Селекционная работа по люцерне на Среднем Урале

. - Аграрный вестник Урала № 7 (137), 2015 г. -

_Агрономия

УДК 633.31

СЕЛЕКЦИОННАЯ РАБОТА ПО ЛЮЦЕРНЕ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

А. Е. НАГИБИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, заслуженный агроном РФ, старший научный сотрудник, М. А. ТОРМОЗИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекции и семеноводства многолетних бобовых трав, А. А. ЗЫРЯНЦЕВА,

научный сотрудник, Уральский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

(620061, Россия, г. Екатеринбург, п. Исток, ул. Главная, д. 21; тел.: (343) 252-72-81).

Ключевые слова: люцерна; зимостойкость; сорт; биотип; гибрид; семена, самофертильность; автотриппинг. Люцерна - древняя кормовая культура. В настоящее время люцерну выращивают более чем в 80 странах всех континентов на площади, превышающей 35 млн га. Одним из основных факторов, сдерживающих распространение люцерны, являлась сложность организации семеноводства в местных условиях в годы с недостатком тепла или обильными осадками в период цветения. Анализ научной литературы и практический опыт выявил, что для селекции на повышенную семенную продуктивность культуры в районах с неблагоприятными условиями для перекрестного опыления, вероятно, представляют интерес формы люцерны, склонные к самоопылению. В целях выявления исходного материала для селекции с более высокой семенной продуктивностью с 1981 г. началась селекционная проработка образцов люцерны, полученных в лаборатории многолетних трав Уральского НИИСХ методом синтетической селекции. Известно, что положительное влияние на плодообразование люцерны возможно только в случае совмещения в одной форме признаков высокой самосовместимости и автотриппинга. В связи с этим были поставлены задачи - изучить реакции сортов и гибридов люцерны на самоопыление и создать высокофертильные инбредные линии. Наибольшей трудностью в создании самофертильных линий люцерны для условий Свердловской области остается выделение растений, способных к автотриппингу при температуре 20-24 °С. В этой связи создание автотриппингующейся формы люцерны 1/13 в Литовском НИИЗ, способной к самораскрыванию при + 15 °С, подтверждает реальность выполнения поставленной нами проблемы. Задачами для дальнейшей селекции люцерны на Среднем Урале является создание сортов с высокой урожайностью кормовой массы и семян, с устойчивостью к абиотическим факторам среды, что позволит в дальнейшем расширить ее площади в производстве.

BREEDING WORK WITH ALFALFA IN THE MIDDLE URALS

A. E. NAGIBIN,

candidate of agricultural sciences, honored agronomist of the Russian Federation, senior researcher, M. A. TORMOZIN,

candidate of agricultural sciences, head of laboratory of plant breeding and seed production of perennial leguminous grasses, A. A. ZYRYANTSEVA,

Researcher, Ural research institute for agriculture

(620061, Russia, Ekaterinburg, p. Istok, Glavnaya st., 21; tel.: (343) 252-72-81).

Keywords: alfalfa; winter hardiness; variety; biotype; hybrid; seeds; avtotripping; genofund.

Alfalfa is an ancient forage crop. Currently the alfalfa is cultivated in more than 80 countries in all continents over more than 35 million hectares. One of the main factors hindering the spread of alfalfa, was the complexity of seed production under local conditions in years with a lack of heat or heavy rainfall during the flowering period. Analysis of scientific literature and practical experience revealed that breeding for increased seed productivity of crops in regions with unfavorable conditions for cross-pollination are likely to be of interest in the form of alfalfa, prone to self-pollination. In order to identify source material for breeding with higher seed production, from 1981 began breeding study of alfalfa samples received in the laboratory of perennial grasses Ural research Institute of agriculture using synthetic selection. It is known that a positive effect on alfalfa seed formation is possible only under favorable conditions. In this context, the task is to study the reaction of varieties and hybrids of alfalfa on self-pollination and create high inbred lines. The biggest challenge in creating new lines of alfalfa to Sverdlovsk region remains the selection of plants capable of tripping at a temperature of 20-24 ° C. In this regard, the establishment au-totrophica form alfalfa 1/13 in Lithuanian Research Institute for Agriculture able to self-uncovering at + 15 ° C, confirms the reality of the run-out problem. Tasks for further breeding of alfalfa in the Middle Urals is the creation of varieties with high yield of forage and seed with resistance to abiotic environmental factors, which will continue to expand its area.

Положительная рецензия представлена С. К. Мингалевым, доктором сельскохозяйственных наук, профессором кафедры растениеводства Уральского государственного аграрного университета.

Введение. Многолетние травы - наиболее доступный ресурс поддержания и наращивания почвенного плодородия, решение белковой проблемы и производства дешевых кормов. Сбалансированная кормовая база остается главным фактором развития животноводства и эффективности сельскохозяйственных предприятий. Недостаток протеина в кормах и необходимость конвейерного производства разнообразных травяных кормов: зеленой массы, сена, силоса, сенажа, травяной резки и других настоятельно требуют, наряду с клевером, возделывать на Среднем Урале и другие бобовые травы, наибольшую ценность из которых представляет люцерна. Во многих странах мира люцерну называют королевой кормовых культур. И это не преувеличение. Люцерна - древняя кормовая культура. В настоящее время люцерну выращивают более чем в 80 странах всех континентов на площади, превышающей 35 млн га.

Одним из основных факторов, сдерживающих распространение люцерны, являлась сложность организации семеноводства в местных условиях в годы с недостатком тепла или обильными осадками в период цветения. В связи с этим в Свердловскую область в 1980-1989 гг. завозилось ежегодно до 150 тонн семян люцерны слабозимостойких сортов из Киргизии и других южных регионов, к тому же с наличием карантинных сорняков. Практика завоза семян, производимых в Киргизии, не дала положительных результатов, прежде всего из-за низкой зимостойкости южных сортов, которые уже в первую перезимовку выпадали на 47-64 % [3].

Цель и методика исследований. Цель исследований - получение линий люцерны изменчивой с высокой семенной фертильностью и семенной продуктивностью. Анализ научной литературы и практический опыт выявил, что для селекции на повышенную семенную продуктивность культуры в районах с неблагоприятными условиями для перекрестного

тыс/а га

Р ОСС ИН

ПНечер ноз емнаязонэ (Краснодарский край Башкирия

опыления, вероятно, представляют интерес формы люцерны, склонные к самоопылению. Самоопыление у люцерны может составлять от 2 до 40 %. Самоопыление в любой его форме рассматривается как вторичное явление, вызванное условиями среды неблагоприятными для перекрестного опыления и выполняющего страховочную функцию. Автогамия может играть положительную роль при отсутствии нужных опылителей, несвоевременном цветении и т. п. Особенно актуальной автогамия становится в эпоху урбанизации и массового применения химических реактивов в сельском хозяйстве, что пагубно влияет на энтомофауну. Для культурных растений, особенно возделываемых ради семян, она гарантирует урожай, а также обеспечивает воспроизводство растений в экстремальных условиях среды.

Результаты исследований. В целях выявления исходного материала для селекции с более высокой семенной продуктивностью с 1981 г. началась селекционная проработка образцов люцерны, полученных в лаборатории многолетних трав Уральского НИИСХ методом синтетической селекции. По урожайности зеленой массы и сухого вещества изученные гибриды (1-2, 118-1, 118-2, 1-3) находятся на уровне стандарта. Эти же гибриды, высеянные гнездовым способом (60 х 30 см) на карбонатной почве Красноуфимской селекционной станции в 1983 г., сформировали хороший урожай семян (табл. 1).

Анализ структуры урожая семенного растения показал, что по завязываемости бобов, числу семян на один боб, числу и массе семян с одного растения гибриды 1-2, 1-3, 118-1, 118-2 значительно превышали стандарт Красноуфимская 6. Полученные данные весьма убедительно свидетельствуют о перспективности селекции люцерны на повышение семенной продуктивности. Известно, что положительное влияние на плодообразование люцерны возможно только в случае совмещения в одной форме признаков высокой самосовместимости и автотриппинга [3].

Рисунок. Посевная площадь люцерны в России и Свердловской области, тыс. га

21

В связи с этим были поставлены задачи - изучить реакции сортов и гибридов люцерны на самоопыление и создать высокофертильные инбредные линии.

В качестве исходного материала использовали растения 22-х сортов и гибридов люцерны, в т. ч. новые зарубежные сорта Ellerslaie 1 (К-40845), Vela (К-42716), АИ-РХ(К-43255), характеризующиеся повышенной семенной продуктивностью. Полевые опыты закладывали в 1983-1984 гг. путем высадки рассады и выращивания растений при индивидуальном размещении с площадью питания 70 х 70 см. Самоопыление проводили с применением искусственного вскрывания цветков на 40 растениях каждого сорта. Для выделения биотипов с произвольным раскрытием цветков и относительно высоким уровнем самосовместимости часть растения помещали под проволочные каркасы с марлевыми изоляторами. На этих же растениях учитывали фертиль-ность при свободном опылении. Для самоопыления и свободного опыления на каждом растении было взято по 100 цветков. О фертильности судили по проценту завязавшихся бобов и семян от числа опыленных цветков. Анализ плодо- и семяобразования при принудительном самоопылении и без него дал возможность выявить образцы, обладающие самосовместимостью. По семенной фертильности лучшими были линии, созданные на основе гибридов с участием сортов Йыгева 118, Alfa II, Vela, и Vertus.

Под изоляторами без искусственного раскрывания цветков завязывание бобов (20 %) отмечено только в 1983 г. у сорта Ellerslaie 1 (К-40845). Решающее влияние на самораскрывание цветков оказывает температура воздуха, которая в наших условиях во время цветения люцерны не достигала необходимого уровня 26-30 °С. При выращивании на СУВРах (система ускоренного выращивания растений) самораскрывание цветков, выделенных у автотриппин-гующихся самосовместимых форм люцерны, начиналось при температуре +25 °С. Некоторые инбред-ные растения характеризовались более высокой самофертильностью в условиях искусственного климата (4-86, 27-86, 187-66), что, вероятно, связано с ослаблением проявления генов самонесовместимости. Наибольшей трудностью в создании самофер-тильных линий люцерны для условий Свердловской области остается выделение растений, способных к автотриппингу при температуре 20-24 °С. В этой связи создание автотриппингующейся формы люцерны 1/13 в Литовском НИИЗ, способной к самораскрыванию при +15 °С, подтверждает реальность выполнения поставленной нами проблемы [3].

На основе гибридной популяции 118-2 создан сорт люцерны Сарга, который характеризуется хорошим отрастанием весной и после укосов, имеет высокий сбор сухого вещества как в условиях богары (6,5-9,0 т/га), так и при орошении (10,5-14,2 т/га). Максимальная урожайность семян — 1,04 т/га получена на Сарапульском сортоучастке Республики Удмуртия. Следует отметить, что, по данным Государственного сортоиспытания, люцерна Сарга

по семенной продуктивности превышает лучший и средний стандарт от 150 до 270 кг/га. По данным Удмуртского научно-исследовательского института, наибольшей популярностью в хозяйствах республики пользуются такие сорта, как Сарга и Уралочка (табл. 2, 3) [2].

Среди изучаемых сортов наибольшая урожайность семян получена по сорту Сарга- 237 кг/га. Содержание сырого протеина в сухом веществе изучаемых сортов люцерны было на высоком уровне - 12,5-16,6 %, при этом больше сырого протеина отмечено у сорта Сарга. Несмотря на то, что все сорта люцерны скашивались в фазе начала цветения, наблюдали и различия по содержанию клетчатки. Так, менее грубым был корм из люцерны сорта Сарга. Сорт Уралочка выведен методом создания сложногибридных популяций на основе 17 самофер-тильных линий, хорошо отрастает весной и после укосов. От начала отрастания до первого укоса — 50-58 дней, до созревания семян — 94-104 дня. Урожайность зеленой массы — 45,4 т/га, сухого вещества — 10,2 т/га, семян — 0,27 т/га. Максимальная урожайность — 57,0; 12,8; 0,65 т/га соответственно. Используя выделенные ранее биотипы люцерны с повышенной самофертильностью, получено более 120 гибридов, весьма существенно превышающих по урожайности семян сорт Сарга. В полевых условиях в 2007 г. по комплексу признаков оценено 7400 растений — наиболее ценных гибридных комбинаций, новых сортов, находящихся в Государственном сортоиспытании. Отобрано 74 биотипа с урожайностью семян от 12 до 42 г с одного растения. Выделенные растения были пересажены с поля в вегетационные сосуды и выращивались в зимний период на СУВРах для оценки по признаку самофертильности в условиях изоляции. Самофертильными из 74 оказались только 27 растений. Самый высокий показатель по завязываемости бобов и массе семян с растения при выращивании на СУВРах имеют гибриды: Сибирская 8 х 193-95, РП196/1300 х Сарга, Находках 193-95, 20-89Н (табл. 4). Оценка сортов из других регионов РФ свидетельствует о том, что в Уральском НИИСХ создан уникальный генофонд люцерны для селекции на повышенную семенную продуктивность.

Поскольку окончательную оценку и отбор родо-начальные растения приобретают только после полевой оценки, то из выделенных на СУВРах 27 само-фертильных биотипов методом черенкования было получено 1080 растений, высаженных гнездовым способом в мае 2008 г. в селекционном питомнике. При высоких температурах в период цветения люцерны (28-32 ° С в 2009-2010 гг.) наиболее высокую завязываемость бобов и массу семян с одного растения (52-55,8 г) имели самофертильные гибриды: 20-89 Н, 192-92, РП196/1300 х Сарга,

ЕПегеЫе 1 х 20-89 Н. На основе гибридной популяции 20-89Н создан сорт люцерны Виктория, который выведен методом создания сложногибрид-ных популяций на основе биотипов, полученных

-. - Аграрный вестник Урала № 7 (137), 2015 г. - >

_Агрономия

Таблица 1

Структура семенного растения гибридов люцерны второго года жизни

Сорт, гибрид Количество на растении, шт. Завязываемо сть бобов, % Число семян в одном бобе, шт. Масса семян с одного растения, г.

побегов цветков бобов семян

Красноуфимская 6 (st.) 32 6040 1787 2165 29 1,2 4,96

1-2 28 4810 1517 3190 31 2,1 6,70

118-1 28 6330 3912 13357 62 3,4 28,05

118-2 29 5460 3151 10238 58 3,2 21,5

1-3 29 4680 3087 7124 66 2,3 14,96

Кормовая продуктивность сортов люцерны изменчивой 1 г.п., т/га

Учреждение оригинатор Сорт Годы исследований Сбор сухого вещества Коэффициент вариации, %

средняя min max

Сорта сенокосного типа

Уральский НИИСХ Сарга (к) 2006-2011 5,8 3,7 8,3 27,8

Уралочка 2006-2011 5,2 3,3 7,7 29,7

Башкирский НИИСХ Бибинур 2006-2011 5,8 3,0 7,4 25,9

Чишминская 2006-2011 5,2 3,6 7,7 33,0

Заря 2006-2011 5,5 3,3 8,4 36,1

Таблица 3

Семенная продуктивность сортов люцерны изменчивой, кг/га

Учреждение оригинатор Сорт Годы исследований Урожайность семян Коэффициент вариации, %

средняя min max

Сорта сенокосного типа

Уральский НИИСХ Сарга (к) 2006-2011 237 88 594 56,6

Уралочка 2006-2011 210 40 392 55,7

Башкирский НИИСХ Бибинур 2006-2011 214 50 366 47,5

Чишминская 2006-2011 190 69 398 62,1

Заря 2006-2011 162 45 297 59,5

Таблица 4

Структура семенного растения гибридов люцерны третьего года жизни

При выращивании на СУВРах При выращивании в поле

Сорт, гибрид Происхождение число стеблей на растении, шт. завязыва-емость бобов, % число семян на один боб, шт. масса семян с 1-го растения, г. число стеблей на растении, шт. завязыва-емость бобов, % масса семян с 1-го растения, г.

Сарга - st. 33 24 2,1 11,4 35 62 36,5

20-89Н 40 24 4,0 18,7 24 62 55,8

192-92 38 18 2,7 16,4 30 57 55,6

РП196(1300хСарга) 33 27 2,2 20,7 27 57 55,2

Ellerslaiel х 20-89Н 39 14 3,6 14,2 31 58 52,0

Сибирская8х193 -95 Уральский НИИСХ 34 34 3,9 22,2 28 58 49,1

Находка х 193-95 33 28 2,8 20,1 27 58 49,0

Уралочка 37 26 1,9 12,4 29 57 48,9

30-1 35 29 1,8 10,2 32 57 48,6

Vela х Сарга 37 20 2,4 9,2 22 56 44,7

27-86 34 17 2,7 6,4 17 47 26,3

Артемида Саратовская обл. 31 8 2,6 3,1 34 41 24,8

Селена Московская обл. 37 0 0 0 31 40 21,3

Тулунская Иркутская обл. 34 0 0 0 27 27 13,7

Белорусская Республика Беларусь 39 0 0 0 29 23 11,8

многократным отбором по семенной продуктивности от 17-ти самофертильных линий. Основное достоинство - стабильная и высокая семенная продуктивность, наивысшая по Свердловской области 0,40,65 т/га. При дефиците опылителей обеспечивает урожайность семян до 0,2 т/га. По сравнению с возделываемым сортом Сарга созревает одновременно или на 2-3 дня позднее. Сорт передан на Государственное сортоиспытание в 2013 году. Результаты оценки кормовой и семенной продуктивности представлены в табл. 5, из которой видно, что сорт Виктория превышает стандарт по урожайности зеленой массы на 17,0 %, сбору абсолютно сухого вещества - на 16,3 % и семенной продуктивности - на 19,8 %.

Урожайность зелёной массы у люцерны второго года пользования в условиях засухи в питомнике КСИ (посев 2011 г.) в 2013 г. варьировала в первом укосе от 17,75 до 23,80 т/га и во втором - от 10,75 до 13,0 т/га (табл. 6).

В сумме за два укоса урожайность зелёной массы составила 29,25-36,75 т/га. В питомнике КСИ люцерны (посев 2011 г.) в 2013 г. достоверное превышение по сбору сухого вещества над стандартом Сарга было отмечено у номеров: Виктория, 193-95д, 203-06, 202-06. Во второй год пользования образцы обеспечили выход сухого вещества от 6,66 до 7,76 т/га. Наиболее равномерное распределение сбора сухого вещества за сезон по укосам было отмечено у сорто-образцов: 210-06, 203-06, 193-95д, Виктория, Уралочка, 196-06.

Выводы. Задачами для дальнейшей селекции люцерны на Среднем Урале является создание сортов с высокой урожайностью кормовой массы и семян, с устойчивостью к абиотическим факторам среды, что позволит в дальнейшем расширить ее площади в производстве.

Таблица 5

Производственное испытание сортов люцерны изменчивой

Показатель Виктория Сарга - (st.) Отклонение от стандарта

1-й укос 2-й укос сумма 1-й укос 2-й укос сумма т/га %

Урожайность зеленой массы, т/га 19,2 13,1 32,3 16,4 11,2 27,6 + 4,7 17,0

Сбор сухого вещества, т/га 4,30 3,12 7,42 3,74 2,64 6,38 + 1,04 16,3

Урожайность семян, кг/га - - 388 - - 324 + 64 19,8

Урожайность зелёной массы, сухого вещества и семян люцерны изменчивой в питомнике КСИ (посев

2011 г., учет 2013 г.)

Сорт, номер Урожайность зеленой массы, т/га Сбор абсолютно сухого вещества, т/га Урожайность семян, кг/га

1-й укос 2-й укос всего % к стандарту всего % к стандарту всего % к стандарту

Сарга - (st.) 17,75 11,50 29,25 100,0 6,07 100,0 952 100,0

Виктория 23,80 12,25 36,05 123,3 7,76 127,8 1180 123,9

193-95д 23,75 13,00 36,75 125,6 7,52 123,9 1162 121,9

203-06 19,75 12,50 32,25 110,3 7,34 120,9 1081 113,6

192-92 20,00 12,25 32,25 110,3 6,98 114,5 1133 119,0

202-06 19,25 10,75 30,00 102,3 6,66 109,7 1124 118,1

НСР05 - - 3,05 - 0,65 - 103 -

Литература

1. Каращук И. М. Семеноводство люцерны в Западной Сибири. Новосибирск : Западно-Сибирское книжное издательство, 1980. 86 с.

2. Касаткина Н. И., Нелюбина Ж. С., Чураков П. Л. Внедрение перспективных сортов - важный резерв повышения урожая люцерны изменчивой : мат. Межд. науч.-практ. конф. «Многофункциональное адаптивное кормопроизводство». М., 2013 С. 188-192.

3. Нагибин А. Е. Создание самофертильных линий люцерны в условиях Свердловской области // Генетические методы в селекции кормовых трав : тез. науч.-метод. совещания. Вильнюс, 1987. С. 25-27.

References

1. Carasciuc I. M. Alfalfa seed production in Western Siberia. Novosibirsk : Western-Siberian publishing house, 1980. 86 p.

2. Kasatkina N., Nelyubina J. S., Churakov P. L. Introduction of promising varieties is an important reserve for increasing the harvest of alfalfa mutable : materials of the International scientifically-practical conference "Multifunctional adaptive forage production". Moscow. 2013 Р. 188-192.

3. Nagibin A. E. Creating self-fertile lines of alfalfa in the Sverdlovsk region // Genetic methods in plant breeding forage grasses. Vilnius, 1987. Р. 25-27.