Введение. Кунжут культурный или индийский (Sesamum indicum L.) – однолетнее теплолюбивое растение семейства Кунжутовые (Pedaliaceae). Родиной этого растения считают Африку, но еще в глубокой древности оно широко распространилось в азиатских странах [1].
Семена кунжута содержат 50…64 % масла, до 27 % белка и 20 % углеводов [2]. Цвет семян может варьировать от белого и желтого до коричневого и черного, что обусловлено биохимическими функциями, участвующими в метаболизме белков и масел [3].
Масло кунжута используют для изготовления различных мазей, пластырей, эмульсий, других продуктов фармакологии и косметических препаратов. На сегодняшний день отмечают заинтересованность к покупке кунжутного масла вместо горчичного из-за меньшего содержания холестерина и ненасыщенных жирных [4]. Кунжут известен не только высоким содержанием масла и антиоксидантными свойствами, но и устойчивостью к изменению климата [5]. Эту культуру считают растением короткого дня, и ее цветение в значительной степени зависит от фотопериода [6].
Первые попытки выращивания кунжута в России относят к 1777 г., на Кубани его начали возделывать в 1927 г. Плановую селекционную работу по выведению сортов этой культуры, пригодных для юга европейской части страны, проводили во Федеральном научном центре «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта», исходным материалом служила коллекция Всероссийского институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) [1].
Возделывание кунжута возможно только в южных широтах, на территориях с температурными показателями мая не ниже 14…15 °С и июля не ниже 23…24 °С [7]. Климатические условия южных регионов РФ, в частности, Астраханской области, отвечают биологическим требованиям растений кунжута к теплу. Однако на сегодняшний день на территории РФ нет его производственных посевов, единственный источник поступления продукции к российским потребителям – импорт. В 2019 г. в РФ было ввезено 14647,3 т кунжута на сумму 31217,3 тыс. долл. США; в 2020 г. – 14398,2 т на 26367,1 тыс. долл.; в 2021 г. – 16594,8 т на 30245,6 тыс. долл. Такая высокая зависимость представляет угрозу для продовольственной безопасности страны [8].
Для уменьшения объемов импорта кунжута в РФ возможно выращивание этой культуры в южных регионах. Следует отметить, что в Астраханской области, наряду с наличием достаточного количества активных температур для вегетации кунжута, присутствуют климатические стресс-факторы, ограничивающие продуктивность растений, поэтому важно выращивать сорта, адаптированные к условиям региона.
Цель исследования – выделение образцов кунжута, адаптивных к климатическим условиям Астраханской области для дальнейшего вовлечения их в селекцию.
Для достижения поставленной решали следующие задачи: изучить образцы кунжута с учетом биологических требований культуры к факторам внешней среды; определить уровень проявления хозяйственно ценных признаков и адаптивных свойств образцов в условиях региона; выделить перспективные образцы с урожайностью 1,5…2,5 т/га и продолжительностью периода вегетации 105…120 суток, адаптивные к условиям зоны исследования.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2020–2022 гг. на орошаемом участке ФГБНУ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Прикаспийский аграрный федеральный научный центр Российской академии наук» (ФГБНУ «ПАФНЦ РАН»). Материалом для исследования служили 70 коллекционных образцов. Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР). Стандарт – сорт Солнечный.
Опыт закладывали в трехкратной повторности. Семена кунжута высевали из расчета густоты стояния 102 тыс. шт. раст./га (0,14 × 0,7 м) нормой высева 2…4 кг/га. Посев проводили на глубину 2…3 см с междурядьем 0,7 м при прогревании почвы до 15…16 °C во 2-ой или 3-ей декаде мая. После появления 2…3 настоящих листьев вручную проводили первую прорывку, через 7…8 дней – вторую (окончательная) для формирования заданной густоты стояния. Способ полива – капельное орошение, которое проводили после достижения влажности почвы 70…75 % НВ, оросительная норма за вегетационный период составляла 2400…2800 м3/га (в зависимости от метеорологических условий года).
Удобрения вносили при ранневесенней обработке почвы, в период вегетации проводили три подкормки посредством фертигации: азотные удобрения – дозой 25…30 кг д.в./га и фосфорные – дозой 30…40 кг д.в./га. за одну подкормку. На протяжении всего периода вегетации на делянках кунжута осуществляли уничтожение сорной растительности механическим способом с одновременным рыхлением почвы для обеспечения воздухообмена и уменьшения потерь влаги в почве.
Несмотря на то, что в Астраханской области складывается неблагоприятная фитосанитарная обстановка, вспышек болезней и массового нашествия вредителей на посевах кунжута не отмечали. Растения кунжута страдают от листогрызущих вредителей (совки, тли, трипсы, клещи), против них применяли такие инсектициды, как Кораген, КС; Борей Нео, СК; Брейк, МЭ в дозах, рекомендованных производителем. Обработку осуществляли при превышении ЭПВ.
К уборке кунжута приступали при пожелтении растений, опадении листьев и созревании семян в нижних коробочках растений, избегая растрескивания нижних коробочек. Подлежащие уборке растения срезали, обмолачивали вручную, далее связывали в снопы и расставляли для просушки и дозревания вдоль натянутых шпалер верхушками вверх.
Почва опытного участка – светло-каштановая тяжелосуглинистая иловато-крупнопылеватая по гранулометрическому составу со следующими агрохимическими характеристиками: содержание калия (по Мачигину) – повышенное (265 мг/кг) и фосфора (по Мачигину) – среднее (28,5 мг/кг), гумуса – 0,90 % (малогумусная), реакция рН в солевой вытяжке – 7,64 ед., хлора в слое 0…0,2 м – 0,14 ммоль/100 г (незасоленная).
Потребность кунжута в тепле, выраженная через сумму активных температур, составляет 2500…3000 °C [9]. В 2020–2022 гг. величина этого показателя была достаточной для вегетации кунжута. Отрицательное влияние на рост и развитие растений кунжута, вызывая образование пустоцветов, оказывают такие стрессовые факторы климата Астраханской области как атмосферная засуха и суховеи. В 2020–2022 гг., а также по среднемноголетним показателям, климатические условия могли оказывать неблагоприятное воздействие на урожайность кунжута, о чем свидетельствуют величины ГТК. Так, в 2020 г. ГТК составил 0,13, в 2021 г. – 0,39, в 2022 г. – 0,34, среднемноголетний – 0,41 (табл. 1). В годы исследований климатические условия характеризовались как сухие (менее 0,4), по среднемноголетним показателям – очень засушливые (0,4…0,7).
Таблица 1 – Метеоусловия за период вегетации кунжута
|
Декада |
∑ температур, выше 10 ºС |
Осадки, мм |
ГТК |
|||||||||
|
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
норма |
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
норма |
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
норма |
|
|
Май |
||||||||||||
|
III |
196,6 |
247,5 |
193,0 |
213,5 |
21,1 |
11,0 |
13,2 |
8,3 |
1,07 |
0,44 |
0,68 |
0,39 |
|
Июнь |
||||||||||||
|
I |
234,7 |
200,5 |
231,5 |
210,5 |
12,9 |
23,7 |
0,0 |
8,7 |
0,55 |
1,18 |
0,00 |
0,41 |
|
II |
284,7 |
242,2 |
245,7 |
232,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
9,9 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,43 |
|
III |
250,3 |
299,2 |
251,3 |
241,5 |
1,2 |
13,0 |
4,7 |
13,1 |
0,05 |
0,43 |
0,19 |
0,54 |
|
∑ |
769,7 |
741,9 |
728,5 |
684,5 |
14,1 |
36,7 |
4,7 |
31,7 |
0,18 |
0,49 |
0,06 |
0,46 |
|
Июль |
||||||||||||
|
I |
294,2 |
271,0 |
225,7 |
247,1 |
0,0 |
12,0 |
12,0 |
8,8 |
0,00 |
0,44 |
0,53 |
0,36 |
|
II |
281,7 |
292,3 |
255,8 |
255,8 |
0,0 |
1,4 |
1,4 |
8,8 |
0,00 |
0,05 |
0,05 |
0,34 |
|
III |
295,9 |
300,1 |
269,8 |
274,9 |
0,7 |
11,5 |
10,6 |
6,3 |
0,02 |
0,38 |
0,39 |
0,23 |
|
∑ |
871,8 |
863,4 |
751,3 |
777,8 |
0,7 |
24,9 |
0,0 |
23,9 |
0,01 |
0,29 |
0,32 |
0,31 |
|
Август |
||||||||||||
|
I |
248,0 |
304,2 |
285,3 |
253,6 |
6,5 |
0,0 |
0,0 |
6,1 |
0,26 |
0,00 |
0,00 |
0,24 |
|
II |
219,7 |
297,7 |
297,0 |
243,8 |
0,7 |
0,0 |
0,3 |
4,5 |
0,03 |
0,00 |
0,01 |
0,18 |
|
III |
249,2 |
268,6 |
295,9 |
243,0 |
0,0 |
5,7 |
0,3 |
7,7 |
0,00 |
0,21 |
0,01 |
0,32 |
|
∑ |
716,9 |
870,5 |
878,2 |
740,4 |
7,2 |
5,7 |
0,6 |
18,3 |
0,10 |
0,07 |
0,01 |
0,25 |
|
Сентябрь |
||||||||||||
|
I |
226,6 |
166,5 |
176,4 |
195,5 |
0,0 |
16,4 |
2,1 |
7,0 |
0,00 |
0,98 |
0,12 |
0,36 |
|
II |
170,4 |
173,3 |
183,5 |
172,0 |
0,0 |
0,3 |
19,0 |
8,4 |
0,00 |
0,02 |
1,04 |
0,49 |
|
III |
153,3 |
120,7 |
171,6 |
143,0 |
0,0 |
30,8 |
2,1 |
10,2 |
0,00 |
2,55 |
0,12 |
0,71 |
|
∑ |
550,3 |
460,5 |
531,5 |
510,5 |
0,0 |
47,5 |
23,2 |
25,4 |
0,00 |
1,03 |
0,44 |
0,50 |
|
Октябрь |
||||||||||||
|
I |
136,8 |
22,4 |
0,0 |
95,7 |
0,0 |
0,0 |
10,0 |
4,5 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,47 |
|
II |
141,7 |
85,9 |
0,0 |
77,8 |
0,0 |
1,9 |
2,9 |
7,0 |
0,00 |
0,22 |
0,00 |
0,90 |
|
III |
52,7 |
34,0 |
0,0 |
34,1 |
0,0 |
0,8 |
25,9 |
9,0 |
0,00 |
0,24 |
0,00 |
2,64 |
|
∑ |
331,2 |
142,3 |
0,0 |
189,5 |
0 |
2,7 |
38,8 |
20,5 |
0,00 |
0,19 |
0,00 |
1,08 |
|
Сумма |
3436,5 |
3326,1 |
3082,5 |
3116,2 |
43,1 |
128,5 |
104,5 |
128,1 |
0,13 |
0,39 |
0,34 |
0,41 |
При проведении исследований использовали методику проведения полевых опытов (Б. А. Доспехов) [10], методические указания Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (под редакцией Г. Г. Давидяна и др.) [11], методику определения экологической пластичности bi и стабильности σ2d (S.A. Eberhart, W.A. Rassell) [12]. Статистическую обработку данных осуществляли методом однофакторного дисперсионного анализа [10].
Результаты и обсуждение. В 2020 г. продолжительность вегетационного периода образцов кунжута находилась в диапазоне 97…103 дня и соответствовала скороспелой группе спелости (98…105 дней), при величине этого показателя у стандарта 92 суток (табл. 2). В 2021 г. продолжительность вегетации стандарта составила 103 дня, у выделившихся образцов – 108…122 суток, что характерно для среднеспелой группы (116…125 суток). В 2022 г. у образца К-1506 из Венесуэлы величина этого показателя составляла 100 дней (скороспелая группа), у остальных она была равна 106…109 суткам (среднескороспелая группа), продолжительность вегетация стандарта достигала 106 суток.
Урожайность лучших образцов в 2020 г. варьировала от 2,2 до 3,1 т/га и достоверно (p≤0,05) превысила величину этого показателя у стандарта (1,7 т/га): К-188 – на 1,4 т/га; К-1506 и К-594 – на 0,8 т/га, К-1060 и К-239 – на 0,5 т/га. В 2021 г. эти 5 образцов, наоборот, характеризовались меньшим на 0,2…1,4 т/га сбором семян, по сравнению со стандартом (2,7 т/га). В 2022 г. у двух образцов урожайность превышала величина этого показателя у стандарта (2,4 т/га): К-188 (Турция) – на 0,4 т/га, К-1060 (Индия) – на 0,1 т/га. У 3 остальных образцов она была ниже, чем у сорта Солнечный, на 0,8…1,1 т/га. В среднем за годы исследования только один образец К-188 по сбору семян (2,80 т/га) превзошел стандарт на 0,53 т/га.
Таблица 2 – Хозяйственно ценные признаки лучших образцов кунжута
|
Образец |
Проис-хожде-ние |
Продолжительность вегетации, сут. |
Урожайность, т/га |
Масса 1000 семян, г |
||||||
|
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
||
|
Солнеч-ный, st |
Россия |
92 |
103 |
106 |
1,7 |
2,7 |
2,4 |
3,1 |
3,2 |
3,0 |
|
188 |
Турция |
100 |
110 |
106 |
3,1 |
2,5 |
2,8 |
3,5 |
3,0 |
3,1 |
|
1060 |
Индия |
97 |
108 |
106 |
2,2 |
1,3 |
2,5 |
2,7 |
2,4 |
3,1 |
|
239 |
Греция |
102 |
122 |
109 |
2,2 |
1,6 |
1,3 |
3,1 |
3,1 |
3,4 |
|
1506 |
Венесу-эла |
101 |
117 |
100 |
2,5 |
1,9 |
1,5 |
3,3 |
3,0 |
2,2 |
|
594 |
Таджи-кистан |
103 |
118 |
109 |
2,5 |
2,0 |
1,6 |
3,0 |
2,8 |
2,8 |
|
НСР05 |
6,2 |
8,7 |
4,9 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,2 |
|
Масса 1000 семян у испытуемых образцов в 2020 г. составляла 2,7…3,5 г. Величину этого показателя выше, чем у стандарта, отмечали у образцов К-188 (на 0,4 г) и К-1506 (на 0,2 г). У образца К-239 крупность семян находилась на одном уровне со стандартом (3,1 г). В 2021 г. у всех образцов масса 1000 семян была меньше, чем у стандарта (3,2 г), на 2,4…3,1 г. В 2022 г. превосходство над стандартом (масса 1000 семян 3,0 г) на 0,1…0,4 г отмечали только у двух образцов.
На варьирование изучаемых признаков (продолжительность периода вегетации, урожайность, масса 1000 семян) большее влияние (57,1…75,5 %) оказывали условия возделывания кунжута, меньшее (24,5…42,9 %) – генетические особенности образцов (табл. 3). Поэтому при изучении и выделении перспективных образцов, которые в дальнейшем могут быть вовлечены в процессы создания сортов, адаптивность к таким стрессовым факторам Астраханской области как низкое почвенное плодородие, резко-континентальный климат, атмосферная засуха, иссушающие восточные ветра, следует считать одним из главных требований.
Таблица 3 – Степень влияния межгрупповой (генотипической) и
внутригрупповой (фенотипической) изменчивости на общую
изменчивость признаков образцов кунжута
|
Признак |
Степень влияния межгрупповой и внутригрупповой изменчивости (%) |
|
|
межгрупповая изменчивость |
внутригрупповая изменчивость |
|
|
Продолжительность периода вегетации, сут. |
24,5 |
75,5 |
|
Урожайность, т/га |
42,9 |
57,1 |
|
Масса 1000 семян, г |
35,1 |
64,9 |
Условия вегетации в 2020 г. были благоприятными для возделывания кунжута с индексом условий среды (Ij) равным 0,24, в 2021 и 2022 гг. – неблагоприятными с индексами условий среды -0,13 и -0,11 соответственно (табл. 4). Три из пяти выделенных образцов относились к интенсивной группе (bi больше 1) у К-239 коэффициент регресии был равен 2,05, К-1506 – 2,18, К-594 – 1,91. Стандарт входил в группу экстенсивных генотипов (bi = -2,39). Все образцы формировали стабильный по годам урожай семян (σ2d = 0,04…0,35).
Таблица 4 – Адаптивность образцов кунжута (2020–2022 гг.)
|
Образец |
Урожайность (среднее за 2020–2022 гг.) |
bi
|
Отклонение фактической урожайности от теоретической |
σ2d |
||
|
2020 г. |
2021 г. |
2022 г. |
||||
|
Солнечный, st |
2,27 |
-2,39 |
0,00 |
0,13 |
-0,27 |
0,09 |
|
188 |
2,80 |
1,28 |
-0,01 |
-0,14 |
0,14 |
0,04 |
|
1060 |
2,00 |
0,95 |
-0,03 |
-0,58 |
0,11 |
0,35 |
|
239 |
1,70 |
2,05 |
0,01 |
0,16 |
0,23 |
0,08 |
|
1506 |
1,97 |
2,18 |
0,01 |
0,21 |
0,24 |
0,10 |
|
594 |
2,03 |
1,91 |
0,01 |
0,21 |
0,21 |
0,09 |
|
Ij |
|
|
0,24 |
-0,13 |
-0,11 |
|
Выводы. В среднем за 2020–2022 г. из 70 изученных образцов кунжута наибольшую урожайность сформировали К-188 (Турция) – 2,80 т/га, К-594 (Таджикистан) – 2,03 т/га, К-1060 (Индия) – 2,00 т/га, К-1506 (Венесуэла) – 1,97 т/га, К-239 (Греция) – 1,70 т/га. Стандарт Солнечный (2,27 т/га) по урожайности превзошел образец К-188.
Наиболее адаптивными к условиям Астраханской области оказались образцы К-239 (Греция), bi – 2,05 и σ2d – 0,08; К-1506 (Венесуэла), bi – 2,18 и σ2d – 0,10; К-594 (Таджикистан), bi – 1,91 и σ2d – 0,09.
В качестве перспективного селекционного материал для создания новых сортов кунжута можно рекомендовать образцы К-188 (Турция), К-1506 (Венесуэла) и К-594 (Таджикистан), которые в условиях Астраханской области за период исследований продемонстрировали высокую адаптивность и среднюю урожайность более 2,0 т/га.
