Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Видо- и сортоизучение люпина в условиях Смоленской области

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Видо- и сортоизучение люпина в условиях Смоленской области"

«в О»

1 3 КОЙ

На правах рукописи

ГИЧЕНКОВ

СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ

УДК 633.367:631.526 (470.332)

Видо- и сортоизучение люпина в условиях Смоленской области

Специальность 06.01.05 селекция и семеноводство

¿уЛ;^

■ч/

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск 1998

Работа выполнена на Смоленской государственной областной сельскохозяйственной опытной станции в 1993-1997гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РЭА и РАЕН Б С Лихачев

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор М Д Варлахов, •кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Л.П.Яговенко

Ведущая организация - Смоленский сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится 4 декабря в 10 часов на заседании Диссертационного совета К 120 3801 в Брянской государственной сельскохозяйственной академии по адресу:243365 с.Кокино Выгоничского района Брянской области.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв, заверенный печатью, в двух экземплярах.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГСХА

"Ц

Автореферат разослан ноября 1998 г.

.Ученый секретарь диссертационного совета кандидат с - х наук, доцент

СУ

А. В Дронов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Всэ увеличивающая потребность населения России в продуктах питания, а животноводства а кормах обусловливает необходимость решения важнейшей народнохозяйственной задачи увеличения производства белка и повышение его качества. Значительная роль в ее решении принадлежит люпину. Его значимость обусловлена высокими кормовыми достоинствами, относительно низкой энергоемкостью возделывания, разнообразным использованием, нетребовательностью к плодородию почвы, высокой ззотфиксйрующэй способностью, накоплением в почве биологически чистого азота

Расширение использсзанкя биологического и экономического потенциала люпина позволит решать ряд проблем в сельском хозяйстве страны, а именно: существенно снизить дефицит растительного белка; повысить плодородие малогумусных почв, что обеспечит рост общей продуктивности пашни и увеличение урожайности возделываемых в севообороте культур; сэкономить значительное количество дорсгсстояи$1х азотных минеральных удобрений; улучшить качество продукции за счет снижения накопления нитратов; внедрить ресурсосберегающих«), экологически безопасную систему земледелия; расширить и улучшить сырьевую базу для перерабатывающей промышленности.

В обеспечения развития люпыносеяния России основная роль принадлежит сорту. Селекционерами страны решена важная задача, создано новое поколение отечественных сортов люпина разного хозяйственного использования. В то же время сельскохозяйственному производству России наряду с широкопластичиыми сортами необходимы сорта, адаптированные к конкретным зонам, максимально использующие их агро- и биоклныатическке ресурсы. Это вызывает необходимость развития экологической селекции люпина. Первыми ее этапами должны стать экологическая оценка селекционного материала, начиная с ранних этапов селекционного процесса; отбор наиболее ценных по комплексу признаков генотипов, выделение наиболее перспективных из них для ускоренного размножения и внедрения в сельскохозяйственное производство конкретных регионов России.

Цель и задачи исследований. Цепью настоящей работы было изучение продуктивного и адаптивного потенциала желтого и узколистного люпина в условиях Смоленской области.

В задачи исследований входило.

- анализ современных направлений, состояния и результатов селекции пюпина.

- конкурсное испытание современных сортов желтого и узколистного люпина4

- оценка селекционного материала желтого и узколистного люпина на разных этапах селекционного процесса.

- отбор константных форм и сортообразцов люпина, наиболее полно использующих агроклиматические ресурсы Смоленской области;

- анализ результатов государственного сортоиспытания люпина в Смоленской области.

Научная нзшзгна заключается в выявлении ответных реакций современного сортимента и нового селекционного материала желтого и узколистного люпина в условиях дерново-подзолистых, супесчаных, малогу&зусных лочз Смоленской области, в установлении их продуктивного и адаптивного потенциала.

Практическая значимость выражается в обоснованных рекомендациях замены желтого люпина на узколистный и предложениях по сортосмене последнего вида люпина в сыяепекия наиболее ценных в хозяйствснно-биалогическом отношении форм люпина для последующая их селекционной доработки.

Достоверность результата подтверждается результатами дисперсионного анализа с кспользоаанием критерия Дункана, конкурсным экологическим и государственным сортоиспытанием.

Личный вклад автора. Пятилетние полевые исследования с соблюдением методик селекционных питомников и конкурсного сортоиспытания проведены соискателем самостоятельно. Анализы зоотехнической оценки зеленой ыассы и семян люпина проведены лабораторией физиологии биотехнологии Всероссийского НИИ люпина (доктор с. - х. наук М.Л.Бернацкая ни. Л И.Пимохова). Кандидат биологических наук АП.Корнзв консультировал по математической обработке экспериментальных данных. Автор выражает m свою глубокую признательность.

Апробаций результатов исследований. Результаты исследований докладывались нз научно-практических конференциях межрегионального и регионального уровня (Великие Луки, 1995; Брянск, 1995, Смоленск, 19S6) и отражены в 5 научных публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общим объемом страниц машинописи, содержит '5 5 таблиц

Список цитируемой литературы випючаат ^ 'г'/ наименований, в том числе '■(/ на иностранных языках.

2 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. На основании литературных данных (Прянишников Д.Н., 1919; Жуковский П.М., 1929, 1932; Вавилов Н.И., 1932; Алексеев Е.К.,1940, 1948, Саввичев К.И. 1964; Барбацкий С, 1959, Майсурян H.A., Атзбексва А.И. 1974; Дебелый Г А., 1S87, Задорин А.Д.. 1992, Пенчуков В.М.. Дебелый Г.А., Задорин А.Д., 1993. Такунов И П.. Лихачев Б С., 1994; Такунов И П.. 1996; Саавичева И К. 1997: Бернацкая М Л. 1996: и др.) выявляется биологический и экономический потенциал люпина. Больиюе внимание уделяется анализу направлений и результатов селекции люпина (Sengbuch 1931, 1942; Вавилов Н И и др., 1932; Боженова М.И. 1959: Саввичев К.И.. 1964; Дебелый ГА, Калинина Л.В., 1974, Таранухо Г.И.. 1977 1980; Купцов Н.С., 1987, 1989, 1997; Курлович Б.С., 1991; Лихачев Б С.. 1995. 1996, 1997, Савзкчеаа И.К., 1997; Лукашевич М.И.. 1997,

Шошина З.В., 1997; Агеева П.А. 1998, Егоретн СМ., 1998, Gladstones Y. S. 1975, 1980. 1S8Q, Cowfmg W.A. 1986и др.), в том числе и селекционно-семеноводческих работ а Смоленской облаете (Альфес А.М.,1975; Алфос А.М. Сергеева М.Т. 1975; Гаврилоез Л.Н.. 1987; Семенова Т.Н. 1882).

2.2. Во второй главе приведена краткая ботан^меская характеристика люпина жэлтого и узколистного их основных сортоа - сбъзктоа изучения, анализируются условия я сообщается метод&ка исследований.

Полэаыа эксперименты в 1993-1995гт. проводились в полях селекционного севооборота Смоленской ГОСХОС (почза-дерново-подзолистая, супесчаная, малогумусная -1,2%, рН солевой вытяжки - 6,8, содержанке Р?05 - 18.9 мг/100 г почвы, КгО - 21 иг/100 г почвы), о 1536-1997гг. - на опытном поло совхоза -техникума «Шанталовский», расположенном з том же Починкозским районе Смоленской области (почва опытного поля - дерново-подзолистая, супесчаная, шлогумусная -1.1%. рН солевой вытяжки - 6,0, содержание Р205 -16.4, К20 -12,5 иг/100 г почвы).

8 диссертации подекадно приведены зарегистрированные Починковской метеостанцией среднесуточная температура воздуха и количество выпавших зз вегетационных период осадков. Их анализ позволяет констатировать, что метеорологические условия в годы исследований были не одинаковы, относительно благоприятными для развития птина были условия 1993, 1986, 1997гг и неблагоприятными - 1994 и 1995гг.

Посеа семян изучавшихся видов, сортоа, сортсюбразцов и селекционных номерш проводился одновременно, в 1993г. - 3 мая, 1994г. - 27 апреля, 1995г.-4 мая, 1996г. -12 мая, 1997г.-10 мая.

Селекционные питомники закладывались вручную на десятирядныя делянках площадью 2 м7 в первый год изучения в однократной повторностм, во второй год выделившиеся селекционные номера высевались на таких же делянках в треххратной повторностн На каждой делянке высевалось по 200 семян. Проводились фенологические наблюдения, точные подсчеты количества полных всходов и сохранившиеся к уборке продуктивных растений Обмолот индивидуальных растений прозодился либо вручную, либо колосковой молотилкой. Учитывалась продуктивность растений, урожайность определялась расчетным способом.

Питомники конкурсного сортоиспытания закладывались в четырехкратной повторности на делянках площадью 30м2 расположенных систематически. Посев производился сеялкой СН-16 из расчета 1 млн. всхожих семян на гектар. В течение вегетации проводились фенологические наблюдения, определялась и оценивалась плотность посева Измерялась высота растений, подсчитывало« количество боковых побегов, плодущих мутовок (у сортообрззцов желтого люпина), бобов и семян на главном и боковых соцветиях их масса и др. Такой анализ проводился на 40 растениях каждого сорта и сортообразца В фазу блестящих бобов определялась урожайность зеленой массы путем скашивания и взвешивания растений с площадок 5м2 Урожайность зеленой массы пересчитывзлась на сухое вещество Во время полного созревания (75-80%

созревших растений) проводилась уборка комбайна«» Сакпо - 130, Саыпо - 500. Полученные сешиа очищались, взвешивались высушивались сортировались. Урожай семян приводился к 18% влажности и 100% чистоте. Результаты количественных определений подвергались систематической обработке, достоверность различий устанавливалась по критерии Дункана (Седлоаский А.И., Мартынов С.П., Мамонов Л.К.. 1982) Урожайные данные обрабатывались дисперсионный анализом, достоверность раалкяий оценивалась НСРо.» {Доспехов Б .А. 1968).

Из урожая сухого веи|эства зеленой массы и семян отбирались средние образцы для проведения полного зоотехнического анализа.

В конкурсном испытании проведено 49 сортоотатоа с желтым 29 с узколистным люпином, оценено 347 селекционных номеров желтого и 284 -узколистного люпина.

2.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2,3.1. Результаты конкурсного сортоиспытания желтого люпина.

До недавнего времени люпин желтый был основным видом люпина, возделываемым в Российской Федерации и прееде всего в ее Нечерноземной зоне. Районированные в 60-80гт. сорта белорусской и угфанмекой селекции далеко но в полной мера отвечали потребностям сельскохозяйственного производства и имели много недостатков - позднеспелость, сильная лорзжавмость грибными и вирусными заболеваниями, малая продуктивность и недостаточно высокое качество продукции. Это вызывало необходимость сортосмены желтого люпина. В последние годы селекционерами ВНИИ люпина (Саваичева И.К., Лукашевич ММ, Лихачев Б,С., Бврнацкая М.Л., Шошина З.В. и др.) создано новое поколекиз отечественных сортов желтого люпина.

Для них по данным авторов характерна относительно стабильная урожайность семян (22-27 ц/га), зеленой массы (90-115 ц/га сухого зеи^стеа). сбор перевзримого протеина с урожаем зерна составляет 10-12 ц/га, зеленой массы - 15-19 ц/га при продолжительности вегетационного периода 110-115 дней. Однако в условиях Смоленской области более жестких по сравнению с Брянской, продуктивный и адаптивный их потенциал не изучался.

В наших исследованиях урожайность зеленой массы люпина сильно различалась по годам. В 1893г. она колебалась по сортам от 727 до 1100 ц/га при HCPq,o5 - 238,6 ц/ra, в 1994г. от 265 до 505 (HCPc.os-153). 1996 - в пределах 280570 (HCPo.os - 178.8), в 1997г. она составляла от 877 до 936 ц/ra при НСРо.ю 147 ц/га.

Сортовые реакции на метеоусловия также были неоднозначными. Например, у сорта Брянский 91 урожайность зеленой массы в 1993г. была сраднзй - 788 ц/га. в 1994г. она оказалась максимальной - 505 ц/га, в 1996 г. среди индетерминантных сортов он сформировал минимальный урожай зеленой массы - 340 ц/га.

Болез корректней прадстааляетсй оценка по уротайностн сукого вещества и сбору парезаркмога протеина е единицы площади. В 1993г. урожайность сухого веирства желтого люпина находилась а пределах 97,4 - 141,8 ц/га, 1S94r. - 34,7 - 65.1.1996г. - 37,5 - 72,8,1997г. - 80.8 - 123,0 ц/гз.

Сбор сырого протеина с урожаем вегетативной массы в 1993г. составлял 16.3 - 23,9 ц/га, 1994г. - 5,7 - 12,0, 1338г. - 7.3 - 114,2, 1997г. - 14,90 - 19.40 U'Va. В сродном за все годы кссладозаикй только универсальный сорт мятого люпнна Дружный 165 обеспечил наивысшую урожайность сухого вещества. Остальныз сорта на 7-24% уступали ему. По сбору сырого протеина со лекционный но>лер 1408 оказался на уровне стандарта, хотя по урожайности сухого вещества он уступал ему почти на 10% (тзбл.1)

Таблица 1

Средняя урожайность сухого воинства зеленой ««ассы желтого люпина н сбор переазршего протеина, ц/гз (19ЭЗ-199гг).

Сорт, отртг^азгц Чю»яет изучения Уроязй«сп> сухого mtsscrea Сбор гврееарнисто првп-юя

ц/га % к St ц?га %KSt

Дружный 165 St 4 84,4 - 16,66 -

Ипугьский 4 65,6 S1,0 15,03 80.0

Брянский 27 4 £1,6 93,0 13,83 83,0

Брянсаий 17 3 78,8 93,0 14,33 85,0

Брянскиа81 3 75,9 83,3 13,63 32,0

Брянск^ 81 3 70,1 83,0 12,64 76.0

РОДККХ 3 64,7 76,1 3,31 59,0

С.Н. 1408 3 80.4 84,0 17,39 104.0

Полный зоотехнический анализ подтвердил высокую питательную ценность зеленой массы сорта Дружный 165 (табл.2).

___ Таблица 2

Сорт, сэртообразец Содержание. %

Сырой шатчатти Сырой золы Сырого жира Кальция Фосфора

Дружный 165-St 23,45 5,54 1,20 0,56 0,23

Ипутьский 25,84 7,10 1,45 0,42 0,28

Брянский 27 25,63 6,92 t.22 0,57 0,28

Брянский 17 23.S4 6.6S 1.29 0.34 0.30

Брянский SI 21,89 6,30 1.23 0,66 0,29

брянский 91 24.61 7,30 020 0,42 0.23

Родник 22.47 8,00 1.24 .. 0,50 0,25

С н. 1408 2S.72 6,84 1.05 0,56 0,24

Обрси^звт внимание панижшное содержание сырой клетчатки у сортоз Брянский 17. Родник и особенна Брянский 61, высокая вольность сухой массы сорта Родник, низкое содержание жира у сорта Брянский 91 и наоборот, его повышенное содержание у сорта Ипутьский. а также не характерное для желтого люпина соотношение концентраций кальция и фосфора у сортов Ипутьский, Брянский 91, ы особенно у сорта Брянский 17 (если у других сортов оно было близко к 2:1, то у перечисленных ¿ортса оно составляло 1,5:1; 1,4:1; 1,1:1 соответственно).

Урожайность семян по годам колебалась в широких пределах: в 1993г. от 9,0 ц/га (Брянский 6) до 36,2 {с.н. 1408) при НСРа05 3.2 ц/ra, в 1994г. - от 16,2 (Брянский 91) до 22,5 (с.н. 1777) при НСРаоа 2,7; а 1996г. от 21,2 (с.н. 1777) до 55,6 (с.н. 122-90) при НСРй05 5,1 ц/га. Средняя урожайность семян по сортоопытам составляла в 1993г. - 19,7 ц/га, в 1994г. - 20,1, в 1996г. - 29,9 ц/га. Урожайность сеазян в 1@97г оказалась очень низкой из-за зпифитотийного поражения желтого люпина антракнозом. Средняя его урожайность по опыту состааила всего 485 кг/га и колебалась от 4 до 6,1 ц/га. Поэтому сортовые различия в урожайности семян анализируются в диссертации по результатам -испытания 1993-1996гг.

Не все изучаемые сорта и сортообразцы желтого люпина не отличались стабильностью урожая, по годам. Так, у районированных сортов Дружный 165 она составила 15,1. 20.0 23,8 ц/ra, Ипутьский - 14,6, 20,0. 31,2 ц/га соответственно а 1993, 1994 и 1996 гг. или у с.н 1777 урожайность семян за два года испытания была практически одинаковой - 22,5 (1994г.) и 21,2 ц/га (1996г.), но в первом случае этот сортообразец лидировал, а во втором занимал последнее место. Высокой и самой стабильной урожайностью семян отличался с.н. 1408 - сортообразец с обычным типом ветвления: 36.2 ц/га в 1993 г и 33,8 ц/га в 1996г. Даже в неанализируемом 1997г. он обеспечил наивысший урожай. Среди детерминированных форм к относительно стабильным следует отнести с.н. 122/30. Несмотря на большие различия в урожайности по годам, он занимал 3-е место из 14 в 1994г. (21.2 ц/га) а в 1996г. обеспечил максимальный урожай семян 55,6 ц/га - первое место из 16 изучавшихся сортов и сортообразцов желтого люпина

Несмотря на значительный продуктивный потенциал желтого люпина, расширение его возделывания в Смоленской области проблематично из-за низкой его адаптивности.

2.3.2. Результаты конкурсного сортоиспытания узколистного люпина

До недавнего времени узколистный люпин из-за высокого содержания алкалоидов возделывался как сидеральная культура. Создание мало-, а затем и безалкалоидных сортов позволило принципиально изменить отношение к использованию этого вида. Кормовые его сорта в условиях Смоленской области не изучались.

8 наших исследований« параллельно с желтым люпином изучались ответные реакции современных сортов и перспективных сортообрззцоз узколистного люпина.

В конкурсном испытании урожайность зеленой массы колебалась по сортам а 1993 г. от 600 до 988 ц/га (НСР0.о5 - 238,6 ц/гз), в 1994г. - от 400 до500 (НСР005 . 153, в 1996 г. колебания были незначительными и урожайность зеленой массы составила 730-785 ц/га при НСРо,» - 39 ц/га, а в 1997г. - 648 - 1038 ц/га (НСР0,05 -161 ц/га)

Состав изучаемых сортов обновлялся ежегодно, в диссертации приведены урожайность сухого вещества и сбор переваримого протеина за каждый год, в автореферате приведены результаты только по тем сортам, изучение которых продолжалось на менее двух лет (табл.3).

Приведенные данные свидетельствуют о высоком продуктивном потенциале узколистного люпина, который следует рассматривать как одну из основных белокеинтезнрующих культур. Его высокие кормовые достоинства подтверждаются и результатами биохимической оценки (табл.4)

ТзблицаЗ

Средняя урожайность сухого вещества зеленой массы узколистного люгака и сбор переваримого протеина, ц/га (1553-1997гг.)

Сорт, ссртссФразец Чнспо лет тучения Урожайность сухого веществе Сборлерезаримого протеина

ц/га ц/га

Брянский 123-31 4 99,2 - 18,1 -

БркнсжЯ Л-3 4 105,8 107,7 13,5 102,8

Бе/юцваткоеый 124 2 89,6 120,в 13,9 105,4

Белозерный 110 2 101,4 81,6 19,4 94,2

Кристалл 2 111,2 89,5 19.7 95,6

Таблица 4

Биохимический состав сухого вещества зеленой массы узколистного люпина {1326-1997гг.)

Сорт, свртообраэец Содержание, %

Алкалоидов Сырой клетчатки Сырой голы Сырого жира Кальция Фосфора

брянский 123-31 0,037 23,48 7,84 1,50 1.18 0,26

Брянский Л-3 0,037 23.56 6,02 1.41 1.16 0.24

Белозерный 110 0,018 23,32 7,55 1,50 0,98 0.25

Кристалл 0,014 26,38 7,32 1,28 0,96 0,26 1

ЕЗоготатоддо &зсса соарзыенных сортов узхолкстного люпина на уступаэт желтому люпану кй по концентрации алкалоидов, на по содержанию тгтчгтт, жира, фосфсра, н ш 63 зольности. Узшлистмый люпин содержит в два раза болыш кальция, чш желтый люпин, а соотношзииа кальция к фосфору близко к 4:1.

Урожайность семян узколистного. люпина также различалась существенно как по сортгм. тек и то годам еыращйваимя. В 1993г. она еарьйроаала от 13,1 до 34,1 ц/га при HCPo.cs 3,9 ц/га, а 1024г. - в пределах 18,7 - 26,2 <НСР005 - 2,6), в 1836 и 1997 гг. различия были незначительными, хотя и существенными, соответственно 50,0 - 53,8 (НСР0,К -1,4) м 16,2 -19,0 ц/га при НСР0,» 0,8 ц/га.

Сравнение осноакых хазнйствекно-цанных похззэтелай двух аидов люпина предстаалено в таблиц® 5.

Обобщая рэзультеты 78 сортоопытов, можно констатировать большое прсимущзсгао узколистного лапкна перед жаптьш. Урожайность его семян была выше на 24%, зеленой массы - на 22%, сухого вещества - на 30% а разница в сборе передаршого протеина с его вегетативной ьзасссй достигла 25%

Таблиц 5

Хозяйстаенно-бкологачзская характеристика двух видов пюпина (1993-1997гт)

Вид лдагшка Сргднавз&еимгмкые миче«йя по сортообразцЕа«

1593 | 1934 { 1936 { 1937 За все годы

1.Урожайность семян, ц/га

Желтый 19,7 20,1 30,2 4,8 I 20,4

Узколистый 23,5 22,0 52,2 17,0 | 25.3

2.Урожайность зеленой массы, ц/га

Желтый 870,1 385,4 419,0 808,0 592,2

Узколистный 818,7 450,6 749.0 866,3 725,6

3. Урожайность сухого взщества, ц/га

Желтый 115,7 51.1 54,8 91.1 75,8

Узколистый 113,7 63,8 107.1 112,0 98.4

4. Сбор пераваримого протеина, ц/гв

Желтый 20,67 9,42 10,91 | 16,08 13,92

Узколистый 20,86 11.92 20,93 1 18,12 17,37

2,3.3. Результаты государственного сортоиспытания люпина.

Результаты наших исследований подтверждаются государственным испытанием, проводившимся на Починовском госсортоучастке, расположенном б 20 ш от Смоленской областной сельскохозяйственной опытной станции. Набор

испытываемых сортов несколько отличался от используемых в наших исследованиях, дотв районированные сорта и перспективные сортообразцы селекции ВНИИ люпина присутствовали в обоих испытаниях. Для анализа нам были предоставлены результаты 53 сортоопытов (табл.6).

Таблица 6

Урожайность желтого и узколистного пкгпина 8 конкурсном испытании на Почшжозском ГСУ (1S93-1997гг.)

люпина Средкезгеешеквьв «качения по сортоспытам

1393 ¡ 1994 1995 1926 1997 За все годы

1 .Урожайность семян, u/га

Желтый - 14,4 23,5 3,0 3,7 14.2

Узколистный - 31,9 39.6 29,6 14,5 29,0

2.Урожайность сухого вещества, ц/га

Желтый 64,6 41,5 21,2 59,4 72,9 61,4

Узколистный 71.0 58,S S5,0 100,7 SO,7 84,5

Различия s урожайности желтого и узколистного люпина в государственном испытании были значительно резче, чем s нашем, экологическом. Урожайность зерна узколистного люпина была в 2 с лишним раза выше, чем желтого, а урожайность сухого вещества последнего уступала на 38%. Эти результаты подтверждают обоснованность наших рекомендаций о расширении посевных площадей люпина.

?.3.4. Оценка нозого селекционного материала люпина.

В плане реализации масштабной программы адаптивной селекции автор, начиная с 1994г. принимал участие в оценке константных форм из новых гибридных комбинаций желтого и узколистного люпина.

В селекционном питомнике желтого люпина 1994г. из 100 изучавшихся 44 номера превысили контрольный сорт по семенной продуктивности, в т.ч. К-14/93, который обеспечил урожзйность семян 425 г/м2, что составило 166% по отношению к контролю. Средняя урожайность семян желтого люпина а группе номеров, превышающей контрольный сорт, составила 304,3 г/м2. В аналогичной группе номеров узколистного люпина - 507,8 r/u? при 452 г/м2 у контрольного сорта Брянский 123. Максимальная урожайность составила 585 г/м2.

При яересеве в 1995 году 15 выделившихся из 102 изучавшихся а 1994г. номеров шесть не подтвердили своих преимуществ по семенной продуктивности над контрольным сортом в т.ч. и с.н. Б-164. лидировавший а 1994г. У остальных номеров урожайность семян в 1995 г. колебалась от 355 до 494 г/м2 при урожайности стандарта 337 г/м; По стабильности семенной продуктивности выделены с.н. Б 84/92 и и.о. 50 из сложной гибридной комбинации (Брянский 1 х Северный 3) х НК1.

В ноесы наборе 87 номеров изучавшихся в селекционном питомнике желтого люпина 1896 г. 25 превысили стандарт,-а т. ч. селекционный ношр СП-li-95 д. 72 обеспечил наивысшую прибавку урожайности 66.7% - 775 г/м1 при 465 у контрольного сорта Кастрычнкк. Из 54 впервые изучавшихся в 1996г. номеров узколистного пюпима по семенной продуктивности выделилось 24. Амплитуда урожайности семян в этой группе составляла 425-€05г/м^. Наибольшего вниманий заслуживают и.о. 129 и 130 № гибридной комбинации Данко к брянский 123, их превышение над стандартом составило соответственно 41,2 и 42,4%. Условия 1326г. оказались наиболее благоприятными для развития желтого люпина. Если в предыдущие годы семенная продуктивность лучших селекционных номеров желтого люпина значительно уступала аналогичной группе узколистного люпина, то в этом гаду средняя урожайность семян обоих видов люпина была практически одинаковой.

В селекционном питомнике 1997г. изучалось 87 номеров желтого люпина, из них на фоне эпифитотии антрашоза 15 превысили стандартный сорт Брянский 27 (158 г/и2) в т. ч. с.н. 78-87-1-17 (229 г/м2) и СП-Л-05 д. 117 (275 г/и3}. По урожайности семян 24 из 113 изучавшихся селекционных номеров узколистного люпина превысили стандартный сорт Брянский 123 (304 г/м2). Особого внимания заслуживают индивидуальные отборы из комбинаций Данко х Брянский 123, Данко х Лас розовый. Их урожайность седан составила 456 -505 г/м2. Для условий 1997г. это очень высокая урожайность.

В диссертации приводится и обсуждается дифференциация селекционного материала по продолжительности вегетационного периода, выживаемости и другим морфологическим, хозяйственным и адаптационным признакам.

Четырехлетнее изучение широкого генофонда селекционного материала вновь выявляет большие преимущества узколистного люпина и свидетельствует о высоком резерве повышения урожайности и других хозяйственно-биологических его признаков - в арсенале селекционеров имеются константные формы, значительно превышающие лучшие районированные сорта

Выводы

1. Новые сорта желтого люпина, созданные во Всероссийском НИИ люпина, в благоприятной по метеорологическим условиям годы способны кз дврново-подзолистых, супесчаных, малогумусных почвах Смоленской области формировать урожай зеленой массы в пределах 500-900 ц/га (60-100 ц/ra сухого ееццзства), обеспечивать получение с ее урожаем 1-1,5 т/га лереваримого протеина Урожайность семян в этих условиях составляет 15-25 ц/га.

2 Ответные реакции сортов желтого люпина на условиях выращивания неоднозначны, что выражается в широком варьировании уровня их продуктивности и биохимического состава продукции. Относительно стабильны в формировании урожая вегетативной массы являются сорта Дружный 165 и Ипугьский, семенной продуктивности сортообразцы с.н. 1408 и с.н. 122-90.

3. Проявления генетического потенциала продуктивности желтого люпина в значительной степени определяется метеорологическими и фитосанитарными

условиями. Повышенные температуры ингибируют формирование вегетативной массы количество осадков в первой половине вегетации, превышающее срздигмнеголотнкй уровень. снижают семенную продуктивность, во второй половине вегетации вызывают попегание растений. Эпифитотийное развитие грибных болезней, особенно антрзкноза, вызывает сокращение урожайности семян до 80-85%. Столь низкий адаптивный потенциал делает проблематичным не только расширение посевных площадей, но и вызывает необходимость временного прекращения возделывания желтого люпина в Смоленской области (до создания устойчивых сортов).

4. Узколистный люпин имеет большие преимущества пород желтым, .что проявляется, прежде всего, з его высокой полэзой устойчивости к знтракнозу, баяышй продуктивности и большей ее стабильности. По четырехлетним данным урожайность семян на 24%, зеленой массы - на 22%, сухого вещества - на 30%, среднее превышение в сборе перевэрпмого протеина с ого вегетативной массой достигло 25%.

5. Вегетативная масса современных сортов узколистного люпина (Брянский 123, Брянский Л-3. Кристалл) не уступают желтому люпину ни по концентрации алетлоидсв, ни по содержанию переааримого протеина, сырой клетчатки, жира, фосфора, ни по ее зольности и содержит в 2 раза больше кальция. Это позволяет рассматривать узколистный люпин как одну из основных белохеинтезирующих кормовых культур.

6. Преимущества узколистного люпина перед желтым подтверждаются а результатами государственного сортоиспытания. Анализ пятилетних данных Псчкнковскога госсартоучастка показал, что урожайность семян узколистного люпина в 2 с лишним раза еышз, чем желтого, а сухого вещества вегетативной массы еышз нз"38%.

7 Изучение нового гибридного материала выявило ряд константных форм желтого н узколистного люпина, значительно (на 40-70%) превышающих по продуктивности лучшее районированные сорта, что указывает на реальную возможность селекционного улучшения этих культур

Праеткчесше рекомендации

Селекционным учреждениям:

- основное внимание в селекции желтого люпина должно быть уделено устойчивости к знтракнозу и другим био- и абиотическим факторам.

- в селекции узколистного люпина расширить использование в качеств родительских форм сортов Дзнко. Брянский 123 как источников комплекса хозяйственно ценных признаков;

- в адаптивной селекции предлагается шире практиковать экологическую оценку селекционного материала, начиная с гибридов третьего поколения (Я,)

Сельскохозяйственному производству Смоленской области:

- временно {до создания ангракнозоустойчивых сортов) приостановить возделывание желтого люпина;

- в цалях укрепления кордавсй базы и решзиия проблемы дефицита кормового белка раашрить (до 150-250 тыс. га), посевные площади узколистного люпина особенно нового его сорта Кристалл, характеризующегося высокой устойчивостью к растрескиванию бобов и относительно стабильной продуктивностью;

- организовать региональную систему гарантированного обеспечения сельхозтоваропроизводителей семенами нерзстресхивающихся сортов узколистного люпина высоких посевных кондиций.

Публикации по теме диссертации:

1. Реализация потенциала продуктивности желтого узколистного люпина в условиях Смоленской области // Материалы межвузовской научно-практической конференции. Секция агрономии и агроэкологии. - Брянск, 1995. - С.56 (в соавторстве).

2. Предварительные результаты вид о- соргоизучания люпина в условиях Смоленской области II Состояние и перспективы выращивания люпина в Сэ&еро-Зспзднсм зона Российской Федерации. —Веляига Пуки, 1993. - С. 37-38 ( в соавторстве).

3. Экологический подход в селекции люпина // Региональные проблемы экологической генетики и пути их решения. - Саранск, 1938. - С. 22-23 (в соавторстве).

4. Оценка селекционного материала люпина в условиях Смоленской области II Труды Смоленского НИИСХ. - Смоленск, 1996 - Вып.1. - С. 50-55.

5. Вид о- и соркшуненнз люпина Смоленской области II Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс. - Брянск, 1997. -С. 29-30.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гиченков, Сергей Андреевич, Стодолище

61' ЧЧ-Ы^ч'б-Ц

ГРОПРНСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОБЛАСТНАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ

Видо- и сортоизучение люпина в условиях

Смоленской области

U6.Ul.0b селекция и семеноводство

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственны к наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных: наук, профессор, академик РЗА и РАЕН Лихачев Б.С.

Стодол и ще, 1998

ГИЧЕНКОВ

СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ

/

ДИССЕРТАЦИ Я

Содержание

Стр. 3

Введение..................................................................................................

1. Обзор литературы

1.1 Биологический и экономический потенциал люпина................. 7

1.2 Направления и результаты селекции люпина............................. 14

2.Материал, условия и методика исследований...................................25

3. Результаты исследований

3.1 Продуктивный и адаптивный потенциал люпина, их реализация в условиях Смоленской области............................................................32

3.1.1 Результаты конкурсного сортоиспытания желтого люпина .32

3.1.2 Результаты конкурсного сортоиспытания узколистного люпина..................................................................................................Ш

3.1.3 Результаты государственного сортоиспытания люпина.........57

3.2. Селекционная ценность нового гибридного материала люпина..................................................................................................61

3.2.1. Оценка новых селекционных форм желтого люпина............

3.2.2. Оценка новых селекционных форм узколистного люпина..................................................................................................

Выводы....................................................................................................78

Использованная литература.

81

ВВЕДЕНИЕ

Значение зернобобовых культур в современном земледелии в связи с обострением проблемы белка резко возрастает. Во многих регионах Российской федерации из-за их почвенно-климатических условий возделывание сои невозможно или затруднено, а в некоторых из них нерентабельно и производство гороха. Этим обуславливается необходимость расширения производства люпина, максимального использования его потенциала.

Люпин является, прежде всего, прекрасной кормовой культурой, источником высококачественного растительного белка. По содержанию белка люпин превосходит не только кормовые зерновые культуры, но и горох, кормовые бобы, вику. Современные сорта люпина практически равны сое по количеству белка и соотношению аминокислот. Себестоимость производства лю-пинового белка самая низкая по сравнению с друга ми источниками растительного белка. Эффективность использования люпина в кормлении крупного рогатого скота (как молодняка, так и лактирующих коров), свиней, птицы -высокая.

Люпин отличают не только высокие кормовые достоинства. Эта культура представляет собой еще и мощную сырьевую базу для производства пищевого белка. Люпиновые белковые изоляты могут успешно в хлебобулочной, макаронной, кондитерской, мясо- и рыбоконсервной промышленности. Люпин может быть использован и в производстве диетических продуктов, а также продуктов длительного хранения. При глубокой переработке зерна люпина возможно получение сопутствующих веществ, использование которых может значительно повысить рентабельность его производства. К таковым относятся фосфопротеины, гликозиды, алкалоиды.

Люпин ~ активный азотфиксатор. Количество азота, аккумулируемого люпином, колеблется от 100 до 400 кг/га. Биологическое связывание азота, вместо химико-технического, обеспечивает экономию невозобновляемых источников энергии и способствует сохранению окружающей среды. Глубоко

проникающая корневая система люпина извлекает из подпахотных горизонтов и переносит в пахотный слой почвы фосфор, калий, кальций и другие элементы. Экономическая эффективность люпина, как удобрения, очень высокая, а его экологическая чистота выше других видов удобрений. Этим ещё более усиливается агротехническое значение люпина, как одного их лучших предшественников для многих, особенно зерновых культур и обуславливается необходимостью расширения масштабов его использования в качестве си-деральной культуры.

Несмотря на свой высокий биологический и экономический потенциал люпин до сих пор не получил должного распространения. В 60-70 годы посевные площади люпина на зерно приближались в бывшем СССР к 500 тыс. га, а на зеленый корм и силос составляли около 1,5 млн. rat. Последовавшее затем массовое распространение фузариоза и отсутствие в то время устойчивых к этому заболеванию сортов вызвали быстрое и значительное сокращение посевных площадей. В 1990 г. люпин на зерно в Российской Федерации возделывался лишь на 40 тыс. га. Медленное возрождение культуры люпина объясняется ещё и тем, что люпиносеяние Российской Федерации до недавнего времени базировалось на сортах белорусской и украинской селекции, которые оказались недостаточно адаптированными к условиям Европейской части России, особенно её Нечерноземной зоны. Их потенциал реализовы-вался далеко не в полной степени, а средняя урожайность по стране составляла 6-7 ц/га, а в отдельные годы и того меньше. Поэтому рентабельность производства люпина была незначительной.

В последние годы российскими селекционерами создано новое поколение высокоурожайных, фузариозоустойчивых сортов желтого люпина. Создание без- и малоалкалоидных сортов положило начало новой кормовой культуры - узколистного люпина. По сравнению с желтым люпином он обладает боле коротким вегетационным периодом, ещё меньшей требовательностью к почвенным условиям, большей зерновой продуктивностью и другими достоинствами. Поэтому он должен иметь более широкий ареал.

Возрождение и развитие люпиносеяния России должно осуществляться прежде всего за счет увеличения посевных площадей, создания и ускоренного внедрения новых сортов, разработки и совершенствования технологий возделывания люпина и других мер.

Дальнейшему развитию люпиносеяния России, повышению его эффективности будет способствовать создание и ускоренное внедрение не только широкопластичных сортов, но и адаптированных к конкретным зонам, максимально использующих их агроклиматические ресурсы. Экологический подход в селекции кормовых культур до сих пор не получил должного распространения, хотя теоретические основы зональной селекции были давно разработаны гением отечественной науки Н.И. Вавиловым.

Всероссийский НИИ люпина предпринял первый шаг в организации адаптивной: селекции, организовав в 1993г. сеть опорных пунктов, один из которых создан на базе Смоленской областной сельскохозяйственной опытной станции (п. Стодолище Починковского района).

Смоленская государственная областная сельскохозяйственная опытная станция им. В.А. Энгельгардта традиционно является одним из учреждений по изучению и размножению люпина. Раньше на станции проводилась и селекционная работа, в результате которой был создан ряд интересных сорто-образцов и форм, зарегистрированных в Каталогах ВИР и активно использующихся в селекционном процессе. Затем работа с люпином на станции ограничивалась первичным семеноводством районированных в области сортов.

Совершенствование и развитие люпиносеяния Смоленской области предусматривает не только расширение посевных площадей, но и усиление его научного сопровождения, направленного, прежде всего, на выбор более приспособленного вида и обоснование сортосмены люпина.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было изучение продуктивного и адаптивного потенциала желтого и узколистного люпина в условиях Смоленской области.

В задачи исследований входило:

■ анализ современных направлений, состояния и результатов селекции люпина

■ конкурсное испытание современных сортов желтого и узколистного люпина;

■ оценка селекционного материала желтого и узколистного люпина на разных этапах селекционного процесса;

■ отбор константных форм и сортообразцов люпина, наиболее полно использующих агроклиматические ресурсы Смоленской области;

■ отбор результатов государственного сортоиспытания люпина в Смоленской области.

Научная новизна заключается в выявлении ответных реакций современного сортимента и нового селекционного материала желтого и узколистного люпина в условиях дерново-подзолистых, супесчаных, малогумусных почв Смоленской области, в установлении их продуктивного и адаптивного потенциала.

Практическая значимость выражается в обоснованных рекомендациях замены желтого люпина на узколистный и предложениях по сортосмене последнего вида люпина, в выявлении наиболее ценных в хозяйственно-биологическом отношении форм люпина для последующей их селекционной доработки.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях межрегионального и регионального уровня (Великие Луки, 1995; Брянск, 1995; Смоленск 1996). По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ. Диссертационная работа рассмотрена и одобрена расширенным заседанием кафедры кормопроизводства, селекции и семеноводства Брянской госсельхозакадемии (1998).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Биологический иэкономический потенциал люпина

Род Lupinus L. относится к трибе Lupineae Hutch, семейства Fabaceae Lindl. Он насчитывает несколько сот видов, среди которых имеются травянистые однолетние, многолетние растения, полукустарники, кустарники. Люпины разделяются на две ярко выраженные группы: восточного и западного полушарий. В восточном полушарии ботаниками описаны 11 однолетних и 1 многолетний вид, в западном полушарии произрастает 847 ботанических видов люпина, большинство из которых относится к многолетним растениям (Курлович Б.С., 1995).

Люпин известен в земледелии с древних времен (Майсурян H.A., Атабе-кова А.И., 1974). В Центральной Европе люпин появился в конце XVIII столетия. Во Франции, Италии, Германии люпин белый высевали в качестве зеленого удобрения в садах и виноградниках, который из-за позднеспелости не получил большого распространения. В сороковых годах прошлого столетия там начали возделывать желтый люпин, а несколькими годами позже - узколистный, как более скороспелый вид (Прянишников Д.Н., 1920; Алексеев Е.К., 1940).

В Россию люпин завезен из Польши и использовался вначале лишь в декоративных целях (Жуковский П.М., 1922; 1932), а затем как зеленое удобрение (Прянишников Д.Н.,1919,1945; Алексеев Е.К.,1942). Его использование на кормовые цели и тем более пищевые лимитировалось высокой концентрацией алкалоидов.

Идея превращения люпина в кормовую культуру путем создания мало- и безалкалоидных сортов принадлежит немецкому ученому Т.Ремеру (Хотыле-ва Л.В., Савченко А.П.,1988). Ее реализация осложнялась отсутствием методики определения алкалоидов, Д.Н. Прянишниковым в 1924 г. была разработана и опубликована такая методика, а H.H. Иванов., М.И. Смирнова разработали экспресс-метод определения этих веществ как в лабораторных, так и в полевых условиях (Иванов H.H., Смирнова М.И.,1932; Смирнова М.И.,1931;

Смирнова-Иконникова М.И.,1938). Это позволило уже в начале тридцатых годов отобрать безалкалоидные растения желтого, узколистного и многолетнего люпина. По мнению Н.И.Вавилова (1932) обнаружение безалкалоидного люпина - это открытие, представляющее исключительный интерес для агрономической практики. Именно с этого времени и начался отсчет становления как кормовой культуры :.

Важнейшим достоинством люпина является высокое содержание биологически полноценного белка. По концентрации белка желтый люпин в 3-4 раза превосходит ячмень, овес, рожь, пшеницу и содержит его намного больше, чем такие бобовые культуры как горох и вика (Мироненко А.В.,1965,1975; Саввичева И.К.,1977; Бернацкая М.Л.,1996). Количество и качество белка зависят от видовой принадлежности люпина и условий возделывания. Например, по данным М.Л. Байды (1984), в условиях Белоруссии его содержание в семенах желтого люпина колеблется в пределах 42,3-45,9%, узколистного - 35,7-38,1, белого - 31,3-35,5. Примерно такие же данные получены при выращивании этих видов на Украине (Бернацкая М.Л., Валов-ненко В.Г.,1984). Несколько меньше концентрация белка в семенах люпина при возделывании его в зоне Российского Нечерноземья (Боднар Г.В., Лав-риненко Г.Т.,1977). Исследованиями М.Л. Бернацкой установлено, что белковость семян желтого люпина положительно коррелирует с суммой активных температур за период вегетации и отрицательно - с количеством выпавших осадков. Ранние сроки посева способствуют максимальному развитию признака белковости семян. Антагонизм между степенью проявления признака белковости и семенной продуктивности у растений желтого люпина отсутствует, что дает возможность ведения направленной селекции на высокую белковость семян. Особенно ценным в селекционном плане в направлении создания высокобелковых сортов является то, что у люпина желтого межсортовой полиформизм содержания белков в семенах значительно превышает внутрисортовой, а высокобелковость не связана с генетическим происхождением сорта (Бернацкая М.Л.,1996).

Высоким содержанием белка отличаются не только семена, но и вегетативные органы люпина. В зеленой массе растений содержится 1,5-2% переваримого протеина, а в сухой - от 16 до 24%. Значительные колебания в содержании белка наблюдаются по фазам развития. Наибольшая его концентрация отмечается в фазы бутонизации-цветения (Мироненко A.B.,19645,1975; Саввичев К.И., Саввичев O.K.,1976). Особенно богаты белком молодые листья (Клунько С.К.,1959; Нагорская Е.Д.,1959).

Белок люпина содержит все известные для растительных белков аминокислоты и в том числе полный набор незаменимых аминокислот, сумма которых составляет 28-35% (Мироненко A.B.,1965,1975). M.JL Бернацкой определен аминокислотный состав белка в образцах мировой коллекции ВИР люпина желтого и установлено, что амплитуда колебаний лизина составляет 3,1-6,3, гисгидина - 2,0-;,8, аргинина - 6,8-14,6; аспаргиновой кислоты - 5,014,8, треонина - 2,5-5,0, серина -2,5-6,0, глутаминовой кислоты - 10,7-23,1, пролина - 2,3-5,4, глицина - 2,1-5,0, цистина - 1,0-3,1, валина - 3,0-6,5, изо-лейцина - 2,1-6,0, лейцина - 6,1-11,1, тирозина - 1,1-4,6, фенилаланина - 2,96,8, аланина - 2,1-4,9, метионина - 0,34-0,94 и суммы незаменимых аминокислот - 32,9-50,5 к суммарному содержанию белка (Бернацкая M.JL, 1996).

Кормовая ценность люпина заключается не только в том, что он является высокобелковой культурой, но и тем, что его белок хорошо усваивается организмом животных. Исследованиями Е.Д. Нагорской (1959,1964), A.B. Мироненко (1965,1973) установлено, что усвоение протеина крупным рогатым скотом и овцами из зеленой массы люпина в фазы бутонизации, цветения и плодообразования достигает 87-88%,. при скармливании свиньям и лошадям до 95%. Подобные результаты получены и в опытах Черниговской сельскохозяйственной опытной станции (Путников П.М.,1959; Заяц A.B., и др.,1974). По С. Барбацкому (1959) биологическая ценность белка люпина равна ценности белка ячменя и превышает ценность белка пшеницы, ржи, гороха. К.Неринг (1973) установил, что наивысшей переваримостью для крупного рогатого скота и свиней обладает белок зерна желтого люпина - 9183%. Белок зерна узколистного люпина имеет также высокий коэффициент

переваримости, особенно в организме свиней, где его усвояемость выше белка зерна белого люпина.

Масштабными исследованиями Всероссийского НИИ люпина установлена высокая эффективность включения в рацион различных видов и половозрастных групп сельскохозяйственных животных зерна, зеленой массы люпина и силоса из его смесей с другими кормовыми культурами. Эти рационы обеспечивали повышение продуктивности откормочных бычков, нетелей, лактирующих коров, свиней, цыплят, кур-несушек, оплаты корма, снижение расходов кормов, при получении дополнительной продукции, улучшение клинико-физиологического состояния животных (Кадыров Ф.Г.,1996; Такунов И.П., Лихачев Б.С.,1994).

В последние годы усиленно разрабатываются технологические приемы возделывания люпина в смешанных посевах с целью получения сбалансированных по белку зернофуража и зеленой массы как для непосредственного скармливания животным, так и для приготовления силоса и других кормов. Во Всероссийском НИИ люпина разработана методика и проведены многолетние исследования по подбору наиболее комплементарных культур-компонетов для создания гетерогенных высокопродуктивных агрофитоцено-зов. Переход к совместному возделыванию в одном посеве различающихся по биологии культур позволяет применять щадящую обработку почвы , минимизировать применение минеральных удобрений и средств защиты растений, получать экологически безопасную продукцию, повышать продуктивность пашни и улучшать плодородие почвы. Экспериментально установлено оптимальное соотношение компонентов посевной смеси для люпино-злаковых агроценозов, включающей 1,0 млн. всхожих семян люпина и 1,2 млн. всхожих семян колосовых злаков. Урожайность зерно смеси составляет 35-50 ц/га, что на 30-42% выше, чем средняя сумма урожаев одновидо-вых посевов этих культур-компонентов, а содержание белка в 1 к.е. возрастает до 20