Направления и задачи селекции кормовых трав в России

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10205 УДК 631.522/527

НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ СЕЛЕКЦИИ КОРМОВЫХ ТРАВ В РОССИИ

B.М. КОСОЛАПОВ, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, директор

C.И. КОСТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом

С.В. ПИЛИПКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Федеральный научный центр кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса, Научный городок, 1, Лобня, Московская обл., 141055, Российская Федерация

Резюме. Для рациональной организации кормопроизводства очень важны специализированные виды трав, расширение посевов которых позволит решить проблему достаточного количества кормов с нужным содержанием сырого протеина, увеличить поступление в почву гумуса, биологического азота, повысить урожайность последующих культур. Отсутствие единых научных программ, созданных с учетом не только возможностей определенных учреждений, но и потребностей регионов и страны в целом, приводит к преобладанию на некоторых территориях сортов отдельных культур, и к дефициту во многих регионах сортов, выведенных для их условий, что ведет к недобору урожая от слабо адаптированных сортов. Основные недостатки существующих сортов кормовых трав - недостаточная устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды, отсутствие систем сортов из-за неравномерности расположения комплексных селекционных учреждений по стране (например, в Подмосковье, в Свердловской области, в Краснодаре существуют мощные центры из нескольких учреждений, а в других местах на протяжении нескольких тысяч километров отсутствуют даже семеноводческие хозяйства), низкое качество некоторых сортов, особенно выведенных в прошлые годы (их оценивали в основном по получению высоких урожаев, при этом не учитывали структуру, облиственность, содержание протеина). В стране недостаточно продумана система сортоиспытания - часто специализированные сорта (пастбищные, для травосмесей, для определенных местообитаний - болот, пустынь, солонцов) не могут успешно конкурировать на сортоучастках, расположенных на самых плодородных землях, с обычными сортами. Обширность территории России требует существенного увеличения видового состава кормовых растений и обязательной их специализации.

Ключевые слова: сорт, кормовые культуры, система сортов, селекция, устойчивость, качество корма. Для цитирования: Косолапов В.М., Костенко С.И., Пилипко С.В. Направления и задачи селекции кормовых трав в России // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 2. С. 21-24. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10205.

Первоначальный этап создания прочной кормовой базы - правильный подбор видов и сортов кормовых растений. На территории России встречается более 1000 видов злаковых и 1900 видов бобовых трав, а культивируют всего 46 и 32 вида соответственно. Еще по 50 видов злаковых и бобовых трав изучены и перспективны для введения в культуру [1].

Интродукция аборигенных видов актуальна для регионов со сложными климатическими условиями, особенно в местах нефте- и газодобычи, где есть большая потребность в рекультивационных мероприятиях. В последние годы в Магаданском НИИСХ введен в культуру первый сорт арктполевицы широколистной Приохотская (Arctagrostis latifolia (R. Br.) Griseb.), а в Северной Осетии-Алании сорт Бекос вязеля разноцветного (Coronilla varia L.) [2].

В практике отечественного сельского хозяйства редко используют культуры наиболее перспективные для региона и соответствующие приемы их выращивания, например, мало высевают смесь из райграса однолетнего (Lolium multiflorum Lam. var. westerwoldicum Wittm.) и вики озимой (Vicia villosa Roth.), которая при весеннем посеве может давать несколько укосов превосходной кормовой массы, но широко используют горохоовсяные смеси, для посева которых необходимо огромное количество семян, а сами растения формируют только один укос [3].

Цель исследований - обоснование возможностей увеличения продуктивности кормовых угодий путем рационального подбора видов и адаптированных к местным условиям сортов кормовых трав.

Для повышения продуктивности кормовых угодий кроме общих проблем организационного характера необходимо разработать и создать системы сортов с учетом региональных лимитирующих факторов (засоление, аридность, недостаток тепла и др.). При этом, наряду с высокой урожайностью, они должны обладать комплексом качественных показателей.

Большие проблемы связаны с отсутствием местных селекционных центров, которые выводили бы наиболее подходящие для зоны сорта.

На громадной территории России с высокой гетерогенностью почв и климата не может быть универсальных сортов, одинаково пригодных для всех регионов и экологических условий [4].

Очень важно создание целостных систем сортов, которые будут экологически дифференцированы, адаптированы к местным условиям и погодным колебаниям в пределах климатических норм. Помимо набора сортов растений, эта система должна включать соответствующие микробиологические элементы, вписываться в общепринятые зональные системы земледелия и предусматривать использование стандартных наборов машин и механизмов. Поэтому селекционный процесс надо максимально приближать к приемам земледелия общепринятым в регионе.

Например, в Волго-Вятском регионе недостаточно оригинаторов костреца безостого (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), вики яровой (Vicia sativa L. (1753). В то же время довольно много оригинаторов люцерны изменчивой (Medicago varia Mart.), костреца безостого, вики яровой в Центральном регионе. По другим культурам такая ситуация повторяется (см. табл.).

Назовем несколько наиболее актуальных направлений селекции кормовых трав.

Повышение зимостойкости и морозостойкости. Создание зимостойких сортов клевера лугового (Trifolium pratense L.) и люцерны способствовало смещению зон их использования за последние 40 лет на 500-700 км на север и северо-восток Европейской части России. Высокие урожаи семян сортов люцерны изменчивой (Medicago sativa L. nothosub sp. varia (Martyn) Arcang.), выведенных во ВНИИ кормов

Таблица. Распределение сортов некоторых видов кормовых трав и организаций производителей их

оригинальных семян по регионам России

Регион Люцерна изменчивая Кострец безостый Вика яровая Эспарцет Кормовые сорго-вые культуры

Северный 0/0* 6/1 6/0 0/0 0/0

Северо-Западный 5/0 7/1 13/1 0/0 0/0

Центральный 14/6 6/7 20/6 1/1 0/0

Волго-Вятский 17/0 13/0 19/0 1/0 8/0

Центрально-Черноземный 9/7 10/7 12/3 3/4 8/3

Северо-Кавказский 11/2 3/3 3/0 12/5 22/14

Средневолжский 14/5 8/3 8/3 4/0 22/3

Нижневолжский 10/4 1/1 3/0 6/1 20/7

Уральский 17/7 9/3 8/3 6/3 12/2

Западно-Сибирский 20/6 16/8 8/4 3/3 17/2

Восточно-Сибирский 13/4 12/4 9/2 5/1 8/1

Дальневосточный 3/0 11/3 3/0 0/0 2/0

*в числителе количество сортов районированных в регионе, в знаменателе число организаций, занимающихся селекцией и первичным семеноводством в этом же регионе

(Вега 87, Лада и др.) стали получать в Кировской области (до 300 кг/га), благодаря чему здесь возник район устойчивого семеноводства [5]. Выведение новых тетраплоидных сортов райграса пастбищного (Lolium perenne L.)- ВИК66, Дуэт, Выль и др., открыло возможности для возделывания этой культуры в Кировской области и Пермском крае. Хотя еще 100 лет назад ее вообще не выращивали на территории современной России [6].

Бесснежные или малоснежные зимы, характерные для восточных регионов страны, когда поверхностный слой почвы промерзает на много метров, а иногда и смыкается с вечной мерзлотой, крайне неблагоприятны для многих культурных видов трав. Поэтому особенно актуальным становится использование местного генофонда, когда хорошие результаты получаются и при введении в культуру не только диких сородичей культурных растений. В 2000 г. в Якутском НИИСХ создан сорт пырея ползучего (Elytrigia repens (L.) Desv. ex Nevski) Тойбохойский. Этот вид, который отлично поедают все домашние животные, обычно считают злостным сорняком, но в суровых условиях Якутии благодаря мощнейшей корневой системе, крайней неприхотливости и долголетию его использования оказалось оправданным [7].

На сегодняшний день наиболее проблематичны в плане создания зимостойких сортов районы севера Восточной и Западной Сибири, Забайкалье, Дальний Восток. Эти регионы отличаются значительной сезонностью выпадения осадков, что сильно осложняет перезимовку. Люцерна синяя (Medicago sativa L. sub sp. sativa) и большинство сортов люцерны изменчивой вымерзают в первую же зиму, сорта клевера лугового и ползучего (Trifolium repens L.) тоже погибают. Люцерна желтая (Medicago sativa L. subsp. falcata (L.) Arcang.) более устойчива к таким условиям, но ее продуктивность ниже, чем у других культурных видов бобовых трав. Есть местные виды люцерны, но работа с ними еще не вышла из стадии поиска.

На северных территориях, в тундровой и лесотундровой зоне, кроме лимитирующих зимних температур, ограничивающим фактором служит очень короткое лето, за которое многие растения не успевают накопить достаточное количество питательных веществ для длительной зимы. Это обусловливает, например, гибель на севере Западной Сибири многих сортов овсяницы красной, выдерживающих большие холода, но выведенных в других районах [8].

Устойчивость к недостатку влаги и высоким летним температурам. Южные регионы России на

протяжении от Черного моря до Дальнего Востока характеризуются недостаточным количеством осадков и высокими летними температурами, здесь главным лимитирующим фактором успешного кормопроизводства становится аридность окружающей среды. От степени недостатка влаги меняются и культуры способные обеспечивать кормами животных, если в степной зоне выращивают кормовые травы аналогичные растущим в средней полосе, то в более южных регионах используют другие виды, но в целом относящиеся к семействам злаков и бобовых - это житняки (Agropyron Gaertn., 1770), ломкоколосник (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski, 1934), пырейник сибирский (Elymus sibiricus Kotukhov, 1992), эспарцет (Onobrychis Mill., 1754), люцерна желтая и др. [9].

Работа с перечисленными видами ведется в небольшом объеме, так как эта полоса одна из основных зон выращивания качественной пшеницы, внимание к кормовым культурам в территориальных научных учреждениях в целом недостаточное. В природной флоре здесь встречаются растения других видов, окультуривание которых вполне перспективно - это овсяница дальневосточная (Festuca extremiorientalis Ohwi), волоснец кистистый (Leymusracemosus (Lam.) Tzvelev), эспарцет виколистный (Onobrychis viciifolia Scop.) и др. Кроме того, целесообразно использование кормовых растений из аналогичных зон других стран и континентов. В самых засушливых местах, которые часто бывают засоленными, могут расти виды других семейств (маревые, амарантовые, бобовые и др.) В европейской части России созданы первые сорта аридных культур - прутняк (Кос aprostrata (L.) Shrad.) Альянс, камфоросм (Camphoro smalessingii Litv.) Алсу и Ногана, солянкая восточная (Salsola orientalis S. G. Gmel.) Саланг и Овация [10].

Повышение устойчивости к болезням. Кормовым культурам, как правило, не свойственно поражаться болезнями в такой степени, чтобы погиб весь урожай, но снижение продуктивности может достигать 30-40 %. Многие возбудители болезней растений относятся к продуцентам микотоксинов. Fusarium sporotrichiella, Fusarium solani, Fusarium graminearum вырабатывают токсин Т-2, дезоксиниваленол, нива-ленол и др. Поэтому вред от грибных заболеваний кормовых растений - двойной [11]. В стране сейчас осталась единственная лаборатория (в ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса»), которая занимается иммунитетом кормовых трав к болезням и одновременно проводит мониторинг распространения этих заболеваний на

кормовых культурах в некоторых регионах России [12]. Источники устойчивости к возбудителям болезней - устойчивые растения из очагов их массового распространения, образцы, отобранные на инфекционных фонах или в лаборатории.

Снижение содержания вредных веществ в кормах из трав. В процессе эволюции у многих видов растений выработался механизм против поедания насекомыми и животными в виде образования различного вида токсичных веществ [13]. Чаще всего встречаются алкалоиды, некоторые из них смертельно опасны в минимальных дозах, например, чемерица Лобеля ^ега1гит ¡вЬеНапит ВегпИ. 1807), содержащая протовератрин. Большинство других видов ядовитых растений содержат гораздо менее опасные вещества. У многих растений содержание вредных веществ (синильной кислоты, ингибиторов переваримости, алкалоидов и др.), меняется в зависимости от фазы развития и погодных условий. На территории России среди кормовых видов чаще всего встречаются так называемые цианогенные растения, накапливающие на ранних этапах развития и при отрастании после укосов ядовитые соединения, расщепляющиеся в организме животных с выделением синильной кислоты. Ее могут выделять молодые побеги клеверов, вики, люцерны, козлятника, чины, люпина и многих других бобовых, а также некоторых злаков (сорго сахарное и суданская трава). Концентрация цианогенных гликозидов резко возрастает после заморозков, градобития, при избытке влаги, засухе, наступлении сильной жары после дождливой холодной погоды. Этот признак находится под генетическим контролем [13]. Выведение сортов свободных от таких веществ при погодных катаклизмах вполне возможно. Однако такие сорта, например, безалкалоидного люпина, крестоцветных культур без эруковой кислоты и глюкозинолатов, начинают сильнее поражаться разнообразными вредителями [14].

Повышение содержания ценных веществ. Главные показатели качества корма это содержание сырого протеина, водорастворимых углеводов, переваримость, обводненность, аминокислотный состав. У кормовых трав они сильно меняются в процессе онтогенеза. На ранних фазах развития, при максимальном процентном содержании протеина, витаминов и других полезных веществ, их общий выход сравнительно мал, а высокая оводненность, препятствует эффективной заготовке кормов. С возрастом содержание протеина начинает снижаться и его общий сбор с единицы площади уменьшается, поэтому для каждого вида растений и даже сорта существует довольно узкий оптимальный интервал времени для уборки. У многих видов трав (двукисточ-никтростниковый,вейники, овсяница тростниковая) переваримость и поедаемость зеленой массы резко снижается с началом цветения [15].

Помимо общего содержания сырого протеина в селекционных образцах, очень важен его качественный состав, отмечены различия в содержании отдельных аминокислот в сортах вики посевной и озимой, люпина [16]. Предварительная оценка позволяет создавать генотипы с заданным составом питательных веществ, для многих видов трав на сегодняшний день найдены морфологические признаки, четко связанные с содержанием протеина [17]. Например, облиственность злаковых трав прямо

коррелируют с содержанием протеина, а диаметр стеблей характеризуется обратной связью с этим признаком [18].

Устойчивость к кислым почвам. В Нечерноземной зоне наблюдается увеличение площадей с высокой кислотностью почв [19]. При этом проведение известкования возможно не во всех хозяйствах. Повышение кислотности почв вызывает увеличение концентрации токсичных ионов алюминия, уменьшение доступности некоторых элементов питания, ухудшение деятельности азотофиксирующих клубеньковых микроорганизмов на бобовых культурах [20]. Отбор штаммов, которые могут продуктивно работать при рН около 4,0-4,5 проводится с одновременной селекцией соответствующих генотипов бобовых трав. На сегодняшний день созданы сортомикробные системы из сортов бобовых трав, например, клевера лугового Топаз, люцерны изменчивой Селена и штаммов азотфиксаторов, способные формировать хорошие урожаи на кислых почвах [20, 21].

Направление и место использования сорта. Времена, когда один сорт высевали по всей стране для создания пастбищ, заготовки сена, задернения откосов и создания футбольных полей давно прошли. Современным потребителям необходимы специализированные сорта для песчаных и суглинистых почв, выращивания в одновидовых посевах и травосмесях с бобовыми или злаковыми травами. Нужны сорта интенсивного типа для возделывания на орошаемых участках с внесением больших доз удобрений и сорта для бедных почв, способные расти при минимальном уходе.

Семенная продуктивность. Это направление обязательно для всех выводимых сортов. Если сорт не получится интенсивно размножить, то он не сможет занять большие площади и следовательно не будет широко использоваться. Некоторые ценные культуры (лисохвост луговой, российские сорта клевера ползучего) из-за этого в последние годы практически вышли из производства.

Раннеспелость. В идеале животным лучше всего постоянно питаться кормом примерно одинакового состава, что обеспечивает и наибольшие надои, и самые высокие привесы. Поэтому для сглаживания колебаний по продуктивности и равномерности поступления корма желательно иметь в хозяйстве сорта различного периода созревания. При заготовке корма это также очень важно и относится ко всем видам трав. Причем разница в сроках наступления фаз для использования травостоя должна составлять не 23 дня, а 7-10 дней и более [9]. Ранние сорта уступают по продуктивности позднеспелым. Но при достаточно длительном вегетационном периоде они формируют большее число укосов.

Заключение. В разных регионах востребованы сорта различных культур разного назначения. Экологический подход - обязательное условие успешного создания сорта, необходимо учесть все тонкости будущего производственного использования, наиболее опасные болезни в регионе возделывания, наличие вредителей, тип почвы, ее плодородие, длину вегетационного периода, основные компоненты в травосмеси.

Для решения этих задач необходимо на уровне субъектов Федерации определить наиболее значимые кормовые культуры, количество сортов и их самые важные для региона особенности (например,

раннеспелость, устойчивость к определенным болезням и др.). Затем нужно найти наиболее близко расположенный селекционный центр, который обладает подходящим селекционным материалом, определится с местом проведения испытаний, исполнителями (лучше всего для этой цели подходят региональные

институты сельского хозяйства, учебные заведения соответствующего профиля, опытные станции) и организацией, которая в будущем могла бы заняться первичным семеноводством. Такой подход, позволит создать комплекс необходимых сортов за минимальное время и с небольшими затратами.

Литература.

1. Медведев П.Ф., Сметанникова А.И. Кормовые растения европейской части СССР. Л.: Колос, 1981. 336 с.

2. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2017. С. 483.

3. Золотарев В.Н., Косолапов В.М., Переправо Н.И. Состояние травосеяния и перспективы развития семеноводства многолетних трав в России и Волго-Вятском регионе//Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № 1. С. 28-34.

4. Костенко С.И. Сорта многолетних трав для каждого региона // Вестник Россельхозцентра НН. 2010. № 2. С. 11-13.

5. Переправо Н.И. Проблемы семеноводства при осеверении кормовых культур//Многофункциональное адаптивное кормопроизводство: материалы Международной научно-практической конференции. М.: ООО «Угрешская Типография», 2013. С. 72-76.

6. Селекция многолетних злаковых трав для адаптивного кормопроизводства / С.И. Костенко, В.М. Косолапов, С.В. Пилипко и др. // Кормопроизводство. 2016. № 8. С. 35-39.

7. Емельянова А.Г., Сивцева В.И., Винокурова А.Е. Основные итоги селекции многолетних трав в Якутском НИИ сельского хозяйства // Достижения науки и техники АПК. 2006. № 5. С. 13-14.

8. Влияние видового и сортового состава травосмесей на устойчивость дерновых покрытий на склоне / С.И. Костенко, М.Е. Рабинер, С.Л. Мамулат и др. // Журнал современных строительных технологий «Красная линия». Выпуск Дороги. 2013. № 70. С. 56-57.

9. Основные виды и сорта кормовых культур /В.М. Косолапов, З. Ш. Шамсутдинов, Г. И. Ившин и др. М.: Наука, 2015. 546 с.

10. Шамсутдинов Н.З., Шамсутдинов З.Ш. Использование галофитов для устойчивого развития жизнеспособного сельского хозяйства в аридных районах России и Центральной Азии // Аридные экосистемы. 2003.Т. 9. № 19-20. С. 22-37.

11. Бурова Т.Е. Биологическая безопасность сырья и продуктов питания. Потенциально опасные вещества биологического происхождения. СПб.: Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий, 2014. 136 с.

12. О поражаемости кормовых трав основными грибными болезнями / Н.М. Пуца, Н.В. Разгуляева, Н.Ю. Костенко и др. // Кормопроизводство. 2012. № 9. С. 24-25.

13. Растения сенокосов и пастбищ / С.И. Дмитриева, В.Г. Игловиков, Н.С. Конюшков и др. М.: Колос, 1974. 196 с.

14. Конарев А.В. Молекулярные аспекты иммунитета растений и их коэволюции с насекомыми // Биосфера. 2017. № 1. С. 79-99.

15. Литвинчук О.В., Уразова Л.Д. Перспективная кормовая культура двукисточник тростниковый. Томск: ФГБНУ Сиб-НИИСХиТ, 2014. С. 120.

16. Буряков Н.П., Прохоров Е.О. Безалкалоидный люпин сорта Дега в кормлении коров // Кормопроизводство. 2017. № 1. С. 40-44.

17. Горох, люпин, вика, бобы: оценка и использование в кормлении сельскохозяйственных животных/В.М. Косолапов, А.И. Фицев, А.П. Гаганов и др. М.: Угрешская тип., 2009. 373 с.

18. Методические указания по селекции многолетних злаковых трав / В.М. Косолапов, С.И. Костенко, С.В. Пилипко и др. М.: РГАУ-МСХА, 2012. 52 с.

19. Чекмарев П.А., Купреев Е.М., Ермаков А.А. К проблеме кислотности почв Нечерноземной зоны Российской Федерации //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 7. С. 14-19

20. Степанова Г.В. Влияние бобово-ризобиального симбиоза на устойчивость люцерны к почвенной кислотности // Новые методы селекции и создание адаптив. сортов с.-х. культур: результаты и перспективы. Киров: Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, 1998. С. 225-226.

21. Экологическая селекция и семеноводство клевера лугового. Результаты 25-летних исследований творческого объединения ТОС «Клевер». М.: ООО «Эльф ИПР», 2012. 288 с.

DIRECTIONS AND TASKS OF BREEDING OF FORAGE GRASSES IN RUSSIA

V.M. Kosolapow, S.I. Kostenko, S.V. Pilipko

V.R. Williams Federal Scientific Center of Fodder Production and Agroecology, Nauchnyi gorodok, k. 1, Lobnya, Moskovskaya obl., 141055, Russian Federation

Abstract. For the rational organization of fodder production, specialized types of herbs are very important; the expansion of their crops will solve the problem of sufficient feed with the right content of crude protein, increase the supply of humus and biological nitrogen to the soil, and increase the yield of subsequent crops. The absence of unified scientific programs, created taking into account not only the capabilities of certain institutions, but also the needs of regions and the country as a whole, leads to the predominance of varieties of individual crops in some territories, and to the deficit in many regions of varieties developed for their conditions, which leads to harvest shortage from poorly adapted varieties. The main shortcomings of existing forage grass varieties are insufficient resistance to unfavorable environmental conditions, the absence of variety systems due to the uneven distribution of complex breeding institutions throughout the country (for example, in Moscow region, Sverdlovsk region, Krasnodar there are powerful centers from several institutions, and in others places for several thousand kilometers there are missing even seed farms), the low quality of some varieties, especially those derived in past years (they were estimated at high yields, while not taking into account the structure, leaf coverage, protein content). The variety testing system is not sufficiently developed in the country; often specialized varieties (pasture, for grass mixtures, for certain habitats: marshes, deserts, solonetzes) cannot compete successfully with ordinary varieties, because test plots are located on the most fertile land. This leads to a shortage of specialized varieties, adapted to the specific conditions of the region and, as a consequence, to the shortage of high-quality forages. The extensiveness of the territory of Russia requires a substantial expansion of the species composition of fodder plants and their obligatory specialization.

Keywords: variety; fodder crops; variety system; breeding; stability; feed quality.

Author Details: V.M. Kosolapow, D. Sc. (Agr.), member of the RAS, director; S.I. Kostenko, Cand. Sc. (Agr.), head of division (e-mail: kost-si@mail.ru); S.V. Pilipko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.

For citation: Kosolapow V.M., Kostenko S.I., Pilipko S.V. Directions and Tasks of Breeding of Forage Grasses in Russia. Dostizheniya nauki i tekhniki APK.2018. Vol. 32. No. 2. Pp. 21-24 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10205.