, Россия
, Россия
Представлены результаты изучения особенностей роста и развития растений клевера паннонского сорта Снежок, созданного в ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, при долголетнем использовании питомника размножения (посев 2011 г.) на семена. Описаны почвенно-климатические условия проведения исследований, используемый материал и методы оценки. Определены продолжительность периодов формирования наземной массы, высота растений, структура травостоя и уровень урожайности семян. Отмечено удлинение периода от отрастания до начала цветения с повышением возраста травостоя. Высота растений, сбор зеленой массы и сухого вещества в фазу созревания головок и семян увеличивались с возрастом травостоя. Также наблюдалось увеличение количества генеративных стеблей, головок и массы семян с головки. Уровень семенной продуктивности клевера паннонского в большей степени зависел от возраста травостоя, чем от погодных условий вегетационного периода. Нами выявлено, что потенциальная семенная продуктивность в благоприятные годы может достигать 8,48 ц/га, тогда как фактическая урожайность семян в среднем за годы исследований составила 1,29 ц/га, с колебаниями от 0,71 (2017 г.) до 4,63 ц/га (2015 г.).
клевер паннонский, сорт Снежок, семенной травостой, урожайность семян, метеорологические условия
Введение. В настоящее время в России широко возделываются три вида клевера: клевер луговой, или красный (Trifolium pratense L.), клевер гибридный, или розовый (Trifolium hybridum L.), и клевер ползучий, или белый (Trifolium repens L.). Наряду с общеизвестными положительными качествами этих видов имеют место и недостатки, такие как недолговечность в посевах и высокая поражаемость грибковыми заболеваниями. Поэтому для внедрения в культуру идет постоянный поиск таких видов клевера, которые не уступали бы традиционным по кормовым достоинствам и обладали определенными преимуществами, особенно долговечностью в посевах [1].
Клевер паннонский (Trifolium pannonicum Jacq.) — один из новых и перспективных видов для Северо-Востока европейской части РФ.
Итогом интродукции клевера паннонского и результатом селекционной работы, проведенных коллективом лаборатории селекции и первичного семеноводства многолетних трав ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, стал сорт Снежок, включенный в 2019 г. в Государственный реестр селекционных достижений (патент № 10250).
Сорт Снежок обладает такими достоинствами, как высокая засухоустойчивость и зимостойкость, раннеспелость, устойчивость к полеганию травостоя, слабая восприимчивость к болезням и вредителям, продуктивное долголетие (до 10–12 лет), продуктивность и качество кормовой массы, стабильная урожайность семян [2].
В настоящее время с целью успешного и широкого внедрения в сельскохозяйственное производство региона продолжается всестороннее и детальное изучение биологии роста и развития растений, как вида, так и сорта.
Цель исследований — изучить параметры семенного травостоя и определить уровень продуктивности клевера паннонского сорта Снежок при долголетнем использовании посева в условиях Кировской области.
Материал и методы. Объект изучения — новый сорт клевера паннонского Снежок.
Исследования проведены в питомнике размножения (посев 2011 г., учеты 2011–2018 гг.) на опытном участке экспериментального поля ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (рис. 1).
|
|
Рис. 1. Питомник размножения клевера паннонского сорта Снежок
Посев летний (11 июля) беспокровный, рядовой, с нормой высева 4 млн всхожих семян на 1 га. Площадь — 205,0 м2. Уборка травостоев первого–седьмого лет пользования (2012–2018 гг.) проведена напрямую.
Учеты, наблюдения, оценки выполнены в соответствии с классификатором ВИР (1983) [3], методиками ВИК (1987, 2002) [4; 5] и Госкомиссии (1985) [6]. Статистическая обработка экспериментальных данных — дисперсионный анализ по Б.А. Доспехову (1985) [7] с использованием пакета селекционно-ориентированных программ AGROS v. 2.07.
Почва участка дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Агрохимические показатели пахотного слоя: содержание гумуса — 2,51%, P2O5 — 209 мг/кг, K2O — 116 мг/кг; pHKCl = 4,16.
Метеорологические условия вегетационных периодов различались как по температуре, так и влагообеспеченности в отдельные фазы роста и развития растений, что позволило выявить реакцию сорта на условия произрастания.
В 2012–2016 гг. метеорологические условия были удовлетворительными для формирования вегетативной массы, в 2017 и 2018 гг. — благоприятными.
Первая половина вегетационного периода в 2012–2016 гг. характеризовалась умеренно-теплой и теплой погодой (+13,4…+16,0 ºС) с недостаточной влагообеспеченностью в 2013, 2015 и 2016 гг. (ГТК = 0,79…0,96) и удовлетворительной — в 2012, 2014 гг. (ГТК = 1,47 и 1,50). В 2017 и 2018 гг. избыток влагообеспеченности (ГТК = 3,36 и 2,09) на фоне умеренно теплой погоды (+12,1…+14,0 ºС) спровоцировал самое активное за годы наблюдений нарастание наземной массы.
Метеорологические условия периода цветения и созревания головок во все годы исследований, кроме 2017 г., были благоприятными для опыления цветков и завязывания семян в головках, получения высоких урожаев семян, а также своевременной уборки семенного травостоя.
Цветение и созревание головок и семян проходило в условиях умеренно теплой в 2014 и 2015 гг. (+16,55 и +16,52 ºС); теплой, местами жаркой в 2012 и 2013 гг. (+20,40 и +20,45 ºС) и слабозасушливой погоды (ГТК = 1,19–1,21). В 2016 и 2018 гг. период формирования и созревания семян характеризовался теплой погодой (+17,35 и +18,63 ºС) с достаточным увлажнением (ГТК = 1,55 и 1,60). В 2017 г. были отмечены самые низкие за годы исследований среднесуточные температуры воздуха (+12,71 ºС) и избыточное влагообеспечение (ГТК = 2,07).
В июле 2015, 2017, 2018 гг. выпадение осадков в виде сильных ливней сопровождалось шквалистыми ветрами, спровоцировавшими незначительное полегание семенных травостоев.
Результаты исследований. В год посева (2011 г.) развитие растений клевера паннонского сорта Снежок проходило по озимому типу (фаза прикорневой розетки); перед уходом в зиму травостои находились в удовлетворительном состоянии. Перезимовка по годам пользования проходила в условиях от малоблагоприятных (осенне-зимний период 2011–2012 гг.), удовлетворительных (2012–2013, 2013–2014, 2014–2015, 2016–2017, 2017–2018 гг.) до благоприятных (2015–2016 гг.).
Зимостойкость по годам пользования составила 80–90%.
Во все годы пользования (г.п.) растения клевера паннонского хорошо отрастали. Самое раннее начало фазы отмечено в пятый год пользования (16 апреля), позднее — в шестой и седьмой (2 и 4 мая). В остальные годы пользования отрастание отмечено в третьей декаде апреля.
Продолжительность, как межфазных периодов, так и всего периода вегетации растений сильно зависела от метеорологических условий года пользования (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость продолжительности межфазных периодов развития
клевера паннонского сорта Снежок от метеорологических условий
Межфазный период «бутонизация – цветение» удлинялся с увеличением количества осадков (r = +0,84*). Фаза «стеблевание – бутонизация» — период, когда идет активное нарастание стеблестоя и закладываются репродуктивные органы растений, достоверно удлинялась с увеличением сумм осадков (r = +0,99**), эффективных температур (r = +0,89**) и влагообеспеченности (r = +0,95**).
Цветение травостоев клевера паннонского в зависимости от года пользования начиналось на 49–79 сутки (сут.) от начала отрастания — 17–22 июня (1–5-й г.п.), 7 июля (7-й г.п.). В травостое шестого года пользования зацветание наблюдалось 20 июля. Причиной такого позднего наступления фазы стали аномально холодные условия июня (среднесуточные температуры воздуха +13,8 ºС), на месяц задержавшие развитие растений.
Период цветения и созревания головок и семян в зависимости от года пользования занимал от 35 и 38 (1-й и 5-й г.п.) до 88 сут. (6-й г.п.). При прохождении фазы цветения значимое положительное влияние имела относительная влажность воздуха (r = +0,81*), отрицательное — среднесуточная температура (r = –0,77*). От этих двух показателей погоды зависела активность лёта насекомых-опылителей, которая повышалась при увеличении среднесуточных температур и снижении относительной влажности воздуха.
Высокая скорость опыления, завязывания и созревания семян в головках клевера паннонского сокращала продолжительность периода «цветение – созревание головок».
|
Наступление уборочной спелости полностью зависело от погодных условий вегетационных периодов. Самый ранний срок созревания головок и семян был отмечен в пятый и второй годы пользования (2016 и 2013 гг.) — 29 и 31 июля при самых высоких за семь лет исследований среднесуточных температурах воздуха и низких показателях сумм осадков, влагообеспеченности и относительной влажности воздуха. Самый длинный — в шестой год пользования (2017 г.) — 16 октября. В остальные годы пользования полное созревание головок и семян наступало в первой и второй декадах августа.
Продолжительность вегетационного периода в зависимости от складывающихся погодных условий колебалась от 93 до 167 суток. Получены тесные достоверные положительные корреляции с суммой выпавших осадков (r = +0,92**), влагообеспеченностью (r = +0,91**), относительной влажностью воздуха (r = +0,80*) и отрицательная — со среднесуточной температурой воздуха (r =
–0,93**) (рис. 3).
Как показали исследования, высота растений клевера паннонского в фазу созревания головок и семян соответствовала градации «высокая» и «очень высокая» [3]. Она увеличивалась с возрастом от 43,9 и 45,6 см (травостои первого и второго года пользования) до 88,8 и 84,4 см (травостои шестого и седьмого годов пользования). Средние значения по высоте получены в третий–пятый годы пользования: 43,9–63,1 см.
|
градусы |
Рис. 3. Продолжительность вегетационного периода
в зависимости от метеорологических условий года исследования
Клевер паннонский относится к культурам, устойчивым к полеганию. Однако в зависимости от складывающихся условий вегетационного периода семенные травостои способны полегать. Основная причина полегания — мощно развитая наземная масса и шквалистые ветры, наблюдаемые в периоды от полного цветения до созревания головок. По проведенным оценкам и учетам нами были выделены три года из семи, когда наблюдалось данное явление. В четвертый и седьмой годы пользования (2015 и 2018 гг.) травостои полегли незначительно — 12,7 и 10,8%, в шестой (2017 г.) полегание достигало максимальных значений за все годы исследований, но не превышало 37,4%.
Как отмечают авторы Е.В. Боголюбова и З.В. Агаркова, проводившие исследования на сорте клевера паннонского Премьер [8], растения в первые два года жизни активно формируют корневую систему, поэтому в эти годы урожайность наземной массы невысока. Начиная с третьего года жизни (второго года пользования) эта величина резко возрастает за счет увеличения числа и высоты побегов и долевого участия наиболее продуктивных — генеративных.
По данным наших исследований, в первый год пользования (2012 г.) травостой обладал слаборазвитой наземной частью, к уборке на семена сформировались растения с двумя–тремя генеративными стеблями. Зеленая и сухая масса травостоя в фазу созревания головок и семян была невысокой и составляла 713 и 150 г на 1 м2 (рис. 4).
Рис. 4. Наземная масса клевера паннонского сорта Снежок
в фазу созревания головок и семян
С возрастом травостоя сбор зеленой массы повышался с 1367 г/м2 (2013 г.,
второй г.п.) до 4212 г/м2 (2018 г., седьмой г.п.), сухой — с 568 до 1965 г/м2.
Анализ структуры семенного травостоя клевера паннонского показал, что в первый год пользования формировался разреженный травостой с общим количеством стеблей 94,7 шт./м2 и долей участия в нем генеративных стеблей 53,5%. Несмотря на то что насчитывалось всего 73,3 головки, большая их часть (87,3%) была полностью сформированной и зрелой, со 100%-ном содержанием в них выполненных семян (табл. 1).
1. Структура семенного травостоя клевера паннонского сорта Снежок
|
Год урожая |
Количество на 1 м2, шт. |
Масса семян, г на 1 м2 |
||||
|
стеблей |
головок |
|||||
|
общее |
в т. ч. генеративных |
общее |
в т. ч. зрелых |
общая |
в т. ч. нормально развитых |
|
|
2012 |
94,7 |
50,7 |
73,3 |
64,0 |
1,8 |
1,8 |
|
2013 |
354,7 |
186,7 |
274,7 |
234,7 |
39,9 |
38,7 |
|
2014 |
634,0 |
256,0 |
238,0 |
212,0 |
31,3 |
30,9 |
|
2015 |
493,3 |
289,3 |
382,7 |
377,3 |
47,5 |
46,3 |
|
2016 |
516,0 |
293,3 |
336,0 |
336,0 |
42,8 |
40,9 |
|
2017 |
441,3 |
386,7 |
374,7 |
212,0 |
14,6 |
13,9 |
|
2018 |
586,0 |
386,0 |
838,0 |
768,0 |
87,6 |
84,8 |
|
Среднее |
445,7 |
264,1 |
359,6 |
314,9 |
37,9 |
36,8 |
|
НСР05 |
81,9 |
93,6 |
97,1 |
96,8 |
28,2 |
27,9 |
Начиная со второго года пользования (2013 г.) формировались травостои с показателями структуры, позволяющими отнести их к категории высокопродуктивных.
Густота стеблей в зависимости от года пользования колебалась от 354,7 (2013 г., 2-й г.п.) до 634,0 шт./м2 (2014 г., 3-й г.п.). Каких-либо закономерностей в изменении данного показателя по годам исследований отмечено не было.
Плотность генеративного стеблестоя увеличивалась с возрастом травостоев. Полученные нами данные подтверждаются ранее проведенными исследованиями в ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в 2005–2008 гг. [9].
Число сформированных головок на 1 м2 колебалось от 238,0 (2014 г., 3-й г.п.) до 838,0 шт. (2018 г., 7-й г.п.). Отмечена тенденция к его увеличению с повышением возраста травостоя. Количество головок в травостоях повышалось с увеличением количества выпавших осадков в период активного побегообразования и закладывания репродуктивных органов растений, количество зрелых головок — среднесуточных температур воздуха в период «бутонизация – цветение» (r = +0,78*, R2 (коэффициент детерминации) = 60,5). В более благоприятные годы для опыления цветков, завязывания и созревания семян (2016, 2015, 2018 гг.) содержание зрелых головок достигало 336,0–768,0 шт./м2, в менее благоприятные (2014 и 2017 гг.) — 212,0 шт./м2.
Доля зрелых головок в общем количестве во все годы исследований была высокой — 85,4–100,0%, только в нетипичном 2017 г. она составила 56,6%. Данный показатель находился в тесной положительной зависимости от среднесуточных температур воздуха (r = +0,93**, R2 = 87,4) и отрицательной от ГТК (r = –0,94**, R2 = 87,9) в период «отрастание – цветение».
По данным наших исследований, общая масса и масса нормально развитых семян находились в тесной положительной зависимости от количества зрелых головок на 1 м2. Коэффициенты корреляции составили +0,96** и +0,96**(R2 = 92,1 и 91,8).
Формирование цветков в головке зависело от складывающейся влагообеспеченности (ГТК) в период закладки и развития генеративных органов (r = +0,91). Так, в 2013 и 2014 гг. при засушливых и слабозасушливых условиях данного периода (ГТК = 1,0–1,3) среднее число цветков на головку было минимальным и составило 86,5 и 75,6 штук. В избыточно влажных условиях 2017 г. (ГТК более 1,7) – максимальным – 120,4 штук на головку. В остальные годы при достаточном увлажнении (ГТК = 1,3–1,7) в головках содержалось 97,8–109,4 цветков (табл. 2).
2. Показатели плодоношения клевера паннонского сорта Снежок
|
Год урожая |
Количество, шт. |
Обсемененность головок, % |
Масса семян с 1 головки, г |
|||
|
цветков в головке |
семян в головке |
общая |
выполненных |
|||
|
общее |
нормально развитых |
|||||
|
2012 |
97,8 |
76,9 |
75,8 |
78,6 |
0,117 |
0,114 |
|
2013 |
86,5 |
58,0 |
52,9 |
67,1 |
0,168 |
0,164 |
|
2014 |
75,6 |
48,6 |
44,4 |
64,3 |
0,184 |
0,168 |
|
2015 |
101,2 |
66,0 |
60,4 |
65,2 |
0,238 |
0,233 |
|
2016 |
105,5 |
77,4 |
73,1 |
73,3 |
0,267 |
0,262 |
|
2017 |
120,4 |
43,8 |
42,6 |
36,4 |
0,214 |
0,206 |
|
2018 |
109,4 |
67,2 |
64,0 |
61,4 |
0,284 |
0,273 |
|
Среднее |
99,5 |
62,5 |
59,3 |
63,8 |
0,210 |
0,202 |
|
НСР05 |
8,0 |
14,7 |
13,7 |
13,8 |
0,055 |
0,053 |
При формировании даже значительного количества цветков обсемененность головок редко достигает 100%. В наших исследованиях данный показатель в зависимости от метеорологических условий года исследования изменялся от 36,4 до 78,6%. Значительное колебание показателя объясняется тем, что клевер паннонский — энтомофильное растение, цветки его опыляются шмелями и пчелами, от наличия и работы которых зависит количество завязавшихся семян в головке. Максимальные значения обсемененности были получены в 2012 и 2016 гг. В 2012 г. наблюдалось характерное для многолетних бобовых трав явление, когда происходит компенсация недостающего признака продуктивности другим: при снижении плотности стеблестоя возрастало количество хорошо развитых головок с повышенным содержанием в них семян, в т. ч. выполненных. Причина повышенной обсемененности головок в 2016 г. — благоприятные для лёта насекомых-опылителей погодные условия периода цветения и созревания головок в травостоях, когда на фоне почти полного отсутствия дождей (выпало 3 мм осадков), дневная температура редко опускалась ниже 20 ºС (4 раза за 18 дней). Низкая обсемененность головок отмечена в 2017 г. (36,4%). Цветение травостоя в этот год (20.07…31.07) проходило при ежедневных осадках (ГТК = 2,94) и невысоких среднесуточных температурах воздуха с колебаниями от 14,91 до 23,14 ºС. Только три дня (без осадков и с температурами воздуха выше 20 ºС) из 12-ти были оптимальными для опыления цветков и завязывания семян.
Масса завязавшихся и полностью выполненных семян в головке, в отличие от количества и обсемененности, не зависела от погодных условий и увеличивалась с возрастом травостоя. В первый год пользования она была минимальной. До третьего года пользования увеличивалась, но не превышала 0,200 г на головку. Начиная с четвертого года пользования, в головке формировались более полновесные семена.
Клевер паннонский в силу своих биологических особенностей, таких как высокая зимостойкость и засухоустойчивость, долголетность, неполегаемость травостоя, хорошая посещаемость насекомыми-опылителями, характеризуется более стабильной по годам семенной продуктивностью в сравнении с клевером луговым и лядвенцем рогатым, что подтверждается рядом авторов [9]. В наших исследованиях вариабельность биологической и фактической семенной продуктивности была близка по значениям и составляла 67,6 и 66,6%. Для сравнения, у диплоидных сортов клевера лугового коэффициент вариации по фактической семенной продуктивности составил 69,2% [10], лядвенца рогатого сорта Солнышко достигал 89,0% [11]. Несмотря на более низкие колебания по годам исследований, семенная продуктивность клевера паннонского подвержена влиянию как возраста травостоя, так и погодных условий вегетационного периода.
Потенциальная семенная продуктивность клевера паннонского очень высокая. Использование однократного посева в течение длительного срока (7 лет), при достаточном техническом обеспечении, дает возможность получения в среднем 3,97 ц/га семян, а в благоприятные годы до 8,48 ц/га (рис. 5).
Рис. 5. Урожайность семян клевера паннонского сорта Снежок
Фактическая урожайность семян была на 67,5% ниже биологической и составляла в среднем 1,29 ц/га, с колебаниями от 0,04 и 0,71 ц/га в годы, неблагоприятные для получения семян (2012 и 2017 гг., 1-й и 6-й г.п.), до 2,82 ц/га — в благоприятные (2016 г., 5-й г.п.).
Была отмечена тенденция повышения уровня семенной продуктивности с увеличением возраста травостоя.
В 2012 г. (1-й г.п.) низкая урожайность семян была обусловлена слабым развитием наземной массы. С 2013 г. (2-й г.п.) по 2016 г. (5-й г.п.) уровень как биологической, так и фактической урожайности семян был высок, а колебания по годам связаны с изменяющимися метеорологическими условиями в отдельные периоды роста и развития растений. В неблагоприятных погодных условиях 2017 г. получены низкие урожаи семян. В возрастном травостое (7-й г.п.) и при благоприятных для формирования и созревания головок и семян условиях года исследования (2018 г.) биологическая урожайность семян достигала максимальных значений, а фактическая составила 1,33 ц/га.
Выводы. Продолжительность вегетационного периода клевера паннонского Снежок составляла по годам исследований 93–110 сут., за исключением нетипичного по погодным условиям 2017 г. (167 сут.). Отмечено удлинение периода от отрастания до начала цветения с повышением возраста травостоя.
Высота растений, сбор зеленой массы и сухого вещества в фазу созревания головок и семян увеличивались с возрастом травостоя, также наблюдалось увеличение количества генеративных стеблей и головок.
Показатели плодоношения (количество цветков в головке, общее число и нормально развитых семян в головке, обсемененность соцветия) сильно зависели от погодных условий, определяющих лёт насекомых-опылителей.
Масса семян с головки увеличивалась с возрастом травостоя и была менее подвержена влиянию метеорологических условий.
Уровень семенной продуктивности клевера паннонского больше зависел от возраста травостоя (отмечена тенденция ее увеличения с возрастом травостоя), чем от погодных условий вегетационного периода. Однако вариабельность семенной продуктивности была ниже, чем у лядвенца рогатого и клевера лугового различного типа спелости.
Нами установлено, что потенциальная семенная продуктивность в благоприятные годы может достигать 8,48 ц/га. Фактическая урожайность семян в среднем за годы исследований составляла 1,29 ц/га с колебаниями от 0,71 (2017 г.) до 4,63 ц/га (2015 г.).
1. Грипась М.Н., Арзамасова Е.Г., Попова Е.В., Онучина О.Л. Новые сорта клевера вятской селекции [электронный ресурс] // Адаптивное кормопроизводство. – 2018. – № 3. – С. 34–44. – URL: http://www.adaptagro.ru/images/journals/afp1809.
2. Грипась М.Н., Арзамасова Е.Г., Попова Е.В. Новый вид клевера для европейского северо-востока России // Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве : материалы III Междунар. науч.-практ. конф., 4–5 апреля 2017 г. / под общ. ред. В.А. Сысуева. – Киров : НИИСХ Северо-Востока, 2017. – С. 350–353.
3. Широкий унифицированный классификатор СЭВ рода Trifolium L. – Ленинград : ВИР, 1983. – 30 с.
4. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. – М. : ВНИИК, 1987. – 197 с.
5. Методические указания по селекции и первичному семеноводству клевера. – М. : ВНИИК, 2002. – 72 с.
6. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. – М., 1985. – 263 с.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351 с.
8. Боголюбова Е.В., Агаркова З.В. Сорт клевера паннонского Премьер // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2014. – № 2. – С. 26–32.
9. Кшникаткина А.Н., Галиуллин А.А., Куликов Д.И. Некоторые итоги изучения клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.) при интродукции в Среднем Поволжье // Нива Поволжья. – 2009. – № 3 (12). – С. 70–73.
10. Зарьянова З.А. Семенная продуктивность сортов клевера лугового различного типа спелости в условиях северной части Центрально-Черноземного региона // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2012. – № 2. – С. 108–115.
11. Попова Е.В. Приемы формирования семенного травостоя лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.) в условиях Северо-Восточного региона Нечерноземной зоны России : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. – Киров, 2009. – 12 с.
