Voronezh, Russian Federation
Voronezh, Russian Federation
Russian Federation
In the southern regions of the country, the leading place among forage grasses belongs to alfalfa, as a more drought-resistant and high-yielding crop. Recently, there has been a warming of the climate on the planet, including in the Voronezh region. Unfavorable and extreme factors and stressful phenomena have become more frequent, such as an intense increase in air temperature in the spring and summer periods, a decrease in the amount of precipitation and the unevenness of their distribution during the growing season. All this leads to the oppression and reduction of crop productivity. Therefore, today, more than ever, the role of the variety and its potential in specific natural and climatic conditions of cultivation is increasing. In the creation of new varieties, it is important to select the source material, evaluate it and select the best samples with the necessary characteristics. The results of the evaluation of the source material in the collection nursery are presented. In order to breed new varieties of alfalfa in the conditions of the Central Chernozem region, the collection samples of this crop were evaluated according to the productivity of green mass and seeds, the most valuable of them were selected for further breeding.
alfalfa, breeding source material, productivity, dry matter, seed yield
Введение. В мировой флоре к семейству бобовых относится более 12 тыс. видов, из которых около 1850 произрастают на территории России. В культуру же введено лишь 24 вида [1]. Среди многообразия многолетних трав люцерна чаще всего занимает ведущее место вследствие ее востребованности и высокоурожайности, а также разнообразия использования: зеленый корм, силос, сено, сенаж, сенная мука и на выпас в луговом травосеянии [2]. Люцерна из-за высокой урожайности и качества получаемого корма является одной из важнейших кормовых культур в мире. Мощно развитая корневая система, способность с помощью клубеньковых бактерий поглощать из воздуха азот и достаточно длительное время произрастать на одном месте делает ее важной агротехнически и экологически значимой [3; 4].
К достоинствам этой культуры относятся отличная питательность получаемого корма, высокая урожайность, хорошее отрастание после укосов, устойчивость к длительным атмосферным засухам, долголетие [5; 6]. По питательной ценности люцерна превосходит все другие бобовые травы. Так, например, содержание переваримого протеина в зеленой массе эспарцета составляет 2,8 %, у клевера лугового — 2,7 %, а у люцерны — 3,6 % [7; 8].
Люцерна привлекает внимание своими хозяйственно ценными биологическими признаками и свойствами, является отличным предшественником для последующих культур, способствует сохранению и повышению почвенного плодородия [9]. Отмирающие корни и корневые остатки, разлагаясь, дают подвижный гумус, который улучшает структуру почвы. Люцерна, как и другие бобовые травы, с помощью клубеньковых бактерий усваивает азот воздуха [10].
В южных районах страны ведущее место среди кормовых трав принадлежит люцерне, как более засухоустойчивой и высокоурожайной культуре [11; 12]. Она устойчива к высоким температурам, тепло- и светолюбива, отличается морозостойкостью. Наиболее высокую продуктивность показывает на черноземных почвах всех видов.
В последние десятилетия наблюдается аридизация климатических условий, что отрицательно влияет на получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур.
Воронежская область характеризуется засушливостью климата с крайне неравномерным выпадением атмосферных осадков. Для решения возникающих проблем необходимо вносить изменения в сложившиеся приемы и методы селекционного процесса, направленного на повышение пластичности сортов и гибридов, реализующих свой потенциал в условиях региона [13]. В Центрально-Черноземном регионе России лимитирующим фактором получения высоких урожаев люцерны выступает обеспеченность растений влагой. Созданные сорта должны быть устойчивы к засухе, с глубокой корневой системой, способны формировать высокую кормовую массу и стабильный урожай семян. Поэтому в селекции люцерны в последнее время актуальны исследования, которые направлены не только на повышение количества и качества кормовой продукции в сочетании с высокой семенной продуктивностью, но и устойчивости вновь созданных сортов и гибридных популяций к стрессовым факторам окружающей среды [14].
Цель исследований — выделить перспективные для селекции коллекционные сортообразцы люцерны по комплексу хозяйственно ценных признаков.
Методика и условия проведения исследований. Исследования проводили в 2017–2019 гг. в полевом севообороте Воронежской опытной станции в условиях степной зоны юга Центрально-Черноземного региона. В коллекционном питомнике исходного материала изучали образцы люцерны, полученные из НПЦЗХ им. А. И. Бараева. Почвы — выщелоченный, среднемощный, среднесуглинистый чернозем с содержанием в пахотном слое гумуса (по Тюрину) 3,7–4,3 %; подвижного фосфора (по Кирсанову) 6,6–7,2 мг и 6,3–12,6 мг калия на 100 г почвы (по Чирикову). Мощность гумусового горизонта — 50–73 см. Реакция рН водной вытяжки верхнего горизонта — 5,8–6,4.
Климат Воронежской области характеризуется континентальностью, которая усиливается с северо-запада на юго-восток, теплым летом и довольно холодной зимой. Посев широкорядный, проводился рано весной в 2017 г. Учетная площадь делянки —5 м2, повторность двукратная. В качестве стандарта использовали районированный сорт люцерны Воронежская 6. Оценивали образцы коллекции по комплексу ценных морфологических и биологических признаков с целью выделения лучших по хозяйственно ценным признакам для использования в качестве исходного материала. Фенологические наблюдения, определение высоты растений, кормовой и семенной продуктивности люцерны проводили согласно существующим методикам [15; 16].
Результаты и обсуждения. Гидротермические условия в годы исследований значительно различались между собой, что дало возможность провести объективную оценку образцов по комплексу признаков. По результатам исследований значительное влияние на продуктивность люцерны имели агроклиматические условия (табл. 1).
1. Гидротермические условия во время проведения исследований
(2017–2019 гг.)
|
Месяцы |
Среднемесячная температура воздуха, ºС |
Сумма осадков, мм |
||||||
|
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
среднемноголетняя норма |
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
среднемноголетняя норма |
|
|
Апрель |
9,5 |
10,6 |
11,5 |
8,9 |
29,4 |
23,3 |
24,7 |
46,8 |
|
Май |
19,2 |
21,5 |
21,7 |
16,9 |
45,3 |
12,5 |
87,6 |
56,8 |
|
Июнь |
21,7 |
23 |
25,9 |
20,5 |
21 |
18,7 |
29,8 |
47,8 |
|
Июль |
21,5 |
24,7 |
22,1 |
22 |
19,5 |
119,3 |
114,9 |
60,8 |
|
Август |
24,1 |
23,6 |
22 |
21,5 |
5,4 |
9,5 |
33,5 |
36,9 |
|
Сентябрь |
17,2 |
18 |
15,6 |
15,1 |
50 |
48,2 |
12,7 |
42,7 |
2017 г. был сравнительно благоприятным для получения всходов, роста и развития люцерны. Выпавшие в апреле–мае осадки способствовали получению всходов, к окончанию вегетации посевы сформировали хорошо развитые травостои. В зиму посевы ушли в хорошем состоянии. Вегетационный период 2018–2019 гг. характеризовался повышенным температурным режимом, а выпавшие атмосферные осадки — неравномерностью распределения их по месяцам и декадам. Температура во время формирования первого укоса в 2018 г. составила 10,6–21,5 ºС, что на 1,7–1,4 ºС превысило среднемноголетние показатели. В 2019 г. превышение составило 2,6–4,8 ºС.
Оценка высоты растений показала, что большинство изучаемых образцов в первом укосе по средним показателям сформировали травостои средней высоты 56–69 см и только пять образцов превысили стандартный сорт на 2–4 см (табл. 2). Средняя высота во втором укосе у изучаемых образцов варьировала от 48 до 60 см, у стандарта составила 56 см.
2. Высота травостоев образцов люцерны (посев 2017 г., учеты 2018–2019 гг.)
|
Сортообразец |
Первый укос |
Второй укос |
||||
|
2018 г. |
2019 г. |
среднее |
2018 г. |
2019 г. |
среднее |
|
|
Шортандинская 2 |
64 |
57 |
61 |
66 |
41 |
54 |
|
Райхан |
68 |
58 |
63 |
70 |
46 |
58 |
|
Лазурная |
71 |
66 |
69 |
61 |
55 |
58 |
|
СГП л-715 |
63 |
53 |
58 |
54 |
45 |
50 |
|
СГП к-1207 |
64 |
60 |
62 |
53 |
65 |
59 |
|
Дикорастущий ИК-2881 |
70 |
64 |
67 |
68 |
38 |
53 |
|
СГП к-1204 |
60 |
52 |
56 |
63 |
35 |
49 |
|
Дикорастущий ИК-2298 |
69 |
64 |
67 |
59 |
61 |
60 |
|
СГП к-1142 |
55 |
59 |
57 |
58 |
49 |
54 |
|
Дикорастущий ИК-2336 |
58 |
59 |
59 |
65 |
42 |
54 |
|
СГП к-1205 |
61 |
61 |
61 |
68 |
52 |
60 |
|
СГП к-1352 |
70 |
65 |
68 |
56 |
57 |
57 |
|
СГП к-1353 |
70 |
48 |
59 |
48 |
47 |
48 |
|
СГП к-1355 |
58 |
62 |
60 |
60 |
46 |
53 |
|
СГП к-1356 |
62 |
50 |
56 |
54 |
54 |
54 |
|
СГП к-1357 |
63 |
51 |
57 |
52 |
53 |
53 |
|
СГП к-1358 |
60 |
60 |
60 |
61 |
44 |
53 |
|
СГП к-1389 |
72 |
65 |
69 |
74 |
46 |
60 |
|
СГП к-1191 |
64 |
55 |
60 |
44 |
51 |
48 |
|
Стандарт – Воронежская 6 |
66 |
63 |
65 |
63 |
48 |
56 |
Количество осадков в июне, июле 2018 и 2019 гг. способствовало формированию второго укоса. В июле их выпало 119,3 и 114,9 мм, что соответственно превысило среднемноголетнюю норму на 96–89 %. Неравномерное распределение осадков по годам и высокие температуры отрицательно сказались на общем уровне продуктивности зеленой массы по стандарту и по всем образцам. Основная необходимость возделывания люцерны состоит в получении как можно большего количества высококачественной зеленой массы и сухого вещества. Поэтому выявление образцов с высокой кормовой продуктивностью с целью их использования в качестве источника данного признака — важная часть селекционной работы.
На второй год жизни урожайность зеленой массы у образцов люцерны составила 7,9–13,8 кг/5 м2 (табл. 3). Значительное превышение над стандартным сортом Воронежская 6 (10,2 кг/5 м2) обеспечили образцы СГП к-1205 (на 12,5 %), дикорастущий ИК–2881 (на 35,3 %). На третий год жизни она варьировала от 8,2 кг/5 м2 у сорта Шортандинская 2 до 13,7 кг/5 м2 у СГП к-1191.
3. Урожайность зеленой массы и сбор сухого вещества люцерны
в коллекционном питомнике (посев 2017 г., учеты 2018–2019 гг.)
|
Сортообразец |
Урожайность зеленой массы, кг/5 м2 |
Сбор сухого вещества, кг/5 м2 |
||||
|
2018 г. |
2019 г. |
среднее |
2018 г. |
2019 г. |
среднее |
|
|
Шортандинская 2 |
10,2 |
8,2 |
9,2 |
2,94 |
1,97 |
2,46 |
|
Райхан |
11,4 |
10,5 |
10,9 |
3,18 |
2,21 |
2,70 |
|
Лазурная |
10,4 |
11,1 |
10,8 |
2,81 |
2,55 |
2,68 |
|
СГП л-715 |
11,5 |
10,8 |
11,2 |
2,50 |
2,36 |
2,43 |
|
СГП к-1207 |
12,4 |
9,3 |
10,9 |
3,51 |
1,98 |
2,75 |
|
Дикорастущий ИК-2881 |
13,8 |
8,2 |
11,0 |
3,89 |
1,86 |
2,88 |
|
СГП к-1204 |
10,3 |
9,6 |
10,0 |
2,97 |
1,97 |
2,47 |
|
Дикорастущий ИК-2298 |
12,0 |
13,5 |
12,8 |
3,74 |
2,88 |
3,31 |
|
СГП к-1142 |
8,9 |
7,4 |
8,2 |
2,52 |
1,85 |
2,19 |
|
Дикорастущий ИК-2336 |
7,9 |
9,6 |
8,8 |
2,14 |
2,06 |
2,10 |
|
СГП к-1205 |
12,7 |
9,6 |
11,2 |
3,5 |
2,10 |
2,80 |
|
СГП к-1352 |
12,6 |
9,8 |
11,2 |
3,27 |
1,84 |
2,56 |
|
СГП к-1353 |
9,1 |
10,4 |
9,8 |
2,54 |
2,46 |
2,50 |
|
СГП к-1355 |
8,0 |
12,5 |
10,3 |
2,62 |
2,22 |
2,47 |
|
СГП к-1356 |
9,7 |
11,9 |
10,8 |
2,58 |
2,27 |
2,43 |
|
СГП к-1357 |
9,2 |
10,4 |
9,8 |
2,48 |
2,37 |
2,43 |
|
СГП к-1358 |
12,2 |
8,6 |
10,4 |
3,46 |
1,87 |
2,67 |
|
СГП к-1389 |
12,5 |
12,1 |
12,3 |
3,41 |
2,72 |
3,07 |
|
СГП к-1191 |
11,2 |
13,7 |
12,5 |
3,17 |
3,09 |
3,13 |
|
Стандарт – Воронежская 6 |
10,2 |
8,8 |
9,5 |
2,95 |
2,05 |
2,50 |
Сбор сухого вещества на второй год жизни у изученных коллекционных образцов составил 2,14–3,89 кг/5 м2 при величине этого показателя у стандарта 2,95 кг/5 м2. Дикорастущие образцы ИК-2881, ИК-2298 и сортообразец СГП к-1207 превзошли стандарт по продуктивности сухого вещества на 0,94; 0,79 и 0,56 кг/5 м2 соответственно. На второй год пользования сбор сухого вещества был ниже, чем в предыдущий и составил 1,85–3,09 кг/5 м2. Наибольшим он был у дикорастущего образца ИК-2298 и СГП к-1191.
В зависимости от биологических особенностей сортообразцов и погодных условий в годы исследований наблюдались значительные колебания урожаев семян. В среднем за два года урожайность семян составила 9,21–25,78 г/5 м2. Достоверно превысили стандартный сорт Воронежская 6 (15,7 г/5 м2) по величине этого показателя сортообразцы Райхан (64,2 %), Шортандинская 2 (36,2 %) СГП л-715 (49,7 %), СГП к-1207 (30,9 %), дикорастущий образец ИК-2298 (60,8 %) (табл. 4).
4. Семенная продуктивность образцов люцерны в коллекционном питомнике, г/5 м2 (посев 2017 г., учеты 2018–2019 гг.)
|
Сортообразец |
2-й год жизни |
3-й год жизни |
Среднее за 2 года |
% к стандарту |
|
Шортандинская 2 |
25,02 |
17,73 |
21,38 |
136,2 |
|
Райхан |
35,09 |
16,47 |
25,78 |
164,2 |
|
Лазурная |
20,05 |
18,11 |
19,08 |
121,5 |
|
СГП л-715 |
28,53 |
18,49 |
23,51 |
149,7 |
|
СГП к-1207 |
22,31 |
18,81 |
20,56 |
130,9 |
|
Дикорастущий ИК-2881 |
23,81 |
15,71 |
19,76 |
125,8 |
|
СГП к-1204 |
27,60 |
5,33 |
16,46 |
104,8 |
|
Дикорастущий ИК-2298 |
24,51 |
25,99 |
25,25 |
160,8 |
|
СГП к-1142 |
16,60 |
8,06 |
12,33 |
78,5 |
|
Дикорастущий ИК-2336 |
16,30 |
10,12 |
13,21 |
84,1 |
|
СГП к-1205 |
25,26 |
14,06 |
19,66 |
125,2 |
|
СГП к-1352 |
16,85 |
17,62 |
17,24 |
109,8 |
|
СГП к-1353 |
10,82 |
24,62 |
17,72 |
112,9 |
|
СГП к-1355 |
8,30 |
10,12 |
9,21 |
58,7 |
|
СГП к-1356 |
22,50 |
13,99 |
18,25 |
116,2 |
|
СГП к-1357 |
12,44 |
7,72 |
10,08 |
64,2 |
|
СГП к-1358 |
22,52 |
16,55 |
19,54 |
124,5 |
|
СГП к-1389 |
15,29 |
15,79 |
15,54 |
98,9 |
|
СГП к-1191 |
15,94 |
20,48 |
18,21 |
115,9 |
|
Стандарт – Воронежская 6 |
17,90 |
13,40 |
15,70 |
100,0 |
Выводы. В результате изучения образцов люцерны в условиях степи Центрально-Черноземного региона по отдельному или по комплексу хозяйственно полезных признаков, превосходящих стандартный сорт Воронежская 6, выделены наиболее ценные из них: по сбору зеленой массы и сухого вещества Райхан, Лазурная, СГП к-1207, дикорастущий ИК-2881, дикорастущий ИК-2298, СГП к-1205, и СГП к-1189, которые превысили стандарт на 15–35 % и 7–32 % соответственно; на 24–64 % по урожайности семян СГП к-1358, СГП к-1205, дикорастущий ИК-2298, дикорастущий ИК-2881, СГП к-1207, СГП л-715, Райхан и Шортандинская 2.
Все выделенные коллекционные образцы по отдельным или комплексу хозяйственно ценных признаков будут использоваться в дальнейшей селекционной работе.
1. Chernyavskih V. I., Dumacheva E. V. Geneticheskaya kollekciya mnogoletnih bobovyh trav Belgorodskoy oblasti: etapy formirovaniya, puti mobilizacii i selekcionnyy potencial // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. - 2019. - № 1. - S. 63-68.
2. Kazarin V. F., Kur'yanovich A. A., Volodina I. A. Ispol'zovanie indeksa zasuhoustoychivosti dlya ocenki polevoy zasuhoustoychivosti obrazcov lyucerny v Povolzhskom regione // Kormoproizvodstvo. - 2015. - № 12. - S. 7-12.
3. Nauchnye osnovy selekcii i semenovodstva mnogoletnih trav v Central'no-Chernozemnom regione Rossii / S. V. Saprykin, V. N. Zolotarev, I. S. Ivanov [i dr.]. - Voronezh : AO «Voronezhskaya oblastnaya tipografiya», 2020. - 496 s.
4. Bouton J. H. Breeding lucerne for persistence // Crop and Pasture Science. - 2012. - 63(2). - P. 95-106.
5. Tarkovskiy M. I. Lyucerna v Nechernozemnoy polose. - M. : Sel'hozizdat, 1959. - 108 s.
6. Zharinov V. I., Klyuy V. S. Lyucerna. - Kiev : Urozhay, 1990. - 320 s.
7. Kozyrev A. H. Kormovaya cennost' lyucerny v zavisimosti ot usloviy vyraschivaniya // Kormoproizvodstvo. - 2009. - № 7. - S. 28-31.
8. Kosolapov V. M., Trofimov I. A. Znachenie kormoproizvodstva v sel'skom hozyaystve // Zernobobovye i krupyanye kul'tury. - 2013. - № 6(2). - S. 59-64.
9. Shpakov A. S. Sredoobrazuyuschaya rol' mnogoletnih trav v Nechernozemnoy zone // Kormoproizvodstvo. - 2014. - № 9. - S. 12-17.
10. Verbickaya L. P. Lyucerna na korm i semena v Krasnodarskom krae. - Krasnodar : KGAU, 2008. - 238 s.
11. Kozyrev A. H. Nauchnoe obosnovanie realizacii biologicheskogo potenciala lyucerny v Central'noy chasti Severnogo Kavkaza : avtoref. dis. … d-ra s.-h. nauk. - Vladikavkaz, 2009. - 42 s.
12. Farniev A. T. et al. The role of biopreparations and their tank mixtures in increasing disease resistance and productivity of soybean // Volga Region Farmland. - 2019. - № 4(4). - Pp. 58-62. DOI:https://doi.org/10.26177/VRF. 2020.4.4.012.
13. Novyy sort lyucerny izmenchivoy Izumruda / V. F Kazarin, A. V. Kazarina, I. A. Volodina, I. S. Abramenko // Uspehi sovremennoy nauki. - 2015. - № 3. - S. 33-35.
14. Mamalyga V. S., Bugayov V. D., Maksimov A. N.Effektivnost' selekcionnoy raboty s lyucernoy na ustoychivost' k kislotnosti pochv // Aktual'nye i novye napravleniya v selekcii i semenovodstve sel'skohozyaystvennyh kul'tur : materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Vladikavkaz : Gorskiy gosudarstvennyy universitet», 2012. - S. 251-254.
15. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu kollekcii mnogoletnih kormovyh trav / VASHNIL. VIR. - L., 1972. - 41 s.
16. Metodicheskie ukazaniya po selekcii mnogoletnih trav / M. A. Smurygin, A. S. Novoselova, A. M. Konstantinova [i dr.] / VASHNIL. VNII kormov im. V. R. Vil'yamsa. - M. : Podrazdelenie operativnoy poligrafii VIK, 1985. - 188 s.
