Field experiments on sod-podzolic medium-loamy soil typical for the Northern region of the Russian Federation were carried out to identify the dependence of seed productivity of red clover varieties on abiotic conditions. Meteorological conditions during the years of research (2012–2018) were different and had a significant effect on seed productivity of clover. It is established that the seed productivity of red clover has a positive correlation with the temperature regime and a negative relationship with rainfall, which indicates the possibility of seed growing of this culture in the study zone. However, seed yield varied considerably from year to year and ranged from 96 to 403 kg/ha. The reasons for the reduction of seed production in some years were varied and complex. As a result of researches it is revealed that for formation of productivity of seeds of a clover more than 150 kg/ha conditions are necessary: sum of effective temperatures above 1400 °С, the hydrothermal coefficient less than 1.6. From 7 years of research conditions close to those in the Northern zone of clover sowing were 57%. The most plastic samples by seed productivity were selected: Taezhnik, K-44933, K-48009, K-1809, K-1040.
Trifolium pratense, seed productivity, variety, air temperature, precipitation, semination of inflorescences, set of seed, correlation
Введение. Для всех культивируемых бобовых весьма актуальна проблема низкой семенной продуктивности. Этим объясняется пристальный интерес к ней многочисленных исследователей, изучающих разные стороны этой проблемы [1; 2; 3; 4]. К одним из резервов повышения эффективности клеверосеяния относятся сортовые посевы. Но, к сожалению, на сегодняшний день имеется мало сортов, обладающих стабильной урожайностью кормовой массы и семян, устойчивых к неблагоприятным условиям среды.
В условиях субарктической зоны РФ особую ценность в сельскохозяйственном производстве представляют сорта клевера лугового, созданные непосредственно в условиях сурового климата и обладающие, наряду с хорошими кормовыми достоинствами, высокой семенной продуктивностью. Потенциальная семенная продуктивность клевера лугового является достаточно высокой и могла бы достигать 1,2–1,8 т/га при наличии на семенном участке 600–900 головок на 1 кв. м, среднем содержании 100 цветков в одной головке, 100% обсемененности соцветий и массе 1000 семян 2,0 г. Однако на практике урожайность семян этой культуры значительно ниже и составляет в производственных условиях 100–150 кг/га [5]. Одним из факторов, лимитирующих семенную продуктивность, являются погодные условия. В создании сортов клевера лугового на стабильную семенную продуктивность крайне важно учитывать эту закономерность. Клевер луговой — растение длинного дня. Северные клевера более чувствительны к изменению длины дня, чем южные. При продвижении к югу, сокращении длины дня и повышении напряженности температурного режима междоузлия у позднеспелого клевера становятся короче, высота стеблей заметно уменьшается. Это связано с тем, что в более южных районах клевер быстрее набирает необходимую сумму активных температур для перехода из одной фазы в другую и меньше остается времени на ростовые процессы [6]. Считается, что Северный регион РФ по своим климатическим особенностям является недостаточно благоприятным для возделывания клевера лугового, в том числе и для семеноводства этой культуры. Тем не менее, урожайность семян в производственных условиях в семеноводческом хозяйстве ФГУП «Котласское», которое находится в юго-восточной части Северного региона, за последние 5 лет колебалась в пределах 95–320 кг/га.
Сумма активных температур в южной части Северного региона составляет 1700–1850 ºС, годовое количество осадков — 470–
В связи с непредсказуемостью погодных условий предстоящих вегетационных периодов важной задачей селекции является создание сортов клевера лугового географически и экологически дифференцированных, отличающихся высокой пластичностью и устойчивостью к стрессовым факторам [8].
Большинство сортов клевера по урожайности семян характеризуются сильными годовыми колебаниями. Весьма важно выявление естественного потенциала отдельных сортов, характеризующихся дружным цветением, высокой жизнеспособностью пыльцы, высокой обсемененностью соцветий, при неблагоприятных погодных условиях.
Цель исследований — изучить влияние абиотических условий на семенную продуктивность клевера лугового в условиях субарктической зоны РФ и выделить наиболее пластичные образцы по данному признаку.
Материал и методика исследований. Исследования были проведены в питомниках конкурсного сортоиспытания клевера лугового в 2012–2018 гг. в Архангельском НИИСХ, на одном и том же опытном участке. Учет семян проводился с первого укоса травостоя. Почва опытного участка дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Мощность пахотного горизонта — 20–
При проведении исследований использовались общепринятые методические указания [9; 10]. Математическую обработку экспериментальных данных проводили статистическими методами по Б.А. Доспехову [11] с использованием программы Microsoft Office Excel 2007, пакета компьютерных программ AGROS v. 2.07 и программы TATGRAPHICS for Windows v. 5.1.
Результаты исследований. Сравнительная характеристика семенной продуктивности сортов клевера лугового в конкурсном сортоиспытании (рис. 1) показала, что продуктивность данной культуры в значительной степени подвержена влиянию агрометеорологических условий.
Условия полевых сезонов 2013, 2015, 2016 и 2018 гг. характеризовались как относительно благоприятные для роста и развития клевера лугового (табл. 1).
Рис. 1. Конкурсное сортоиспытание, 2018 г.
1. Характеристика метеоусловий за годы проведения опыта
|
Показатели |
Год |
||||||
|
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
|
|
Сумма эффективных температур, ºС |
1375 |
1481 |
1367 |
1429 |
1631 |
1158 |
1415 |
|
Дата перехода среднесуточной температуры воздуха через 10 ºС |
11.05 |
11.05 |
10.05 |
11.05 |
15.05 |
08.06 |
16.05 |
|
Средняя температура в вегетационный период, ºС |
13,58 |
14,5 |
11,72 |
14,18 |
15,26 |
12,42 |
14,02 |
|
Средняя температура воздуха в фазу цветения, ºС |
17,3 |
19,0 |
16,02 |
14,05 |
19,95 |
17,4 |
19,6 |
|
Сумма осадков за вегетационный период, мм |
435 |
219 |
290 |
367 |
326 |
372 |
340 |
|
Сумма осадков в фазу цветения, мм |
186,2 |
53,5 |
50,1 |
109,7 |
116,5 |
94,4 |
54,6 |
|
Количество дней с осадками в фазу цветения |
15 |
10 |
12 |
21 |
16 |
15 |
13 |
Сумма эффективных температур отмечена выше среднемноголетних значений на 246–462 ºС (среднемноголетние — 1169 ºС), сумма осадков за вегетационные периоды по вышеуказанным годам составила 67–113% от нормы (норма — 326 мм). По теплообеспеченности вегетационные периоды 2012, 2014 гг. уступали вышеперечисленным годам. Сумма эффективных температур в данные периоды исследований была выше среднемноголетних значений на 198–206 ºС, количество выпавших осадков составило 89–133% от нормы.
Самым неблагоприятным из всех годов, в которые проводились испытания, был 2017 г.: дефицит тепла в мае и июне отрицательно повлиял на формирование травостоя, сумма эффективных температур была самой низкой из всех изучаемых годов и составила 1158 ºС, дата перехода среднесуточной температуры воздуха через 10 ºС отмечена 8 июня. Начальный период вегетации клевера происходил с опозданием на три недели. Уборка семян проходила со второй половины августа по вторую половину сентября.
В агроклиматических исследованиях для оценки условий увлажнения вегетационных периодов мы использовали гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова (рис. 2). Согласно представленному графику, суммарное значение ГТК было наименьшим в 2013 и 2016 гг.: 1,2 и 1,3, данные значения коэффициентов указывают на умеренно влажные годы. Все остальные годы со значением коэффициентов выше 1,6 отмечены как годы с высокой влажностью.
Урожайность семян по годам исследований изменяется в сильной степени и значительно ниже потенциально возможной (табл. 2). Причины этого носят комплексный характер. В таблице представлены перспективные образцы, выделившиеся по семенной продуктивности в различные годы исследований. Из семи лет исследований наиболее благоприятные условия для формирования урожая семян клевера лугового сложились в 2013 и 2016 гг. Средняя урожайность по всем изученным сортам этих двух лет составила 403 и 235 кг/га соответственно. Несколько менее урожайными были 2015 и 2018 гг. с урожайностью семян 161 и 167 кг/га. Низкая урожайность клевера получена в 2012 и 2014 гг. — 124 и 117 кг/га. Самым провальным годом по формированию семян клевера оказался 2017, когда средняя урожайность по изученным перспективным сортам составила 96 кг/га и семена всех сортов были некондиционными по всхожести.
2. Семенная продуктивность по годам исследований в конкурсном сортоиспытании, кг/га
|
Название образца |
Год |
||||||
|
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
|
|
Нива, стандарт |
118 |
372 |
101 |
141 |
194 |
78 |
150 |
|
Таежник |
121 |
450 |
115 |
154 |
220 |
104 |
168 |
|
Приор |
125 |
411 |
117 |
152 |
198 |
96 |
173 |
|
К-44933 |
131 |
394 |
136 |
168 |
— |
— |
— |
|
К-48009 |
— |
402 |
119 |
175 |
— |
— |
— |
|
К-1997 |
— |
392 |
114 |
155 |
273 |
— |
— |
|
К-1809 |
— |
— |
— |
160 |
244 |
102 |
— |
|
К-1556 |
— |
— |
— |
182 |
250 |
98 |
175 |
|
К-1040 |
— |
— |
— |
— |
265 |
103 |
170 |
|
В среднем по годам |
124 |
403 |
117 |
161 |
235 |
96 |
167 |
Самый продуктивный по урожайности семян 2013 г. характеризовался высокими значениями суммы эффективных температур (выше нормы на 312 ºС), количеством осадков в вегетационный период меньше нормы (на 107 мм) и десятью днями с осадками в фазу цветения.
Наиболее высокие урожаи семян клевера (235–403 кг/га) получены в годы с гидротермическим коэффициентом за вегетационный период 1,2–1,3, а самые низкие (96–124 кг/га) — в годы с гидротермическим коэффициентом 2,1–2,5. По семенной продуктивности из представленных в таблице 2 перспективных сортов наиболее пластичными в условиях субарктической зоны показали себя следующие образцы: Таежник, К-44933, К-48009, К-1809, К-1040.
В селекционной работе наибольшую практическую ценность представляют взаимосвязи между признаками. Результаты применения математико-статисти-ческих методов корреляционного анализа зависимости семенной продуктивности клевера лугового от погодных условий субарктической зоны показали как положительную, так и отрицательную корреляцию.
В наших исследованиях положительная связь наблюдалась между урожайностью семян и среднесуточной температурой воздуха в вегетационный период (r = +0,56), а также суммой эффективных температур за вегетационный период (r = +0,53). За этот же период установлено, что урожайность семян клевера лугового находится в отрицательной зависимости от суммы осадков (r = –0,79).
Наиболее высокие урожаи семян обычно бывают в годы с достаточным количеством осадков в период до цветения клевера и с сухой солнечной погодой во время цветения и созревания семян [12].
Нами установлено, что урожайность семян клевера лугового находится в положительной зависимости (r = +0,44) от средней температуры в фазу цветения растений и в отрицательной зависимости (r = –0,35) от суммы осадков в фазу цветения.
По исследованиям И.Н. Кузьменко, в ясную погоду один цветок может раскрыться и быть опыленным за один день, в пасмурную и дождливую погоду эти этапы развития растягиваются на пять–семь дней. Также и головка клевера в зависимости от погодных условий может отцвести за три или 11 дней [13]. Этими данными можно объяснить отрицательную зависимость (r = –0,49) урожайности семян клевера от количества дней с осадками в фазу цветения.
Заключение. В условиях субарктической зоны РФ зональные и складывающиеся агрометеорологические условия вегетационного периода оказывают существенное влияние на семенную продуктивность растений клевера лугового и качество полученных семян. В наших исследованиях, проведенных в течение семи лет, различающихся контрастными погодными условиями, средняя урожайность семян различных сортов клевера лугового колебалась от 96 до 403 кг/га. Установлено, что для формирования урожайности семян клевера свыше 150 кг/га необходимы: сумма эффективных температур выше 1400 ºС, ГТК менее 1,6. Из семи лет исследований условия, близкие к указанным, в северной зоне клеверосеяния создались в 57%.
Выделены наиболее пластичные по семенной продуктивности сортообразцы: Таежник, К-44933, К-48009, К-1809, К-1040.
1. Kolyasnikova N.l. Role of reproductive biology in solving improve seed productivity of forage legumes. Perm agricultural Herald, 2015, no. 4, pp. 60-63.
2. Shatskiy I.M., Ivanov I.S., Perepravo N.I., Zolotarev V.N., Saprykina N.V., Labinskaya R.M., Stepanova G.V., Georgiadi N.I., Tarasenko N.F. Breeding and seed production of perennial grasses in the Central Black Earth region of Russia. Voronezh, Voronezhskaya oblastnaya tipografiya Publ., 2016, pp. 21.
3. Chuvilina V.A. Breeding material of red clover in conditions of monsoonal climate of Sakhalin. International Research Journal, 2016, no. 10 (52), part 4, pp. 167-170. DOI:https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.52.009.
4. Kasatkina N.I. Formation of seed productivity of tetraploid red clover depending on the technological methods. Herald NSAU (Novosibirsk State Agrarian University), 2017, no. 2, pp. 32-40.
5. Mikhaylichenko B.P., Antonov V.I., Perepravo N.I., Pilipko S.V. Intensive technologies of cultivation of red clover for seeds. Improving the effectiveness of clover sowing: collected articles. Moscow, Fodder Research Institute Publ., 1987, pp. 116-123.
6. Posypanov G.S., Dolgodvorov V.E., Korenev G.V. et al. Plant growing. Ed.: G.S. Posypanov. Moscow, Kolos Publ., 1997, pp. 156-163.
7. Agroclimatic resources of Arkhangelsk region. Leningrad, Hydrometeorological Publishing House, 1971, 136 p.
8. Ecological selection and seed production of red clover. The results of 25 years of research of the creative association "Clover". Eds.: A.S. Novoselova, V.M. Kosolapov, Z.Sh. Shamsutdinov, O.S. Matveeva, N.I. Georgiadi. Moscow, Elf IPR Publ., 2012, 288 p.
9. Guidelines for selection and primary seed farming of red clover. Eds.: Z.Sh. Shamsutdinov, A.S. Novoselova, S.A. Bekuzarova. Moscow, Tipografiya Rossel'khozakademii Publ., 2002, 72 p.
10. Methodology of state variety testing of agricultural crops. Issue 1. General part. Moscow, 1985,197 p.
11. Dospekhov B.A. Technique of field experience. Moscow, Kolos Publ., 1985, 415 p.
12. Sergeev P.A., Kharkov G.D., Novoselova A.S. Clover culture for fodder and seeds. Moscow, Kolos Publ., 1973, 288 p.
13. Kuzmenko I.N. Features of plants flowering varieties of red clover Permskiy mestnyy and Trio and variety of hybrid clover Pervenets. Agrarian Bulletin of the Urals, 2009, no. 6 (60), pp. 39-41.
