CC BY
37
УДК 633.933:631.5
Н.Р. Киньшакова, А.Ф. Степанов, С.П. Чибис
ВЛИЯНИЕ СРОКА ПОСЕВА НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕМЯН АСТРАГАЛА ГАЛЕГОВИДНОГО
Для разработки приемов возделывания и использования астрагала галеговидного на семена в южной лесостепи Западной Сибири выявлены особенности роста и развития, формирования травостоя культуры, ее отношение к факторам внешней среды. В исследованиях задействованы полевой и лабораторный методы. В статье изложен материал по изучению девяти сроков посева астрагала галеговидного в Западной Сибири. Бобовое многолетнее травянистое растение характеризуется хорошей биологической пластичностью, сочетает высокую продуктивность с экологической устойчивостью. Установлено, что лучшие условия для формирования его травостоя и получения максимальной урожайности семян наблюдаются при ранневесеннем посеве - 5-15 мая: отмечена повышенная полевая всхожесть семян, хорошая сохранность и перезимовка растений. Урожайность семян при таком сроке посева в среднем - 758-799 кг/га. Астрагал галеговидный эффективно использовал солнечную радиацию для создания органического вещества, но в течение периода вегетации с различной производительностью: в фазе стеблевания культуры КПД ФАР достигал 3,6%, в фазе бутонизации и цветения - 4,5-6,1%, что связано с его высокой облиственностью (46-77%). После начала цветения нижние листья постепенно опадали, это привело к снижению КПД ФАР в фазе плодоношения до 5,1%. В среднем за годы исследований энергия прорастания и лабораторная всхожесть были сравнительно невысокими - соответственно 11-18 и 28-36%, масса 1000 семян - 12,3-12,6 г. Прорастание семян астрагала ограничивалось образовавшейся во время созревания твердокаменностью. При полной спелости ее показатель - 80-90% от общей массы, поскольку растение интродуцировано из дикой флоры. Семена астрагала лучше прорастали из верхней части соцветия, в нижней части имели плотную оболочку и начинали прорастать только после скарификации. Между всхожестью и массой 1000 семян отмечена тесная прямая зависимость (г = 0,92 ± 0,05).
Ключевые слова: астрагал галеговидный, срок посева, длина соцветия, травостой, урожайность семян.
Введение
В решении проблемы кормов, укреплении и стабилизации кормовой базы в ЗападноСибирском регионе определенное место должно занять освоение и более широкое внедрение в производство высокопродуктивных интродуцированных растений - резерва традиционных кормовых культур.
Для создания прочной кормовой базы для животноводства и ликвидации дефицита белка значительное место отводится многолетним бобовым травам. Перспективным для условий Западной Сибири высокобелковым кормовым растением является астрагал галеговидный. Для него характерно высокое содержание протеина (18,5-25,2% на сухое вещество), аскорбиновой кислоты - 96-133 мг/100 г сырой массы. В его листьях содержится значительное количество незаменимых аминокислот с преобладанием лизина и золина. Особенность астрагала в высоком содержании метионина - дефицитной кислоты для бобовых растений [1]. Это морозостойкое, выдерживающее кратковременные засухи растение, которое можно использовать для приготовления сенажа, травяной муки и гранул. По урожайности кормовой массы астрагал галеговидный не уступает традиционно возделываемым в регионе видам -люцерне, эспарцету, но по периоду хозяйственного значения травостоя превышает их на два - четыре года [2].
Однако применение астрагала галеговидного в Западной Сибири пока не нашло значимого распространения, поскольку его биология и агротехника в регионе недостаточно изучены. Пока для широкого внедрения в производство нет семян этой ценной культуры в необходимой потребности.
В этой связи нами в южной лесостепи Омской области в 2002-2007 гг. проведены исследования.
© Киньшакова Н.Р., Степанов А.Ф., Чибис С.П., 2015
Объекты и методы
Полевые опыты закладывали в 2002 и 2004 гг. на опытном поле ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Почва опытного участка - лугово-черноземная маломощная малогумусовая средне-суглинистая.
Объектом исследований являлся астрагал галеговидный (местная омская популяция). Учетная площадь делянок - 10 м , повторность 4-кратная, их расположение систематическое. Посев астрагала проводили по чистому черному пару широкорядным способом (через 45 см) с нормой высева 2 млн всхожих семян/га. Глубина заделки семян - 2-4 см.
Убирали семена при побурении бобиков в верхней части соцветия с последующим пересчетом урожая семян к 100%-ной чистоте и стандартной 10%-ной влажности.
В исследованиях использовали апробированные методики, разработанные ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, и методические указания по семеноведению интродуцентов [3, 4].
Погодные условия в годы исследований (2002-2007) были различными, но достаточно типичными для климата Омской области. Наиболее существенное влияние на урожайность астрагала галеговидного оказали метеорологические условия вегетационного периода, особенно тепло- и влагообеспеченность. Вегетационный период 2002, 2003, 2005 и 2007 гг. был влажным, с неравномерным распределением осадков, в 2006 г. сумма осадков соответствовала норме, а 2004 г. характеризовался высокими температурами воздуха и недобором осадков. Сумма эффективных температур выше 5°С в годы исследований находилась в пределах 2357-2709°С, превышая среднемноголетнюю на 62-414°С.
Результаты исследований
Выбор оптимального срока посева остается одним из наиболее важных элементов современной технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Посев в оптимальные сроки способствует получению высокого урожая и качества продукции при общем благоприятном фитосанитарном состоянии посевов, обеспечивает полную окупаемость средств, вкладываемых в возделывание культур [5].
Одной из характеристик приспособления вида к конкретным условиям являются полевая всхожесть семян и сохранность растений в течение вегетации. Полученные нами данные свидетельствуют: срок посева астрагала галеговидного влияет на период от посева до появления всходов и всхожесть семян. В более ранние сроки посева (5 и 15 мая) наблюдался растянутый период посев - всходы, составив 26-27 сут. При посеве астрагала 25 мая - 20 июня всходы появлялись на 5-8 сут быстрее. Посев культуры 5 июля позволил сократить этот период до 17 сут. Дефицит осадков (в 2002 г. на 23 мм меньше среднемноголетней нормы) и их отсутствие (2004) в третьей декаде июля стали причиной удлинения периода появления всходов (в среднем до 23 сут) у семян, высеянных 20 июля. Всходы астрагала при посеве 5 и 20 августа появлялись на 10-11-е сутки.
Вегетационный период 2002 г., 2007 г. отличался обилием осадков (больше нормы на 15 мм) и пониженными температурами воздуха (меньше среднемноголетней на 3,7°С). Максимальная полевая всхожесть семян (21,5-26,0%) отмечена в 2002 г. при посеве астрагала галеговидного в период с 5 мая по 5 июня при запасах продуктивной влаги 13-19 мм в слое почвы 0-10 см и 106-132 мм в слое 0-100 см. При посеве с 20 июня по 20 июля полевая всхожесть семян составляла 15,5-19,5% (влаги в слое почвы 0-10 см - 14-18 мм), а 5 и 20 августа - 10-13% (влаги в слое почвы 0-10 см - 15-20 мм).
Показатели запасов влаги по вариантам изменялись незначительно, но наблюдалась тенденция снижения полевой всхожести культуры при более поздних сроках посева по сравнению с ранневесенними. Влияние оказали количество и характер распределения осадков в период посев - всходы. При посеве, проведенном в мае и июне, распределение осадков было равномерным, в сумме 35-65 мм. На посевы 5 июля выпало всего 25 мм осадков. При сроках
посева 20 июля - 20 августа дожди в основном имели ливневый характер (сумма осадков 26-36 мм), это привело к выбиванию части семян из почвы и их смыву.
В закладке опыта 2004 г. наблюдались некоторые отличия. Полевая всхожесть семян культуры при посеве 5 мая - 5 июня была в 1,4-1,7 раза меньше, чем в те же сроки в закладке 2002 г. Причина - недостаточное увлажнение. Сумма осадков за этот период в 2002 г. составляла 75 мм, средняя температура воздуха - 12,5оС, а в 2004 г. осадков выпало лишь 33 мм, хотя температура была выше на 4,7оС. Аналогичная ситуация складывалась и при летних сроках посева. В 2004 г. всхожесть семян в 1,1-1,9 раза меньше, чем при посеве летом 2002 г. Продуктивной влаги в слое почвы 0-10 см с 20 июня по 5 августа содержалось 5-14 мм, в слое 0-100 см - 71-109 мм. Запасы продуктивной влаги при посеве с 5 мая по 20 июля были удовлетворительными (в слое 0-100 см от 91 до 125 мм), а 5 и 20 августа -плохими (в пределах 60-90 мм в слое почвы 0-100 см). К тому же в августе (за период прорастания семян) осадков выпало всего 60% от нормы.
Как по каждому году в отдельности, так и в среднем по двум закладкам максимальная полевая всхожесть отмечена при посеве астрагала галеговидного в первой декаде мая (22%), что на 5-8% больше, чем при посеве в июне - июле.
Срок посева существенного влияния на сохранность растений в течение вегетации не оказывал, в первый год жизни она составила 81-88%. С момента всходов до осени растения укоренялись и в зиму уходили в фазе стеблевания при высоте 23-38 см. Для нормального роста и развития астрагала галеговидного первого года жизни в условиях южной лесостепи Западной Сибири необходим период от всходов до окончания вегетации в 100-130 сут, сумма эффективных температур (выше +5°С) должна составлять не менее 1660-1720°С.
После перезимовки, на второй год жизни, отрастание астрагала в условиях южной лесостепи Омской области начинается в третьей декаде апреля, на 3-6 сут позже традиционных многолетних бобовых трав. Возобновление его вегетации не зависело от срока посева и в 2003 г. отмечено 25 апреля, в 2005 г. - 21 апреля. У астрагала галеговидного, в верхней части корня (на корневой шейке), почки возобновления расположены вертикально. Втягивание этой части растения по окончании вегетации в почву на 7-10 см как защитная реакция на низкие температуры способствовало хорошей перезимовке культуры (свыше 94%).
Анализ прохождения фенофаз в течение вегетации показал: самый продолжительный у астрагала галеговидного период от отрастания до бутонизации - 36-39 сут. Стеблевание и бутонизация наступали при поздних (20 июля - 5 августа) сроках посева: на 5-7 сут позже, чем при ранних (5-25 мая). Бутонизация у астрагала отмечалась 5-12 июня, период бутонизации короткий - от 3 до 6 суток. Цветение продолжительное, растения зацветали 6-13 июня и цвели до 25-30 июня. Период от отрастания до цветения составлял 46-51 сут [7].
Семена созревали в конце июля - начале августа. Раньше начинали созревать в нижней части кисти, позже наступало созревание в средней и верхней частях соцветий. Длина соцветия в первые три года использования травостоя на семена по вариантам опыта изменялась: в первый - от 32 до 55 см, в третий - от 42 до 60 и четвертый - от 50 до 65 см. Наименьшей она была при посеве астрагала в летние сроки - 32-57 см, тогда как при посеве 5-15 мая достигала 46-65 см.
В последующие годы использования травостоя на семена (пятый - седьмой годы жизни) существенных различий в длине соцветия астрагала по вариантам опыта не наблюдалось, она составляла 52-61 см. В среднем по двум 7-летним опытам отмечено уменьшение длины соцветия астрагала на 8-18 см при летних сроках посева (5 июня - 20 августа) по сравнению с ее показателями при весенних - 5-15 мая.
Высота семенного травостоя астрагала перед уборкой также зависела от срока посева и возраста культуры. В первый год уборки семян высота астрагала составляла 151-177 см, во
второй - четвертый повышалась до 172-227 см и была наибольшей при посеве в мае и августе - 217-227 см. В среднем за годы исследований высота астрагала составляла 151-183 см с тенденцией ее снижения от ранних весенних сроков к поздним летним.
Максимальная густота семенного травостоя культуры в среднем по двум закладкам опыта наблюдалась практически во все годы жизни при ранних сроках посева: во второй -47-57 побегов/м2, в третий - 66-70, четвертый - 80-83 шт/м2. Эта же тенденция отмечена и в последующие годы жизни, густота травостоя от посева 5-15 мая к 20 августа снижалась на 6-61%.
Особенности формирования травостоя астрагала в зависимости от срока посева сказались на его засоренности. В первый год жизни (2002, 2004) из-за слишком растянутого периода посев - всходы в посевах, проведенных в весенние и ранние летние сроки (5 мая -20 июня), содержание сорной растительности превышало 50%. Снижение засоренности при поздних сроках посева (20 июля - 20 августа) связано с дополнительными предпосевными обработками почвы: показатель засоренности - 12,3-23,2%. Из сорных растений присутствовали однолетние сорняки - щирица запрокинутая, куриное просо, пастушья сумка; многолетние - осот полевой, вьюнок полевой, одуванчик лекарственный.
На второй год жизни засоренность травостоя астрагала, наоборот, выше при поздних сроках посева, достигая 24,7-32%. При ранних сроках этот показатель был в 1,4-2,1 раза меньше. В последующие годы жизни засоренность снижалась, достигнув наименьшего значения на четвертый год - 1,7-2,2% (слабая степень).
Астрагал галеговидный эффективно использовал солнечную радиацию для создания органического вещества, но в течение периода вегетации с разной производительностью. В среднем за годы исследований уже в фазе стеблевания культуры КПД ФАР достигал 3,6%, по данным некоторых ученых это соответствует среднему уровню [8-10]. К фазе бутонизации и цветения КПД ФАР увеличивался в 1,3-1,7 раза. Связано это с высокой облиственно-стью растений (46-77%) в период от стеблевания до цветения. После начала цветения нижние листья постепенно опадали, в растении перераспределялись питательные вещества, что привело к снижению КПД ФАР в фазе плодоношения до 5,1%.
Исследования показали: в первый год жизни, независимо от срока посева, астрагал га-леговидный генеративных побегов не образовывал, а зацветал и формировал семена только со второго года. При сроке посева 20 августа растения зацвели только на третий год. На второй год наиболее высокая урожайность семян (526-540 кг/га) астрагала - при ранневесеннем (5-15 мая) посеве. При посеве в июне она снижалась на 23-31%, в июле - на 36-46%, а 5 августа - вдвое. На третий год урожайность семян при посеве в мае повысилась до 713-760, а на четвертый - до 887-930 кг/га, или в 1,2-1,4 раза, по сравнению со вторым годом жизни. В эти годы также сохранялась отмеченная во второй год закономерность: урожайность семян снижалась от ранних сроков посева к поздним. В среднем по двум закладкам опыта (за четыре года плодоношения) наиболее высокую урожайность семян астрагал имел при посеве 5-15 мая - 758-799 кг/га. При высеве его в период с 25 мая по 5 июня (по сравнению с посевом 5-15 мая) этот показатель снижался на 12-16%, 20 июня - 5 июля - на 23-30%, 20 июля - 5 августа - на 34-37%, а при посеве 20 августа - почти вполовину.
Семена астрагала галеговидного овально-почковидные около 3 мм длиной, гладкие, красновато-коричневые. Формируются в 4-6-семенных полукруглых бобиках, на брюшке килеватых, вздутых, двугнездных, 10-16 мм длиной. Оба конца бобиков острые с коротким носиком (рисунок).
Плоды (бобики) и семена астрагала галеговидного
Основными показателями качества посевного материала являются энергия прорастания, всхожесть и масса 1000 семян, отражающие способность семян обеспечить дружные всходы. По нашим данным, в среднем за годы исследований энергия прорастания и лабораторная всхожесть были сравнительно невысокими - соответственно 11-18 и 28-36%, масса 1000 семян 12,3-12,6 г, существенных различий у вариантов опыта не отмечено. Прорастание семян астрагала ограничивалось образовавшейся во время созревания твердокаменно-стью. При полной спелости ее показатель - 80-90% от общей массы, поскольку растение ин-тродуцировано из дикой флоры и недостаточно окультурено и адаптировано к условиям Западной Сибири. Однако в отдельные годы (2004, 2005) астрагал галеговидный формировал семена, почти соответствующие по всхожести (не менее 70%) требованиям ГОСТ 28636-90, масса 1000 семян достигала 12,0-13,5 г. Нами отмечено: семена астрагала лучше прорастали из верхней части соцветия, в нижней части имели плотную оболочку и начинали прорастать только после скарификации. Между всхожестью и массой 1000 семян отмечена тесная прямая зависимость (г = 0,92 ± 0,05).
Заключение
В условиях южной лесостепи Западной Сибири астрагал галеговидный на семена следует высевать с 5 по 15 мая: наблюдается повышенная полевая всхожесть семян, хорошая сохранность и перезимовка растений. Урожайность семян при таком сроке посева в среднем 758-799 кг/га, что в 1,4-1,8 раза больше, чем при посеве в июле - августе.
Список литературы
1. Роль интродукции растений в увеличении ассортимента кормовых культур / Л.В. Кухарева // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений : 3-я Междунар. науч.-произ. конф. : тез. докл. 14-19 июня 2000 г. / Пенз. гос. с.-х. акад. - Пенза, 2000. - Т. 1. - С. 167-168.
2. Степанов, А.Ф. Многолетние малораспространенные кормовые культуры : лекция / А.Ф. Степанов. -Омск : Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2004. - 72 с.
3. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. - М. : ВНИИСХ, 1997. - 156 с.
4. Методические указания по семеноведению интродуцентов. - М. : Наука, 1980. - 64 с.
5. Агротехнический метод защиты растений / В.А. Чулкина [и др.]. - М. : Маркетинг, Новосибирск : Издательство ЮКЭА, 2000. - 336 с.
6. Вериго, С.А. Почвенная влага и ее значение в сельскохозяйственном производстве / С.А. Вериго, Л.А. Разумова. - Л. : Гидрометеоиздат, 1963. - 288 с.
7. Чибис, С.П. Биологические особенности, приемы возделывания и использования астрагала галего-видного на корм в южной лесостепи Западной Сибири : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук : 06.01.01 / Чибис Светлана Петровна. - Омск, 2011. - 19 с.
8. Ничипорович, А.А. О путях повышения продуктивности фотосинтеза растений в посевах / А.А. Ничи-порович // Фотосинтез и вопросы продуктивности растений : сб. статей. - М. : Агропромиздат, 1963. - С. 5-36.
9. Каюмов, М.К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур / М.К. Каюмов. - М. : Агропромиздат, 1989. - 320 с.
10. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Н.Н. Третьяков [и др.] ; под ред. Н.Н. Третьякова. - М. : Колос, 1998. - 640 с.
Киньшакова Наталья Рудольфовна, аспирант, ОмГАУ им. П.А. Столыпина, e-mail: [email protected]; Степанов Александр Федорович, доктор с.-х. наук, профессор, ОмГАУ им. П.А. Столыпина, тел. (3812) 65-12-44, e-mail: [email protected]; Чибис Светлана Петровна, кандидат с.-х. наук, доцент, ОмГАУ им. П.А. Столыпина, тел. (3812) 65-14-55, e-mail: [email protected].
SUMMARY N.R. Kinshakova, A.F. Stepanov, S.P. Chibis
Influence of term seeding to seed yield of Astragalus galegiformis
For working out of receptions of cultivation and use Astragalus galegiformis on seeds in southern forest-steppe of Western Siberia features of growth and development, formation of herbage of culture, its relation to environment factors are revealed. In researches field and laboratory methods are used. The article presents the facts on the study of nine terms of sowing Astragalus galegiformis in Western Siberia. This one is perennial leguminous grassy plant, it's characterized by good biological plasticity along with high productivity and ecological stability. The best conditions for the formation of herbage and maximize the yield of seeds are for sowing culture of early spring with the May 5-15. At the same time marked by increased the field germination of seeds. Plants are well preserved and spent the winter. Seed yield at this stage of sowing on average 758-799 kg/ha. Astragalus galegiformis effectively use the solar radiation to generate organic matter, but during the growing season with various productivity: in the phase of stem culture efficiency of photosynthetically active radiation reached 3,6%, in the phase of buds or in blossom - 4,5-6,1%, that is connected with high foliage plants (46-77%). Lower leaves fall down after the start of bloom which reduced efficiency of photosynthetically active radiation in the fruiting phase to 5,1%. Germination energy and laboratory germination were relatively low on average for years of research 11-18 and 28-36% respectively, weight of 1000 seeds was 12,3-12,6 g. Hard seeds of Astragalus formed during cultivation provides poor germination. Astragalus galegiformis they had 80-90% of the total weight when fully ripe, because this plant is introduced from the wild flora. Astragalus seeds germinate better from the upper part the inflorescentia, from the lower part they have a heavy coating and begin to germinate only after scarification. Between germination and seed weight of 1000 seeds there was a strong direct correlation (r = 0,92 ± 0,05).
Keywords: Astragalus galegiformis, period of sowing, the length of the inflorescentia, herbage, yield of seeds.
Kinshakova Natalya Rudolfovna, Postgraduate, OSAU named after P.A. Stolypin, e-mail: [email protected]; Stepanov Aleksandr Fedorovich, Dr. Agr. Sci., Prof., OSAU named after P.A. Stolypin, ph. (3812) 65-12-44, e-mail: [email protected]; Chibis Svetlana Petrovna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., OSAU named after P.A. Stolypin, ph. (3812) 65-14-55, e-mail: [email protected].
