УДК 633: 631.527

СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНВОДСТВО МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ ТРАВ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ И МЕТОДЫ.

Мейрман Г.Т.

«Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства»

п. Алмалыбак, Казахстан

Оразбаев К. КазГосЖенПУ

Results of studying of a collection, creation and use inbred lines in selection of long-term bean grasses are generalized. The scheme of selection of synthetic grades is resulted.

Важнейшим спектром экономики агропромышленного комплекса страны является животноводство. Его развитие в большей мере обусловлено состоянием производства кормов. Традиционным источником кормов остается естественные пастбища и сенокосы и возделывание кормовых культур на пашне в системе севооборотов с зерновыми, техническими и масличными культурами. Из кормовых культур на пашне возделываются преимущественно многолетние бобовые травы: люцерна, эспарцет и донник. Другие бобовые травы такие, как клевер, козлятник восточный занимают небольшие площади и в перспективе могут иметь локальное распространение в отдельных экологических районах. Из многолетних злаковых трав наибольшее значение имеют различные виды житняка, которые успешно возделываются в полупустынной зоне. Посевы житняка продуцируют урожаи до 20 лет, он незаменим в аридных условиях в силу его экологической адаптивности. В лесостепной зоне северной части страны более перспективен кострец безостый. Многолетние злаковые травы интенсивного типа, такие, как ежа сборная, различные виды райграса и овсяницы, конеречник, тимофеевка, требующие более увлажненные условия, не получили должного распространения в практике кормопроизводства. Широкое внедрение их обусловлено созданием орошаемых культурных пастбищ на пашне. Эффективность таких пастбищ для молочного скотоводства доказана наукой и практикой.

Из однолетних кормовых культур наибольшее значение имеют кукуруза на силос и на зерно, суданская трава. Сорговые культуры - сорго и сорго-суданковые гибриды пока еще не заняли необходимые площади, хотя значение их кормопроизводстве огромное.

Изучаются нетрадиционные культуры как потенциальный источник производства кормов на пашне: рапс, козлятник восточный, сильфия пронзенолистная, румекс, амарант, мальва. Перспективы возделывания их обусловлены с установлением более благоприятных экологических условий и, возможно, будут иметь локальное значение в системе полевого кормопроизводства, в частности, при совместном выращивании их с другими культурами для улучшения силосуемости и качества кормов.

Ассортимент возделываемых кормовых культур позволяет создавать надежную кормовую базу животноводства с учетом производимых видов кормов (зеленая масса, сено, сенаж, силос, брикеты и т.д.) и экологических требований каждой культуры для обеспечения максимального выхода продукции с единицы площади.

В зоне интенсивного земледелия приоритетными являются бобовые травы. В число, которых входят люцерна, эспарцет и донник. Люцерна наиболее популярна, по продуктивности в условиях орошения занимает первое место, как по урожайности массы (600-700 ц/га), так и по выходу белка с единицы площади. Она дает 3-4 полноценных укоса при скашивании в начале цветения травостоя с распределением урожая зеленой массы в первом укосе около 40 %, во-втором – 30 %, в третьем – 20 %, а в четвертом – 10 %. С укосом улучшается качество корма, повышается облиственность растений и поедаемость сена. Люцерна также успешно возделывается в предгорной зоне юго-востока Казахстана и в условиях северного Казахстана без орошения, обеспечивая получение урожая при 1-2 кратном скашивании до 20-40 ц/га сухого сена.

Эспарцет возделывается исключительно на богарных и неполивных условиях, с урожайностью 20-30 ц/га. Он более холодостойкая культура, эффективно использует зимне-весенние осадки, интенсивно отрастает весной и урожай зеленой массы в основном образуется в первом укосе, а во втором укосе накопление урожая происходит медленно, травостой часто подвергается поражению мучнистой росой. В высоко- и среднегорных условиях эспарцету отводится исключительная роль, так как в прохладных условиях погоды развитие люцерны задерживается из-за недобора тепла.

Для засоленных земель и на рисовых полях более перспективно возделывание различных видов донника. Резервы засоленных земель (солонцы и солончаки) достаточны и освоение их для кормопроизводства является приоритетной задачей.

Перспективы возделывания кормовых трав из семейства бобовых определяются биологическим значением их накапливать азот в почве за счет симбиотической деятельности клубеньковых бактерий. Такое уникальное свойство широко возделываемых бобовых трав – люцерны, эспарцета и донника имеет исключительное значение в решении проблем азотного питания растений. Использование бобовых трав в системе севооборотов, не только обеспечивает получение высокобелковой кормовой массы, но и накопление азота в почве, оцениваемого после люцерны 250-300 кг/га, эспарцета до 450 кг/га, донника до 500 кг. К тому же посевы эспарцета и донника служат источником обильного медосбора пчелами.

Дальнейшее расширение площади посевов бобовых трав и повышение их продуктивности обусловлены проблемами создания и внедрения высокопродуктивных сортов, семеноводства, совершенствования технологии возделывания и производства высококачественных кормов. Из этих проблем вытекают следующие основные задачи:

- селекция новых высокопродуктивных сортов с учетом особенностей экологических условий возделывания и использования травостоя (сенокосы, пастбища, витаминно-травяная мука и т.д.);

- совершенствование технологии производства семян: внедрение широкорядного посева, регулирование численности диких пчел – опылителей для люцерны, снижение потерь при уборке семенников эспарцета и донника; снижение нормы посева при закладке семенных участков;

- переход на использование зеленой массы бобовых трав, особенно эспарцета и донника, как сырья для закладки сенажа, как первоочередная мера снижения потерь при уборке на сено.

В области селекции бобовых трав проводятся широкомасштабные исследования по изучению исходного материала с выделением источников для отбора, по созданию исходных форм на уровне инбредных линий второго и третьего поколений, по изучению общей комбинационной способности выделенных гетерозиготных и относительно гомозиготных инбредных линий методами топкросса и поликросса, по синтезу синтетических сортов на основе многоклоновых линий с регулируемой основой внутрипопуляционного гетерозиса при широкой панмиксии (табл. 1).

Таблица 1 - Схема селекции люцерны, основанная на использовании инбредных линий

Этапы работ	Результаты работ
Изучение исходного материала	Выделение высокопродуктивных сортобразцов
Cоздание инбредных линий с использованием признака самофертильности	Выделение инцухт линий в поколениях J2 и J3
Оценка общей комбинационной способности линий методом топкросса и поликросса	Выделение линий с высокой общей комбинационной способностью
Синтез новых сортов но основе линий	Закладка изолированных поликроссных участков
Оценка в питомниках контрольного и конкурсного сортоиспытания	Выделение наиболее продуктивных сортов

Решающим фактором эффективности селекции остается правильный подбор исходного материала, соответствующего особенностям местных экологических условий и задачам селекции. В ходе селекционного процесса изучено более 1500 сортообразцов люцерны, 1000 сортообразцов эспарцета, в основном в цикле трехгодичного использования травостоя и 300 сортообразцов донника: желтого, белого, зубчатого и прикаспийского.

Основная селекционная работа сосредоточена на люцерне посевной (Medicago sativa L.), несколько меньше на люцерне изменчивой (Medicago varia Mart.). В условиях орошения, люцерна посевная самый быстроотрастаемый и многоукосный вид. Другие виды люцерны M. tianschanica Vass., M. difalcata Sinsk., M. coerulea Less., M. trautvetteri Sumn., M. borealis Grossh. нами используются в качестве доноров для улучшения устойчивости к болезням, солеустойчивости, жаростойкости, по содержанию белка в кормах, долголетности и других признаков и свойств. В настоящее время имеем беккроссные потомства при насыщении их с люцерной посевной, которые изучаются в питомниках контрольного сортоиспытания.

По итогам изучения были выделены ценные сортообразцы из мировой коллекции и экспедиционных сборов, проведенных по территории Казахстана, по продуктивности, интенсивности отрастания, облиственности, устойчивости к болезням.

Итоги ранних исследований по исходному материалу опубликованы в научных работах Г.Т. Мейрмана, Ч.С. Ракишевой, А.И. Иванова, С.С. Садвакасова по люцерне [1,2,3], Г.Т. Мейрмана, А.М. Голубева по эспарцету [4], и Г.Т. Мейрмана, О. Абильтай [5] и Б.М. Мухамбетова по доннику [6].

В последние годы (посев 2006 г. и 2009 г.) изучена обширная коллекция люцерны, состоящая из 500 сортообразцов из 34 стран мира, при сенокосном режиме использования в 2006-2009 г.г. определена семенная продуктивность. В результате изучения выделено 34 высокопродуктивных сортообразцов, превышающих стандарт «Семиреченская местная», более чем на 20 %, при урожайности зеленой массы 6,66 кг/м² (табл. 2). Семенная продуктивность этих сортообразцов составила 0,025 – 0,040 кг/м² , а у стандарта 0,03 кг/м² .

Таблица 2 – Продуктивность выделенных сортообразцов из коллекции люцерны

Каталог	Происхождение	2006 г	2007 г	2008 г	Cреднее	в % к St
К-45712	США	2,59	15,32	6,39	8,1	121,6
К-46249	США	2,62	15,91	6,8	8,44	126,7
К-46254	США	2,86	15,95	7,91	8,91	133,7
К-46519	США	3,05	15,89	7,67	8,87	133,1
К-46245	США	2,18	15,02	7,63	8,28	124,2
К-47705	США	3,15	13,99	7,02	8,05	120,9
К-35379	США	3,49	11,85	9	8,11	121,8
К-38921	США	2,79	12,93	8,45	8,06	120,9
К-6015	Малайзия	2,12	12,79	9,25	8,05	120,9
К-6014	Малайзия	2,47	13,58	9,07	8,37	125,7
К-45335	Кыргызстан	3,52	15,07	7,87	8,82	132,4
К-44568	Россия Ставр. НИИСХ	3,28	13,27	8,54	8,36	125,5
К-45081	Грузия	2,81	12,93	8,62	8,12	121,9
К-43784	Россия	3,37	12,6	9,57	8,51	127,8
К-44566	Россия	3,37	11,61	9,77	8,25	123,8
К-43777	Россия	2,27	12,18	10,13	8,19	123
К-43779	Россия Краснод. край	2,33	13,36	9,47	8,39	125,9
К-44419	США	2,21	12,9	9,2	8,1	121,6
К-43782	Украина	2,16	14,65	8,66	8,49	127,4
К-33481	Финляндия	3,01	14,29	8,06	8,45	126,9
К-47050	Россия	2,72	14,38	8,45	8,52	127,8
К-47049	Россия	2,87	13,9	9,13	8,63	129,6
К-46270	Украина	3,01	13,17	7,84	8,01	120,2
К-46529	Украина	3,09	13,31	9,45	8,62	129,3
К-46528	Эстония	2,6	14,68	12,6	9,96	149,5
К-45860	Россия СибНИИСХ	1,64	15,65	7,92	8,4	126,1
К-39952	Россия	2,93	12,47	9	8,13	122,1
К-30830	Украина	2,57	13,13	8,8	8,17	122,6
К-28460	Украина	3,55	11,27	9,39	8,07	121,1
К-43821	Грузия	1,6	15,04	9,5	8,71	130,8
К-36049	Казахстан Акт. обл Иргиз	3,35	15,3	8,36	9	135,1
К-34627	Казахстан	2,32	13,01	8,97	8,1	121,6
К-30071	Россия	3,2	13,77	7,97	8,31	124,8
К-45369	Казахстан	3,37	14,36	8,5	8,74	131,2
	Стандартный сорт	2,33	10,2	7,46	6,66	100

В связи с проблемой долголетнего использования травостоя нами будет продолжено изучение коллекции до 10 лет. А высокопродуктивные сортообразцы, выделившиеся по результатам четырехгодичного использования (их более 200), включены в повторное изучение в посеве 2009 г.

Выделенные сортообразцы в дальнейшем используются в селекции как источник биотипического отбора по комплексу признаков, создание инбредных линий на основе свойства самофертильности с высокой комбинационной способностью.

Самофертильность у люцерны распространенное явление, но ее ограничивает «автотроппинг» (раскрытие без механического воздействия из вне), уровень последнего в популяциях составляет всего 1-3 % цветков. Поэтому для получения инбредных линий необходимо провести принудительное раскрывание цветков. Подавляющее большинство растений популяции люцерны проявляет самофертильность с уровнем завязывания бобов от 5 до 85 %. Отдельные растения (их 1-5 %) в популяциях, проявляя несовместимость, не способны завязывать семена от принудительного самоопыления. Уровень самофертильности имеет сортовую специфичность, и на этой основе получили развитие исследования по повышению семенной продуктивности люцерны в условиях нехватки или отсутствия насекомых -опылителей [7] и созданию инбредных линий.

После двукратного инцухтирования сразу же наступает сильнейшая депрессия по многим хозяйственно-ценным признакам и по мощности растений, и можно вести отбор лучших фенотипов на фоне выщепления нежелательных генотипов, а уровень продуктивности в последующих поколениях (J₃ - J ₇) стабилизируется. Так, к примеру уровень относительной продуктивности зеленой массы в инбредных потомствах у линий сорта «Семиреченская местная» составил в J₀ – 100 %, в J₁ - 68,6 % , в J₂ – 62,6 %,

в J ₃ – 60,0, в J₄ – 57,5, в J₅ – 54,7, в J₆ – 40,7, в J₇ – 48,4 % ; у линий сорта «Кардинал» в J₀ – 100 %, в J₁ - 79,7 % , в J₂ – 73,4 %, в J ₃ – 71,6, в J₄ – 66,2, в J₅ – 66,4, в J₆ – 66,4, в J₇ – 68,5 % ; у линий сорта «Даусон» в J₀ – 100 %, в J₁ - 87,4 % , в J₂ – 80,5 %, в J ₃ – 75,9, в J₄ – 77,1, в J₅ – 73,4, в J₆ – 70,9, в J₇ – 73,3 % ; у линий местного сорта из Китая: в J₀ – 100 %, в J₁ - 82,9 % , в J₂ – 78,6 %, в J ₃ – 76,1, в J₄ – 72,6, в J₅ – 74,1, в J₆ – 75,2, в J₇ – 75,7 % .

При однократном инцухте не всегда выделяются линии с высокими эффектами общей комбинационной способности (ОКС), а при глубоком инцухте, начиная с J₄, у линий происходит сильная депрессия по хозяйственно-ценным признакам, поэтому использование их в гибридизации не всегда обеспечивает высокую ОКС. Инбредные линии за пределами поколения инцухта J₃ не сохраняют относительную устойчивость в проявлении эффектов ОКС, фенотипический отбор внутри линии не влечет за собой улучшения ОКС, чем в ранней стадии инбридинга. Поэтому прогресс в повышении урожайности кормовой массы люцерны обеспечивается селекцией инбредных линий до поколения инцухта J₃ и оценкой их ОКС [8].

Методическими опытами установлено, что для люцерны достаточно получить инбредные линии в поколениях J₂ и J ₃. Результаты сравнительного изучения общей комбинационной способности в поколениях J₀ (исходная форма) и J ₁ - J₇ показали, что за поколением J₂ существенные улучшения общей комбинационной способности не наблюдаются (табл. 3). Сделан важный вывод о том, что для селекции инбредных линий оптимальным является доведение уровня гомозиготности, соответствующего J₂ и J ₃, которое дает значительное улучшение общей комбинационной способности по сравнению с исходной гетерозиготной формой.

Таблица 3 - Эффекты общей комбинационной способности инбредных линии люцерны по продуктивности зеленой массы

Поколение	Линии из сорта Семиреченская местная	Линии из сорта Даусон
J0	-354,1	-249,0
J1	-32,3	-8,9
J2	168,7	181,9
J3	196,2	107,1
J4	90,4	-11,3
J5	-51,2	23,5
J6	21,7	-57,0
J7	-104,2	13,8

Таким образом, экспериментально разработаны основные критерии… селекции синтетических сортов люцерны в условиях юга и юго-востока Казахстана: инцухтирование исходного материала до уровня J₂ , отбор лучших фенотипов с минимальной депрессией по хозяйственно- ценным признакам и самофертильности до 30 %, а также высокой ОКС в рамках определенного биотипа по срокам цветения, что позволяет сочетать в сортах – синтетиках высокую продуктивность кормовой массы, семян и устойчивость к болезням. Эффективность такого метода селекции подтверждена выведением синтетических сортов люцерны: Капчагайская 80, Дархан, Жайнак, Кокорай, Өсимтал. Сорта Капчагайская 80, Дархан, Жайнак, Кокорай включены в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Республике Казахстан.

Кроме того, на основе биотипического отбора созданы новые высокопродуктивные сорта донника Аркас и Сарайчик, они также включены в государственный реестр селекционных достижений и начали широко возделывать на засоленных землях Западного Казахстана.

Посевы эспарцета в юго-восточной зоне Казахстана в основном представлены сортом Алма- Атинский 2. Начиная с 2001 года вновь возобновлена селекция эспарцета совместно с Восточно-Казахстанским НИИСХ, и в 2008 году передан в государственное сортоиспытание высокоурожайный сорт Алау.

Проблемным остается семеноводство люцерны. Производство семян базируется на фуражных посевах третьего и четвертого годов жизни, где основным критерием выделения семенных участков является посевы с изреженным травостоем. Продуктивность таких посевов не превышает 2-3 ц/га. В условиях юго-востока доказана эффективность специальных семеноводческих широкорядных посевов с малой нормой 8-10 кг/га, где можно собрать до 6 ц/га. Уровень урожайности семян люцерны в нашей зоне в основном обусловлен численностью насекомых – опылителей в период цветения во втором укосе.

В семеноводстве эспарцета и донника, слабым местом является потеря в период созревания и уборки. Необходимо обеспечить переход на раздельную уборку при побурении 75-80 % бобов, как эффективная мера сохранения урожая.

Литература

1 Мейрманов Г.Т., Ч.С.Ракишева, С.С. Садвокасов. Исходный материал для селекции люцерны // Селекция и семеноводство кормовых трав на юге и юго-востоке Казахстана. Тем. сб. науч. статей. Алма-Ата. ВО ВАСХНИЛ. – 1979. – Вып.3. – С.25-46.

2 Мейрманов Г.Т., С.С. Садвокасов. Лучшие образцы Семиреченской люцерны // Селекция и семеноводство. -1979. - №4. – С.23-24.

3 Мейрманов Г.Т., А.И. Иванов, С.С. Садвокасов. Фенотипическая изменчивость Семиреченской люцерны и возможности использования ее в селекции // Бюлл. Всесоюзн. НИИ растениеводства им. Н.И.Вавилова. Вып.100. – 1980. – С.11-13.

4 Мейрманов Г.Т., А.М.Голубев, С.С. Садвокасов. Селекция бобовых и злаковых трав на юго-востоке Казахстана // Вопросы интенсификации лугопастбищного хозяйства. Алма-Ата. изд-во ВО ВАСХНИЛ. – 1980. – вып.4 . – С.101-113.

5 Мейрман Г.Т., Абилтай О. Результаты изучения исходного материала люцерны и донника для селекции солеустойчивых сортов // Вестник с.-х. науки Казахстана.-2004.- № .- С.20-24.

6 Мухамбетов Б. Донник – перспективное растение для улучшения песчаных пустынь области. Развитие и достижения сельского хозяйства в Атырауской области. // Алматы, «Бастау», 2001, с. 127-135.

7 Шумный В.К., Квасова Э.В. Изменение самофертильности клонов люцерны в разных условиях выращивания // Известия СО АН СССР.- 1971.- Вып.2.- № 10.- С. 60-64.

8 Мейрманов Г.Т. Влияние уровня самоопыления исходных форм на ОКС люцерны // Генетика.-1992.-т.28.-С.81-90.