Перспективный исходный материал для селекции люцерны (Medicago L.) в Северном Зауралье

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Перспективный исходный материал для селекции люцерны (Medicago L.) в Северном Зауралье

Дюкова Н.Н., Харалгин А.С., Харалгина О.С.

Аннотация

Цель исследований: изучение образцов люцерны из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова и расширение генетического разнообразия вовлекаемых в скрещивания форм. Экспериментальные исследования проводили в ГАУ Северного Зауралья, в северной лесостепи Тюменской области (2013-2015 гг.). В результате исследований выделен исходный материал для использования в практической селекции. Достоверно высокую вегетативную продуктивность, в сравнении со стандартами, показали образцы: Сретенская 77, Забайкалка, Таёжная, Желтогибридная 99, Камалинская 1323. Особенную ценность представляют сорта, которые стабильно по годам в разных погодных условиях формировали семена: Быстрая, Омская 7, Сарга. Выделенные источники являются основой для последующей гибридизации, чтобы повысить продуктивность люцерны, преодолеть уязвимость сортов к стрессовым факторам. Экспериментально проверенный исходный материал можно использовать в практической селекции в Северном Зауралье, а также в научных учреждениях уральского, западносибирского и восточносибирского регионов.

Ключевые слова: люцерна, селекция, исходный материал, образец, сорт, продуктивность

Введение

Оценивая состояние вопроса по селекции многолетних кормовых культур в Сибири, и особенно - в Северном Зауралье, мы пришли к выводу, что по многим многолетним культурам создана довольно большая серия сортов, вполне отвечающих требованиям производства. Поэтому обратили внимание на люцерну как наиболее важную культуру в плане кормопроизводства.

Люцерна относится к числу древнейших и широко распространенных сельскохозяйственных кормовых культур. Она возделывается во всех земледельческих зонах земного шара. В северном полушарии эта культура встречается за полярным кругом (Скандинавские страны - 690 с. ш.), а в южном - широко культивируется в Океании (Новая Зеландия - 450 ю. ш.) и Южной Америке (Аргентина и Чили - 550 ю. ш.). Для мирового земледелия характерен неуклонный рост посевных площадей под люцерной. За высокие урожаи, хорошие кормовые достоинства и агротехническое значение в народе люцерну называют «королевой» кормовых культур [1].

В Северном Зауралье из-за дефицита тепла и короткого вегетационного периода люцерна редко в условиях производства давала удовлетворительные урожаи семян. Повышение продуктивности вегетативной массы и семян - чрезвычайно важный и сложный вопрос, который решается созданием новых сортов, а также разработкой совершенных технологий выращивания культуры [2].

А.В. Гончарова писала, что в селекционной практике материал, поступающий в селекционную проработку, называют исходным, понимая под этим и коллекционные формы, и сорта (образцы), привлекаемые для отбора. Сюда же обычно относят и селекционные формы, полученные любым способом (гибридизация, мутагенез и т. п.). Исходный и селекционный материал - понятия не идентичные. Исходный материал - это то, что поступает на изучение: из коллекции ВНИИР, сорта и формы других научных учреждений, включая сорта (формы) собственной селекции, местные и дикорастущие образцы. К селекционному материалу относятся образцы, которые поступают в селекционные питомники. Исходному и селекционному материалу принадлежит своё место в схеме селекционного процесса [3].

Изучение и введение в культуру люцерны в Западной Сибири относится к XIX веку. Н.Л. Скалозубов в 1913-1914 гг. в Тобольской губернии получил гибриды между синей и желтой люцерной, которые затем возделывали в Северном Зауралье и других регионах Сибири.

С 1937-1938 гг. в селекционные учреждения Сибири стали поступать коллекции бобовых и злаковых культур из Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова (ВНИИР) и Всесоюзного института кормов имени В.Р. Вильямса (ВИК).

На начальном этапе селекции многолетних культур сорта создавали, в основном, методом индивидуального и массового отборов. Значительно позже, в 1936-1938 гг., стали применять направленную гибридизацию между специально подобранными родительскими формами с дальнейшим применением отбора. С 1944-1945 гг. широко используется межвидовая и межсортовая гибридизация местных сибирских форм и урожайных, но малозимостойких образцов из других регионов. Формировались сложногибридные сорта в конкретных почвенно-климатических условиях.

Обновление генетического материала за счет привлечения новых исходных форм является базисом селекции любой сельскохозяйственной культуры. Для эффективного создания новых конкурентоспособных сортов необходимо располагать генетически разнообразным и комплексно изученным исходным материалом, который составляет основу селекционного улучшения растений [4].

В настоящее время основой успешной селекции люцерны остается подбор или создание исходного материала [5].

Цель исследований: изучение образцов люцерны из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова и расширение генетического разнообразия вовлекаемых в скрещивания форм.

Условия, материал и методы исследований

Исследования проводили в 2013-2015 гг. путем постановки полевого опыта в зоне северной лесостепи. Почва под опытом - чернозем маломощный тяжелосуглинистый пылевато-иловый на карбонатном покровном суглинке. Чернозёмные почвы (оподзоленные, выщелоченные и солонцеватые) почти полностью освоены под пашню. Гумусовый горизонт у них составляет 25-40 см с содержанием гумуса 7-10 %, азота - 8-10 мг, фосфора - 8-10 и калия - 20-30 мг/100 г почвы. Эти почвы имеют близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора. Такие условия благоприятны для роста и развития люцерны.

Южные сельскохозяйственные районы Северного Зауралья характеризуются холодной суровой зимой, теплым непродолжительным летом и коротким безморозным периодом. В этих районах наблюдаются значительные колебания температуры и резкое похолодание даже в августе, что отрицательно влияет на формирование семян люцерны. Во второй половине сентября средняя температура опускается ниже 0С. Осень обычно пасмурная, дождливая. Оттепелей зимой не бывает, что обеспечивает хорошую перезимовку многолетних культур. Устойчивый снежный покров сохраняется 175-185 суток. Его мощность - 25-90 см. Глубина промерзания почвы составляет 130-140 см.

В лесостепи средняя многолетняя температура июля +18С (максимальная +35…+38 С), января -18С (минимальная -50…-54 С). Продолжительность безморозного периода - 115-125 суток, а вегетационного (с температурой выше 5С) - 150-160 суток. Сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10С составляет 1700-2050 С. Продолжительность дня в летние месяцы - это 15-18 часов, что считается благоприятным фактором для роста и развития люцерны, так как она относится к растениям длинного дня.

В зоне лесостепи выпадает 305-315 мм осадков в год. Запасы влаги в пахотном слое весной составляют 45-50 мм, в метровом слое почвы - 140-170 мм. Распределение осадков в течение года неравномерно. За год выпадает от 181 до 462 мм [6].

Образцы коллекции люцерны высевали по методике ВНИИР (1985). Способ посева - беспокровный, сплошной рядовой с междурядьями 15 или 60 см. В качестве стандартов использовали сорта: Омская 7, Быстрая, которые высевали через 9 коллекционных номеров. Сорт Омская 7 выведен в Сибирском НИИСХ, а Быстрая - в Государственном аграрном университете Северного Зауралья.

Математическая обработка результатов исследований выполнена на ПК по стандартным программам. Статистическую обработку полученных результатов, дисперсионный анализ, а также корреляционный анализ проводили по Б.Н. Доспехову [7].

Результаты исследований и их обсуждение

Опытами многих исследователей установлено, что при изучении коллекции люцерны в различных зонах страны вегетационный период находится в значительной зависимости от биологических особенностей и географического происхождения сорта [8].

Проведенные наблюдения за ростом и развитием люцерны в Северном Зауралье показали, что продолжительность межфазных периодов у исследуемых сортов значительно изменялась по годам жизни растений и укосам. На формирование зеленой массы для первого укоса различным сортам требовалось 43-69 суток. Весной в результате понижения температуры вегетация растений временно прекращалась. Второй укос сорта формировали за 41-63 суток.

Короткий вегетационный период от отрастания до начала цветения имели образцы: Admiral (Канада), Alfa II (Швеция), Камалинская 1323 (Красноярский край), Медия (Саратовская обл.), Омская 8893 (Омская обл.).

А.И. Иванов писал, что при благоприятном сочетании метеорологических факторов и хорошей влагозарядке почвы периоды всходы-бутонизация и бутонизация-цветение могут сокращаться вместе более чем на 30 суток [9].

На втором и последующих годах жизни растений изученный набор сортов характеризовался большим разнообразием по признаку скороспелости. Амплитуда изменчивости вегетационного периода у образцов люцерны составила 22-26 суток, что свидетельствует о больших возможностях коллекционных образцов для селекции на скороспелость.

В засушливом 2013 году все фазы развития растений проходили быстрее, во влажные 2014 и 2015 годы - затягивались. Следует отметить, что во влажные годы из-за высокой относительной влажности воздуха (77-80 %) и низких температур (13-16 C) в период цветения ряд изучаемых образцов не сформировал семян. Таким образом, в годы исследований удалось разложить изучаемую коллекцию люцерны по способности сортов формировать семена при неблагоприятных погодных условиях.

В годы исследований короткий вегетационный период (129-133 суток) от весеннего отрастания до созревания семян отмечен у образцов: Медия, Онохойская 6 (Новосибирская обл.), Сарга, Уралочка (Свердловская обл.), Карагандинская 1 (Казахстан), Тулунская гибридная (Иркутская обл.), Надежная (Красноярский край), Северная гибридная (Московская обл.). Вегетационный период у стандартных сортов составил 132 суток.

Наши исследования показали, что количество скороспелых сортов было весьма ограниченно (17-20 %). Это свидетельствует о прогрессе селекции среднеспелых сортов интенсивного типа в нашей стране и за рубежом. Очень трудно совместить в одном сорте высокую урожайность и скороспелость, поэтому сорта, выделенные по скороспелости, необходимо использовать в селекционной работе.

Продуктивность видов и сортов люцерны на второй и последующие годы жизни в значительной степени зависела от их зимостойкости. В понятие зимостойкости входит устойчивость растений люцерны к низким температурам и другим неблагоприятным факторам зимне-осеннего периода [8].

В целом по зимостойкости (90-100 %) выделены образцы: Забайкалка (Читинская обл.), Таёжная (Иркутская обл.), Камалинская 1323 (Красноярский край), Сретенская 77 (Читинская обл.), Желтогибридная 99 (Красноярский край). В Северном Зауралье высокой устойчивостью к отрицательным температурам характеризовались сорта люцерны изменчивой из Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока.

Ch. Schiefer, R. Steuckardt считали, что растениям свойственна тесная зависимость между динамикой их роста и массы [10].

На второй и последующие годы жизни наблюдалось отличие по высоте растений у образцов люцерны разного происхождения. В годы исследований отмечен широкий размах варьирования (R=26-39 см) - в первом и (R=18-29 см) - во втором укосах. Изменчивость высоты растений по годам их жизни проходила в ту или иную сторону в зависимости от сочетания метеорологических факторов. Интенсивный рост люцерны отмечался в год, когда на протяжении всего вегетационного периода сохранялась теплая и влажная погода (2015). Для засушливых условий 2013 г. был характерен высокий коэффициент вариации. В этом году сказался недобор осадков, что было основной причиной высокой изменчивости сортов люцерны по высоте растений.

Рост растений люцерны в высоту во всех укосах происходил постепенно от начала отрастания до начала бутонизации. Затем он усиливался и достигал максимального значения в фазу начала цветения.

В группу высокорослых (85 см и более) отнесены сорта: Admiral, Alfa II, Камалинская 930 (Красноярский край), Медия, Забайкалка. У перечисленных образцов высота растений связана положительной зависимостью с урожайностью зелёной и сухой массы.

Химический состав люцерны зависит от возраста растений, их фазы развития, природно-климатических и погодных особенностей, а также от вида и сорта [11, 12]. Питательная ценность сорта люцерны связана с облиственностью растений.

В годы с обильным выпадением осадков отмечен высокий размах варьирования по облиственности (R=14-25 %), а в засушливый год этот показатель был более устойчивым (R=14-15 %).

К высокооблиственным (48-53 %) отнесены: Онохойская 6 (Новосибирская обл.), Оранжевая 115 (Омская обл.), Alfa II, Admiral, Камалинская 1323, Карабалыкская пестрая (Казахстан), Тулунская гибридная (Иркутская обл.). люцерна селекция зауралье

В наших исследованиях большое количество листьев на растениях имели те сорта люцерны, у которых тонкие, мягкие, с хорошим ветвлением стебли. При этом увеличение облиственности обусловливало повышение содержания сырого протеина в растениях.

Продуктивность зелёной массы люцерны на второй и последующие годы жизни растений зависела от биологической особенности сорта и погодных условий года. За годы изучения 5 сортов по урожайности зелёной массы превысили на 2-19 % стандарты: Сретенская 77, Забайкалка, Таёжная, Желтогибридная 99, Камалинская 1323. Урожайность зелёной массы за два укоса составляла у лучших образцов 7,36-8,65 кг/м² .

В целом сорта из Западной и Восточной Сибири, незначительно превышали стандарты по продуктивности зелёной массы.

Математический анализ показал, что урожайность зелёной и сухой массы тесно связаны между собой. В коллекционном питомнике только 3 образца (Сретенская 77, Забайкалка, Таежная) были продуктивнее на 19-44 % стандартных сортов. Урожайность сухой массы за два укоса составила у лучших образцов в среднем 2,03-2,44 кг/м².

Таким образом, с учетом отмеченных преимуществ ряда сортов люцерны изменчивой по продуктивности зелёной и сухой массы и результатов математической обработки полученных данных за годы исследований, стало ясно, что лучшие образцы достоверно превышали стандарты.

Исследования, проведенные в различных условиях, свидетельствуют, что семенная продуктивность люцерны зависит от сортовых особенностей [13].

В связи с этим актуальным становится поиск источников с высокой урожайностью семян для селекции люцерны, что обусловливает необходимость изучения генофонда.

Погодные условия 2013 года сложились благоприятно для формирования семян люцерны. Семенная продуктивность была достаточно высокой и у лучших сортов составила 83,0-116,6 г/м². Избыток осадков в 2014 году не помешал высокопродуктивным образцам сформировать урожай семян от 45,3 до 66,6 г/м². В неблагоприятном 2015 году, когда в течение всего вегетационного периода стояла холодная и дождливая погода, семена люцерны завязывались, в основном, за счет самоопыления, и урожайность была 0,3-20,2 г/м².

В наших исследованиях очень чувствительными к длительному использованию в неблагоприятных погодных условиях оказались сорта из Сибири, Урала, Дальнего Востока, которые в отдельные годы вообще не завязывали семян.

Особенную ценность представляют сорта, которые стабильно по годам в разных погодных условиях формировали семена: Быстрая, Омская 7, Сарга (рис. 1).

Рис. 1. Урожайность семян лучших образцов люцерны, г/м²

Заключение

Исследования показали, что сибирские сорта люцерны в Северном Зауралье давали высокую урожайность зелёной массы, имели хорошую зимостойкость, облиственность, но уступали по семенной продуктивности. Селекция люцерны в Сибири была направлена на создание сортов с высокой вегетативной продуктивностью. Следовательно, при создании местных сортов необходимо привлекать в качестве исходного материала образцы из других регионов.

Список использованных источников

1. Bolton I.L. World distribution and historical developments / I.L. Bolton, B.P. Goplan, H. Baenzinger. // Alfaalfa science and technology. American Siciety of Agronomi. - Medison. - 1972. - P. 1-34.

2. Дюкова Н.Н., Харалгин А.С., Богомолов А.А. О потенциальной семенной продуктивности люцерны изменчивой в Северном Зауралье // Кормопроизводство. - 2011, №9. - С. 18-20.

3. Гончарова А.В. Селекция кормовых трав в Сибири: дис. … докт. с.-х. наук. - Новосибирск. - 1999. - 58 с.

4. Пономарева М.Л., Пономарев С.Н., Маннапова Г.С. Исходный материал для селекции озимой ржи (Secale cereale L.) // Вестн. КрасГАУ. - 2018, № 3. - С. 19-24.

5. Новоселова А.С. Актуальные проблемы селекции многолетних трав // Сельскохозяйственная биология. - 1982, вып. 17, № 1. - С. 38-45.

6. Иваненко А.С., Кулясова О.А. Агроклиматические условия Тюменской области. Учебное пособие. - Тюмень: ТГСХА. - 2008. - 206 с.

7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований) // - М.: Агропромиздат. - 1985. - 351 с.

8. Дюкова Н.Н., Харалгин А.С. Аспекты семенной продуктивности люцерны в Северном Зауралье // Аграрный вестник Урала. - 2017, №2. - С. 33-36.

9. Иванов А.И. Люцерна. - М.: Колос. - 1980. - 350 с.

10. Schiefer Chi.. Ergebnisse Zuchtungsmethodischer Untersuchungen bei Luserne (Medicago media Martun.) / Chi. Schiefer, R. Steuckardt // Mitt. Phanotypische und genotypische parameter fur die selection und moglichkeiten der fruherkennuns ertragsuberlegener genotypen (Arhiv fur Zuchtungstorschung). - 1984, N5. - S. 335-342.

11. Guy P. Breeding alfalfa for gvality and protein yield Procecding second // Int. green crop. - 1978. - P. 142-147.

12. Hendrickson J., Berdahl V. Responses of Medicago sativa and M. falcate type alfalfas to different defoliation times and grass competation // Can. J. Plant. Sci. - 2008, 88, № 1. - Р. 61-69.

13. Hendry G.W. Alfalfa // Irrigation scie1nce. - 1986, v. 21, N 1. - P. 14-15.

Цитирование:

Дюкова Н.Н., Харалгин А.С., Харалгина О.С. Перспективный исходный материал для селекции люцерны (Medicago L.) в Северном Зауралье // АгроЭкоИнфо. - 2018, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2018/4/st_441.doc.

Размещено на Allbest.ru