Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Селекция и совершенствование семеноводства люцерны в Северном Зауралье
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство
Автореферат диссертации по теме "Селекция и совершенствование семеноводства люцерны в Северном Зауралье"
На правах рукописи
ДЮКОВА
Наталья Николаевна
СЕЛЕКЦИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕМЕНОВОДСТВА ЛЮЦЕРНЫ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ
Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук
14 НОЯ 2013
005540467
Тюмень
-2013
005540467
Работа выполнена в Государственном аграрном университете Северного Зауралья
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Логинов Юрий Павлович
Официальные оппоненты: Полюдина Ревмира Ивановна
доктор с.-х. наук, старший научный сотрудник СибНИИ кормов Россельхозакадемии, зав. отделом кормовых культур
Шукис Евгений Раймондович
доктор с.-х. наук, старший научный сотрудник Алтайского НИИСХ Россельхозакадемии, зав. отделом кормовых культур
Казанцев Виктор Петрович
доктор с.-х. наук, старший научный сотрудник, Тарский филиал Омского ГАУ, профессор
Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства
Защита диссертации состоится «25» декабря 2013 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7, тел./факс: (3452) 46-87-77; e-mail: dissTGSHA@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья
Автореферат разослан «14» ноября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Литвиненко Наталья Владимировна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Программа развития животноводства не может быть успешно решена без создания устойчивой кормовой базы. Независимо от состояния экономики, производство продовольствия должно быть гарантировано и устойчиво. В полной мере такое определение относится и к производству кормов (А.И. Баранов, В.П. Данилевский, 2008).
С целью поддержки Агропромышленного комплекса, в Западной Сибири, а также в Тюменской области, созданы все условия для расширения и укрупнения отрасли животноводства. За последние десятилетия в область завезены высокопродуктивные породы животных мясного и молочного направления, которым необходимы качественные корма.
Исторически сложилось, что растениеводство Западной Сибири специализируется преимущественно на производстве продовольственного и фуражного зерна, поэтому и проблема недостатка кормов отчасти решается путем скармливания его животным. Кормообеспеченность животноводства остается на низком уровне (А.П. Кисилев, 2008).
В ближайшей перспективе общую потребность в кормах на 75-80% предусматривается решать за счет полевого кормопроизводства, в первую очередь за счет многолетних трав, как энергетически и экономически выгодных. Коэффициент энергетической эффективности многолетних трав в 2,0-2,5 раза выше, чем у зернофуражных культур (Г.С. Посыпанов, 1996; В.Г. Васин, 2008).
Анализ современного состояния кормовой базы Северного Зауралья показывает, что наиболее остро стоит проблема увеличения содержания кормового белка в рационах животных. В решении этой проблемы важная роль отводится люцерне. По качеству белка и содержанию незаменимых аминокислот люцерна превосходит многие кормовые культуры, в т.ч. и бобовые - клевер, эспарцет, донник. Белок люцерны хорошо переваривается и интенсивно усваивается организмом животных. У животных, поедающих зеленую массу, сено, сенаж, травяную муку, гранулы и брикеты, приготовленные из люцерны, улучшаются выносливость, воспроизводительная способность и ускоряется рост. Люцерна характеризуется долголетием, высокой кормовой продуктивностью и способна давать два полноценных укоса в местных условиях.
Несмотря на столь убедительную ценность люцерны, посевы ее ограничены. Связано это с недостатком приспособленных сортов, сочетающих зимостойкость с урожайностью зеленой массы и семян, плохо налажено семеноводство, требуют доработки технологии возделывания люцерны на зеленую массу и семена.
1
Цель исследований - создание для экстремальных условий Северного Зауралья скороспелых, устойчивых, высокопродуктивных сортов люцерны и обоснование элементов технологии возделывания на семена, способствующих максимальной реализации биологического потенциала этой культуры.
Для достижения цели ставились следующие задачи:
- изучить образцы люцерны из мировой коллекции ВНИИР и выделить источники по ценным хозяйственным признакам и биологическим свойствам (скороспелости, продуктивности, зимостойкости, устойчивости к болезням),
- выявить изменчивость количественных признаков, их взаимные корреляции, способствующие целенаправленному подбору родительских форм;
- определить способность некоторых образцов люцерны к само- и перекрестному опылению, рассмотреть изменчивость количественных признаков морфобиологичсских типов;
- создать селекционный материал и дать оценку лучшим формам на разных этапах селекционной проработки,
- определить влияние элементов технологии, регуляторов роста и микроудобрений на рост, развитие и семенную продуктивность люцерны и дать им экономическую оценку.
Научная новизна исследований. Получены новые экспериментальные данные оценки образцов люцерны разного эколого-географического происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам и биологическим свойствам в Северном Зауралье. Выделен ценный исходный материал по скороспелости, зимостойкости, продуктивности, устойчивости к болезням, с высоким содержанием белка. Выявлены образцы люцерны с высоким процентом самофертильности и использованы в селекционной работе. Определена изменчивость морфобиологических типов люцерны. Проведена оценка селекционных форм в системе различных питомников. Создан сорт люцерны изменчивой, а также селекционный материал, находящийся на разных этапах селекционного изучения.
На основании многолетних исследований обоснованы параметры основных элементов технологии возделывания люцерны на семена, предложен производству комплекс агротехнических приемов, обеспечивающих более полное использование биоклиматического потенциала региона и обеспечивающих формирование максимального уровня продуктивности. Впервые разработаны агротехнические приемы возделывания новых сортов местной селекции люцерны, изучено влияния регуляторов роста и микроудобрений на семенную продуктивность. Дана экономическая оценка основных элементов технологии возделывания люцерны.
Теоретическая значимость исследований. В процессе проведения исследований установлен среднепопуляционный уровень самофертильности люцерны в пределах 30-45%. Впервые в Северном Зауралье изучены элементы структуры урожая, рассчитан процент семинификации и потенциальная семенная продуктивность культуры.
Изучена изменчивость количественных признаков, их взаимные корреляции образцов люцерны разного эколого-географического происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам и биологическим свойствам. Установлена сила влияния факторов (год, генотип, образец) на величину уровня параметров продуктивности люцерны.
Практическая значимость исследований. На основе теоретических и методических проработок, получен селекционный материал, находящийся на разных этапах селекционного изучения. Создан сорт люцерны изменчивой Быстрая, который в настоящее время занесен в Государственный реестр рекомендованных для возделывания сортов. Это позволило стабилизировать производство семян в районах с ограниченными тепловыми ресурсами. Материалы диссертации использованы при подготовке рекомендаций для специалистов сельского хозяйства, разработке систем ведения сельского хозяйства и организационно-технологических проектов по производству и использованию люцерны. Разработанные технологии возделывания люцерны используются с 1999 года. Получены и освоены два Гранта губернатора Тюменской области на разработку научно-исследовательских проектов: в 20072008 гг. и в 2010 г. По договору с Министерством сельского хозяйства РФ разработана «Технология возделывания люцерны в Северном Зауралье» (2011). Предлагаемая технология возделывания люцерны обеспечивает урожайность 1,3-2,0 ц/га семян.
На основании производственных испытаний рекомендована обработка семенных посевов люцерны препаратом эгшн (10 мл/т).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Приоритетными направлениями селекции люцерны в лесостепной зоне Западной Сибири следует считать: скороспелость, зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, высокая продуктивность зеленой массы и семян.
2. Формы люцерны, обладающие высокой самофертильностью и автотриппингом, используемые в качестве родительских компонентов позволяют создать ценный селекционный материал.
3. Новый сорт люцерны изменчивой Быстрая и полученный селекционный материал максимально отвечают требованиям биоклиматического потенциала лесостепной зоны Сибири.
4. Результаты изучения особенностей формирования семенного травостоя и развития генеративных органов люцерны позволили усовершенствовать технологию возделывания на семена.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях Ученого совета и научно-методической комиссии НИИСХ Северного Зауралья (1983-1987 гг.), на заседаниях кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства (1988-2007 гг.) и кафедры общей биологии (2008-2011 гг.) Тюменской ГСХА, на научно-производственных совещаниях отдела кормовых культур ВНИИР (Санкт-Петербург, 1984-1987 гг.), на научно-практических конференциях в Омске (СибНИИСХ, 1987), Екатеринбурге (УралНИИСХ, 1990, 2008), Тюмени (НИИСХ Северного Зауралья, 1985, 1987; Тюменская ГСХА, 1984, 1989-2011), а также на международных, областных и зональных совещаниях с демонстрацией полевых опытов.
Публикации результатов исследований. Основные результаты научных исследований по теме диссертации опубликованы в 40 печатных работах (рекомендациях, сборниках, журналах, бюллетенях), в т. ч. 7 — в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Получено авторское свидетельство, Диплом победителя регионального конкурса на соискание грантов Губернатора Тюменской области на разработку научно-исследовательских проектов в 2010 году.
Личный вклад соискателя. Работа представляет собой обобщение результатов исследований, выполненных в течение двадцати девяти лет лично автором и совместно с другими исследователями. Выбор темы и начальный этап работы проведены под руководством и при постоянной помощи профессоров А.И. Иванова и Ю.П. Логинова, кандидата с.-х. наук A.B. Комарова. В экспериментальных работах в разные годы принимали участие: кандидат с.-х. наук A.C. Харалгин, кандидат с.-х. наук A.B. Русаков, кандидат с.-х. наук A.A. Богомолов, которые являются соавторами публикаций и изобретений. Автор выражает им искреннюю благодарность и признательность за совместную творческую работу.
За оказанную помощь в обсуждении результатов исследований при подготовке рукописи к защите автор выражает признательность профессорско-преподавательскому составу кафедры общей биологии, заведующему кафедрой, профессору A.A. Лящеву; коллективу кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, заведующему кафедрой, профессору Ю.П. Логинову Государственного аграрного университета Северного Зауралья.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 9 глав, выводов и предложений селекционной практике и производству, списка литературы, включающего 533 источников, в том числе 41 иностранных авторов. Работа изложена на 386 страницах машинописного текста, содержит 84 таблицы. 28 рисунков, 29 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Теоретические аспекты изучаемой проблемы. Представлена морфобиологическая характеристика и значение люцерны в сельскохозяйственном производстве, история и состояние селекционной работы в Сибири. Определены приоритеты в данном направлении. Проанализированы особенности формирования продуктивности люцерны в различных почвенно-климатических условиях, а также влияние агротехнических приемов на рост, развитие и продуктивность культуры. Определены вопросы, требующие дальнейшего изучения.
2. Условия, материал и методика проведения исследований. Южные сельскохозяйственные районы Северного Зауралья характеризуются холодной суровой зимой, теплым непродолжительным летом и коротким безморозным периодом. Весенние заморозки обычно прекращаются 20-25 мая, но нередко они отмечаются и в июне. Первые осенние заморозки наблюдаются в середине сентября. Характерны значительные колебания температуры и резкое похолодание даже в августе, что отрицательно влияет на формирование семян люцерны. Осень обычно пасмурная, дождливая. Оттепелей зимой, как правило, не бывает, что обеспечивает хорошую перезимовку многолетних трав. Устойчивый снежный покров сохраняется 175-185 суток, начиная с первой декады ноября. Его мощность 25-90 см в лесостепи низменности. Глубина промерзания почвы составляет 130-140 см. Средняя многолетняя температура июля + 18° С (максимальная + 35 ... 38°С), января - 18°С (минимальная - 50 ..54°С). Продолжительность безморозного периода - 115-125 суток, а вегетационного (с температурой выше 5°С) - 150-160 суток. Сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10°С насчитывает 1700-2050°С. Продолжительность дня в летние месяцы составляет 15-18 часов, что считается благоприятным фактором для роста и развития люцерны, так как это растение длинного дня.
Погодные условия периода с 1983 по 2011 гг. существенно варьировали относительно среднсмноголетних данных. В 1985 году было зарегистрировано минимальное среднегодовое количество осадков — 340 мм, что составляет 80% от среднемноголетних данных, а в 2002 году этот показатель был равен 641 мм, что на 22% больше нормы и почти в 3 раза больше минимального уровня.
5
Среднегодовая температура за 29 последних лет была 2,0°С, что на 0,8°С больше нормативных значений. Минимальная среднегодовая температура была зарегистрирована в 1984 году - (+0,5°С), а максимальная - в 1995 году (+4,09°С).
Исходный материал для селекции люцерны составляли образцы разного эколого-географического происхождения из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова. Подбирали образцы с учетом природно-климатических особенностей Северного Зауралья. В селекционных питомниках исходным материалом служили селекционные номера люцерны, полученные в результате гибридизации.
При закладке агротехнических опытов перед посевом вносили минеральные удобрения в дозе N30 Рбо К30. Расположение вариантов -рендомизированное, повторность - четырехкратная. Размер опытной делянки -15, 18,25 м2. Закладку каждого опыта проводили два раза.
Учеты и наблюдения проводили согласно «Методическим указаниям по изучению коллекции многолетних кормовых растений» (1979, 1985). Устойчивость сортов люцерны к болезням определяли в соответствии с «Методами диагностики и оценки устойчивости к бактериальным и грибным болезням люцерны, клевера и эспарцета» (1971). Химический состав вегетативной массы испытываемых сортов определяли согласно инструкции «Руководство по анализу кормов» (1970, 1982). Само- и перекрестную фертильность люцерны изучали согласно «Методическим указаниям по проведению самоопыления, гибридизации, учета самофертильности и автотрипгшнга» (ВНИИР, 1982). В питомнике изучения структуры популяций люцерны дополнительно определяли форму куста по «Широкому унифицированному классификатору СЭВ и международному классификатору СЭВ рода Ме<Нса£0 Ь. (ВНИИР, 1977, 1989).
В агротехнических опытах в течение вегетации проводили фенологические наблюдения за ростом и развитием люцерны по всем вариантам опыта в соответствии с методикой Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989). Изучение семенной продуктивности проходило с учетом методических указаний И.В. Вайнагий (1974).
Математическая обработка результатов исследований выполнена на ПК по стандартным программам. Статистическую обработку полученных результатов и, в частности, дисперсионный анализ, а также изменчивость морфобиологических признаков и корреляционный анализ проводили по Б.Н. Доспехову (1985), Н.В. Абрамову (2000).
3. Биологические и хозяйственные особенности коллекционных образцов люцерны. Многие исследователи отмечали, что при изучении коллекции люцерны в различных зонах страны продолжительность вегетационного периода зависит от биологических особенностей и географического происхождения сорта (К.А. Аубакиров, 1972; Б.Ю. Юсупов, 1976; П.А. Лубснец, 1977, 1980; Л.С. Колокольцева,1978; Б.А. Абубекеров, 1983). На втором и последующих годах жизни растений, изученный набор сортов характеризовался большим разнообразием по признаку скороспелости. Амплитуда изменчивости вегетационного периода у образцов люцерны изменчивой составила 20 суток, а у образцов люцерны посевной - 19 суток, что свидетельствует о больших возможностях селекции на скороспелость
Зимостойкость растений. Продуктивность видов и сортов люцерны на второй и последующие годы жизни зависит от их зимостойкости. В Северном Зауралье высокой устойчивостью к отрицательным температурам характеризовались сорта люцерны изменчивой из Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока и Прибалтийских республик. П.Л. Гончаров (1971, 1975), Г.И. Макарова (1974), П.А. Лубенец (1976, 1977), И.М. Каращук (1980) отмечали, что в районах Западной и Восточной Сибири собраны образцы люцерны, отличающиеся высокой зимостойкостью, высокой продуктивностью и долголетием. Они представляют ценный исходный материал для создания новых сортов люцерны интенсивного типа.
Высота растений отражает реакцию и отзывчивость сорта на условия среды. Л.А. Парамонова (1979), N.A. I-otiadis (1981), Ch. Schiefer, R. Steuckardt (1984) отмечали, что растениям свойственна тесная связь между динамикой их роста и массы. В зависимости от агротехники возделывания метеорологических условий и географического положения высота растений в начале цветения у одной и той же популяции люцерны может сильно колебаться.
В группу высокорослых (85 см и более) отнесены селекционные сорта юговосточной, западносибирской и южноевропейской эколого-географических групп: Кемлянская (к-30002), Омская 8893 (к-20131), Местная Починковская (к-42197), Забайкалка (к-31790) и др.
Интенсивный рост люцерны отмечался в годы, когда на протяжении всего вегетационного периода сохранялась теплая и влажная погода. Для засушливых условий был характерен высокий коэффициент вариации.
Облиственность растений. Листья у люцерны составляют около половины зеленой массы растений и характеризуются более высоким содержанием белка, витаминов, жира, минеральных и других элементов по сравнению со стеблями. У изучаемых образцов в годы с обильным выпадением осадков отмечался высокий размах варьирования по облиственности, в
7
засушливые годы этот показатель был более устойчивым. В группу высокооблиственных (48-53%) отнесены сорта: Краснокутская 3125 (к-10403, Саратовская обл.), Пестрая 57 (к-31886, Оренбургская обл.), Куйбышевская (к-11459, Куйбышевская обл.), Казанская 64/95 (к-32790, Татарстан), Миусская местная (к-20009, Ростовская обл.), Алтайская 9257 (к-23573, Алтайский край).
Содержание химических веществ зависит от условий роста и развития растений люцерны. В засушливые годы содержание протеина у большинства сортов было выше. Во втором укосе протеина в массе содержалось больше, чем в первом укосе. Это связано с увеличением облиственности у изучаемых образцов люцерны. По содержанию протеина выделены образцы североказахстанской, западно-сибирской, канадской синегибридной, западноевропейской эколого-географических групп: Карабалыкская (17,9%), Сибирячка 232 (16,9), Омская пестрогибридная 192 (16,6), Кокше (16,5), Ellerslaie I (16,4), Kleszezewska (16,8%). У люцерны поедаемость корма во многом зависит ог процентного содержания клетчатки. В целом, за годы изучения выделены образцы, которые содержали клетчатки на 3-4% меньше, чем стандарт: Pampeana (к-2066, Аргентина), Kleszezewska (к-36623, Польша), Ascolana (к-5733, Италия), Ellerslaie I (к-40845, Канада). Кормовые достоинства люцерны оцениваются по содержанию незаменимых аминокислот. Высокое содержание лизина в начале цветения растений отмечено у сортов: Ellerslaie I (1,2%), Марусинская 425 (1,1%), Омская 8893 (1,0%), Kleszezeweka (1,0%), Pempeana (1,0%). Аспарагиновой кислотой были богаты сорта из Казахстана, Западной Сибири, Канады: Карабалыкская (3,7%), Омская 8893 (3,7%), Ellerslaie I (3,7%). Высоким содержанием метионина характеризовались сорта: Ellerslaie I - 0,2%, Вахшская 412 - 0,2%, Ascolana - 0,1%, Kleszezewska - 0,1%. Это ценный исходный материал для селекции люцерны на улучшение качества корма.
Устойчивость к болезням. Среди распространенных в Северном Зауралье болезней люцерны чаще всего поражают растения ржавчина и корневые гнили.
Высокую устойчивость к местным расам ржавчины проявили сорта люцерны изменчивой из Сибири, Алтая, Приуралья и Юго-Востока европейской части России. Слабо поражались сорта из Канады, США и Аргентины: Ferax (к-27168), Ellerslaie I (к-40845), Apollo (к-43271), Ranger (к-26049), Buffalo (к-26092), Williamsburg (к-33679), Kallottoma (к-34599), Resislador (к-38332), Местная Pampeana (к-2066).
Проведенные нами исследования показали, что среди коллекционных сортов люцерны полностью устойчивых к корневой гнили нет. На четвертом году жизни растений средней устойчивость к корневой гнили характеризовались сорта: Бийская 3, Бродская местная, Барнаульская 17,
8
Кемлянская, Кузбасская, Жидруне, Йыгева 118.
Комплексной устойчивостью к этим болезням отличались сорта, формирование которых, за небольшим исключением, проходило в Сибири, на Алтае, Приуралье и на юго-востоке европейской части России, то есть в районах с суровым климатом. Эти образцы представляют ценный исходный материал для создания местных сортов люцерны с повышенным иммунитетом.
Урожайность зелёной и сухой массы. Люцерну выращивают с целью получения высоких урожаев зелёной массы и сена. За годы изучения, 12 сортов люцерны по урожайности зелёной массы превысили на 5-17% стандартные сорта: Таежная (к-35377, Иркутская обл.), Йыгева 118 (к-25487, Эстония), Казанская 64/95 (к-32790, Татарстан), Белорусская (к-38268, Белоруссия), Аугуне И (к-31072, Литва), Абаканская I (к-29657, Красноярский край), Grimm (к-8871, Канада), Омская пестрогибридная (к-29660, Омская обл.), Кузбасская (к-30106, Кемеровская обл.), Кировская местная (к-32098, Кировская обл.), Онохойская 6 (к-26830, Бурятия), Омская гибридная (к-23575, Омская обл.). Урожайность зелёной массы у лучших сортов за два укоса составила в среднем 3,70-4,11 кг/м2. Математический анализ показал, что урожайность зелёной и сухой массы тесно связаны между собой, а лучшие сорта находились по этим показателям на одном уровне со стандартами или незначительно превышали .
Урожайность семян. В условиях Северного Зауралья биологический урожай семян люцерны часто бывает невысоким в виду формирования недостаточного количества бобов на растении и низкой их обсемененности. Поэтому особенную ценность представляют сорта, которые стабильно по годам, в разных погодных условиях, формировали семена: Buffalo (к-26092, США), Йыгева 118 (к-25487, Эстония), Resistador (к-38332, США), Kallottoma (к-34599, США), Elqa (к-39116, Франция), Ellerslaie I (к-40845, Канада), Gordobesa (к-21360, Аргентина), Felu (к-37357, Германия). В среднем за годы изучения урожайность семян у этих образцов была 17,1-25,7 г/м2, что на 32-99% больше, чем у стандартных сортов.
Корреляции между важнейшими признаками образцов люцерны. Корреляции вычисленные между урожайностью семян и другими признаками, показали, что она в разной степени отрицательно связана с продолжительностью вегетационного периода (2-ой год жизни растений - Г[=-0,406; 3-й год - г2=-0,398; 4-ый год - г3=-0,489), зимостойкостью (rj=-0,227, г2=-0,345, г3=-0,171), урожайностью зеленой массы (г,=-0,532, г2=-0,587, г3=-0,652), урожайностью сухой массы (п—0,53 7, г2—0,564, г3=-0,649). Высокую семенную продуктивность имели образцы со средней зимостойкостью, низкой урожайностью зеленой и сухой массы, с коротким вегетационным периодом, устойчивые к болезням и вредителям.
Основные параметры модели сортов люцерны для условий Северного Зауралья. Анализируя результаты селекции люцерны в Западной и Восточной Сибири, обобщая изучение биологических свойств и хозяйственных признаков у исходного и селекционного материала, их изменчивости и взаимосвязи у разных сортов нами разработана модель сортов для условий Северного Зауралья.
В основу модели положено растение люцерны изменчивой (Medicago varia L.), так как это многолетнее травянистое прямостоячее ветвистое растение ярового типа. Предпочтение планируется отдавать сортам, у которых стебли прямостоячие или наклонные, высотой 80-105 см, ветвистые, с множеством веток первого и второго порядка. При этом, число генеративных побегов должно составлять 140-150 шт./м2, а число соцветий на генеративный побег -14-15 штук. Преимущество при формировании урожайности семян и для механизированной уборки имеет прямостоячая форма куста.
Адаптивные свойства растений люцерны возможно усилить путем создания скороспелых сортов. Приближению к новой модели будет способствовать создание сортов с продолжительностью периода от весеннего отрастания до начала цветения (укосная спелость) - 55-60 суток. Если первый укос проводить в фазу цветения, то второй - через 45-50 суток. Вегетационный период у люцерны (от начала отрастания до созревания семян) должен составлять 129-132 суток.
В основу многих исследований по люцерне положено изучение семенной продуктивности. В настоящее время одним из перспективных направлений в решении проблемы считается создание сортов с признаками самофертильности и автотриппинга, способных формировать высокие и стабильные урожаи семян, поэтому в Северном Зауралье мы планируем ориентироваться на уровень самофертильности 30-45%. Соцветие (кисть) цилиндрической формы, длиной 5,0-8,0 см, состоящей из 15-30 цветков. Плод должен быть многосемянной боб, спирально-закрученной формы имеющий 1,5-3,0 витка. В бобах содержится но 2-5 хорошо развитых семян. Семена почковидной формы, от желтой до желто-бурой окраски. Масса 1000 семян в пределах 2,1-2,5 г. Предпочтение планируется отдавать сортам с урожайностью семян 1,0-5,0 ц/га. Основные параметры модели новых сортов люцерны для условий Северного Зауралья приведены в таблице 1.
Разработанная модель может быть реализована методом гибридизации с последующим отбором ценных форм но комплексу биологических свойств и хозяйственных признаков.
Таблица 1 - Параметры сортов люцерны для условий Северного Зауралья
Признак, свойство Средние показатели Параметры новой модели сортов
Омская 7, ст. Быстрая
Урожайность семян, ц/га 0,5...1,0 1,1...2,4 2,0...5,0
Урожайность зеленой массы за два укоса, т/га 12,9 19,6 19,0...25,0
Продолжительность вегетационного периода, сут. 145 129 129...132
Продолжительность периода весеннее отрастание-начало цветения (первый укос), сут. 62 59 55...60
Продолжительность периода отрастание-начало цветения (второй укос), сут. 49 46 45...50
Зимостойкость растений, % 85...90 87...93 90...95
Высота растений, см 83...86 82...84 80...105
Облиственность растений, % 46...54 47...53 49...54
Содержание белка в сухой массе, % 19...20 18...19 18...20
Устойчивость к болезням слабая сильная сильная
Количество генеративных побегов, шт./м2 137 150 140...150
Количество соцветий на генеративном побеге, шт. 14 15 14...15
Количество цветков в соцветии, шт. 6,9 13,2 15...30
Число семян в бобе, шт. 2,3 2,3 2,0...5,0
Масса 1000 семян, г 1,9 2,1 2,1...2,5
Потенциальная семенная продуктивность, ц/га 9,2 21,8 9,0...25,0
Уровень самофертильности, % 30 45 30...45
Форма куста развалистая прямостоячая прямостоячая
Основу исследований составят генетические источники, выделенные из мирового генофонда люцерны, а также селекционный материал, созданный за прошедшие годы и максимально отвечающий задачам селекции.
4. Агробиологическая оценка селекционного материала люцерны. На основе многолетнего изучение исходного материала по люцерне выделены перспективные образцы, обладающие рядом хозяйственно-полезных признаков для использования в селекции на высокую продуктивность. При подборе исходных родительских форм использовался принцип эколого-географической отдаленности. Для формирования новых популяций применяли метод поликросса. Селекционный материал оценивался по полной схеме селекционного процесса.
Продолжительность вегетационного периода. Продолжительность межфазных периодов у селекционных образцов люцерны зависела от погодных условий, укоса и генетических особенностей. В селекционном и контрольном питомниках период весеннее отрастание - начало цветения (первый укос) длился 49-52 сутки, а период отрастание после укоса - начало цветения (второй укос) — 39-48 суток. Продолжительность периода весеннее отрастание -созревание семян у номеров люцерны в среднем составила 139-148 суток. Сокращение вегетационного периода отмечено в годы, которые характеризовались жаркой, засушливой погодой, особенно в середине лета, что благоприятно сказалось на формировании семян.
В группу скороспелых по результатам наших исследований вошли образцы: из селекционного питомника - СН-5 (145 суток) и СН-19, СН-24, СН-38, СН-13, СН-15, СН-20 (146 суток); из контрольного питомника - Г1П-5 (139 сток), ПП-9 (140 суток), ПП-6 и ПП-2 (141 сутки).
В питомнике конкурсного сортоиспытания по скороспелости выделены образцы ПП-13 (137 суток) ПП-6 (138 суток) и сорт Быстрая (139 суток)
Зимостойкость растений. В местных условиях на зимостойкость растений люцерны влияли характер метеорологических условий осенне-зимнего периода и генетические особенности. Преимущество имели образцы, полученные с использованием сибирских сортов. Высокой зимостойкостью характеризовались: СН-48 (95,1%), СН-5 (93,6%), СН-14 (91,9%), СН-2 (90,9%), ПП-5 (96,3%), ПП-8 (89,4%), ПП-7 (88,9%), ПП-13 (86,1%),ПП-6 (84,9%), ПП-2 (80,4%).
Высота растений. В фазу начало цветения высота растений у изучаемых образцов селекционного и контрольного питомников в первом укосе в среднем составила 59,0-60,2 см. Все изучаемые селекционные номера несущественно превышали по высоте стандартный сорт. Во втором укосе высота растений у изучаемых номеров в среднем была 63,0-65,0 см. Стандартный сорт превзошли
12
по показателю следующие образцы: СН-34 (65,0 см), СН-5 (64,3 см), СН-24 (64,3 см), СН-27 (63,3 см), ПП-6 (67,3 см), ПП-7 (64,7 см), ПП-10 (64,7 см).
Высота растений у образцов люцерны в питомнике конкурсного сортоиспытания в первом укосе составила в среднем 80,0 см, во втором укосе -69,0 см. Стандарт Омская 7 в первом укосе превысили на 7-8 см образцы ПП-2 (83,0 см), Жидруне (83,0 см), Ярославна (82,3 см), ПП-8 (81,6 см), во втором укосе (на 2-6 см)-образцы СИ-21 (73,0 см), ПП-6 (71,3 см),ПП-13 (71,0 см).
Облиственность растений. В Северном Зауралье стебли люцерны обильно покрыты листьями, которые, как и соцветия лучше поедаются животными. В селекционном и контрольном питомниках высокий показатель облиственности по сравнению со стандартом в первом укосе имели образцы: СН-18 (52,6%), СН-5 (50,4%), СН-44 (49,8%), СН-4 (49,4%) и СН-27 (48,0%), ПП-13 (50,8%). Во втором укосе преимущество над стандартом по облиственности было у образцов: СН-37 (44,9%), СП-45 (44,8%), СН-5 (44,9%) и СН-18 (44,3%), ПП-2 (44,9%).
Урожайность зелёной и сухой массы люцерны. Исследования показали, что урожайность зелёной и сухой массы у люцерны зависела от метеорологических условий вегетационного периода в годы исследований, укоса и генотипа сорта.
Высокой урожайностью зелёной массы в сумме за два укоса характеризовались образцы: СН-10 (27,3 т/га), СН-47 (26,6 т/га), СН-9 (26,5 т/га), СН-7 (25,9 т/га), СН-44 (25,5 т/га), СН-2 (25,2 т/га), ПП-1 (31,1 т/га), ПП-5 (30,8 т/га), ПП-6 (29,1 т/га), ПП-8 (25,2 т/га), ПП-2 (23,2 т/га). Урожайность стандартных сортов была 16,7-17,5 т/га. Отмечено увеличение урожайности зеленой массы у всех образцов люцерны в благоприятные по метеорологическим условиям годы. Урожайность сухой массы находилась в прямой зависимости от урожайности зелёной массы.
Урожайность н масса 1000 семян. Достоверное превышение урожайности семян по сравнению со стандартом за годы исследований было отмечено у образцов ПП-13 (2,9 ц/га), ПП-6 (2,8 ц/га), Быстрая (2,4 ц/га), ПП-2 (2,3 ц/га), ПП-8 (2,2 ц/га). Эти образцы представляют практическую ценность, так как имели стабильный уровень урожайности семян по годам. Урожайность ссмян стандартного сорта Омская 7 в среднем составила 1,1 ц/га (табл. 2).
По данным наших исследований, в питомнике конкурсного сортоиспытания масса 1000 семян в среднем за годы исследований составила 1,7 г. Максимальной величиной по данному показателю характеризовались образцы: СН-21 (1,8 г), ПП-2 (1,8 г), Ярославна (1,8 г) и ПП-6 (1,8 г).
Таблица 2 - Урожайность семян люцерны в питомнике конкурсного сортоиспытания, ц/га, 2004-2006 гг.
Сорт, образец Год жизни X V, %
2-й 3-й 4^й
Омская 7, ст. 1,4 0,9 1,0 1,1 24,4
ПП-13 4,1 1,7 2,9 2,9 18,2
ПП-6 3,9 1,8 2,8 2,8 16,7
Быстрая 2,8 1,9 2,5 2,4 22,9
ПП-2 2,3 2,2 2,4 2,3 14,6
Ярославна 2,9 1,9 1,9 2,2 15,7
ПП-8 3,3 1,5 1,8 2,2 22,3
СН-21 1,7 1,2 1,3 1,4 19,3
Жидруне 1,1 Г 0,6 0,7 0,8 13,3
НСР05 0,09 0,08 0,07
Взаимодействие генотип-среда и сила влияния факторов на величину урожайности образцов люцерны. Решающий вклад в формирование уровня урожайности зелёной массы люцерны вносит фактор год (А). Его величина колеблется от 23,4% (селекционный питомник, первый укос) до 40,7% (контрольный питомник, второй укос). В первом укосе более значительную роль играет фактор сорт (В), во втором - фактор год (А).
Исследования показали, что в местных условиях урожайность семян люцерны в сильной степени зависит от условий года. Вклад фактора сорт (В) при формировании урожайности семян составил 12,8-25,9%.
Корреляция урожайности с количественными признаками образцов люцерны. Связь между урожайностью зеленой массы и урожайностью семян во все годы исследований была слабой отрицательной (г = -0,31 ... -0,25). Расчет корреляции между урожайностью люцерны и некоторыми морфобиологическими признаками показал, что она в сильной степени варьирует в зависимости от погодных условий в годы исследований.
5. Биологические особенности семенной продуктивности люцерны. E.H. Синская (1950) отмечала, что люцерна - преимущественно перекрестноопыляемая энтомофильная культура.
Фертнльность цветков люцерны при свободном опылении. В местных условиях люцерна в свободно доступном для опыления состоянии в среднем сформировала 22-49% бобов от количества отмеченных цветков. Высокой (4249%) завязываемостыо бобов характеризовались сорта: Verneuil (Франция), Местная из Хэбэй (Китай), Ellerslaie I (Канада), Palava (Чехословакия),
14
Liechtenstein (Австрия), Vela (Дания), Rhimpaus (Германия), Resistador (США). Завязываемость семян на цветок в 2-2,5 раза выше, чем у стандартного сорт имели образцы: Verncuil, Ellerslaie I, Местная из Хэбэй, Vela и Краснодарская ранняя.
Завязываемость бобов и семян люцерны при искусственном трип-пинге цветков. Изучаемые популяции при искусственном гриппинге цветков значительно различались между собой по способности завязывать бобы.
Уровень самофертильности при этом изменя
ся от 21,5 до 47,6% (рис. 1).
Рисунок 1 - Количество тригшингованных цветков люцерны, формирующих бобы, %, (1991-1993 гг.)
Среди изучаемых популяций нет полностью самонесовместимых, как и нет полностью самофертильных. Высокая (37,1-47,6%) завязываемость бобов отмечена у шести популяций: УегпеиП, Е^а, ЕИегеЫе I, Ра1ауа, Жидруне, Йыгева 118. Выводы о самофертильности популяций будут неполными без определения количества семян на триппингованный цветок. По этому показателю за годы исследований выделены: Уегпеш!, Жидруне, ЕНегеЫе I, Йыгева 118, которые формировали 0,9-1,1 семян на триппингованный цветок.
Фертильность пыльцы у популяций люцерны. Ряд авторов приводят данные о влиянии качества пыльцы на семенную продуктивность люцерны. По их мнению, растения формирующие в полевых условиях мало семян, имеют высокий процент стерильных зерен (М.И. Рубцов, 1979; Н.М. Терещенко, 1980; Л.К. Сечняк, 1980).
■ 19911
■ 1992 г
я 1995 г
BeraS" Vemetiiï Eltereiaiel Palava H lea Жвдруне Йыгева
118
В наших исследованиях изучаемые популяции люцерны имели достаточное количество фертильной пыльцы для самоопыления и для свободного опыления. В среднем за годы изучения очень высокой (81-86%) фертилыюстыо пыльцы отличались популяции: Ellerslaie I, Йыгева 118, Resistador, Жидруне, Verneuil.
6. Биотипичсский состав популяций люцерны. Люцерна представлена сложными гетерозиготными популяциями. Популяция состоит из биотипов, которые наследственно различаются по биологическим свойствам, морфологическим и хозяйственным признакам и реакции на внешние условия (H.A. Мухина, 1976).
Морфобиологические типы люцерны и их изменчивость. В изучаемых популяциях с изменением условий среды (температуры воздуха, осадков) изменялось количественное соотношения форм. Признак формы куста не отличался большой константностью и варьировал в зависимости ог возраста растений, характера использования травостоя и т. д. (табл. 3).
Таблица 3 - Состав популяций люцерны по форме куста ___(1991-1993 гг.)__
Номер по каталогу ВНИИР Форма куста, %
Сорт Лежачая (X±Sx) Полулежачая (X±Sx) Развалистая <Х± Sx) i Полупрямостоячая (Х± Sx) Прямостоячая (X±Sx) V,%
9766 Марусинская 425 8±1,37 18±2,04 67±5,07 6±3,62 1±0,83 14,67
40845 Ellerslaie I - 4±3,22 42±6,43 14±5,16 42±2,44 9,42
42716 Vela 2±1,32 3±2,45 71 ±6,3 8 3±2,57 21 ±3,76 8,37
В наших исследованиях урожайность семян с растения люцерны зависела от формы куста. Многолетнее изучение показало, что растения с прямостоячей формой куста отличались высокой семенной продуктивностью. Разреженный посев обеспечивал повышение температуры воздуха вокруг растения, а прямостоячая форма куста способствовала успешному опылению цветков насекомыми. В таких условиях урожайность семян с растения значительно повышалась. Так, в популяции сорта ЕПегеЫе I прямостоячие растения в среднем имели урожайность семян 5,2-13,3 г, а растения с полулежачей формой куста —4,6-11,3 г.
Корреляции между важнейшими признаками морфобиологнческих групп растении люцерны. Во многих случаях отбор затруднен тем, что некоторые признаки связаны между собой, и при улучшении растений но одному из них, одновременно можно ухудшить их по другому признаку. Необходимо знать корреляции изучаемых признаков. Урожайность семян морфологических групп люцерны сорта ЕПегеЫе I по-разному коррелировала с другими хозяйственно-ценными признаками. Растения с полулежачей формой куста имели сильную отрицательную связь (г = -0,73 ... -0,78) между семенной продуктивностью и общей урожайностью зеленой массы. Урожайность семян этих растений в разной степени отрицательно коррелировала с вегетационным периодом (г = - 0,37 ... -0,81), высотой растений в начале цветения ( г = -0,09 ... -0,13) и облиственностью (г = -0,32 ... -0,36). У прямостоячих растений семенная продуктивность неустойчиво была связана с вегетационным периодом (г = -0,57 ... +0,26) и высотой растений в начале цветения (г = 0,35 ... 0,83). Отрицательная зависимость у них наблюдалась между урожайностью семян и облиственностью (г = -0,07 ... -0,19), общей урожайностью зеленой массы (г = -0,49 ... -0,57). Таким образом, для прямостоячих растений характерны более слабые отрицательные коэффициенты корреляции, поэтому в селекционной работе эти растения представляют особый интерес.
7. Результаты селекции и состояние семеноводства новых сортов люцерны в Северном Зауралье. В результате многолетних исследований создан новый селекционный материал, пригодный для выведения более совершенных сортов. Лучшие селекционные образцы представляют определенную ценность по разным направлениям. Они различаются по продолжительности вегетационного периода, зимостойкости и продуктивности (табл. 4, 5).
Быстрая. Сорт выведен методом массового отбора из гибридной популяции от скрещивания сорта ЕПегс^е 1 (Канада) с лучшими в условиях региона сортами из Эстонии, Латвии, Дании, Германии, Франции, Китая, США, Омской, Тамбовской, Иркутской областей. Относится к пестрогибридному сортотипу люцерны изменчивой. Куст полупрямостоячий, кустистость средняя. Облиственность равномерная, 46-53%. Листья средние с зазубринами в верхней части. Содержание белка в сухой массе 18-19%. Соцветие - яйцевидная кисть длинной 3-6 см. Цветки пестрые (светло-голубые, сиреневые, редко зеленовато-желтые). Бобы спиралевидные с 2,5-4,0 оборотами. Масса 1000 семян 2,1-2,3 грамма. Продолжительность периода от начала весеннего отрастания до начала цветения 52-59 суток, до полного созревания семян 137-141 сутки. Зимостойкий. Урожайность зеленой массы за два укоса 22,8-26,5 т/га, семян -1,1-3,7 ц/га. Сорт превысил стандартный сорт Вега 87 по зеленой массе на 16,
17
по сухой массе - на 20 и по семенам - на 60%. В настоящее время занесен в Государственный реестр рекомендованных для возделывания сортов по Уральскому и Восточно-Сибирскому регионам (9, 11).
Таблица 4 - Биологическая характеристика селекционных образцов люцерны
Сорт, образец Продолжительность вегетационного периода, сут. Зимостойкость, % Высота растений, см Облист-венность растений, %
1-й укос 2-й укос отрастание- созревание семян
1993-1998 гг.
Вега 87 - ст. 60-62 40-43 140-147 78-80 63-67 43-48
Быстрая 52-59 38-42 137-141 86-94 64-75 46-53
2004-2006 гг.
Омская 7 - ст. 61-63 42-43 139-146 81-89 62-74 43-47
ПП-2 52-56 41-44 140-145 78-80 64-78 43-46
ПП-6 51-57 39-42 136-140 84-90 67-71 43-50
ПП-8 51-56 38-43 139-143 82-91 69-72 46-54
ПП-13 53-58 37-41 135-140 79-84 58-70 42-49
Таблица 5 - Продуктивность селекционных образцов люцерны
Сорт, образец Урожайность зеленой массы за два укоса, т/га Урожайность сухой массы за два укоса, т/га Содержание белка, % Урожайность семян, ц/га Масса 1000 семян, г
1993-1998 гг.
Вега 87 - ст. 20,3-22,9 I 5,7-6,5 18-19 0,9-2,3 1,6-1,8
Быстрая 22,8-26,5 1 6,4-7,8 19-20 1,1-3,7 I 1,7-2,1
2004-2006 гг.
Омская 7 - ст. 20,6-24,2 5,9-7,0 17-19 0,5-1,4 1,6-2,0
ПП-2 20,3-27,1 5,8-8,1 16-18 1,2-3,6, 1,8-2,3
ПП-6 23,4-27,8 6,2-8,4 18-20 1,4-4,2 1,9-2,2
ПП-8 24,2-26,1 5,9-7,7 19-21 1,5-3,8 1,8-2,1
ПП-13 21,8-24,3 6,1-7,3 15-18 1,8-4,3 1,9-2,3
Образец ПГГ-2 - выведен методом массового отбора из гибридной популяции от скрещивания сорта Иыгева 118 (Эстония) с лучшими в условиях региона сортами. Относится к синегибридному сортотипу люцерны изменчивой. Вегетационный период от начала весеннего отрастания до первог о укоса 52-56 суток, до полной спелости семян 140-145 суток. Зимостойкость хорошая. Урожайность зеленой массы за два укоса — 20,3-27,1 т/га. Урожайность семян - 1,2-3,6 ц/га. Образец ПП-2 превысил стандартный сорт Омская 7 по зеленой массе на 11, по сухой массе - на 12 и по семенам - на 157%. Прошел конкурсное и готовится для передачи в экологическое сортоиспытание.
Образец ПП-6 — выведен методом массового отбора из гибридной популяции от скрещивания сорта Vela (Дания) с лучшими в условиях региона сортами. Относится к синегибридному сортотипу люцерны изменчивой. Куст полу прямостоячий. Вегетационный период от начала весеннего отрастания до первого укоса 51-57 суток, до полной спелости семян 136-140 суток. Зимостойкость хорошая. Средне поражается бурой пятнистостью. Клубеньковым долгоносиком повреждается слабо. Урожайность зеленой массы за два укоса - 23,4-27,8 т/га, семян — 1,4-4,2 ц/га. Образец ПП-6 превысил стандартный сорт Омская 7 по зеленой массе на 14, по сухой массе - на 21 и по семенам - на 180%. Прошел конкурсное и готовится для передачи в экологическое сортоиспытание.
Образец ПП-8 — выведен методом массового отбора из гибридной популяции от скрещивания сорта Verneuil (Франция) с лучшими в условиях региона сортами. Относится к пестрогибридному сортотипу люцерны изменчивой. Продолжительность периода от начала весеннего отрастания до первого укоса - 51-56 суток, до полного созревания семян - 139-143 суток. Зимостойкий, устойчив к полеганию. Болезнями поражается слабо. Урожайность зеленой массы за два укоса составила 24,2-26,1 т/га, урожайность семян - 1,5-3,8 ц/га. Образец ПП-8 превысил стандартный сорт Омская 7 по зеленой массе на 16, по сухой массе - на 19 и по семенам - на 170%. Прошел конкурсное и готовится для передачи в экологическое сортоиспытание.
Образец ПП-13 — выведен методом массового отбора из гибридной популяции от скрещивания образца СФА-21 с лучшими в условиях региона сортами. Относится к пестрогибридному сортотипу люцерны изменчивой. Куст прямостоячий. Продолжительность периода от начала весеннего отрастания до первого укоса - 53-58 суток, до полного созревания семян — 135-140 суток. Зимостойкость средняя, очень устойчив к полеганию. Урожайность зеленой массы составила 21,8-24,3 т/га, урожайность семян — 1,8-4,3 ц/га. Образец ПП-13 rio урожайности зеленой и сухой массы был на уровне стандартного сорта
Омская 7, а по урожайности семян превышал его в отдельные годы на 207%. Прошел конкурсное и готовится для передачи в экологическое сортоиспытание.
В Северном Зауралье не организовано по-настоящему семеноводство люцерны. Одна из главных причин — отсутствие хорошо приспособленных, с устойчивой семенной продуктивностью сортов. Создание сортов люцерны местной селекции позволит решить проблему. Согласно договору о совместной деятельности по семеноводству в 2007-2012 годах проведены семеноводческие посевы люцерны изменчивой сорта Быстрая в хозяйствах региона.
8. Совершенствование элементов технологии возделывания люцерны на семена. Успех возделывания люцерны в Северном Зауралье в целом, и продвижение в производство новых сортов местной селекции в частности, зависят от организации производства и разработки технологии возделывания.
Срок посева. Большое влияние на продуктивность травостоя, его долголетие, а также питательную ценность оказывает срок посева люцерны (П.Л. Гончаров, П.А. Лубенсц, 1985).
Наиболее распространенный срок посева люцерны весенний и летний.
В наших исследованиях семенная продуктивность люцерны у всех изучаемых сортов была незначительно выше при весеннем сроке посева. Урожайность семян при весеннем сроке посева составила в среднем 0,77 ц/га, а при летнем - 0,58 ц/га. Высокая продуктивность семян при весеннем и летнем сроке посева получена у сорта Быстрая (0,92-0,96 ц/га). Математический анализ показал, что семенная продуктивность люцерны слабо зависит от срока посева.
Способ посева. По мнению П.Л. Гончарова (1986), при выборе способа посева следует исходить из биологических особенностей многолетних трав и местных метеорологических условий. Способ посева люцерны определяются назначением посева: если на семенные цели, то в отдельных случаях можно высевать широкорядным или даже гнездовым способом; на кормовые цели можно сеять сплошным рядовым способом. При этом формируется густой травостой, хорошо затеняющий почву, предохраняющий влагу от излишнего испарения и не дающий возможности разрастаться сорнякам.
Проведенные нами исследования показали, что в среднем по сортам высокая урожайность семян (1,0 ц/га) получена при широкорядном способе посева. Средняя урожайность семян люцерны при рядовом способе посева составила 0,7 ц/га. Максимальная урожайность семян (1,14 ц/га) была у сорта Быстрая при широкорядном способе посева (рис. 2).
Более благоприятными для формирования семян люцерны оказались сравнительно засушливые условия 1998 и 2000 гг. В эти годы продуктивность люцерны при широкорядном способе посева изменялась от 1,34 до 1,71 ц/га.
Рисунок 2 -Урожайность ссмян люцерны сорта Быстрая при разных способах посева
Норма высева семян. По мнению ученых, норма высева семян люцерны зависит от районов возделывания, плодородия почвы, количества осадков, посева в чистом виде или в смеси со злаковыми травами, с краткосрочным или продолжительным сроком использования, посевом на зеленую массу (сено) или семена (М.И. Тарковский, 1974; И.В.Ларин, 1990).
Исследования в Северном Зауралье выявили существенные различия по урожайности семян среди изучаемых сортов люцерны. Высокая урожайность была получена при норме высева 2,0 млн. всхожих семян на гектар. У сорта Быстрая в среднем за годы исследований она составила 1,59 ц/га. При широкорядном способе посева (ширина междурядий 60 см) и норме высева 2,0 млн. всхожих семян на гектар, растения люцерны получали достаточное количество питательных веществ, были хорошо освещены, формировали нормальный травостой.
Вклад факторов и экономическая эффективность агротехнических приемов возделывания люцерны. Расчеты показали, что максимальное влияние на продуктивность люцерны в местных условиях (при весеннем посеве - 72,2%, при летнем - 75,5%) оказывал фактор (А) «год». Взаимодействие факторов «год х способ посева» (А х В), «способ посева х норма высева семян» (В х С) по своему вкладу в уровень урожайности зеленой и сухой массы занимал второе место после фактора «год» (А). На урожайность сухой массы при весеннем посеве оказывало влияние взаимодействие факторов (А х В) -11,3%, а взаимодействие факторов «способ посева х норма высева семян » (В х С) - 6,3%.
На урожайность семян люцерны в местных условиях наряду с фактором «год» (58,1%) значительное влияние оказывало взаимодействие факторов «способ посева х норма высева семян» (В х С - 9,5%) и взаимодействие трех факторов: «год х способ посева х норма высева семян» (А х В х С - 7,1%).
Анализ экономической эффективности возделывания люцерны на семена позволил установить оптимальные нормы высева и сроки посева. Низкая себестоимость семян, а также максимальный чистый доход и рентабельность получены при норме высева 2,0 млн. всхожих семян на гектар и весеннем сроке посева люцерны (соответственно 5300 рублей; 3402 руб./га; 50,9%).
9. Регуляторы роста и микроудобрения на семенных посевах люцерны.
При возделывании различных сельскохозяйственных культур все шире используют регуляторы роста. Они содержатся в растениях в очень малых количествах, но их роль настолько специфична, что их нельзя заменить никакими другими химическими соединениями (J1.A. Дорожина, 2006).
Продолжительность вегетационного периода и высота растений. Эффективной оказалась обработка растений люцерны в фазу бутонизации препаратами эпин и гетероауксин. В этих вариантах продолжительность периода весеннее отрастание-созревание семян в среднем составила 140 суток.
Обработка растений люцерны регуляторами роста и микроудобрениями влияла на высоту растений. Максимальная прибавка высоты растений (13 см) отмечена в варианте с обработкой препаратом мастер специальный у сорта Быстрая.
Урожайность семян. В наших исследованиях на вариантах с обработкой посевов люцерны регуляторами роста и микроудобрениями отмечено увеличение урожайности семян на 34-138% по сравнению с контролем. Высокая урожайность семян у люцерны (0,71-1,18 ц/га) получена после обработки препаратами гетероауксин, эпин и мегафол.
Число генеративных побегов к соцветий на них. В Северном Зауралье число генеративных побегов у сорта Омская 7 на контроле было 137 шт./м2, у сорта Быстрая - 150 шт./м2. Математическая обработка результатов исследований показала, что существенное увеличение числа генеративных побегов на один метр квадратный (9-23%) получено в вариантах с обработкой посевов люцерны препаратами гетероауксин, эпин и мастер специальный.
В годы исследований, у изучаемых сортов люцерны число соцветий на генеративный побег в вариантах с обработкой посевов регуляторами роста гетероауксин и эпин было на 27-33% больше, чем на контроле.
Длина соцветия и число цветков в соцветии. Длина соцветия растений люцерны зависела от сорта, метеорологических условий и года жизни. На контроле этот показатель составил 18,1 мм у сорта Омская 7 и 16,4 мм у сорта Быстрая. Обработка посевов регулятором роста росток увеличила длину соцветия у изучаемых сортов в среднем на 14% по сравнению с контролем.
Число цветков в соцветии на контроле было 6,9 шт. у сорта Омская 7 и 13,2 шт. — у сорта Быстрая, а при обработке посевов люцерны препаратами эпин, гетероауксин и мегафол возросло на 49-64%.
Число семян в бобе и масса 1000 семян. Математическая обработка показала, что существенное увеличение числа семян в бобе (9-16%) отмечено в вариантах с обработкой посевов люцерны регуляторами роста гетероауксин и эпин. У изучаемых сортов в вариантах с обработкой посевов препаратом росток получена масса 1000 семян 2,1 г, что выше контроля на 7-8%.
Процент семинификации и потенциальная семенная продуктивность люцерны. Процент семинификации позволяет установить процент семяпочек, развившихся в семена (И.В. Вайнагий, 1974). В вариантах с обработкой посевов эпином и гетероауксином процент семинификации люцерны сорта Быстрая в среднем составил 71%, что выше контроля на 6%.
Впервые для условий Северного Зауралья была установлена потенциальная семенная продуктивность (ПСП) люцерны, под которой понимают количество образовавшихся семяпочек на генеративный побег с еденицы площади. На контроле ПСП в годы исследований составила 9,2 ц/га у сорта Омская 7 и 21,8 ц/га у сорта Быстрая, а в вариантах с обработкой посевов препаратами гетероауксин, эпин и мегафол - 39,7-43,6 ц/га.
Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян. Период послеуборочного дозревания семян люцерны длительный, когда происходят сложные преобразования различных химических соединений. Поэтому мы определяли всхожесть, энергию прорастания и некоторые другие показатели через шесть, двенадцать и восемнадцать месяцев после уборки на семенах, полученных с посевов, обработанных регуляторами роста и микроудобрениями. На контроле энергия прорастания семян, хранившихся 18 месяцев, составила 57-76%, а лабораторная всхожесть семян - 71-75%. Результаты математической обработки энергии прорастания и лабораторной всхожести семян не выявили вариантов с существенным превышением над контролем.
Длина проростков семян. В результате исследований установлено, что длина проростков семян сорта Быстрая была больше в среднем на 2-4%, чем у сорта Омская 7. Длина проростков семян во всех вариантах с обработкой
препаратами, независимо от метеорологических условий, сорта и года жизни оказалась несущественно выше контроля.
Жизнеспособность и твердокаменность семян. Жизнеспособность семян люцерны зависела от сорта и года жизни растений. В среднем на контроле этот показатель составил 95-97% у сорта Омская 7 и 94-100% - у сорта Быстрая.
У люцерны твердокаменными называются семена, которые имеют непроницаемый рубчик, через который проникает вода. Низкое содержание твердокаменных семян (12-18%) у изучаемых сортов отмечено в вариантах с обработкой посевов препаратами гетероауксин и мастер желтый.
Экономическая эффективность обработки посевов люцерны регуляторами роста и микроудобрениями. Расчеты показали, что экономически выгодна обработка посевов люцерны препаратом эпин (10 мл/га). В этом варианте у сорта Быстрая получена прибыль 5623,2 руб./га и рентабельность 102%.
ВЫВОДЫ
1. В результате многолетнего изучения мирового генофонда люцерны выделены и используются в селекции ценные источники:
- скороспелости: Ташкентская 721 (Узбекистан), Аридная, Иолотанская 1763 (Казахстан), Ferax, Ellerslaie 1, Apollo (Канада), Брюнснская местная, Palava (Чехия), Elga (Франция); зимостойкости: Йыгева 118 (Эстония), Аугуне II (Литва), Красноуфимская 6, Барнаульская 17, Бийская 3, Флора, Флора 2, Омская 7, Таежная, Тулунская гибридная (Сибирь);
- высоте растений в начале цветения: Кемлянская, Омская 8893, Забайкалка, Пестрая 57, Белорусская, Сретенская 77, Местная (к-1783), Прованская (Франция), Медия 3000 (Венгрия);
высокой облиственности: Краснокутская 3125, Пестрая 57, Куйбышевская, Казанская 64/95, Миусская местная, Алтайская 9257, Чишминская 130 и Гогенгеймская местная (Германия);
- высокому содержанию протеина: Карабалыкская, Сибирячка 232, Омская пестрогибридная, Кокше, Ellerslaie I (Канада), Kleszezewska (Польша);
- комплексной устойчивости к ржавчине и корневой гнили - сорта, формирование которых, за небольшим исключением, проходило в Сибири, на Алтае, Приуралье и на Юго-Востоке европейской части России;
- высокой урожайности зеленой и сухой массы: Красноуфимская 6, Таежная, Тулунская гибридная, Омская гибридная (к-4556), Омская пестро-
гибридная, Омская гибридная (к-23575), Пестрая 57, Кузбасская, Йыгена 118 (Эстония), Grimm (Канада);
- высокой семенной продуктивности: Иыгева 118 (Эстония), Жидруне (Литва), Buffalo, Kallottoma, Resistador (США), Ellerslaie I (Канада), Cordobesa (Аргентина), Dachnfeldt Jasis (Дания).
2. Основным методом селекции люцерны в местных условиях остается внутривидовая и межвидовая гибридизация при свободном переопылении по схеме поликроссного питомника.
3. Ведущим фактором формирования уровня продуктивности люцерны в местных условиях является фактор «год» (А), особенно при формировании урожайности семян (64,4-82,6%). Вклад фактора сорт (В) в формировании продуктивности колеблется от 12,8 % до 32,0%.
4. Корреляция урожайности зелёной массы и семян люцерны в местных условиях отрицательная слабая (г = -0,31 ... -0,25). Урожайность зелёной массы люцерны связана с продолжительностью межфазных периодов слабой и неустойчивой величиной (г = 0,14 ... 0,17). Связь урожайности зелёной массы с высотой растений в разные годы и укосы колеблется от слабой отрицательной до сильной положительной (г = -0,04 ... 0,62).
5. Люцерна в свободно доступном для опыления состоянии хорошо опыляется насекомыми и формирует 22-49% бобов от количества отмеченных цветков. Лучшие селекционные сорта имеют завязываемость семян в 2-2,5 раза выше, чем районированные сорта. Между завязываемостыо бобов и семян люцерны при свободном опылении существует прямая корреляционная зависимость (г = 0,54 ... 0,97).
6. Перспективным направлением селекции на повышение семенной продуктивности люцерны следует считать создание частично самоопыляющихся сортов и синтетических популяций, способных, независимо от погодных условий, формировать высокие и стабильные по годам урожаи семян. В Северном Зауралье средпепопуляционная самофертильность люцерны должна быть в пределах 30-45%, что позволит избежать инбредной депрессии или свести ее до минимума.
7. Отбор из разложенных на биотипы популяций люцерны затруднен тем, что некоторые признаки связаны между собой, и при улучшении растений по одному из них, одновременно можно ухудшить их по другому признаку. Растения с лежачей и полулежачей формой куста имеют сильную отрицательную связь (г = -0,81 ... -0,97) между семенной продуктивностью и общей урожайностью зелёной массы. Урожайность семян этих растений в
разной степени отрицательно коррелирует с вегетационным периодом (г = -0,37 ... -0,84), высотой растений в начале цветения (г = -0,09 ... -0,53) и облиственностыо (г = -0,17 ... -0,45). У прямостоячих растений семенная продуктивность неустойчиво связана с вегетационным периодом (г = -0,51 ... 0,26) и высотой растений в начале цветения (г = 0,35 ... 0,83). Отрицательная зависимость у них наблюдалась между урожайностью семян и облиственностью (г = -0,07 ... -0,19), общей урожайностью зеленой массы (г = -0,49 ... -0,81). Для прямостоячих растений характерны более слабые отрицательные коэффициенты корреляции, поэтому эти растения представляют особый интерес для селекции.
8. Теоретические и экспериментальные исследования послужили основой для создания сорта люцерны изменчивой Быстрая и другого селекционного материала с комплексом положительных свойств и признаков.
9. Природные ресурсы лесостепной зоны Северного Зауралья позволяют выращивать люцерну на зелёную массу и семена. Оптимальный срок посева люцерны — вторая и третья декады мая. Урожайность зелёной массы в первом укосе у сортов Вега 87 и Быстрая составила: 10,4-12,4 т/га - весенний посев; 7,9-9,1 т/га - летний посев. Во втором укосе при весеннем сроке посева урожайность зелёной массы выше, чем при летнем посеве. Урожайность семян 1,38 ц/га у сорта Быстрая получена в засушливых условиях вегетации при весеннем сроке посева, при летнем посеве — 1,24 ц/га.
10. Способ посева люцерны влияет на скороспелость и продуктивность. При рядовом способе посева растения люцерны хорошо развивались и накапливали вегетативную массу. В среднем за годы исследований урожайность зеленой массы составила при рядовом способе посева — 9,3 т/га, широкорядном - 7,0 т/га и ленточном - 7,9 т/га. Благоприятными для формирования семян люцерны оказались сравнительно засушливые условия в период вегетации и широкорядный способ посева. Семенная продуктивность люцерны при таких условиях изменялась от 1,34 до 1,71 ц/га.
11. Норма высева семян люцерны в значительной степени определяется целью ее использования. Высокая урожайность зеленой массы (10,1-10,4 т/га) формируется при норме высева 4,0 млн. всхожих семян на гектар. Семенные посевы люцерны продуктивнее с нормой высева 2,0 млн. всхожих семян на 1 га.
12. Слабое влияние на уровень урожайности зеленой и сухой массы при весеннем посеве оказывает фактор «норма высева» (0,08% — по зелёной массе, 0,5% — по сухой массе), а при летнем посеве — «способ посева» (0,4% - по зеленой массе). На урожайность семян люцерны в местных условиях наряду с
фактором «год» (58,1%) значительное влияние оказывает фактор «норма высева семян» (9,5%) и взаимодействие трех факторов: «год х способ посева х норма высева семян» (А х В х С - 7,1%).
13. При возделывании люцерны низкая себестоимость семян, а также максимальный чистый доход и рентабельность получены при 2,0 млн. всхожих семян на гектар в весенний срок посева люцерны (соответственно 5300 рублей; 3402 руб./га; 50,9%).
14. Обработка люцерны в фазу бутонизации препаратами эпин и гетероауксин ускоряет процесс созревания семян, повышает урожайность семян по отношению к контролю на 81-138%, увеличивает число генеративных побегов (на 7-27%), число соцветий на генеративном побеге (на 18-45%), число семян в одном бобе (на 2-16%). Потенциальная семенная продуктивность люцерны выше в 1,5-3,5 раза по сравнению с контролем (9,2-21,8 ц/га).
Эффективна обработка посевов люцерны в фазу бутонизации растений препаратом эпин (10 мл/га), которая обеспечивает получение прибыли 5623 руб./га при рентабельности 102%.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА
1. С целью повышения эффективности и ускорения селекционного процесса по люцерне предлагается включить выделенные из генофонда ВНИИР им. Н.И. Вавилова и созданные в ФГБОУ ВПО Г'АУ Северного Зауралья источники ценных признаков и свойств.
2. Сорта люцерны с оптимальным уровнем самофертильности и автотриппинга целесообразно создавать для каждого конкретного региона возделывания с учетом его погодных условий и наличия специали-зированных насекомых-опылителей. В Северном Зауралье средне-популяционная самофертильность люцерны должна быть в пределах 30-45%.
3. Для возделывания, производственного сортоиспытания и внедрения в хозяйствах предлагается сорт люцерны нзмеичивой Быстрая, внесенный в Госреестр по 9 (Уральскому) и 11 (Восточно-Сибирскому) регионам.
4. В условиях Северного Зауралья оптимальным считается весенний (вторая или третья декады мая) срок посева, а в годы с холодной, затяжной весной - конец мая - первая декада июня. Летние посевы страдают от сорняков, больше изреживаются, накапливают в зимующих органах меньший запас
пластических веществ, уступают весенним посевам по кормовой продуктивности не только в год посева, но и в последующие годы жизни.
5. Способ посева и норма высева семян люцерны в значительной степени определяются целью её использования. При использовании люцерны на корм сею рядовым способом (ширина междурядий - 15 см) с нормой высева 4,0 млн. всхожих семян на гектар. Семенные посевы закладывают широкорядным (ширина междурядий 60 см) способом с нормой высева 2,0 млн. всхожих семян на гектар.
8. На семенных посевах проводят обработку растений люцерны в фазу бутонизации препаратом эпин (10 мл/га), которая позволяет получать прибыль при высокой рентабельности.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Сапсга В.А. Продуктивность люцерны при возделывании ее в лесостепи Северного Зауралья / В.А. Сапега, H.H. Дюкова, A.B. Русаков // Кормопроизводство. 2002. №7. С. 22-24.
2. Сапега В.А. Продуктивность и гомеостатичность селекционных образцов люцерны в лесостепи Северного Зауралья / В.А. Сапега, H.H. Дюкова, A.C. Харалгин // Кормопроизводство. 2003. №7. С. 20-22.
3. Дюкова H.H. О потенциальной семенной продуктивности люцерны изменчивой в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Кормопроизводство. №9. 2011. С.18-20.
4. Дюкова H.H. Определение жизнеспособности и твердокаменности семян люцерны изменчивой в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов //Аграрный вестник Урала. №9. 2011. С. 4-5.
5. Дюкова H.H. Результаты селекции люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, Ю.П. Логинов, A.C. Харалгин // Агропродовольственная политика России. №4. 2013. С. 18-19.
6. Дюкова H.H. Формирование урожайности семян люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Аграрный вестник Урала. №9. 2013. С. 6-8.
7. Дюкова H.H. Обоснование параметров модели сортов люцерны для условий Северного Зауралья / H.H. Дюкова, Ю.П. Логинов, Н.В. Шадрина //Аграрный вестник Урала. №9. 2013. С. 9-11.
8. Дюкова H.H. Основное направление селекции люцерны в Северном Зауралье /H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч.-производ. конф. «Некоторые
проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства». Тюмень, 1984. С. 63-64.
9. Дюкова H.H. Способность образцов люцерны к само- и перекрестному опылению / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец. сельского хозяйства «Поиск и творчество молодых — реализации продовольственной программы». Тюмень, 1985. С. 66-67.
10. Дюкова H.H. Изучение структуры популяций люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец. сельского хозяйства «Поиск и творчество молодых - реализации продовольственной программы». Тюмень, 1985. С. 68-69.
11. Иванов А.И. Ценные сорта люцерны для условий Северного Зауралья /А.И. Иванов, H.H. Дюкова // Научно-технический бюллетень ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. JL: Вып. 158. 1986. С. 9-12.
12. Дюкова H.H. Источники зимостойкости для селекции люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч.-практ. конф., посвященной XX съезду ВЛКСМ «Молодые исследователи и практики — развитию сельского хозяйства Тюменской области». Тюмень, 1987. С. 43-44.
13. Дюкова H.H. Содержание белка и аминокислотный состав коллекционных сортов люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, В.Т. Жукова // Тез. докл. обл. науч.-практ. конф., посвященной XX съезду ВЛКСМ «Молодые исследователи и практики — развитию сельского хозяйства Тюменской области». Тюмень, 1987. С. 44-45.
14. Дюкова H.H. Результаты селекции люцерны в Тюменской области / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч. конф. «Сельскохозяйственная наука Урала - производству». Свердловск: НПО Среднеуральское. 1988. С. 32-33.
15. Дюкова H.H. Источники скороспелости для селекции люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч. конф. «Сельскохозяйственная наука Урала - производству». Свердловск: НПО Среднеуральское. 1988. С. 34-35.
16. Иванов А.И. Селекционная ценность сортов люцерны из США в Северном Зауралье /А.И. Иванов, H.H. Дюкова //Сб. науч. тр. «Биология, селекция и семеноводство зерновых и кормовых культур в Западной Сибири». Омск: ОмСХИ. 1988. С. 51-55.
17. Дюкова H.H. Изучение самофертильности у люцерны в условиях Северного Зауралья /H.H. Дюкова // Сб. науч. тр. «Биология, селекция и семеноводство зерновых и кормовых культур в Западной Сибири». Омск: ОмСХИ. 1988. С. 55-57.
18. Иванов А.И. Изучение и использование коллекции люцерны для создания новых сортов /А.И. Иванов, H.H. Дюкова // Научно-технический бюллетень ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. Л.: Вып. 178. 1988. С. 59-62.
19. Дюкова H.H. Селекция люцерны на семенную продуктивность в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова // Тез. докл. обл. науч.-техн. конф. «Современные проблемы научного обеспечения АПК и подготовки кадров». Тюмень, 1989. С. 130-131.
20. Дюкова H.H. Изучение скороспелости и зимостойкости селекционных сортов люцерны / H.H. Дюкова // Научно-технический бюллетень ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. Л.: Вып. 196. 1990. С. 46-48.
21. Дюкова H.H. Оценка и подбор исходного материала для селекции люцерны / H.H. Дюкова // Тез. докл. науч.-практ. конф., посвященной 30-летию НИИСХ Северного Зауралья. Тюмень, 1995. С. 44.
22. Дюкова H.H. Селекция люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, Ф.А. Петрунин // Тез. докл. науч.-практ. конф., посвященной 30-летию НИИСХ Северного Зауралья. Тюмень, 1995. С. 45.
23. Дюкова H.H. Влияние агротехнических приемов на урожайность зеленой массы люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, A.B. Русаков, A.C. Харалгин // Сб. мат. аспирантов и соискателей науч.-практ. конф. «Аграрная наука на рубеже веков». Тюмень. Т.1. 1999. С. 15-16.
24. Дюкова H.H. Влияние способов и норм посева семян на урожайность зеленой массы люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, A.B. Русаков// Сб. мат. аспирантов и соискателей научно-практической конф. «Аграрная наука на рубеже веков». Тюмень. Т.1. 1999. С. 23-24.
25. Дюкова H.H. Урожайность зеленой и сухой массы образцов люцерны местной селекции в контрольном питомнике / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин// Сб. матер, аспирантов и соискателей научно-практической конф. «Аграрная наука на рубеже веков». Тюмень. Т.1. 1999. С. 24-25.
26. Дюкова H.H. Урожайность зеленой и сухой массы люцерны в зависимости от способов посева и норм высева семян в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, A.B. Русаков// Сб. «Новые аспекты аграрного образования от производства к развитию сельскохозяйственных территорий». Тюмень, 2000. С. 15-16.
27. Дюкова H.H. Селекция люцерны на увеличение продуктивности зеленой массы в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин// Сб. «Актуальные проблемы агрономии и агроэкологии». Тюмень. 2002. С. 19-20.
28. Дюкова H.H. Изучение облисгвенности люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин // Сб. «Актуальные проблемы агрономии и агроэкологии». Тюмень, 2002. С. 28-29.
29. Дюкова H.H., Русаков A.B., Харалгин A.C. Авторское свидетельство №33257 на люцерну изменчивую Быстрая.
30. Скипин J1.II. Влияние химизации и степени засоления почв на жизнеспособность семян люцерны / JI.H. Скипин, С.А. Гузеева, H.H. Дюкова // Сб. науч. трудов РАСХН «Аграрная наука - развитию и стабилизации агропромышленного комплекса Тюменской области». Тюмень: Векторбук. 2006. С. 85-89.
31. Дюкова H.H. Биологические особенности возделывания люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин// Сб. Междунар. науч.-практ. конф. «Аграрная наука - сельскому хозяйству». Барнаул: Изд-во АГАУ. 2006. Кн.1. С. 340-343.
32. Дюкова H.H. Влияние регуляторов роста на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян люцерны / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, И.Б Кабанин // Мат. Всеросс. науч.-прак. конф. «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения». Демитровград, 2007. С. 221-226.
33. Дюкова H.H. Возделывание люцерны в Северном Зауралье / H.H. Дюкова // Методические рекомендации. Тюмень: изд-во ТГСХА. 2007. 22 с.
34. Дюкова H.H. Влияние микроудобрений на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян люцерны / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, М.Г. Агдигитова // Нива Урала. 2008. С. 17-18.
35. Дюкова H.II. Семеноводство люцерны в условиях Северного Зауралья / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.B. Русаков // Нива Урала. 2008. С. 17-18.
36. Дюкова H.H. Жизнеспособность и твердокаменность семян люцерны при обработке посевов регуляторами роста и микроудобрениями в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.A. Богомолов // Сб. тр. per. конф. мол. уч. «Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу Сибири и Урала». Тюмень, 2010. С. 13-17.
37. Дюкова H.H. Продуктивность люцерны в зависимости от агротехнических приемов возделывания в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 420-летию земледелия Зауралья «Перспективы инновационного развития АПК». Тюмень, 2010. С. 214-222.
38. Дкжова H.H. Биологические особенности семенной продуктивности люцерны изменчивой в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Вестник ГАУ Северного Зауралья. №1. 2013. С. 12-16.
39. Дюкова H.H. Влияние обработки посевов люцерны регуляторами роста и микроудобрениями на посевные качества семян в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Вестник ГАУ Северного Зауралья. №2. 2013. С. 13-17.
40. Дюкова H.H. Длина проростков при обработке семян люцерны регуляторами роста в Северном Зауралье / H.H. Дюкова, A.C. Харалгин, A.A. Богомолов // Вестник ГАУ Северного Зауралья. №2. 2013. С. 18-22.
Подписано в печать 11.11.2013 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 065. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7
Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Дюкова, Наталья Николаевна, Тюмень
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Государственный аграрный университет Северного Зауралья
На правах рукописи
052О145О342
ДЮКОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА
СЕЛЕКЦИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕМЕНОВОДСТВА ЛЮЦЕРНЫ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ
Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Научный консультант:
доктор с.-х. наук, профессор. Ю.П. Логинов
Тюмень - 2013
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................ 5
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ ................... 11
1.1. Морфобиологическая характеристика и значение люцерны
в сельскохозяйственном производстве ......................................................... 13
1.2.История и состояние селекционной работы с люцерной в Сибири..... 21
1.3. Особенности формирования продуктивности люцерны...................... 33
1.4. Влияние агротехнических приемов на рост, развитие и продуктивность люцерны.............................................................................. 45
2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.............................................................................................. 65
2.1. Метеорологические и почвенные условия ............................................ 65
2.2. Материал и условия проведения исследований.................................... 75
2.3. Методика проведения исследований...................................................... 79
3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ЛЮЦЕРНЫ .............................................. 82
3.1. Продолжительность вегетационного периода ...................................... 83
3.2. Зимостойкость растений.......................................................................... 89
3.3. Высота растений....................................................................................... 92
3.4. Облиственность растений........................................................................ 92
3.5. Содержание химических веществ .......................................................... 97
3.6. Устойчивость к болезням ...................................................................... 100
3.7. Урожайность зелёной и сухой массы................................................... 103
3.8. Урожайность семян................................................................................ 106
3.9. Корреляции между важнейшими признаками образцов
люцерны ......................................................................................................... 107
3.10. Основные параметры модели сортов люцерны для условий Северного Зауралья....................................................................................... 111
4. АГРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
ЛЮЦЕРНЫ ........................................................................................................ 118
4.1. Продолжительность вегетационного периода .................................... 118
4.2. Зимостойкость растений........................................................................ 124
4.3. Высота растений..................................................................................... 127
4.4. Облиственность растений...................................................................... 131
4.5. Урожайность зелёной и сухой массы люцерны.................................. 135
4.6. Содержание химических веществ .........................................................146
4.7. Урожайность и масса 1000 семян ......................................................... 149
4.8. Взаимодействие генотип-среда и сила влияния факторов на величину урожайности образцов люцерны ................................................................. 156
4.9. Корреляция урожайности с количественными признаками
образцов люцерны......................................................................................... 157
5. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЮЦЕРНЫ ........................................................................................................ 161
5.1. Фертильность цветков люцерны при свободном опылении.............. 161
5.2. Завязываемость бобов и семян люцерны при искусственном триппинге цветков......................................................................................... 166
5.3. Фертильность пыльцы у популяций люцерны.................................... 172
6. БИОТИПИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОПУЛЯЦИЙ ЛЮЦЕРНЫ.................... 176
6.1. Морфобиологические типы люцерны и их изменчивость................. 176
6.2. Корреляции между важнейшими признаками морфобиологических групп растений люцерны.............................................................................. 189
7. РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ И СОСТОЯНИЕ СЕМЕНОВОДСТВА НОВЫХ СОРТОВ ЛЮЦЕРНЫ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ........................ 202
8. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЛЮЦЕРНЫ НА СЕМЕНА................................................................. 209
8.1. Срок посева............................................................................................. 209
8.2. Способ посева.........................................................................................216
8.3. Норма высева семян............................................................................... 227
3
8.4. Вклад факторов и экономическая эффективность агротехнических
приемов возделывания люцерны................................................................. 236
9. РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА И МИКРОУДОБРЕНИЯ НА СЕМЕННЫХ
ПОСЕВАХ ЛЮЦЕРНЫ.................................................................................... 243
9.1 Продолжительность вегетационного периода и высота растений..... 243
9.2. Урожайность семян................................................................................ 248
9.3. Число генеративных побегов и соцветий на них ................................ 250
9.4. Длина соцветия и число цветков в соцветии....................................... 252
9.5. Число семян в бобе и масса 1000 семян............................................... 253
9.6. Процент семинификации и потенциальная семенная продуктивность люцерны ......................................................................................................... 259
9.7. Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян .................... 263
9.8. Длина проростков семян........................................................................ 272
9.9. Жизнеспособность и твердокаменность семян................................... 285
9.10. Экономическая эффективность обработки посевов люцерны регуляторами роста и микроудобрениями.................................................. 288
ВЫВОДЫ ........................................................................................................... 292
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И
ПРОИЗВОДСТВА ............................................................................................. 296
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ......................................... 297
ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................. 348
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Программа развития животноводства не может быть успешно решена без создания устойчивой кормовой базы. Независимо от состояния экономики, производство продовольствия должно быть гарантировано и устойчиво. В полной мере такое определение относится и к производству кормов (А.И. Баранов, В.П. Данилевский, 2008).
С целью поддержки Агропромышленного комплекса, в Западной Сибири, а также в Тюменской области, созданы все условия для расширения и укрупнения отрасли животноводства. За последние десятилетия в область завезены высокопродуктивные породы животных мясного и молочного направления, которым необходимы качественные корма.
Роль полноценного питания в продуктивности животных составляет 5560%. Недостаток в рационах 15-20% обменной энергии, белка, сахара и жира ведёт к недоиспользованию генетического потенциала животных на 25-30%, к повышению себестоимости продукции на 30-40%. Увеличение ресурсов растительного белка продолжает оставаться важнейшей задачей современного растениеводства и мощным ограничителем роста продуктивности животноводства (Н.И. Бородин, 2003).
Исторически сложилось, что растениеводство Сибири специализируется преимущественно на производстве продовольственного и фуражного зерна, поэтому и проблема недостатка кормов отчасти решается путем скармливания животным зерна пшеницы, овса и ячменя. В связи с этим кормообеспеченность животноводства остается на низком уровне (И.Ю. Садохин, 2008; А.П. Кисилев, 2008; Н.И. Кашеваров, 2012).
В ближайшей перспективе в Северном Зауралье общую потребность в кормах на 75-80 % предусматривается решать за счёт полевого кормопроизводства. Для этого планируется увеличить площади посева многолетних бобовых и злаковых трав, как энергетически и экономически выгодных. По расчктам коэффициент энергетической эффективности многолетних трав в
2,0-2,5 раза выше, чем у зернофуражных культ (Г.С.Посыпанов, 1996; В.Г. Васин, 2008).
Анализ современного состояния кормовой базы Западной Сибири показывает, что наиболее остро стоит проблема увеличения содержания кормового белка в рационах животных. В решении этой проблемы важная роль отводится люцерне. По качеству белка и содержанию незаменимых аминокислот люцерна превосходит многие кормовые культуры, в т.ч. и бобовые - клевер, эспарцет, донник. Белок люцерны хорошо переваривается и интенсивно усваивается организмом животных. У животных, поедающих зелёную массу, сено, сенаж, травяную муку, гранулы и брикеты, приготовленные из люцерны, улучшаются выносливость, воспроизводительная способность и ускоряется рост. Являясь источником белково - витаминного корма, люцерна отличается богатым содержанием витаминов. В одной кормовой единице люцерны в среднем содержится 160 - 175 г переваримого протеина. В травяной муке этой культуры в среднем находится важнейших незаменимых аминокислот: лизина - 12,0 г /кг, лейцина - 14,6 г /кг, триптофана - 3,2 г /кг, цистина - 4,0 г /кг корма. Трава содержит в достаточном количестве микроэлементы, богата минеральными солями, особенно кальцием. Люцерна характеризуется долголетием, высокой кормовой продуктивностью и способна давать два полноценных укоса в местных условиях.
Несмотря на столь убедительную ценность люцерны, посевы её очень ограничены. Связано это с недостатком приспособленных сортов, сочетающих зимостойкость с урожайностью зелёной массы и семян, плохо налажено семеноводство, требуют доработки технологии возделывания люцерны на зелёную массу и семена.
Цель исследований - создание для экстремальных условий Северного Зауралья скороспелых, устойчивых, высокопродуктивных сортов люцерны и обоснование элементов технологии возделывания на семена,
способствующих максимальной реализации биологического потенциала этой культуры.
Задачи исследований:
- изучить образцы люцерны из мировой коллекции ВНИИР и выделить источники по ценным хозяйственным признакам и биологическим свойствам (скороспелости, продуктивности, зимостойкости, устойчивости к болезням),
выявить изменчивость количественных признаков, их взаимные корреляции, способствующие целенаправленному подбору родительских форм;
- определить способность некоторых образцов люцерны к само- и перекрестному опылению, рассмотреть изменчивость количественных признаков морфобиологических типов;
- создать селекционный материал и дать оценку лучшим формам на разных этапах селекционной проработки,
- определить влияние элементов технологии, регуляторов роста и микроудобрений на рост, развитие и семенную продуктивность люцерны и дать им экономическую оценку.
Научная новизна исследований. Получены новые экспериментальные данные оценки образцов люцерны разного эколого-географического происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам и биологическим свойствам в Северном Зауралье. Выделен ценный исходный материал по скороспелости, зимостойкости, продуктивности, устойчивости к болезням, с высоким содержанием белка. Выявлены образцы люцерны с высоким процентом самофертильности и использованы в селекционной работе. Определена изменчивость морфобиологических типов люцерны. Проведена оценка селекционных форм в системе различных питомников. Создан сорт люцерны изменчивой, а также селекционный материал, находящийся на разных этапах селекционного изучения.
На основании многолетних исследований обоснованы параметры основных элементов технологии возделывания люцерны на семена, предложен производству комплекс агротехнических приемов, обеспечивающих более полное использование биоклиматического потенциала региона и формирование максимального уровня продуктивности. Впервые разработаны агротехнические приемы возделывания новых сортов местной селекции люцерны, изучено влияния регуляторов роста и микроудобрений на семенную продуктивность. Дана экономическая оценка основных элементов технологии возделывания люцерны.
Теоретическая значимость исследований. В процессе проведения исследований установлен среднепопуляционный уровень самофертильности люцерны в пределах 30-45%. Впервые в Северном Зауралье изучены элементы структуры урожая, рассчитан процент семинификации и потенциальная семенная продуктивность культуры.
Изучена изменчивость количественных признаков, их взаимные корреляции образцов люцерны разного эколого-географического происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам и биологическим свойствам. Установлена сила влияния факторов (год, генотип, образец) на величину уровня параметров продуктивности люцерны.
Практическая значимость исследований. На основе теоретических и
методических проработок, получен селекционный материал, находящийся на
разных этапах селекционного изучения. Создан сорт люцерны изменчивой
Быстрая, который в настоящее время занесен в Государственный реестр
рекомендованных для возделывания сортов. Это стабилизировало
производство семян в районах Сибири с ограниченными тепловыми
ресурсами. Материалы диссертации использованы при подготовке
рекомендаций для специалистов сельского хозяйства, разработке систем
ведения сельского хозяйства и организационно-технологических проектов
по производству и использованию люцерны. Разработанные технологии
8
возделывания люцерны используются с 1999 года. Получены и освоены два Гранта губернатора Тюменской области на разработку научно-исследовательских проектов: в 2007-2008 гг. и в 2010 г. По договору с Министерством сельского хозяйства РФ разработана «Технология возделывания люцерны в Северном Зауралье» (2011). Предлагаемая технология возделывания люцерны обеспечивает урожайность 1,3-2,0 ц/га семян.
На основании производственных испытаний рекомендована обработка семенных посевов люцерны препаратом эпин (10 мл/т).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Приоритетными направлениями селекции люцерны в лесостепной зоне Западной Сибири следует считать: скороспелость, зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, высокая продуктивность зеленой массы и семян.
2. Формы люцерны, обладающие высокой самофертильностью и автотриппингом, используемые в качестве родительских компонентов позволяют создать ценный селекционный материал.
3. Новый сорт люцерны изменчивой Быстрая и полученный селекционный материал максимально отвечают требованиям биоклиматического потенциала
лесостепной зоны Сибири.
4. Результаты изучения особенностей формирования семенного травостоя и развития генеративных органов люцерны позволили усовершенствовать технологию возделывания на семена.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседании Ученого совета и научно-методической комиссии НИИСХ Северного Зауралья (1983-1987 гг.), на заседании кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства (19882007 гг.) и кафедры общей биологии (2008-2011 гг.) Тюменской ГСХА, на
научно-производственных совещаниях отдела кормовых культур ВНИИР
9
(Санкт-Петербург, 1984-1987 гг.), на научно-практических конференциях в Омске (СибНИИСХ, 1987), Екатеринбурге (УралНИИСХ, 1990, 2008), Тюмени (НИИСХ Северного Зауралья, 1985, 1987; Тюменская ГСХА, 1984,1989-2011), а также на областных и зональных совещаниях с демонстрацией полевых опытов.
Личный вклад соискателя. Работа представляет собой обобщение результатов исследований, выполненных в течение двадцати девяти лет лично автором и совместно с другими исследователями. Выбор темы и начальный этап работы проведены под руководством и при постоянной помощи профессоров А.И. Иванова и Ю.П. Логинова, кандидата с.-х. наук А.В.Комарова. В экспериментальных работах в разные годы принимали участие: кандидат с.-х. наук A.C. Харалгин, кандидат с.-х. наук A.B. Русаков, кандидат с.-х. наук A.A. Богомолов, которые являются соавторами публикаций и изобретений. Автор выражает им искреннюю благодарность и признательность за совместную творческую работу.
За оказанную помощь в обсуждении результатов исследований при подготовке рукописи к защите автор выражает признательность профессорско-преподавательскому составу кафедры общей биологии, заведующему кафедрой, профессору A.A. Лящеву; коллективу кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, заведующему кафедрой, профессору Ю.П. Логинову Государственного аграрного университета Северного Зауралья.
1 .ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ
Расширение площадей под бобовыми и бобово-злаковыми смесями -одна из актуальных задач кормопроизводства. Многолетним травам принадлежит решающая роль в обеспечении животноводства высокобелковыми кормами. Для возделывания необходимо подбирать такие кормовые культуры, биологические особенности которых соответствуют почвенно-климатическим условиям региона (М.Ф. Куляхтин, 1984; Г.С. Посыпанов, 1996; B.C. Епифанов, 2005; П.М. Шорин, 2007).
Многолетние бобовые травы представляют собой универсальный источник сырья для производства всех видов грубых и сочных кормов, а также они играют исключительную роль в воспроизводстве почвенного пло дородия. По
-
Дюкова, Наталья Николаевна
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Тюмень, 2013
-
ВАК 06.01.05
- Морфобиологическая характеристика и продуктивность люцерны в Северном Зауралье
- Приемы повышения семенной продуктивности люцерны изменчивой на мерзлотных таежно-палевых почвах Центральной Якутии
- Селекция люцерны и эспарцета в условиях Ростовской области
- Научные и технологические основы приемов повышения семенной продуктивности люцерны в лесостепной зоне Среднего Поволжья
- Создание и изучение исходного материала для селекции костреца безостого и люцерны в Тюменской области
