С целью выявления зависимости семенной продуктивности сортов клевера лугового от абиотических условий проведены полевые эксперименты на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, типичной для Северного региона РФ. Метеорологические условия в годы проведения исследований (2012–2018 гг.) были различны и оказали существенное влияние на семенную продуктивность клевера. Установлено, что семенная продуктивность клевера лугового имеет положительную корреляционную связь с температурным режимом и отрицательную зависимость с осадками, что свидетельствует о возможности ведения семеноводства этой культуры в условиях изучаемой зоны. Вместе с тем урожайность семян значительно различалась по годам и колебалась от 96 до 403 кг/га. Причины снижения семенной продуктивности в отдельные годы были различными и носили комплексный характер. В результате исследований выявлено, что для формирования урожайности семян клевера свыше 150 кг/га необходимы: сумма эффективных температур выше 1400 ºС, гидротермический коэффициент (ГТК) менее 1,6. Из 7 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.
клевер луговой, семенная продуктивность, сорта, температура воздуха, осадки, обсемененность соцветий, завязываемость семян, корреляция
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. Колясникова Н.Л. Роль репродуктивной биологии в решении проблемы повышения семенной продуктивности кормовых бобовых трав // Пермский аграрный вестник. - 2015. - № 4. - С. 60-63.
2. Селекция и семеноводство многолетних трав в Центрально-Черноземном регионе России / И.М. Шатский, И.С. Иванов, Н.И. Переправо, В.Н. Золотарев, Н.В. Сапрыкина, Р.М. Лабинская, Г.В. Степанова, Н.И. Георгиади, Н.Ф. Тарасенко. - Воронеж : Воронежская областная типография, 2016. - С. 21.
3. Чувилина В.А. Селекционный материал клевера лугового в условиях муссонного климата Сахалина // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. - № 10 (52), часть 4. - С. 167-170. - DOI:https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.52.009.
4. Касаткина Н.И. Формирование семенной продуктивности клевера лугового тетраплоидного в зависимости от технологических приемов // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). - 2017. - № 2. - С. 32-40.
5. Интенсивные технологии возделывания клевера лугового на семена / Б.П. Михайличенко, В.И. Антонов, Н.И. Переправо, С.В. Пилипко // Повышение эффективности клеверосеяния : сб. статей. - М. : Изд-во ВИК, 1987. - С. 116-123.
6. Растениеводство / Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, Г.В. Коренев и др.; под ред. Г.С. Посыпанова. - М. : Колос, 1997. - С. 156-163.
7. Агроклиматические ресурсы Архангельской области. - Л. : Гидрометеорологическое издательство, 1971. - 136 с.
8. Экологическая селекция и семеноводство клевера лугового. Результаты 25-летних исследований творческого объединения ТОС «Клевер» / под ред. А.С. Новоселовой, В.М. Косолапова, З.Ш. Шамсутдинова, О.С. Матвеевой, Н.И. Георгиади. - М. : Эльф ИПР, 2012. - 288 с.
9. Методические указания по селекции и первичному семеноводству клевера / под ред. З.Ш. Шамсутдинова, А.С. Новоселовой, С.А. Бекузаровой. - М. : Типография Россельхозакадемии, 2002. - 72 с.
10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 1. Общая часть. - М., 1985. - 197 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М. : Колос, 1985. - 415 с.
12. Сергеев П.А., Харьков Г.Д., Новоселова А.С. Культура клевера на корм и семена. - М. : Колос, 1973. - 288 с.
13. Кузьменко И.Н. Особенности цветения растений сорта Пермский местный и Трио клевера лугового и сорта Первенец клевера гибридного // Аграрный вестник Урала. - 2009. - № 6 (60) - С. 39-41.
