 2007 года данный образец был высеян в конкурсном сортоиспытании для дальнейшего изучения его кормовых достоинств.

В среднем за два цикла испытаний травостой сложногибридной популяции Биотип 1 превысил стандарт по урожаю кормовой массы на 39,0 %, семян на 25,9 %, по содержанию протеина на 0,9 % (таблица 10), что послужило основанием для передачи этого сорта под названием Изумруда в 2010 году на Госиспытание.

Таблица 10 — Хозяйственно-биологическая характеристика сорта люцерны Изумруда

Показатель Куйбышевская Изумруда Отклонение от за цикл, (±), %

20082010 20092010 среднее 20082010 20092010 среднее

Урожай зеленой массы, ц с 1 га (сумма за год) 375,3 334,0 354,7 524,7 461,0 492,9 39,0

Урожай сена, ц с 1 га (сумма за год) 93,7 83,6 88,7 131,3 115,4 123,4 39,5

Урожай семян, ц с 1 га 2,0 3,4 2,7 4,9 3,8 4,4 25,9

Облиственность, % 49,2 39,4 44,3 55,6 46,1 50,9 6,6

Содержание протеина в абсолютном сухом веществе, % 16,3 15,9 16,1 17,0 16,9 17,0 0,9

Содержание клетчатки, % 28,5 28,3 28,4 27,2 27,5 27,4 -1,0

Описание нового сорта люцерны изменчивой Изумруда. Сорт относится к люцерне изменчивой пестрогибридного сортотипа, рекомендуется для сенокосно-пастбищного использования.

Сорт с быстрым темпом отрастания весной и после укосов, зимостойкий, с высокой устойчивостью к корневым гнилям, листовым и стеблевым болезням, а также к стрессовым факторам (возвратным холодам весной, к засухе летом). Сорт Изумруда в отличие от стандарта имеет радиальное расположение боковых корней и приземных побегов. Отличается продуктивным долголетием (6-7 лет) за счёт корнеотпрысковости.

Сорт обладает высокой облиственностью - 45-50 %, содержание белка в зеленой массе находится на уровне 18 %. В среднем урожайность кормовой массы данного сорта за 3 года пользования в двух циклах составляла 50 т с 1 га с 2-х укосов, выход сена -16,6 т с 1 га, урожай семян — 3-6 ц с 1 га.

Сорт Изумруда в 2014 году включён в Госреестр по Волго-Вятскому (4) и Средневолжскому (7) регионам.

Влияние режима использования травостоя на получение семян люцерны. Изменение климата в сторону потепления и природные явления, связанные с засухой или длительной дождливой погодой, требуют нетрадиционного подхода к выращиванию семян люцерны. С увеличением вегетационного периода создаются более благоприятные условия для получения семян люцерны со второго укоса. В вопросе, с первого или со второго укоса получать семена, полного единогласия нет, так как время сбора обусловливается местными почвенно-климатическими условиями.

Изучение влияния срока скашивания основного травостоя на семенную продуктивность показало, что задержка первого укоса приводит не только к снижению урожая семян со второго укоса, но и к ухудшению качества корма в первом укосе.

Исходя из полученных данных наиболее благоприятный срок скашивания первого укоса конец мая - начало июня, когда у растений люцерны наступает период «бутонизация - начало единичного цветения» (таблица 11).

Таблица 11 — Влияние срока скашивания основного травостоя на выход зеленой массы, сухого вещества и семян люцерны, т с 1 га, (2012-2013 гг.)

Период Урожай Выход Урожай

проведения укоса зеленой массы сухого вещества семян

Бутонизация - 26,1 4,96 0,42

начало цветения

Цветение 26,6 5,79 0,21

Полное цветение 26,6 6,16 0,09

НСРо5 2012 г. 0,37 0,24 0,04

2013 г. 1,37 0,17 0,03

При позднем сроке укоса (середина июня) можно получить производственно значимый урожай семян при максимальном выходе сухого вещества с травостоя первого укоса.

Результаты исследований наглядно показали целесообразность получения семян со второго укоса. Если учесть, что при этом еще дополнительно к семенам получают кормовую массу первого укоса, то экономическая выгода не вызывает сомнений (таблица 12).

Таблица 12 - Эффективность режимов использования травостоя люцерны (2012-2013 гг.)

Показатель Вариант

два укоса на сено один укос на сено, второй на семена семена

Урожайность, т с 1 га сено 10,24 5,10 _

семена - 0,21 0,24

Производственные затраты на 1 га, руб. 13901 14651 12465

Стоимость валовой продукции с 1 га, руб. 30220 46800 36000

Условно чистый доход, с 1 га, руб. 16819 32149 23535

Уровень рентабельности, % 121 219 189

Расчет экономической эффективности показал, что наибольший условно чистый доход - 32149 руб. с 1 га и самая высокая рентабельность (219 %) получена при использовании первого укоса травостоя на сено и второго на семена.

Таким образом, почвенно-климатические условия лесостепи Среднего Поволжья позволяют получать урожай семян люцерны как с первого, так и со второго укоса.

Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания нового сорта люцерны Изумруда

Анализ экономической эффективности возделывания люцерны на зеленый корм показал, что возделывание нового сорта Изумруда экономически выгодно. Условно чистый доход составляет 24250 руб. с 1 га, что в 1,6 раза превышает стандарт. Уровень рентабельности, при выращивании на сено, достигает - 183 %.

При возделывании нового сорта Изумруда на семена условно чистый доход составляет 36500 руб. с 1 га, рентабельности до 252 %.

Результаты энергетической оценки свидетельствуют о высокой эффективности возделывания нового сорта за счёт повышения выхода объемной энергии 136,2 (ГДж/га), и наибольшего энергетического дохода 113,6 ГДж/га при коэффициенте энергетической эффективности 6,0.

ВЫВОДЫ

1. На основе выделенных сортообразцов и биотипов с использованием метода поликросса создано 16 сложных гибридов, которые были включены в программу создания сортов люцерны для лесостепи Среднего Поволжья.

2. В результате изучения селекционного материала выделены перспективные источники для практической селекции в условиях лесостепи Среднего Поволжья:

- скороспелые, созревающие на 5-7 суток раньше стандарта: Биотип 1, Гюзель СП-03 и Популяция 4;

- по облиственности - Биотип 1 и Гюзель СП-03;

- по урожайности зеленой массы - Биотип 1, Гюзель СП-03, Популяция 4 и Татарская пастбищная 99 с превышением стандарта Куйбышевская на 13,0-40,0 %, по выходу сухого вещества данные образцы превышали стандарт от 13,0 до 37,0 %.

- по содержанию протеина в зеленой массе образцы Биотип 1, Гюзель, Татарская пастбищная 99 и Популяция 4 превышали районированный сорт Куйбышевская в первом укосе на 1,0 и 1,7 %, во втором укосе - на 1,4-2,0 %.

3. Выявлена прямая тесная корреляционная зависимость между содержанием белка и каротина - в первом укосе г = 0,89, во втором - г = 0,77. Зависимость между белковостью зелёной массы и содержанием клетчатки значимо отрицательная - в первом укосе г = -0,63, во втором - г = -0,75; между белковостью и БЭВ корреляция так же отрицательная - в первом укосе

- г = -0,81, во втором - г = -0,39.

4. За годы наблюдений (2008-2013) по семенной продуктивности выделившиеся сорта и популяции превышали стандартный сорт Куйбышевская в среднем на 36,4-68,2 %. При селекции на повышение семенной продуктивности люцерны особенно эффективен отбор селекционного материала по комплексу признаков: количеству соцветий на один побег, количеству бобов в соцветии, количеству семян в бобе и массе 1000 семян.

Корреляционный анализ показал, что урожайность семян люцерны имеет среднюю положительную зависимость от количества соцветий на 1 побег и количества бобов в соцветии, г = 0,53 и г = 0,58. Между количеством соцветий и бобов в соцветии, а также количеством бобов и семян в бобе связь слабая положительная г = 0,17 и г = 0,33. Масса 1000 семян положительно коррелировала с урожаем семян - г = 0,44.

5. При изучении элементов семенной продуктивности выделены лучшие образцы:

- по числу соцветий на один побег: Популяция (км) - 42,7, Популяция 13

- 32,9, Популяция 4 - 29,4;

- по числу бобов в соцветии: Популяция 4; Популяция 13, Популяция 2;

- по количеству семян в бобе: Биотип 1, Популяция 4, Гюзель СП-03, Популяция 8, Популяция 24 и Популяция 13.

- по массе 1000 семян: Популяция 13, Популяция (км), Популяция 7.

6. По общей комбинационной способности выделены образцы, сочетающие семенную продуктивность с высокими кормовыми достоинствами зеленой массы: Популяция 4, Изумруда, Популяция 8, Популяция 24 и Популяция 13. Они вошли в группы с высокой и средней ОКС.

7. Полевая засухоустойчивость растений люцерны разных образцов с высокой степенью достоверности оценивается с помощью индекса засухочув-ствительности. Установлено, что наименьшей засухочувствительностью или наибольшей засухоустойчивостью обладали сорта и популяции: Биотип 1, Гюзель СП-03, Популяция 4 и Татарская пастбищная 99. Этот показатель

можно использовать в селекционном процессе при создании высокопродуктивных засухоустойчивых сортов люцерны в условиях Среднего Поволжья.

8. Почвенно-климатические условия лесостепи Среднего Поволжья позволяют получать урожай семян люцерны как с первого так и со второго укоса. Анализ экономической эффективности показал, что наибольший условно чистый доход - 32149 руб. с 1 га получен при использовании первого укоса травостоя на сено и второго на семена.

9. В конкурсном испытании посевов 2007 и 2008 по двум циклам закладки в среднем за 6 лет при изучении созданных популяций люцерны лучшие результаты получены по образцу Биотип 1, который отличался высокой кормовой и семенной продуктивностью, комплексом кормовых достоинств и полевой засухоустойчивостью, что явилось основанием для передачи, данной популяции в Госкомиссию по оценке селекционных достижений под названием Изумруда. Сорт рекомендован для возделывания по Волго-Вятскому (4) и Средневолжскому (7) регионам.

10. Расчеты экономической эффективности выращивания люцерны на зеленый корм показали, что использование нового сорта Изумруда экономически выгодно. Уровень рентабельности при выращивании на сено составляет - 183 %, на семена - 252 %.

Результаты биоэнергетической оценки свидетельствуют о высокой эффективности возделывания нового сорта Изумруда.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. В качестве селекционных источников при создании новых сортов люцерны предлагаются сложногибридные популяции, прошедшие оценку по комплексу признаков в течение 3-6 лет: Высокобелковая, Популяция супер, Татарская пастбищная СП-03, Биотип 1, Популяция 4, Гюзель СП-03, Татарская пастбищная 99, Гюзель ПП, Крупносемянная, Популяция 2, Ультраскороспелая, Популяция 3.

2. Использовать индекс засухочувствителыюсти для оценки сортов и популяций люцерны на засухоустойчивость.

3. На семеноводческих посевах люцерны:

- при удовлетворительной влагообеспеченности в период «отрастание — бутонизация» проводить скашивание травостоя на зелёную массу с последующим получением семян во втором укосе;

- при неудовлетворительной влагообеспеченности на семена лучше оставлять первый укос.

4. Для Волго-Вятского и Средневолжского регионов рекомендуется возделывать новый сорт люцерны Изумруда сенокосно-пастбищного направления, обеспечивающий выход сухого вещества на уровне 12,5 т с 1 га.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК

1. Володина, И.А. Оценка образцов люцерны изменчивой по продуктивности в лесостепи Среднего Поволжья / И.А. Володина, М.Ш. Лапина, В.Ф. Казарин // Кормопроизводство. - 2012. - № 11. - С. 27-29.

2. Казарин, В.Ф. Оценка исходного материала люцерны изменчивой / В.Ф. Казарин, И.А. Володина, М.Ш. Лапина // Известия СГСХА. - 2012 - № 4. - С. 6-9.

3. Казарин, В.Ф. Результаты оценки сложногибридных популяций люцерны на улучшение показателей продуктивности / В.Ф. Казарин, И.А. Володина, И.С. Абраменко // Доклады РАСХН. - 2014 - № 5. - С. 28-31.

4. Казарин, В.Ф. Исходный материал для селекции люцерны на повышение семенной продуктивности / В.Ф. Казарин, И.А. Володина // Известия Оренбургского ГАУ. - 2014. - № 6 (50). - С. 41-43.

5. Kazarin V.F., Volodina I.A., Abramenko I.S. Results of the Evaluation of Complex Hybrid Populations of Alfalfa for Improvement of the Productivity Indicators / V.F. Kazarin, I.A. Volodina, I.S. Abramenko // Russian Agricultural Sciences. -Moscow, -2014.-Vol. 40. -No. 6. P. 432-434.

Публикации в сборниках и материалах конференций

6. Казарин, В.Ф. Перспективы получения семян люцерны со второго укоса в условиях Среднего Поволжья / В.Ф. Казарин, М.Ш. Лапина, Е.В. Цапов, И.А Володина, И.С. Абраменко // Материалы международ, науч.-практ. конф., посвященной 75-летию со дня образования Поволжского НИИСС имени П. Н. Константинова и 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Бараева «Адаптивное растениеводство и земледелие». Сб. трудов. Кинель 2009.-С. 162-165.

7. Володина, И.А. Сравнительная оценка сортообразцов люцерны по урожаю кормовой массы в условиях лесостепи Поволжья / И.А. Володина, А.В. Казарина // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов, 24-26 февраля, 2010. РАСХН, ГНУ НИИСХ Юго-Востока. -Саратов, 2011,- С. 25-27.

8. Володина, И.А. Получение семян люцерны со второго укоса в условиях юга лесостепи Среднего Поволжья / И.А. Володина, В.Ф. Казарин, И.С. Абраменко // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. по кормопроизводству «Кормопроизводство в современных условиях и пути его интенсификации»: - РАСХН, Татарский НИИСХ, Министерство с.-х. и продовольствия. - Казань, 2011. - С. 75-79.

9. Володина, И.А. Исходный материал для селекции люцерны в лесостепи Среднего Поволжья / И.А. Володина, В.Ф. Казарин // «Вклад молодых ученых в аграрную науку Самарской области»: Сб. науч. тр. - Самара, 2011. - С. 10-12.

10. Володина, И. А. Результаты изучения селекционных образцов люцерны изменчивой (Medicago media, varia) в условиях юга лесостепи Среднего Поволжья / И.А. Володина, В.Ф. Казарин, И.С. Абраменко // «Инновационное развитие АПК России»: Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов - Саратов, 2013. - С. 46-49.

11. Казарин, В.Ф. Оценка исходного материала люцерны изменчивой по общей комбинационной способности / В.Ф. Казарин, И.А. Володина, И.С. Абраменко // «Научное обеспечение селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур в Поволжском регионе»: Сб. науч. тр. Всероссийской науч.- практ. конф. - Самара, 2013. - С. 95-102.

12. Володина, И.А. Результаты оценки сложногибридных популяций люцерны на повышение семенной продуктивности / И.А. Володина // «Вклад молодых учёных в аграрную науку»: Сб. науч. тр. Международной науч.-практ. конф., посвященной 95-летию ФГБОУ ВПО СГСХА. - Кинель, 2014. -С. 46-49.

13. Казарин, В.Ф. Получение семян люцерны со второго укоса в условиях Самарского Заволжья / В.Ф. Казарин, И.А. Володина, И.С. Абраменко // «Актуальные направления селекции и использования люцерны в кормопроизводстве»: Сб. науч. тр. ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса Вып. 4 (52). - М., 2014. -С. 66-71.

ЛР № 020444 от 10.03.98 г. Подписано в печать 30.09.2015. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Усл. печ. л.1 Заказ 195 тираж 100

Редакционно-издательский центр Самарской ГСХА 446442, Самарская обл., п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2 Тел.: (84663) 46-2-44, 46-2-47 Факс 46-2-44 E-mail: ssaariz@ шail.ru