Comparative characteristics of Medicago × varia and Medicago sativa cultivars of various ecological and geographical origin cultivated in the Northern Caspian

Full Text

Введение

Многолетние травы являются самым оптимальным и доступным ресурсом для улучшения почвенного плодородия и поддержания его на должном уровне. Также они решают проблему сбалансированной кормовой базы в современном животноводстве, которая, в свою очередь, является одним из основных факторов успешного развития многих сельскохозяйственных предприятий [1–4].

В Астраханской области свыше 50 % всей площади занимают пастбища. На данный момент бóльшая их часть представляет собой деградированные полупустынные фитоценозы. Аридизация климата и высокие животноводческие нагрузки привели к выпадению кустарников и полукустарников, исчезновению многих видов трав, в т. ч. и из семейства Бобовые. Использование многолетних бобовых трав в улучшении аридных кормовых экосистем — один из основных путей биологизации земледелия — оказывает решающее влияние на поддержание бездефицитного баланса гумуса, снижает потребность в минеральном азоте, улучшает фитосанитарное и агрофизическое состояние почв [5–8].

Наибольшую ценность из бобовых в нашем регионе представляет люцерна. В качестве кормового растения люцерна возделывается уже несколько тысячелетий во многих странах мира [9–11]. Это многолетнее растение, надземная масса которого обладает высокой питательной ценностью, так как содержит большое количество белков, кальций, каротин и еще множество полезных макро- и микроэлементов, важных для полноценного роста и развития сельскохозяйственных животных. Поэтому для восстановления сильно деградированных и увеличения кормовой ценности малопродуктивных естественных кормовых угодий, создания многолетних культурных пастбищ, а также предотвращения эрозии почв в аридных регионах России необходимо изучать адаптивный потенциал различных видов и сортов люцерны, которые в дальнейшем можно использовать для рекультивации [12–15].

Цель исследования — провести адаптационную оценку и подобрать сорта и виды люцерны для использования в реставрации аридных деградированных пастбищных экосистем в полупустынной зоне юга России.

В задачи исследования входило:

— изучение биологической продуктивности люцерны изменчивой и посевной в почвенно-­климатических условиях региона исследования;

— изучение семенной продуктивности люцерны изменчивой и посевной в почвенно-­климатических условиях региона исследования;

— отбор высокопродуктивных образцов люцерны посевной и изменчивой, адаптированных к почвенно-­климатическим условиям Прикаспийского региона.

Материалы и методы исследования

Однофакторный полевой опыт заложили в 2020 г. За два года исследований изучили 44 сортобразца люцерны из коллекции ФИЦ «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова».

Исследования проводили в соответствии с методиками А.И. Иванова и др. ¹, Б.А. Доспехова ², И.Г. Грингофа, Ю.С. Лынова ³, ВНИИ кормов ⁴.

Способ посева — широкорядный, площадь одной делянки — 0,7 м², междурядье — 0,7 м, общая площадь под один вид — 1,4 м². Посев проводился в двух вариантах: на зеленую массу и семена. Стандарт высевался через 5 образцов. Норма высева на 1 м² — 1 г. Размещение делянок рендоминизированное.

Результаты исследования и обсуждение

Посев коллекции люцерны проводился 23.03.2020 г. На рост и урожайность многолетних трав влияют продуктивные запасы почвенной влаги, поступающие атмосферные осадки, температурный режим воздуха и почвы, относительная влажность воздуха и многое другое. Оптимальной для этих сельскохозяйственных культур является температура воздуха на уровне +18…+25 °C. Первый год исследований (2020 г.) по степени увлажнения за вегетацию оценивается как слабозасушливый — гидротермический коэффициент увлажнения (ГТК) составил 1,1. Максимальная температура отмечена в мае и июне и составила 33,7 и 39,1 °C соответственно. Минимальные значения относительной влажности зафиксированы в апреле и июне — 12 и 8 % соответственно. За всю вегетацию люцерны (от всходов до осеннего отмирания) осадков выпало 78,8 мм, максимальное количество за месяц отмечено в мае — 49,5 мм.

Анализ полученных на Черноярской метеостанции данных показал, что 2021 г. исследования в сравнении со среднемноголетними данными характеризуется как более теплый, но достаточно влажный. Среднегодовая температура превысила среднемноголетнюю на 2,7 °C. И в основном кривая температуры 2021 г. повторила изменения среднегодовой, с отличием в январе, когда было теплее на 14,5 °C. График осадков, выпавших в 2021 сельскохозяйственном году, показал, что начало вегетационного периода отмечено обильными осадками (март — 87,2 мм), которые, хотя и в меньшей степени, но присутствовали вплоть до июля, что для полупустынной зоны — очень редкое явление. Однако, в июле и августе, когда были отмечены температурные максимумы (40,8 и 40,2 °C соответственно), сумма осадков приблизилась к минимуму (5,7 мм в августе). Сентябрь также добавил влаги в почву для поздневегетирующих растений (47,5 мм), что в итоге дало основания определить метеоусловия данного года как хорошие. При этом ГТК периода октябрь 2020 г. — сентябрь 2021 г. составил 0,43, что определило уровень влагообеспеченности как слабо увлажненный. Показатели динамики продуктивной влаги в почве подтверждают и добавляют данные по условиям вегетации опытных растений. Таким образом, в период всходов, роста и развития растений в слое почвы 0–0,5 м было вполне достаточно продуктивной влаги, ее значения составили 20,5, 49,5 и 38,4 мм соответственно. В дальнейшем уже окрепшие растения подошли к периоду воздушной и почвенной влаги (июль, август) и хорошо перенесли ее.

Перед срезом зеленой массы для определения урожайности в вегетативную фазу цветения определяли состояние посевов и реакцию растений на засуху по методике Б.А. Доспехова².

Исследование коллекции люцерны показало, что в основном все образцы имели состояние посева хорошее (4 балла) — 57 % и удовлетворительное (3 балла) — 36 %. Реакция на засуху растений была достаточно разнообразна: 32 % — реакция очень слабая (незначительное пожелтение некоторых прикорневых листьев — 1 балл), 64 % — реакция слабая (пожелтение всех прикорневых листьев — 3 балла) и два образца имели среднюю реакцию (5 баллов) — пожелтение прикорневых и нижних стеблевых листьев.

Таким образом, согласно результатам исследования все образцы люцерны достаточно устойчивы к воздушной и почвенной засухе нашего региона.

В фазу цветения люцерны производили срез зеленой массы образцов (табл. 1). Также после созревания семян проводили анализ их урожайности (табл. 2). В таблицах приведены данные только тех образцов люцерны, которые превысили стандарт.

Таблица 1. Биологическая продуктивность зеленой массы люцерны коллекции ВИР, ФГБНУ «ПАФНЦ РАН», 2-й год жизни

№  п/п	Название вида, № по каталогу, страна, сорт	Зеленая масса, г/м2	Отклонение от стандарта
1	Люцерна изменчивая, 48035, РФ, Ростовская 60 — ст.	187,0	—
2	Люцерна посевная, 3177, США, King	225,0	+38,0
3	Люцерна посевная, 3181, США, Kust	205,0	+18,0
4	Люцерна посевная, 6254, Казахстан, Местная	191,0	+4,0
5	Люцерна посевная, 21299, США, Zia	205,0	+18,0
6	Люцерна изменчивая, 26688, Казахстан, Приуральская	251,0	+64,0
7	Люцерна изменчивая, 28458, Казахстан, Карагандинская 1	205,0	+18,0
8	Люцерна изменчивая, 28462, РФ, Кизлярская	242,0	+55,0
9	Люцерна изменчивая, 29566, РФ, Казанская 64/95	207,0	+20,0
10	Люцерна изменчивая, 29573, Казахстан, Тибетская	222,0	+35,0
11	Люцерна изменчивая, 31790, РФ, Забайкалка	198,0	+11,0
12	Люцерна изменчивая, 31885, РФ, Пестрая 57	291,0	+104,0
13	Люцерна изменчивая, 33684, США, Lahontan	222,0	+35,0
14	Люцерна посевная, 35019, США, Uinta	201,0	+14,0
15	Люцерна посевная, 35680, США, Progress	193,0	+6,0
16	Люцерна посевная, 38270, Узбекистан, Каракалпакская 37	248,0	+61,0
17	Люцерна посевная, 38272, Узбекистан, Каракалпакская 15	248,0	+61,0
18	Люцерна посевная, 39961, США, Mex-­Son	256,0	+69,0
НСР05		46,0

Table 1. Biological productivity of green mass of alfalfa from the VIR collection, PAFSC RAS, 2nd year of growing

No.	Species name, catalog number, country, variety	Green mass, g/m2	Deviation from the standard
1	Hybrid alfalfa, 48035, Russia, Rostovskaya 60 — st.	187.0	—
2	Alfalfa, 3177, USA, King	225.0	+38.0
3	Alfalfa, 3181, USA, Kust	205.0	+18.0
4	Alfalfa, 6254, Kazakhstan, Mestnaya	191.0	+4.0
5	Alfalfa, 21299, USA, Zia	205.0	+18.0
6	Hybrid alfalfa, 26688, Kazakhstan, Priuralskaya	251.0	+64.0
7	Hybrid alfalfa, 28458, Kazakhstan, Karagandinskaya 1	205.0	+18.0
8	Hybrid alfalfa, 28462, Russia, Kizlyarskaya	242.0	+55.0
9	Hybrid alfalfa, 29566, Russia, Kazanskaya 64/95	207.0	+20.0
10	Hybrid alfalfa, 29573, Kazakhstan, Tibetskaya	222.0	+35.0
11	Hybrid alfalfa, 31790, Russia, Zabaykalka	198.0	+11.0
12	Hybrid alfalfa, 31885, Russia, Pestraya 57	291.0	+104.0
13	Hybrid alfalfa, 33684, USA, Lahontan	222.0	+35.0
14	Alfalfa, 35019, USA, Uinta	201.0	+14.0
15	Alfalfa, 35680, USA, Progress	193.0	+6.0
16	Alfalfa, 38270, Uzbekistan, Karakalpakskaya 37	248.0	+61.0
17	Alfalfa, 38272, Uzbekistan, Karakalpakskaya 15	248.0	+61.0
18	Alfalfa, 39961, USA, Mex-­Son	256.0	+69.0
LSD05		46.0

Согласно полученным данным (см. табл. 1), урожайность зеленой массы у 17 из 43 сортообразцов люцерны превысила стандарт (187 г/м²); 6 образцов превышение достоверно (выше НСР); максимальная урожайность зеленой массы отмечена у сортообразца люцерны изменчивой Пестрая 57 из Оренбургской области; урожайность зеленой массы сортообразцов люцерны посевной Каракалпакская 37, Каракалпакская 15, Mex-­Son и люцерны изменчивой Приуральская также была высокой (выше стандарта на 60,0 г/м²) и в среднем составила 64,0 т/га.

Таблица 2. Семенная продуктивность люцерны коллекции ВИР, ФГБНУ «ПАФНЦ РАН», 2-й год жизни

№  п/п	Название вида, № по каталогу, страна, сорт	Семена, г/м2	Отклонение от стандарта
1	Люцерна изменчивая 48035, РФ, Ростовская 60 — ст.	0,25	0
2	Люцерна посевная, 3181, США, Kust	13,04	12,79
3	Люцерна посевная, 19913, США, King	0,79	0,54
4	Люцерна посевная, 21299, США, Zia	1,02	0,77
5	Люцерна посевная, 25478, США, New-­Mexico 11–1	0,37	0,12
6	Люцерна изменчивая, 26049, США, Ranger	0,40	0,15
7	Люцерна изменчивая, 28458, Казахстан, Карагандинская 1	0,78	0,53
8	Люцерна изменчивая, 28462, РФ, Кизлярская	1,33	1,08
9	Люцерна изменчивая, 28884, Казахстан, Карабалыкская 18	0,62	0,37
10	Люцерна изменчивая, 28902, РФ, Хакасская	0,63	0,38
11	Люцерна изменчивая, 28909, Казахстан, Уральская синяя	0,40	0,15
12	Люцерна посевная, 28125, Казахстан, Иртышская	0,94	0,69
13	Люцерна посевная, 38270, Узбекистан, Каракалпакская 37	0,76	0,51
14	Люцерна посевная, 38272, Узбекистан, Каракалпакская 15	0,34	0,09
15	Люцерна посевная, 39961, США, Mex-­Son	0,40	0,15
16	Люцерна посевная, 39974, США, Ron	0,39	0,14
17	Люцерна изменчивая, 43778, РФ, Кизлярская синегибридная	1,80	1,55
18	Люцерна изменчивая, 44567, РФ, Флора 2	1,16	0,91
19	Люцерна изменчивая, 45139, РФ, Флора 3	0,44	0,19
20	Люцерна посевная, 48620, РФ, Флора 5	0,50	0,25
НСР05		0,41

Table 2. Seed productivity of alfalfa from the VIR collection, PAFSC RAS, 2nd year of growing

No.	Species name, catalog number, country, variety	Seeds, g/m2	Deviation from the standard
1	Hybrid alfalfa, 48035, Russia, Rostovskaya 60 — st.	0.25	0
2	Alfalfa, 3177, USA, King	13.04	12.79
3	Alfalfa, 3181, USA, Kust	0.79	0.54
4	Alfalfa, 21299, USA, Zia	1.02	0.77
5	Alfalfa, 25478, USA, New-­Mexico 11–1	0.37	0.12
6	Hybrid alfalfa, 26049, USA, Ranger	0.40	0.15
7	Hybrid alfalfa, 28458, Kazakhstan, Karagandinskaya 1	0.78	0.53
8	Hybrid alfalfa, 28462, Russia, Kizlyarskaya	1.33	1.08
9	Hybrid alfalfa, 28884, Kazakhstan, Karabalykskaya 18	0.62	0.37
10	Hybrid alfalfa, 28902, Russia, Hakasskaya	0.63	0.38
11	Hybrid alfalfa, 28909, Kazakhstan, Ural’skayasinyaya	0.40	0.15
12	Alfalfa, 28125, Kazakhstan, Irtyshskaya	0.94	0.69
13	Alfalfa, 38270, Uzbekistan, Karakalpakskaya 37	0.76	0.51
14	Alfalfa, 38272, Uzbekistan, Karakalpakskaya 15	0.34	0.09
15	Alfalfa, 39961, USA, Mex-­Son	0.40	0.15
16	Alfalfa, 39974, USA, Ron	0.39	0.14
17	Hybrid alfalfa, 43778, Russia, Kizlyarskaya sinegibridnaya	1.80	1.55
18	Hybrid alfalfa, 44567, Russia, Flora 2	1.16	0.91
19	Hybrid alfalfa, 45139, Russia, Flora 3	0.44	0.19
20	Alfalfa, 48620, Russia, Flora 5	0.50	0.25
LSD 05		0.41

Анализ данных табл. 2 показывает, что из 19 сортообразцов, превысивших стандарт по семенной продуктивности, у 9 превышение было достоверным (разница больше НСР). Лучшие показатели по урожайности семян отмечены у трех образцов люцерны изменчивой (Кизлярская синегибридная, Кизлярская, Флора 2) и двух образцов люцерны посевной (Kust, Zia). Сортобразец люцерны изменчивой из Республики Дагестан Кизлярская синегибридная по урожайности семян превысил стандарт в 7,2 раза.

Заключение

По результатам второго года конкурсного испытания люцерны для дальнейшего изучения на втором этапе выделили 29 образцов, которые превысили показатели стандарта по продуктивности зеленой массы и семян, в т. ч. и несущественные. Лучшими по урожайности зеленой массы в сравнении со стандартом признаны только 6 образцов (люцерна изменчивая Пестрая 57, Приуральская, Кизлярская; люцерна посевная Каракалпакская 37, Каракалпакская 15, Mex-­Son). Из 43 изучаемых образцов 19 превысили семенную продуктивность стандарта на 9,0…154,9 г м², но существенно выше были показатели только у 9 образцов (люцерна посевная Kust, King, Zia, Каракалпакская 37, Иртышская; люцерна изменчивая Карагандинская 1; Кизлярская, Кизлярская синегибридная, Флора 2). У двух образцов: люцерна изменчивая Кизлярская и люцерна посевная Каракалпакская 37 — отмечено достоверное превышение по сравнению со стандартом и по урожайности зеленой массы, и по семенной урожайности. В дальнейшем планируется продолжить изучение выделившихся образцов для использования их в селекционной работе.

 

^{1 Изучение коллекции многолетних кормовых растений: (методические указания) / сост.: А.И. Иванов, А.В. Бухтеева, З.П. Шутова, И.А. Тихомирова, Ю.Д. Сосков, А.А. Синякова, Э.Я. Базылев; под ред. А.И. Иванова; ВАСХНИЛ, Всесоюзный научно-исследовательский институт растениеводства. им. Н.И. Вавилова. Л.: ВИР, 1985. 47 с.
2 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Альянс, 2011. 350 с.
3 Грингоф И.Г., Лынов Ю.С. Методическое пособие по фенологическим наблюдениям. Л., 1991. 201 с.
4 Методика эффективного освоения многовариантных технологий улучшения сенокосов и пастбищ в Северном природно-экономическом районе / ред. А.А. Кутузова, К.Н. Привалова, Н.И. Георгиади. М.: Угрешская типография, 2015. 68 с.}

About the authors

Galina K. Bulakhtina

Precaspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: gbulaht@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8949-8666
SPIN-code: 4070-8492

Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Department of Environmental Management

8 Severny quarter, Solenoye Zaimishche vil., Chernoyarsky district, Astrakhan region, 416251, Russian Federation

Natalya I. Kudryashova

Precaspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: stone79.79@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-0195-3869
SPIN-code: 2816-8178

Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of Grassland, Arid and Floodplain Ecosystems, Department of Rational Nature Management

8 Severny quarter, Solenoye Zaimishche vil., Chernoyarsky district, Astrakhan region, 416251, Russian Federation

Ekaterina V. Hyupinina

Precaspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: lapinaekaterina_87@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3449-8658
SPIN-code: 8350-7854

Junior Researcher, Department of Environmental Management

8 Severny quarter, Solenoye Zaimishche vil., Chernoyarsky district, Astrakhan region, 416251, Russian Federation

References