сотрудник
Россия
СибНИИ кормов СФНЦА РАН (селекционный центр по кормовым культурам, руководитель)
В увеличении объема производства растительных белковых кормов важная роль принадлежит клеверу луговому. В условиях Западной Сибири методом поликросса создан сорт позднеспелого типа на диплоидной основе СибНИИК 10. Совместно с ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в результате сочетания методов мутагенеза, полиплоидии, гибридизации и отборов впервые для Сибири создан сорт Метеор — зимостойкий, раннеспелого типа на тетраплоидной основе, и в результате сочетания методов гибридизации и отборов создан сорт Прима — раннеспелого типа на диплоидной основе с высокой урожайностью семян. Раннеспелые сорта Прима (2х) и Метеор (4х) по урожайности сухого вещества за два укоса превысили позднеспелый сорт СибНИИК 10 на 36 и 46% соответственно. По урожайности семян и обсемененности растений первого года пользования раннеспелый диплоидный сорт Прима был на уровне позднеспелого диплоидного сорта СибНИИК 10, а в неблагоприятные годы превышал на 17%. Новые сорта раннеспелого типа на диплоидной (Прима) и тетраплоидной основе (Метеор) отличаются высокой пластичностью и имеют существенное преимущество над позднеспелым сортом СибНИИК 10 по основным биологическим и хозяйственно ценным признакам.
метод селекции, клевер луговой, сорт, раннеспелый и позднеспелый тип, плоидность, урожайность
Введение. Среди многочисленных проблем в животноводстве Сибири на первом месте всегда была обеспеченность кормами, что связано, прежде всего, с природно-климатическими условиями. Короткий вегетационный период, недостаток тепла во всех земледельческих районах, засушливость большинства зон регионов ограничивают видовой состав возделываемых кормовых культур и их продуктивность, приводят к большому колебанию урожайности и качества кормов [1].
Клевер луговой является важнейшей высокобелковой культурой для кормопроизводства, имеет большое агротехническое значение. Он способен накапливать азот в почве, улучшать физико-химические свойства и поэтому является хорошим предшественником.
В клеверосеянии большая роль принадлежит сорту. В различных зонах нашей страны районировано 110 сортов этой культуры, из них в Западно-Сибирском регионе — 24.
Традиционно возделываемые в зоне клеверосеяния одноукосные, местные позднеспелые сорта не удовлетворяют в полной мере потребностей производства. Эти сорта характеризуются растянутым периодом цветения и созревания семян, часто, особенно во влажные годы, сильно полегают еще до начала цветения, что приводит к большим потерям урожая и ухудшению его качества. Нестабильна и семенная продуктивность этих сортов, что является причиной постоянного дефицита семян.
Создание, наряду с позднеспелыми, скороспелых двуукосных, зимостойких сортов клевера лугового на диплоидной и тетраплоидной основе имеет большое значение не только для северных регионов страны, но и в целом для всей клеверосеющей зоны России.
Материал и методика исследования. Исследования по селекции клевера лугового проводили (1976–2020 гг.) на центральной экспериментальной базе Сибирского научно-исследовательского института кормов СФНЦА РАН, расположенной в лесостепной зоне Новосибирской области (пос. Краснообск). Почва опытных участков –– чернозем выщелоченный среднесуглинистый, рН — 6,6. Содержание гумуса в почве –– 5,2%, легкогидролизуемого азота –– 7,7 мг, подвижного фосфора –– 15,0 мг, калия — 16,0 мг на
Одним из наиболее эффективных методов селекции для клевера лугового является использование эффекта гетерозиса при создании синтетических и сложногибридных популяций методом поликросса [2]. Разработана схема поликроссного питомника, несколько отличающаяся от описанных в литературе, где предусматривается одиночное рендомизированное размещение растений в 100-кратном повторении. В качестве исходного материала были взяты 36 сортов различного эколого-географического происхождения [3].
В СибНИИ кормов в результате использования гетерозисной селекции, методом поликросса созданы на основе лучших поликроссных потомств сложногибридные популяции-сорта нового поколения СибНИИК 10 и Родник Сибири. Впервые в Сибири на основе сортов с высокой общей комбинационной способностью создан синтетический сорт Атлант.
Совместно с Кемеровским НИИСХ СФНЦА РАН методом многократного массового отбора по сопряженным признакам, направленным на улучшение семенной продуктивности, из коллекционного сортообразца № 880, США (К-34438) создан сорт Огонек.
Методом экологической селекции по программе ТОС «Клевер» на основе раннеспелой сложногибридной популяции № 54 совместно с ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» и ФНЦ зернобобовых и крупяных культур создан новый тетраплоидный сорт клевера лугового Памяти Лисицына.
В условиях искусственного климата ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса», используя метод химического мутагенеза, был получен мутант R2Б, переведенный на тетраплоидный уровень [5]. В С2 проведено скрещивание с раннеспелым тетраплоидным образцом № 1200. В F2 отобраны раннеспелые зимостойкие формы, размноженные в условиях изоляции, и тетрамутантный гибрид третьего поколения № 14/17, в 1992 г. переданный в лабораторию селекции СибНИИ кормов СФНЦА РАН. В условиях резко континентального климата Западной Сибири заложен селекционный питомник (рассадой) гнездовым способом (60 ´ 60 см). В 1993–1994 гг. методом негативного массового отбора проведена жесткая браковка. Из наиболее скороспелых, продуктивных и зимостойких форм сформирована популяция (СНК 26) — сорт Метеор.
Селекционная работа по созданию сорта клевера лугового Прима начата с 1990 г. А.С. Новоселовой и М.Ю. Новоселовым в ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» и продолжена с 2000 г. в СибНИИ кормов СФНЦА РАН.
В ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» (1990–2000 гг.) в условиях искусственного климата, используя методы гибридизации (ВИК 7 ´ Бурятский дикорастущий) и отборов, создана гибридная популяция 15-10-Д (2х). Исследования продолжены в СибНИИ кормов СФНЦА РАН. В условиях резко континентального климата Западной Сибири (2000–2005 гг.) методом негативного массового отбора проведена жесткая браковка. Из наиболее скороспелых, продуктивных и зимостойких форм сформирована популяция 15-10-Д (2х), которая изучалась в контрольном, конкурсном сортоиспытании (посев 2006, 2008, 2010 гг.) –– создан сорт Прима.
Скороспелая популяция на тетраплоидной основе 16-9-Т (4х), созданная в ФНЦ «ВИК» им. В.Р. Вильямса и СФНЦА РАН методом гибридизации, полиплоидии и отборов, в результате трех циклов конкурсного сортоиспытания (посев 2013, 2015, 2017 гг.), показав высокие значения хозяйственно-биоло-гических признаков за 2014–2019 гг., подготовлена в
Учеты и наблюдения проводятся в соответствии с методическими указаниями по изучению коллекции многолетних трав, по селекции многолетних трав и клевера лугового и методикой Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур.
Математическая обработка экспериментальных данных проводится по Б.А. Доспехову [6].
Результаты исследований и их обсуждение. В Сибири до 70-х годов XX в. возделывали местные сорта клевера лугового, районированные в 40-х годах прошлого столетия, приспособленные к возделыванию лишь в локальных районах. Это являлось сдерживающим фактором для клеверосеяния [7].
Для расширения зоны клеверосеяния нужны были новые сорта, более зимостойкие, скороспелые, с высокой кормовой и стабильной семенной продуктивностью, большой экологической пластичностью и выраженной способностью эффективно использовать биоклиматический потенциал региона.
В результате метода поликросса, впервые в Сибири созданы сложногибридные и синтетические популяции клевера лугового, зимостойкие высокоурожайные сорта одноукосного типа: сорт СибНИИК 10 –– средняя урожайность зеленой массы — 334, семян –– 3,1 ц/га, максимальная урожайность зеленой массы –– 597, сухого вещества –– 83 и семян –– 4,8 ц/га (патент № 5273 от 10.03.2010); сорт Родник Сибири –– средняя урожайность зеленой массы — 354 ц/га (во влажные годы достигает 620 ц/га), сухого вещества –– 81,0, семян –– 3,7, в благоприятные годы — до 5,3 ц/га (авторское свидетельство № 27769 от 12.02.1997); сорт Атлант –– средняя урожайность: зеленой массы –– 304 ц/га (до 496 ц/га во влажные годы), отавы –– 61 ц/га (до 83 ц/га), сухого вещества —75 ц/га (до 97 ц/га), семян –– 3,1 ц/га (до 3,5 ц/га) (авторское свидетельство № 37613 от 26.01.2007);
Сорт Огонек –– зимостойкий среднеспелого типа с высокой отавностью, создан методом многократного массового отбора. Средняя урожайность: зеленой массы –– 304 ц/га (до 496 ц/га во влажные годы), отавы –– 61 ц/га (до 83 ц/га), сухого вещества –– 75 ц/га (до 97 ц/га), семян –– 3,1 ц/га (до 3,5 ц/га). Авторское свидетельство № 34651 от 20.01.2004.
Раннеспелые сорта Памяти Лисицына, Метеор, Прима и Ассоль созданы совместно с ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса». Сорт Памяти Лисицына создан методом экологической селекции. Средняя урожайность зеленой массы за два укоса в условиях Новосибирской области — 493 ц/га, Орловской области –– 560 ц/га, что выше стандартов на 61 и 217 ц/га соответственно (во влажные годы достигает 737 и 595 ц/га), сухого вещества –– 101 и 116, семян –– 1,6–3,8 ц/га. Авторское свидетельство № 37412 от 26.01.2005.
Сорт Метеор раннеспелого типа, зимостойкий, на тетраплоидной основе, создан в результате сочетания методов мутагенеза, гибридизации, полиплоидии и отборов. Средняя урожайность зеленой массы за два укоса в условиях Новосибирской области — 514 ц/га, что выше стандарта на 58 ц/га, сухого вещества –– 118, семян –– 1,3–2,75 ц/га (патент № 3242 от 25.10.2006).
Сорт Прима раннеспелого типа, на диплоидной основе, выведен методом гибридизации (ВИК 7 ´ Бурятский дикорастущий) и отборов. Средняя урожайность зеленой массы за два укоса — 388, сухого вещества –– 86, семян –– 3,17 ц/га (патент № 10248 от 24.04.2019).
Сорт Ассоль –– скороспелая популяция на тетраплоидной основе, создан методом гибридизации, полиплоидии и отборов. Средняя урожайность зеленой массы за два укоса составляет 451 ц/га, что выше стандарта на 67 ц/га (17,4%), сухого вещества –– 89,2 (9,2%), семян –– 1,67 ц/га (12,2%). Максимальная урожайность зеленой массы за два укоса составляет 818 ц/га, что выше стандарта на 20,3%, семян –– 2,99 ц/га.
Зимостойкость изучаемых раннеспелых сортов Прима и Метеор в первом и втором году пользования составила 97–99% и 95–98% соответственно, а у СибНИИК 10 в первом году пользования –– 98–99%, во втором –– 95–97%. Период от весеннего отрастания до первого укоса у сорта Прима составляет 60–74 дня, от первого до второго укоса –– 54–60, от отрастания до созревания –– 105–123 дня, у сорта Метеор –– 60–71, 54–60, 101–123 дня соответственно, а у СибНИИК 10 до первого укоса — 72–84 и до полного созревания — 111–144 дня. Семена созревают у раннеспелых сортов Прима и Метеор во II–III декаде августа (в засушливые годы в первой), а у позднеспелого сорта СибНИИК 10 –– в первой и второй декаде сентября (табл. 1).
1. Биологическая характеристика сортов клевера лугового
|
Сорт |
Год посева |
Зимостойкость, % |
Продолжительность периода, дней |
||||||
|
Год пользования |
|||||||||
|
1-й |
2-й |
1-й |
2-й |
1-й |
2-й |
1-й |
2-й |
||
|
до первого укоса |
от первого |
до созревания |
|||||||
|
СибНИИК 10 (2х) |
2006 |
98,5 |
95,5 |
79 |
72 |
— |
— |
125 |
111 |
|
2008 |
98,0 |
97,0 |
84 |
77 |
— |
— |
144 |
127 |
|
|
2010 |
99,0 |
96,0 |
73 |
80 |
— |
— |
131 |
128 |
|
|
Метеор (4х) |
2006 |
98,0 |
96,0 |
69 |
63 |
55 |
54 |
108 |
101 |
|
2008 |
97,5 |
95,5 |
69 |
69 |
60 |
58 |
123 |
116 |
|
|
2010 |
97,0 |
96,0 |
60 |
71 |
59 |
56 |
118 |
110 |
|
|
Прима (2х) |
2006 |
99,0 |
98,0 |
66 |
60 |
54 |
55 |
110 |
105 |
|
2008 |
98,5 |
97,5 |
66 |
66 |
60 |
58 |
123 |
115 |
|
|
2010 |
98,0 |
97,0 |
60 |
74 |
60 |
57 |
121 |
117 |
|
Раннеспелый сорт Прима дает два полноценных укоса, а позднеспелый сорт СибНИИК 10 во втором укосе дает отаву. Урожайность зеленой массы в первом укосе у сорта Прима варьировала в зависимости от погодных условий и от года пользования травостоя от 101 до 450 ц/га, во втором укосе — от 39 до 334 ц/га. Максимальная урожайность за два укоса у сорта установлена 587 ц/га (2009 г.) –– 127% к СибНИИК 10.
Урожайность зеленой массы у сорта Метеор в первом укосе варьировала от 93 до 546 ц/га, во втором укосе — от 79 до 436 ц/га. Максимальная урожайность за два укоса у сорта — 695 ц/га. У сорта СибНИИК 10 урожайность зеленой массы в первом укосе варьировала от 115 до 360 ц/га, во втором укосе — от 38 до 238 ц/га. Максимальная урожайность сорта за два укоса составила 461 ц/га (табл. 2).
2. Урожайность зеленой массы клевера лугового сорта Прима
(конкурсное сортоиспытание за 2007–2013 гг.), ц/га
|
Сортообразец |
1-й год пользования |
2-й год пользования |
||||||
|
1-й укос |
2-й укос |
сумма за 2 укоса |
% к СибНИИК 10 |
1-й укос |
2-й укос |
сумма за 2 укоса |
% к СибНИИК 10 |
|
|
Посев 2006 г. |
||||||||
|
СибНИИК 10 |
360 |
61 |
420 |
100 |
190 |
38 |
228 |
100 |
|
Метеор |
546 |
129 |
674 |
100 |
217 |
84 |
300 |
100 |
|
Прима |
450 |
97 |
547 |
130 |
183 |
39 |
222 |
94 |
|
НСР05 |
27,9 |
11,3 |
31,1 |
— |
37,2 |
16,0 |
41,3 |
— |
|
Посев 2008 г. |
||||||||
|
СибНИИК 10 |
305 |
156 |
461 |
100 |
148 |
40 |
188 |
100 |
|
Метеор |
437 |
245 |
682 |
100 |
93 |
79 |
172 |
100 |
|
Прима |
401 |
186 |
587 |
127 |
101 |
103 |
204 |
109 |
|
НСР05 |
45,2 |
66,2 |
68,8 |
— |
46,8 |
32,8 |
48,0 |
— |
|
Посев 2010 г. |
||||||||
|
СибНИИК 10 |
115 |
47 |
162 |
100 |
222 |
238 |
460 |
100 |
|
Метеор |
133 |
75 |
208 |
100 |
259 |
436 |
695 |
100 |
|
Прима |
143 |
54 |
196 |
121 |
240 |
334 |
576 |
125 |
|
НСР05 |
2,96 |
34,9 |
2,86 |
— |
42,3 |
34,9 |
61,3 |
— |
Урожайность сухого вещества за два укоса у раннеспелого сорта Прима составила 42–135 ц/га, средняя за шесть лет изучения –– 86 ц/га, что на 36% выше СибНИИК 10.
Урожайность сухого вещества за два укоса у раннеспелого сорта Метеор составила 37–154 ц/га, средняя за шесть лет –– 94 ц/га, что на 46% выше СибНИИК 10, а у позднеспелого сорта СибНИИК 10 урожайность сухого вещества за два укоса составила 36–94 ц/га, средняя за шесть лет –– 64 ц/га (рис. 1).
Рис. 1. Урожайность сухого вещества клевера лугового сортов СибНИИК 10 (2х),
Метеор (4х) и Прима (2х) за 2007–2013 гг.
Облиственность растений первого года пользования в первом укосе у сорта Прима варьировала от 33 до 45%, во втором укосе была 42–47%; у сорта Метеор –– 33–44% и 41–47% соответственно, у СибНИИК 10 –– от 28 до 42% и 40–42% соответственно; второго года пользования в первом укосе у сорта Прима облиственность варьировала от 42 до 44%, во втором укосе –– 35–39%, у сорта Метеор — 45–47% и 33–38% соответственно, у сорта СибНИИК 10 –– от 39 до 46% и 40–41% соответственно. За два года пользования у раннеспелых сортов на диплоидном и тетраплоидном уровнях облиственность была выше в среднем по двум укосам, по сравнению с позднеспелым сортом СибНИИК 10: у сорта Прима на 3,2%, у сорта Метеор на 2,4%, (рис. 2).
Рис. 2. Облиственность сортов клевера лугового за 2007–2013 гг.
В среднем за три года изучения по урожайности семян и обсемененности новый раннеспелый сорт Прима был на уровне позднеспелого сорта СибНИИК 10, а тетраплоидный сорт раннеспелого типа Метеор по этим показателям — ниже диплоидных сортов.
Однако следует отметить, что в неблагоприятные для позднеспелых сортов годы, при обилии осадков и пониженной температуре (2011 г.) растения позднеспелого сорта (СибНИИК 10) сильно израстают, полегают, урожайность семян их составила 2,34 ц/га, а у сорта Прима –– 2,76 ц/га, то есть на 17% выше. При этом обсемененность раннеспелого сорта Прима была 56%, а у сорта СибНИИК 10 –– 46% (рис. 3).
Рис. 3. Сравнение урожайности и обсемененности сортов клевера лугового
Заключение. В условиях Западной Сибири методом поликросса созданы зимостойкие сорта позднеспелого типа на диплоидной основе СибНИИК 10, Родник Сибири и Атлант. В результате сочетания методов мутагенеза, полиплоидии, гибридизации и отборов впервые для Сибири создан сорт Метеор –– зимостойкий, раннеспелого типа, на тетраплоидной основе, и в результате сочетания методов гибридизации и отборов создан сорт Прима –– раннеспелого типа, на диплоидной основе, с высокой урожайностью семян.
Раннеспелые сорта Прима (2х) и Метеор (4х) по урожайности сухого вещества за два укоса превысили позднеспелый сорт СибНИИК 10 на 36 и 46% соответственно.
По урожайности семян и обсемененности растений первого года пользования сорт Прима был на уровне СибНИИК 10. Однако следует отметить, что в неблагоприятные годы для позднеспелого сорта СибНИИК 10 урожайность семян составила 2,34 ц/га, а у сорта Прима –– 2,76 ц/га, то есть на 17% выше. При этом обсемененность раннеспелого сорта Прима была также выше на 10% и составила 56%, а у СибНИИК 10 –– 46%.
Полученные данные свидетельствуют о пластичности и высокой потенциальной возможности раннеспелых сортов на диплоидной (Прима) и тетраплоидной основе (Метеор), которые имеют существенное преимущество по основным биологическим и хозяйственно ценным признакам над позднеспелым сортом СибНИИК 10.
1. Кашеваров Н.И. Кормопроизводство в Сибирском регионе // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2004. - № 4. - С. 45-50.
2. Кедров-Зихман О.О. Поликросс-тест в селекции растений. - Минск : Наука и техника, 1974. - 127 с.
3. Полюдина Р.И. Поликросс-метод в селекции клевера лугового // Кормопроизводство. - 1982. - № 11. - С. 33-34.
4. Полюдина Р.И. Гетерозисная селекция при создании новых сортов клевера лугового // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - № 4. - 2004. - С. 102-106.
5. Новоселов М.Ю. Селекция клевера лугового. - М. : Типография ГУ КПК, 1999. - 184 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М. : Колос, 1979. - 416 с.
7. Полюдина Р.И. Клевер в Сибири : монография / СФНЦА РАН. - Новосибирск, 2017. - 348 с.
