Основные направления исследований в растениеводстве Якутии

Вестник ДВО РАН. 2016. № 2

УДК 001:633:635

П.П. ОХЛОПКОВА, А.И. СТЕПАНОВ, В.И. СИВЦЕВА, А.А. ИВАНОВ, С.А. ПАВЛОВА

Основные направления исследований в растениеводстве Якутии

Приводятся результаты исследований, проводимых в Якутском НИИ сельского хозяйства. Созданы сорта зерновых, многолетних трав и картофеля, ягодных культур, выделены для испытания в селекционных питомниках перспективные сортообразцы. Разработаны эффективные технологии производства картофеля, овощей и кормовых культур, обеспечивающие 10-20%-е повышение урожайности и качества продукции. Изучается влияние органических, минеральных и сидеральных удобрений, биопрепаратов на плодородие мерзлотных лугово-черноземных почв; представлены результаты исследований по защите растений от вредных организмов, влияния длительного хранения в толще многолетней мерзлоты на жизнеспособность семян сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: растениеводство, земледелие, селекция, сорта, технологии, зерновые, кормовые, овощные, ягодные культуры, картофель, плодородие, длительное хранение, биопрепараты.

Main research trends on plant growing in Yakutia. P.P. OKHLOPKOVA, A.I. STEPANOV, V.I. SIVTSEVA, А.А. IVANOV, S.A. PAVLOVA (Yakutsk Scientific Research Institute of Agriculture, Yakutsk).

The article presents the results of research conducted in Yakutsk Scientific Research Institute of Agriculture. The varieties of grains, perennial grasses, potatoes and berry crops were established; the promising accessions were isolated for test in breeding nurseries. The effective technologies were developed for the production ofpotatoes, vegetables and forage crops providing higher yields by 10-20 % and product quality. The effect of organic, mineral fertilizers and green manure, biological products on the fertility of the cryogenic meadow — black earth soils has been studying, the results of studies on the protection ofplants against harmful organisms; the impact of long-term storage in the thick layer of permafrost on the samples of seeds of perennial grasses are presented.

Key words: plant growing, farming, breeding, varieties, technologies, grains, fodder crops, vegetables, berry crops, potato, fertility, long-term storage, biological products.

В Якутии сельское хозяйство является одним из важнейших направлений экономики. Сельскохозяйственное производство ведется в экстремальных природно-климатических условиях, характеризующихся коротким вегетационным периодом, недостатком тепла и влаги в критические фазы вегетации растений, близким залеганием многолетней мерзлоты [2].

Сельскохозяйственные культуры здесь занимают более 37 тыс. га. Из них на зерновые приходится около 12 тыс. га, кормовые - более 15 тыс., картофель - более 8 тыс., овощные культуры - около 2 тыс. га.

Для устойчивого развития сельскохозяйственного производства крайне важны наличие сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам, зональные технологии их возделывания, восстановление и повышение

*ОХЛОПКОВА Полина Петровна - доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора, СТЕПАНОВ Айаал Иванович - кандидат сельскохозяйственных наук, директор, СИВЦЕВА Валентина Ивановна -кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией, ИВАНОВ Айаал Алексеевич - кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией, ПАВЛОВА Сахаяна Афанасьевна - кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией (Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Якутск). *Е-таП: yniicx@mail.ru

почвенного плодородия, разработка интегрированных систем защиты растений от вредных организмов.

Цель исследования - разработка ресурсо-, энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур в экстремальных условиях Якутии.

Одно из важнейших направлений исследований - создание сортов, адаптированных к местным почвенно-климатическим условиям. Селекция ведется по основным культурам земледелия: пшеница, овес, ячмень, озимая рожь, злаковые и бобовые кормовые культуры, картофель и ягодные культуры.

Селекция

Селекционные работы с зерновыми культурами ведутся по общепринятой методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [7]. Созданы и районированы 10 сортов пшеницы, 3 сорта ярового ячменя, 5 сортов овса, 1 сорт озимой ржи кормового назначения [3].

В 2015 г. на госсортоиспытание передан зимостойкий скороспелый короткостебель-ный сорт озимой ржи Чолбон, отличающийся хорошим урожаем зерна и зеленой массы. Средняя урожайность зерна при конкурсном сортоиспытании составила 4,3 т/га, высота растений - 109 см, масса 1 000 семян - 22,6 г [1]. Также в Государственный реестр сортов РФ включен новый сорт овса Виленский с урожайностью зерна 22 ц/га для возделывания во всех земледельческих зонах Республики Саха (Якутия).

Селекционная работа с зерновыми культурами основана на создании гибридного материала методом внутривидовой гибридизации с последующей оценкой гибридных линий в селекционных и контрольных питомниках. Исходными родительскими формами при создании сортов зерновых культур служат образцы из коллекции ВИР и ранее созданные сорта местной селекции.

Существенное значение имеет защита посевов зерновых от сорняков. В результате исследований установлено, что численность двудольных сорняков составила 44 шт/м2, доминирующими видами являлись сурепка прижатая и липучка оттопыренная (30 шт/м2). Применение гербицида «Магнум» в смеси с «Пума Супер» было наиболее эффективным и составило 88,2-100 %. Из однодольных сорняков присутствовал овсюг обыкновенный (8 шт/м2). Достоверно снизили численность этого сорняка на 100 % гербициды с добавлением злакоцида «Пума Супер». В результате снижения засоренности наблюдалось повышение количества стеблей до 300-390 шт/м2 (в контроле 290 шт/м2), массы зерна в колосе - до 12,2-13,8 г (в контроле 11,9). Все испытываемые препараты, как в баковых смесях, так и в чистом в виде, существенно повысили урожайность (прибавка 4,2-33,3 %). Наиболее экономически выгодным оказалось применение гербицида «Магнум» в смеси с «Пума-Супер»: условный чистый доход возрос на 630 руб/га.

Селекция многолетних трав ведется по общепринятым методикам ВИР [8, 9] и ВНИИ кормов [11]. Создано 15 сортов многолетних злаковых и бобовых видов трав различного типа использования, из них 9 сортов включены в Госреестр РФ [3]. Сорт люцерны желто-гибридной Мяндигинская находится на госсортоиспытании.

В настоящее время проводятся селекционные работы с кострецом безостым, пырейником сибирским и изменчивым. Создаются новые сорта пырейника сибирского сенокосного типа использования, со стабильным урожаем сена (30-50 ц/га) и семян (1-1,5 ц/га), высокими кормовыми качествами [5, 19].

В 2014 г. включен в Госреестр сортов РФ кострец безостый сорт Эркээни. Рекомендуется для пойменных сенокосных угодий, отличается высокой зимостойкостью, урожайностью сена (40 ц/га) и семян (5,2 ц/га), содержание сырого протеина - 20-22 %.

Для восполнения недостатка белка в кормах необходимы посевы однолетних бобовых культур. Селекционерами ЯНИИСХ совместно с учеными СибНИИ растениеводства

и селекции создан и районирован по 11-му (Восточно-Сибирскому) региону1 РФ сорт вики яровой посевной Ленская 15, выведенный методом индивидуальных отборов из гибридного образца Г-813 (Ленская 13). Новый сорт характеризируется скороспелостью (82-103 дн. до спелости семян) и высокой семенной урожайностью (1,8-1,9 т/га). Урожайность зеленой массы в чистом виде без орошения 16,5-17,0 т/га, в смеси с овсом -21,0-24,0 т/га, среднеустойчив к полеганию [12].

В 2015 г. передан на Госсортоиспытание новый сорт гороха посевного Сарыал усатой формы с урожайностью зеленой массы 140-150 ц/га, зерна - 18-20 ц/га, скороспелый, неполегающий, пригодный для механизированной уборки.

Одно из важнейших направлений в селекции - создание новых сортов картофеля, пригодных к возделыванию в местных условиях. Исследования по селекции картофеля начаты в 1990-е годы. Селекционная работа основана на создании гибридного материала методом межсортовой гибридизации с последующей оценкой в питомниках. Исходными родительскими формами служат образцы сортов отечественной и зарубежной коллекции. Используются семена гибридов ВИР, ВНИИКХ и др. К настоящему времени созданы и включены в Госреестр два сорта картофеля - Якутянка и Северный.

У Якутянки период вегетации 58-60 дней. Сорт районирован по республике в 2005 г., с 2014 г. возделывается в Бурятии. Сорт столового назначения, урожайность при орошении составляет: ранняя - 15,5 - 18,3 т/га, средняя - 31,4, потенциальная - 52,1 т/га при товарности не менее 95-98 %. Обладает относительной устойчивостью к засухе, пригоден к выращиванию на богаре2, где урожайность составляет 12-18 т/га.

Сорт Северный районирован в 2012 г. в Якутии, в 2014 г. - в Тюменской области. Нематодо- и фитофтороустойчивый раннеспелый сорт столового назначения с периодом вегетации 65-70 дней. Потенциальная урожайность - 54,0 т/га, средняя - 25,0-30,0, урожайность в ранние сроки уборки (в начале августа) - 12,2-18,5 т/га. Устойчив к раку, нематоде, ризоктониозу, парше обыкновенной, фитофторозу (по листьям - 9, по клубням - 7 баллов), ранней сухой пятнистости листьев, вирусным болезням, среднеустой-чив к бактериозам.

В настоящее время передан в Государственное сортоиспытание нематодоустойчивый сорт Алдан со средней урожайностью 27 т/га, потенциальной урожайностью 42,7 т/га. Устойчив к ризоктониозу, парше обыкновенной, сухой пятнистости листьев, вирусным болезням, бактериозам. Клубни отличаются повышенной лежкостью, слабо поражаются сухими гнилями, при этом имеют высокие вкусовые качества. По биохимическому составу значительно превышает районированные сорта: 20,0 % сухого вещества, 13,5 % крахмала, 15,0 мг% аскорбиновой кислоты [13, 14].

В северных регионах имеет большое значение продукция, богатая витаминами, ягодные и овощные культуры. Наиболее распространенными из них являются капуста белокочанная и черная смородина.

При испытании среднеспелых сортов и гибридов белокочанной капусты по урожайности выделились гибриды F1 СБ-3, Ринда, Прима, Реванш, Пруктор и Глория, существенно (на 7,9-48,5 %) превысившие стандарт. Наиболее высокая урожайность (846,1 ц/га) отмечена у F1 Пруктор. Выход стандартной продукции у изучавшихся сортов и гибридов составлял 91,4-99,6 %, при этом массовое образование товарных кочанов у F1 Ринда отмечено 14 августа.

Селекционная работа по черной смородине в Якутии начата в 1962 г. Методом межвидовой гибридизации смородины, моховки и дикуши создан первый сорт черной смородины Якутская - зимостойкий, раннего срока созревания, урожайность до 8 т/га. Путем индивидуального отбора из смородины малоцветковой выделен сорт Хара Кыталык с урожайностью до 3,3 т/га.

1 Постановление Совмина СССР от 11.05.1981 № 448 «О государственном испытании и районировании сортов сельскохозяйственных культур».

2 Земли в зоне орошаемого земледелия, на которых посевы выращиваются без полива.

Сорт среднего срока созревания Люция выведен методом отдаленной гибридизации путем многоступенчатого скрещивания сортов [(Кокса х Хара Кыталык) х (Надежда х Малоцветковая)]. Зимостойкий, средняя урожайность 6,1 т/га, максимальная - 14,3 т/га.

Памяти Кындыла - сорт среднего срока созревания, выведен в 1998 г. путем скрещивания сортов Выставочная и Якутская. Высокозимостойкий, средняя урожайность 4,6 т/га, максимальная - 9,7 т/га. Засухоустойчивость и устойчивость к болезням и вредителям средние [4].

Установлено, что наиболее распространенным заболеванием черной смородины является американская мучнистая роса. Биологический порог ее вредоносности составляет 10-20 %. Потеря урожая от поражения американской мучнистой росой достигает 15,2-24,3 % в зависимости от сорта.

Земледелие

В области земледелия изучается влияние удобрений, биопрепаратов на плодородие мерзлотных лугово-черноземных почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Изучение влияния на почвы органических и минеральных удобрений показало: в среднем за годы исследований содержание гумуса колебалось от 2,5 до 3,9 %. Определена положительная тенденция увеличения его содержания до 4,0 % в вариантах с внесением лишь органических удобрений в дозе 20-40 т/га и при совместном применении навоз 20 т/га + (МРК)46. Комплексное использование навоза и минерального удобрения во всех исследуемых вариантах увеличивало содержание азота в почве по сравнению с контролем от 0,33 до 0,44 %. Содержание фосфора и калия в почве изменялось в зависимости от используемых систем удобрений. Установлено, что при внесении органоминеральной системы удобрений (навоз в дозе 20 т/га + (МРК)46) содержание фосфора увеличилось в среднем от 174,0 до 186,9 мг/кг, на контроле - 170,5 мг/кг. С повышением дозы навоза повышалась биологическая активность.

При изучении эффективности сидеральных удобрений исследовали овес, горохоовся-ную смесь и донник. При запашке зеленая масса составила: овес - 150,1 ц/га, горохоовся-ная смесь - 154,3, донник - 132,2 ц/га. Абсолютно сухая биомасса (наземная, растительные остатки прошлых лет), поступающая в пахотный слой почвы, варьирует в пределах 57,7-66,4 ц/га. Биологическая активность почвы значительно выше при сидератах овес и горохоовсяная смесь. В указанных вариантах прибавка урожая составила 0,9-1,2 т/га при НСР05 = 1,0 т/га.

Применение предпосевной обработки клубней картофеля биологическими препаратами «Бактисубтил», «Агрофил» и «Мизорин» в комплексе с обработкой фунгицидами в период вегетации Ридомил Голд и купраксат способствовали снижению пораженности болезнями во время вегетации. В зависимости от сорта пораженность клубней грибными болезнями снизилась на 0,2-1,2 %, бактериальными - на 0,13-1,3 %, при этом отмечена существенная прибавка урожая: в варианте «Бактисубтил» + опрыскивание в период вегетации «Ридомил Голд» + «Купроксат» - 8,2 т/га по сорту Северный и 6,9 т/га - по сорту Якутянка.

Изучается влияние штаммов ассоциативных ризобактерий на плодородие почвы и повышение урожайности зерновых культур. Испытываются биопрепараты «Мизорин», «Агрофил» и «Якутский № 1» штамм азотфиксирующих клубеньковых бактерий.

Отмечено улучшение качества зерна, т.е. повышение содержания сырого протеина на 0,6 %, снижение сырой клетчатки на 0,2 %. Применение биопрепаратов обусловило повышение содержания гумуса в пахотном слое мерзлотно-таежно-палевой почвы в среднем за три года на 0,3 %.

Основой животноводства является наличие прочной кормовой базы, что предполагает проведение исследований по следующим направлениям: подбор однолетних кормовых культур для производства силоса, сенажа и создания зеленого конвейера; улучшение и усовершенствование агротехнологических основ создания сеяных фитоценозов; разработка и усовершенствование технологий в кормопроизводстве.

Разработаны приемы создания зеленого конвейера из однолетних культур для молочного скотоводства. В настоящее время проводятся опыты по созданию зеленого конвейера из районированных сортов многолетних трав. Разработана и активно внедряется технология производства сенажа в упаковке. При заготовке сенажа 1 руб. затрат окупается в размере 1,81 руб. Чистый доход с 1 га - 13 118 руб. [16, 17].

Основными сочными кормами для скота являются силос и сенаж в упаковке. В основу эффективного производства положено внедрение способа консервирования силоса и заготовки сенажа в упаковке путем добавления микробного препарата. Местные штаммы бактерий Bacillus subtilis ТНП-3 и Bacillus subtilis ТНП-5 обеспечивают сохранность, качество и питательность силоса. Содержание перевариваемого протеина в 1 кг сухого вещества повышается до 26,9 %. Добавление препаратов при силосовании способствует увеличению на 98 % полезных микроорганизмов (спорообразующих, лактобактерий) и уменьшает количество условно-патогенных и патогенных [10, 15].

Изучаются перспективные однолетние кормовые культуры с высокой урожайностью и питательной ценностью. По содержанию перевариваемого протеина в 1 кг сухого вещества кукуруза (179,0 г), амарант (222,9 г) и подсолнечник (109,5 г) обеспечивают высокую питательность корма, выход обменной энергии этих культур составляет 9,2-10,1 МДж. Валовая энергия у кукурузы и амаранта составляет 19,5-20,0 МДж. Наибольший выход кормовых единиц отмечается у подсолнечника (0,84) и амаранта (0,79). Содержание перевариваемого протеина в 1 корм. ед. у кукурузы составляет 241,6 г, амаранта - 283,7, рапса - 184,3, сорго - 127,2, подсолнечника - 104,7 г [6].

Разработана технология производства зеленого криокорма. По качеству зеленый крио-корм превосходит сено: по содержанию каротина - в 20,4 раза, по кормовым единицам -в 1,74, по перевариваемому протеину - в 4,2 раза; по количеству сахара зеленый криокорм не имеет себе равных среди всех видов кормов [18].

При внедрении в производство технологии создания сеяных фитоценозов путем коренного и поверхностного улучшения сенокосных и пастбищных угодий, зеленого конвейера, заготовки силоса, производства сенажа, зеленого криокорма имеется реальная возможность увеличения заготовки сена в 1,4-1,5 раза, силоса, сенажа - в 5-6 раз в общем рационе кормления на одну голову, что постепенно должно привести к увеличению удоя молока с одной коровы до 3 500 кг в год.

Изучается влияние длительного хранения семян в толще многолетней мерзлоты на их жизнеспособность, вегетационный период, рост и интенсивность роста, продуктивность, биохимический состав образцов многолетних трав (кострец безостый, ломкоколосник ситниковый, пырейник изменчивый шестого года жизни) и зернобобовых (горох, вика, нут) и зерновых культур (пшеница, рожь, овес). Выявлено, что мутационных изменений у изучаемых растений зерновых, зернобобовых культур и многолетних трав не произошло. Образцы сохранили лабораторную всхожесть 82-100 %, полевую - 45-84 %.

Экспериментальные данные являются основой для разработки метода криогенного хранения семян сельскохозяйственных культур, обеспечивающего генетическую стабильность сохраняемого агробиоразнообразия.

Таким образом, создание сортов сельскохозяйственных растений, адаптированных к экстремальным условиям Якутии при сохранении их биоразнообразия, разработка и совершенствование технологий возделывания позволят повысить производство продукции, обеспечивающей потребность населения в продовольствии, и создать устойчивую кормовую базу для животноводства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вахрамеева Е.И. Кыьынны оруоьу куех маассага уонна бурдукка ууннэрии: Методическое пособие. Якутск: СМИК, 2015. 16 с.

2. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. Якутск: Кн. изд-во, 1973. 120 с.

3. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений (офиц. издание). М.: Росинформагротех, 2016. 504 с.

4. Готовцева Л.П., Иванов А.А., Габышева Н.С. Сорта черной смородины селекции ЯНИИСХ // Наука и техника в Якутии. 2015. № 2. С. 87-90.

5. Емельянова А.Г., Соромотина А.А., Сивцева Е.Х. Многолетние травы Приленского и Лено-Амгинского агроландшафтов Центральной Якутии. Якутск: Дани-Алмас, 2014. 188 с.

6. Максимова Х.И., Николаева В.С., Сивцева А.Н. Продуктивность новых кормовых культур в условиях Центральной Якутии // Кормопроизводство. 2014. № 9. С. 34-37.

7. Методические материалы Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. М., 1972. Вып. 3/4. 55 с.

8. Методические указания по изучению коллекции многолетних кормовых растений / ВИР им. Н.И. Вавилова. Л., 1979. 38 с.

9. Методические указания по изучению мировой коллекции пшеницы. 4-е изд., перераб. Л.: ВИР, 1985. 29 с.

10. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М.: РАСХН, 1997. 136 с.

11. Методические указания по селекции многолетних трав / ВНИИК им. В.Р. Вильямса. М., 1985. 187 с.

12. Неустроев А.Н., Емельянова А.Г., Бардеев И.Ф. Особенности агротехники вики яровой (посевной) на семена и зеленую массу в условиях Центральной Якутии: метод. пособие. Якутск: СМИК, 2015. 20 с.

13. Охлопкова П.П. Научное обеспечение, состояние и перспективы развития картофелеводства Якутии // Проблемы развития и обеспечения АПК Якутии: материалы совмест. выезд. заседания президиума РАСХН, президиума СО РСХН и совета ДВНМЦ РАСХН (3-5 авг. 2005 г., Якутск). Новосибирск: РАСХН, Сиб. отд-ние, 2006. С. 31-33.

14. Охлопкова П.П., Ефремова С.П. Селекция картофеля в условиях Якутии // Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы: тез. докл. II Вавиловской междунар. конф. (26-30 нояб. 2007 г., Санкт-Петербург). СПб.: ВИР, 2007. С. 556-557.

15. Попов Н.Т., Павлова С.А., Пестерева Е.С., Захарова Г.Е., Максимова Х.И., Николаева В.С., Сивцева А.Н. Научные основы северного кормопроизводства в Якутии // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 7. С. 74-76.

16. Попов Н.Т., Пестерева Е.С. и др. Производство сенажа в упаковке центральной Якутии: метод. пособие / Сиб. отд-ние Рос. акад. с.-х. наук, Якут. НИИСХ. Якутск, 2007. 36 с.

17. Попов Н.Т., Максимова Х.И., Павлова С.А. Создание зеленого конвейера для молочного скотоводства из однолетних кормовых культур в условиях Центральной Якутии: методические рекомендации / Сиб. отд-ние Рос. акад. сельскохоз. наук, Якут. НИИСХ. Якутск, 2007. 20 с.

18. Румянцев В.А. , Румянцева Д.В. Производство зеленого криокорма в Центральной Якутии: рекомендации / АН РС(Я). Якутск: Полюс, 2011. 24 с.

19. Сивцева В.И. Результаты селекционной работ по многолетним травам в Якутском НИИСХ // Дальневост. аграр. вестн. 2014. Вып. 3 (31). С. 31-33.