Отраслевая сеть инноваций в АПК

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ​

Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.) с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчет 51 с., 9 рис., 15 табл., 3 прил..

Название темы Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.) с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, устойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Ключевые слова: растительный белок, импортозамещение, люпин белый, адаптивная селекция, сорта, азотфиксация, белковая продуктивность

Объект исследования: люпин белый(Lupinus albus L.)

Цель работы: Получить новые кормовые сорта белого люпина c содержанием белка в семенах 37-40 %, устойчивые к болезням, адаптированные к условиям возделывания, технологичные, устойчиво и дружно созревающие, с урожайностью 35-40 ц/га и сбором белка 15 ц/га.

Описание проделанной работы и ее результаты. Селекционная работа проводилась по полной схеме селекционного процесса. Создан обширный исходный материал, изучены линии, полученные в предшествующие годы, отобраны элитные растения и номера с ценными свойствами, проведено предварительное и конкурсное испытание перспективных номеров в сравнении со стандартом. Получены новые формы с детерминантным типом роста, более скороспелые и продуктивные, чем сорта данной группы. Представлены результаты изучения хозяйственных и биологических свойств сортов и линий конкурсного испытания, обсуждается влияние погодных условий на формирование урожая.

Проходит Государственные испытания переданный в Госкомиссию по сортоиспытанию новый детерминантный скороспелый сорт белого люпина Гана (заявка на патент № №74495/8262480 от 30.11.2017).

Организовано первичное семеноводство сортов белого люпина селекции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Созданный на основе адаптивной селекции люпина белого (Lupinus albus L.) новый сорт Тимирязевский отличается большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям и болезням, высокой и более стабильной урожайностью и сбором протеина по сравнению с другими сортами люпина белого. Сорт включён в Государственный реестр селекционных достижений с 2019 года. Регионы допуска: все регионы РФ. Патент 10316, Патентообладатель ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, авторы: Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В.

За создание нового сорта белого люпина Тимирязевский РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева награждена дипломом и золотой медалью всероссийской агропромышленной выставки ЗОЛОТАЯ ОСЕНЬ – 2019.

ВВЕДЕНИЕ

Люпин белый (Lupinus albus L.) известен в культуре с древних времен. Семена содержат 35 – 40 % протеина и 9-12 % масла. Родина этого вида – Средиземноморье. Семена белого люпина после вымывания алкалоидов использовали в пищу и как корм для животных в древнем Египте и других странах Средиземноморья. Зеленую массу люпина использовали для улучшения плодородия почвы [1, 2, 3].

Корни люпина усваивают фосфор и другие элементы, фиксированные в почве. Благодаря азотфиксации получение высокого урожая семян и белка возможно без внесения азотных удобрений. По содержанию белка и аминокислотному составу эта культура очень близка к сое. По урожайности семян люпин превосходит сою. В отличие от сои семена белого люпина практически не содержат ингибиторов трипсина и их можно использовать в корм животным без тепловой обработки. Возможности фиксации азота воздуха и использования элементов минерального питания различными зернобобовыми культурами освещаются в ряде источников [4, 5, 6].

В то же время белый люпин по своей природе очень позднеспелый вид. Для него характерен индетерминантный тип роста, длительный период цветения и формирования боковых побегов, позднего и растянутого по ярусам созревания семян. Следует указать на высокую требовательность к теплу этого вида, сформировавшегося в условиях субтропического климата. В периоды налива семян и созревания необходима теплая и сухая погода [7, 8].

Для Центрально-Черноземного региона нужны сорта с ограниченным ветвлением, детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, устойчивостью к болезням, технологичностью, содержанием в зерне протеина 37-40 %, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений [9, 10, 11].

Тема исследований актуальна, так как потребность страны в растительном белке, её продовольственная безопасность, условия рыночной экономики определяют необходимость расширения производства высокобелковых и урожайных культур, к которым относится люпин белый.

1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Создание адаптированных сортов белого люпина с детерминантным типом роста и характеристика тепловых ресурсов для их возделывания.

Селекционная работа проводилась на опытном поле учхоза имени М.И. Калинина Мичуринского района Тамбовской области. Для устойчивого созревания в условиях северной части Центрально-Черноземного региона нужны сорта, которым для полного цикла развития необходима сумма активных температур не более 2100º С и созревающих не позднее второй – третьей декады сентября в любые по метеорологическим условиям годы. Такие сорта и формы в начале нашей работы с белым люпином отсутствовали в мировой практике и в коллекции ВИР имени Н.И. Вавилова.

Изучение действия химических мутагенов и гамма-лучей позволило не только установить степень их влияния на рост и развитие растений в первом поколении, но также получить мутантные формы с новыми признаками. В течение 4-х лет ежегодно семена 5 сортообразцов люпина белого обрабатывали раствором химических мутагенов НММ (нитрозометилмочевина), ДМС (диметилсульфат) и ЭИ (этиленимин) в З-х концентрациях. Семена обрабатывали также гамма лучами Со60 в дозах 5, 10,15, 20, 25, 30 и 35 рентген в лаборатории радиационной генетики АН СССР. Было показано, какое влияние оказывают в разных дозах гамма-лучи и химические мутагены на рост и развитие растений в год обработки семян (М 1). Затем семена каждого растения высевали отдельно и выявляли измененные растения в последующих потомствах. Наблюдения за ними проводились в течение многих поколений – 10-17 лет. Исследования показали, что многие изменения, например, хлорофильные, оказались модификациями и постепенно исчезли. Некоторые признаки, как курчавость листьев, гигантский размер плодов и другие, элиминировались в ряде поколений, В то же время были получены мутанты с измененной архитектоникой растений и с хозяйственно полезными признаками, которые оказались наследственно устойчивыми. Большинство из них было получено в результате облучения семян образца Белый 7 гамма-лучами в дозах 15-20 кр. Изучение действия гамма-лучей и мутагенов имело далеко идущие последствия. Методом индуцированного мутагенеза был создан новый исходный материал для селекции белого люпина. Особую ценность представляли низкорослые и скороспелые формы. Так, например, были получены мутанты М5 и М6 с детерминантным типом роста, низкостебельные, формирующие плоды только на главном побеге и укороченных побегах первого порядка. Они характеризовались относительной мелкосемянностью, масса 1000 семян 300-320 г, устойчивым созреванием в любые по метеорологическим условиям годы От одной из мутантных линий – М6 получен сорт Старт — наиболее скороспелый из существующих в то время сортов люпина белого со средней урожайностью 30 ц/га и сбором белка 12 ц/га. Содержание алкалоидов обычно не превышало 0,05%. Высокая урожайность, скороспелость, устойчивое созревание, нерастрескиваемость бобов, высокое содержание белка (37-40%) и жира (10-12%) в семенах позволили с большой эффективностью выращивать его в наиболее северных районах культуры белого люпина.

Таким образом, в результате изучения действия химических и физических мутагенов на белый люпин были получены мутанты с ограниченным (детерминантным) типом роста. На их основе на экспериментальной базе учхоза имени Калинина РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Тамбовская область) был создан оригинальный исходный материал для селекции скороспелых сортов белого люпина. Здесь выведены скороспелые сорта белого люпина: Старт, Гамма, Мановицкий, Дельта, Дега, Детер 1 [9, 10, 11].

В таблице 1 представлены данные о росте и развитии сортов белого люпина, относящихся к разным по архитектонике растений типам. Эти данные в среднем за 5 лет с количеством осадков, близком к норме. Способ посева широкорядный (45 см), густота стояния – 40 растений / м2.

Таблица 1 – Особенности роста и развития разнотипных сортов белого

люпина в условиях Центрального Черноземья

Показатели Тип архитектоники растений
1 2 3 4
Сорт
Детер 1 Старт, Гамма Дельта, Дега Мановицкий, Деснянский
Боковые побеги, порядок 0 1-2 2-3 2-4
Период вегетации
(посев-всходы), дни
106 115 120 130
Высота растений, см 55 60 65 73
Высота прикрепления первого плода, см 42 43 45 50
Сырая масса, т/га 44 52 57 65
Сухая масса, т/га 5,6 6,5 6,8 7,8
Урожайность семян, т/га 3,10 3,25 3,45 3,55

Сорта Детер 1, Старт, Гамма, Дельта, Дега и Мановицкий, адаптированные к условиям региона и включенные в Государственный реестр селекционных достижений, являются разнотипными. Они способны формировать побеги в соответствии с архитектоникой растений. Исследования показали, что эти признаки растений проявляются в полной мере только при хорошей влагообеспеченности в период вегетативного роста и ветвления растений. I тип: сорт Детер 1 не образует боковых побегов, плоды (бобы) формируются только на главном побеге. II тип: для сортов Старт и Гамма характерны укороченные побеги 1 порядка с бобами. III тип: у сортов Дельта и Дега образуются более длинные боковые побеги 1 и 2 порядка. IV тип: сорт Мановицкий при хорошей влагообеспеченности последовательно формирует побеги 1–3 и более высоких порядков. Урожайность биомассы меньше у более скороспелых сортов. Однако по урожайности семян сорта не различаются в такой степени. В то же время сорта, относящиеся к разным типам, существенно различаются по продолжительности вегетации. В зависимости от ресурсов тепла и цели возделывания возможен соответствующий выбор сорта для конкретного региона [7, 8, 9].

Характеристика ресурсов тепла и влаги в зоне проведения исследований в связи с возможным действием стрессовых факторов (засухи) на развитие растений.

Тепловые ресурсы необходимо учитывать при интродукции белого люпина в новые районы. Селекционная работа проводилась на опытном поле учхоза имени М.И. Калинина Мичуринского района Тамбовской области.

В этом регионе сумма температур выше 10ºС – 2300-2400ºС, причем обеспеченность 2300ºС – 70% лет, 2200ºС – 80%, 2100ºС – 90%, 2000ºС – 95% лет. Для ежегодного созревания семян белого люпина в этой зоне необходимы сорта, требующие за период от посева до созревания сумму активных температур 2000-2200ºС.

В данной зоне среднесуточная температура в мае – 13,6, июне – 17,8, июле – 20,0. августе – 17,5ºС. В сентябре температура значительно ниже: в I декаде – 14,0, во II – 11,8, в III – 9,5ºС. Такая температура может замедлять развитие растений на последних этапах онтогенеза. В III декаде температура становится ниже биологического минимума для налива семян и их созревания. Следовательно, вегетационный период сортов от посева до созревания при посеве в конце апреля не должен превышать 130-135 дней. Даже наиболее позднеспелые из сортов белого люпина селекции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева вполне подходят для выращивания и устойчивого созревания в данном регионе.

Область относится к зоне недостаточного увлажнения. Средняя величина гидротермического коэффициента составляет 0,95-1,10. Влагообеспеченность в течение вегетационного периода может характеризоваться количеством выпавших осадков и их распределением. Условный показатель увлажнения – гидротермический коэффициент – ГТК (осадки х 10/сумма температур). Условия считаются избыточно влажными при ГТК – 2,0 и более, засушливыми при ГТК – 1,0 и ниже, сухими при 0,5 и ниже. В агроклиматическом районе, где проводились опыты, сумма осадков среднем за период активной вегетации (май-сентябрь) составляет 230-250 мм, причем изменчивость ГТК по годам большая: от 0,5 в сухие годы до 2,0 во влажные.

В начале вегетации почвы содержат в метровом слое 175-200 мм продуктивной влаги, что близко к наименьшей полевой влагоемкости. В течение лета запасы влаги постепенно убывают, доходя до минимума под культурами в июне – 50-90 мм.

Оценка агроклиматических ресурсов Тамбовской области свидетельствует о возможности выращивания здесь полученных скороспелых форм и сортов люпина белого. Было показано, что недостаточная влагообеспеченность в отдельные годы может лимитировать получение высокого урожая семян.

1.2. Цель, задачи и методика проведения исследований по теме проекта

Цель: получить на основе адаптивной селекции новые кормовые сорта белого (Lupinus albus L.) содержанием белка в семенах 37-40 %, устойчивые к болезням, адаптированные к условиям возделывания, технологичные, устойчиво созревающие, обеспечивающие сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений.

Задачи

  1. Провести полевые опыты по полной схеме селекционного процесса, оценить и отобрать в селекционных питомниках линии, соответствующие поставленной цели.
  2. Провести конкурсное сортоиспытание перспективных линий в сравнении с лучшими районированными сортами.
  3. Осуществить первичное семеноводство сортов, включенных в Государственный реестр селекционных достижений (3 сорта), Произвести оригинальные семена – ОС (семена суперэлиты) сортов белого люпина селекции РГАУ-МСХА.
  4. Характеристика нового сорта белого люпина «Тимирязевский» для участия в выставке ЗОЛОТАЯ ОСЕНЬ 2019 в номинации « Создание новых сортов и гибридов».

Условия и методика проведения исследований

Предшественником люпина были яровые зерновые культуры. Непосредственно под люпин удобрения, в том числе и азотные, не вносили. Срок посева оптимально ранний, обычно в конце апреля. Способ посева – широкорядный с междурядьями 45 см и нормой высева 500 тыс. /га всхожих семян (50 семян/м2). Обычный рядовой способ посева с большей нормой высева может обеспечить более высокую урожайность семян, однако при этом существенно повышается норма высева и снижается коэффициент размножения семян. В случае принятых в опыте способа посева и соответствующей ему оптимальной нормы высева в большей степени проявляются особенности роста и развития разных сортов и форм белого люпина.

Почвы – выщелоченный чернозем средней мощности, рНсол. – 5,7–5,9. Содержание в почве Р2О5 – 94–98 мг, К2О 210–220 мг в 1 кг почвы.

1.В период вегетации определяли густоту стояния растений, проводили фенологические наблюдения. Высота растений, накопление сырой массы растений и отдельных органов, содержание сухого вещества определяли по микрофазам, являющихся границами биологически обоснованных выделенных периодов формирования урожая, описание которых приведено в ранее опубликованных работах [9, 10, 11].

2.Урожайность семян определяли методом сплошного учёта с приведением к 14% влажности и 100% чистоте. Перед уборкой определяли густоту стояния растений, а также отбирали с каждой делянки опыта снопы из 25 растений для определения элементов структуры урожая.

3.Коэффициент вариации и другие статистические показатели определяли на программе Excel.

Подробное описание методик проведения отдельных исследований представлено в соответствующих разделах отчета.

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Проведение полевых опытов по полной схеме селекционного процесса, оценка и отбор в селекционных питомниках образцов, соответствующих поставленной цели.

Гибридизация, как основной метод селекции, применялся для получения форм люпина белого с признаками скороспелости, высокой продуктивности, устойчивости к болезням, в первую очередь, к фузариозу. Большое внимание уделялось получению детерминантных форм с детерминацией на главном побеге. Предварительно подбирались родительские пары. В качестве источника скороспелости использовался сорт Детер 1. В скрещиваниях использовался также детерминантный алкалоидный образец из ВИРа К-2890, полученная из него безалкалоидная форма К-2890 б/а, а также детерминантные образцы Д-244 и Д-299. Для получения форм, устойчивых к фузариозу, в качестве родительской формы использовали образец мутантного происхождения под условным названием Z, а также сорта Гамма, Нелли, Деснянский. В скрещиваниях участвовали также ранее изученные и отобранные формы 6-8 поколений ( F6,F7,F8 ) с ценными и устойчиво проявляющимися признаками. В отдельных комбинациях в качестве родительской использовались скороспелые белоцветковые формы, в то время как все остальные формы с голубыми цветками. Белоцветковость хороший маркерный признак, поэтому желательно совместить в одном сорте белоцветковость, скороспелость, высокую семенную продуктивность и устойчивость к фузариозу.

В питомнике отбора высевали потомства гибридных комбинаций F2 и более старших поколений (F3, F4). Ежегодно по селектируемым признакам отбирали 500-600 исходных растений, потомства которых в последующие годы изучали в селекционных питомниках.

В селекционных питомниках первого и второго года испытания изучали потомства отобранных ранее исходных растений в сравнении со стандартом – сортом Дега.

В питомнике предварительного испытания изучали отобранные селекционные номера в сравнении с сортами в двухкратной повторности. Все образцы проходили полевую оценку, в результате которой часть образцов выбраковывалась еще до уборки. Оставшиеся номера оценивались по урожайности и элементам структуры урожая. Лучшие образцы, значительно превосходящие стандарт по селектируемым признакам переводились в конкурсное испытание, часть образцов будет повторно испытываться в питомнике предварительного испытания (рисунок 1).

word image 785 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 1 – Селекционные питомники

В процессе вегетации проводили фенологические наблюдения. По фазам проводилась сравнительная оценка и отбор селекционных номеров по признакам скороспелости, ограниченного ветвления, семенной продуктивности, устойчивости к фузариозу и с проверкой на алкалоидность. По результатам полевой оценки были выбракованы потомства с низкой продуктивностью, пораженные болезням, содержащие алкалоиды.

2.2 Проведение конкурсного испытание перспективных номеров

Конкурсное испытание – заключительный этап отбора и изучения лучших селекционных номеров. При работе по полной селекционной схеме состав питомников ежегодно обновляется. Образцы, дошедшие до конкурсного испытания, изучаются не менее 3-х лет, после чего лучшие передаются в Государственные испытания, часть номеров выбраковывается, на их место поступают новые. В 2019 г. в конкурсном испытании находилось 20 номеров, включающих также сорта, относящиеся к разной группе спелости . Повторность опыта 4-х кратная. Посев питомника конкурсного испытания провели 25 апреля.

В период вегетации программа исследования включала фенологические наблюдения, определение продолжительности вегетации и межфазных периодов, учет густоты стояния растений 3 раза за вегетацию, определение высоты растений, площади листьев и нарастания биомассы, поражения болезнями, полевую оценку селекционных форм, учет урожая по повторностям, лабораторную оценку снопового материала с определением семенной продуктивности и элементов структуры урожая.

Результаты конкурсного испытания приведены в таблицах, где указаны наименования перспективных номеров в следующей последовательности: 9М, 7М, 23М1№2, 23М2№23, 23М3№18, 24М1№4, 25М№17, 22М№56, 26М№24, 22М1№13, 21М. В скобках показаны родительские формы, участвовавшие в скрещиваниях.

Цель конкурсного испытания не только выявить лучшие линии, но также изучить особенности роста, развития и формирования урожая у новых сортов и перспективных форм, выявить норму их реакции на стрессовые факторы, в том числе связанные с погодными условиями вегетационного периода.

2.2.1 Продолжительность вегетации, рост и развитие растений

Метеорологические условия вегетационного периода 2019 г.

Посев провели 24 -25 апреля, всходы появились 8-9 мая. До начала цветения растения не испытывали дефицита влаги.

В июне практически не было осадков, засуха, что совпало с критическим периодом формирования урожая белого люпина (цветение и образование плодов). В результате бобы на растениях сформировались в основном на главном побеге. Число бобов и семян на растениях было значительно меньше, чем в другие, более благоприятные по погодным условиям годы.

Июль был дождливым и холодным, осадков выпало больше нормы, а температура была на 4 град. ниже. Обилие влаги уже не могло положительно повлиять на число бобов на растениях. Пониженная температура способствовала увеличению длительности периода роста бобов и налива семян.

В августе погода была близкой к норме. Для налива семян сложились благоприятные условия. Масса 1000 семян была в среднем на 30 % выше, чем в другие годы.

Продолжительность вегетации и межфазных периодов

Люпин белый – сравнительно новая культура в Центрально–Черноземном регионе. При интродукции его в другие регионы РФ очень важно учитывать продолжительность вегетации и соответствие агрометеорологических условий особенностям формирования урожая сортов люпина белого (таблица 2).

Таблица 2 – Продолжительность вегетации и межфазных периодов в 2019 г, дни

Сорт,

образец

Всходы-

начало

цветения

Начало

цветения

– созрева-

ние

Всходы-

созрева-

ние

Посев-

созре-

вание

1 Дега 35 85 120 133
2 Дельта 35 85 118 131
3 Детер 1 35 80 115 128
4 Тимирязевский 35 85 120 133
5 Гана 35 80 115 128
6 Мичуринский 36 84 120 133
7 Мановицкий 37 93 130 143
8 Деснянский 37 93 130 143
9 Старт 37 88 125 138
10 9М (ZxДельта) № 9 35 85 120 133
11 7М (Гамма х Детер) № 5 35 85 120 133
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 36 79 115 128
13 27 М (ZхСтарт х Z) 35 80 115 128
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 35 85 120 133
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 36 84 120 133
16 25М (Нелли х Детер) № 17 36 82 118 131
17 22М (Нелли х Детер) №56 35 85 120 133
18 26М (Старт х Z) х Д-299 №24 35 80 115 128
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 36 79 115 128
20 21М (Z хДега) х Гамма 36 84 120 133

Посев 25 апреля, всходы – 8 мая, через 13 дней.

В условиях 2019 г. начало цветения у всех сортов и образцов (раскрытие нижнего цветка на растениях) отмечено на 35 – 37 –й день после появления всходов. Продолжительность цветения была ускоренной в связи с засухой и составила всего 14-16 дней в зависимости от образца, в благоприятные годы – 25 – 30 дней. Период от начала цветения до созревания был продолжительным, так как в июле стояла дождливая и холодная погода.

Раннеспелые образцы созрели к 1 сентября. Продолжительность вегетации от всходов до созревания составила у сортов и образцов в зависимости от морфотипа: у раннеспелых – 115, среднеспелых – 118 – 120, позднеспелых 125 – 130 дней.

Рост растений в высоту и нарастание биомассы

Динамика измерений роста растений в высоту (таблица 3) весьма показательна для объяснения влияния экстремальных погодных условий 2019 года на рост, развитие и формирование урожая сортов и образцов белого люпина.

Таблица 3 – Рост растений в высоту, см

Сорт,

образец

Дата, фаза Сноповые образцы после уборки
18.06. Начало

цветения

2.07.Конец цветения и образования бобов 5.08 Фаза выполненных бобов, налив семян
1 Дега 63 74 69 58
2 Дельта 61 73 67 64
3 Детер 1 60 72 66 65
4 Тимирязевский 60 72 67 65
5 Гана 66 73 73 63
6 Мичуринский 63 68 69 65
7 Мановицкий 63 76 76 66
8 Деснянский 63 80 82 65
9 Старт 62 71 70 63
10 9М (ZxДельта) № 9 62 76 74 63
11 7М (Гамма х Детер) № 5 62 75 73 68
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 61 73 74 66
13 27 М (ZхСтарт х Z) 63 74 70 59
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 62 69 60 57
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 61 75 73 64
16 25М (Нелли х Детер) № 17 62 76 73 65
17 22М (Нелли х Детер) №56 60 72 67 65

Продолжение таблицы 3

18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 64 75 69 64
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 62 77 74 65
20 21М (Z хДега) х Гамма 62 73 69 64
Средняя 62,2 73,7 70,8 63,7
Сигма (стандартное отклонение) 1,42 2,69 4,47 2,67
Коэффициент вариации, V% 2,29 3,64 6,32 4,19

Максимальный за вегетацию рост отмечен в конце периода цветения и образования плодов (бобов). В этот период отрастают боковые побеги, заканчивающиеся соцветиями и последовательно (снизу – вверх) формируются и увеличиваются в размерах плоды. В 2019 г. этот период был засушливым и коротким – всего 2 недели. Приросты в высоту у большинства образцов были в пределах 7-14 см. Образование боковых побегов, и соответственно бобов на них, было лимитировано засушливыми условиями.

В последующий период приросты в растений в высоту не отмечались. Измерение высоты растений после уборки сноповых образцов показало, что их высота почти такая же, как у растений в начале цветения, когда боковые побеги еще не отросли. Уменьшение размеров связано не только с опадением листьев, но также с усыханием и утратой при уборке верхних тонких веточек (побегов 2 и даже 1 порядка).

Из данных таблицы 3 также следует, что рост главного побега до начала цветения проходил в благоприятных условиях увлажнения, обеспеченных майскими дождями (рисунок 2). Так, высота растений наиболее скороспелого сорта без боковых побегов Детер 1 после уборки была такой же, как у позднеспелых и обычно высокорослых сортов Мановицкий и Деснянский.

S5000536

Рисунок 2 – Люпин белый в фазе цветения

Динамика нарастания и урожайность биомассы

Развитие растений и формирование урожая – динамический процесс. В течение вегетации от всходов до начала созревания, когда посев функционирует как фотосинтезирующая система, были выделены 4 периода: I – от всходов до начала цветения (до раскрытия первого цветка на растении); II – цветение и образование плодов (от раскрытия первого цветка до полного окончания цветения); III – рост плодов (в конце периода плоды на боковых побегах или верхних ярусах растения достигают максимальных размеров, створки плодов максимальной массы, отмечается фаза выполненных или блестящих бобов); IV – налив семян (ассимиляты и питательные вещества из створок плодов и других органов оттекают в семена [10] . Показатель «Среднесуточный прирост биомассы CGR (Crop Growth Rate)»в начале периода роста бобов считается прогностическим показателем урожая семян.

В нашем опыте среднесуточный прирост сырой биомассы от всходов до начала цветения продолжительностью 36 дней в расчете на 1 растение составил в среднем 1,1 г (таблица. 4).

Таблица 4 – Динамика нарастания сырой биомассы, г /растение

Сорт,

образец

Дата, фаза Урожайность зеленой массы в фазу блестящих бобов, т/га
18.06.

Начало

цветения

2.07.Конец цветения и образования бобов 5.08 Фаза выполненных бобов, налив семян
1 Дега 38,5 55,8 135 42,6
2 Дельта 38,5 62,4 115 36,2
3 Детер 1 40,3 68,8 124 39,1
4 Тимирязевский 41,1 54,5 133 41,9
5 Гана 31,2 74,6 145 45,7
6 Мичуринский 33,7 63,7 122 38,4
7 Мановицкий 39,7 53,0 140 44,1
8 Деснянский 47,7 58,7 146 46,0
9 Старт 45,2 52.0 103 32,4
10 9М (ZxДельта) № 9 35,8 67,5 122 38,4
11 7М (Гамма х Детер) № 5 36,3 60,0 131 41,3
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 41,5 66,7 148 46,6
13 27 М (ZхСтарт х Z) 38,2 59,0 105 33,1
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 39,2 60,3 103 32,4
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 35,2 58,4 124 39,1
16 25М (Нелли х Детер) № 17 40,6 64,5 123 38,7
17 22М (Нелли х Детер) №56 41,1 54,5 133 41,9
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 41,8 61,0 115 36,2
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 42,6 60,8 128 40,3

Продолжение таблицы 4

20 21М (Z хДега) х Гамма 37,3 61,9 124 39,1
Средняя 39,3 58,3 127,5 40,2
Сигма (стандартное отклонение) 3,73 5,30 14,55 4,59
Коэффициент вариации, V% 9,50 9,09 11,41 11,44

Период цветения и образования плодов был коротким (рисунок 3) – в среднем 14 дней – со среднесуточным приростом 1,35 г /растение, что всего

C:\Users\Public\Documents\Отчет НИР 2019\Гатаулина Г.Г\Рабочие документы\2019 Фото люпина разные\IMG_4467 (1).JPG

Рисунок 3 – Цветение на побегах люпина белого

на 23 % больше, чем в предшествующий период. В другие годы, когда не

отмечались засушливые условия в этот критический период, интенсивность формирования биомассы в это время была в 2-3 раза выше, чем до цветения. Величина этого показателя за 35 дней последующего периода роста бобов составила 2,0 г / растение, на 47 % больше, чем в предшествующий период. Эти данные показывают, что в условиях 2019 года нарастание биомассы лимитировалось засухой в критический период цветения и образования плодов. Средняя величина урожайности сырой биомассы была ниже, чем в годы с более благоприятными погодными условиями. В то же время следует отметить, что в этих условиях агроценоз люпина как фотосинтезирующая система наиболее эффективно функционировал в период роста бобов (в июле), когда растения не испытывали недостатка влаги. Урожайность сырой биомассы у разных сортов и линий колебалась в пределах 32,4 – 46,6 т/га.

2.2.2 Элементы структуры урожая и урожайность семян

Элементы структуры урожая, которые определяют уровень урожайности, всегда представляют особый интерес для селекционера. Их вариабельность в зависимости от сорта и условий года в конечном итоге связана с потенциальными возможностями и степенью адаптивности образца. Одним из важнейших элементов структуры урожая является густота стояния растений перед уборкой. При широкорядном способе посева (45 см) мы стремились получить густоту всходов 50 раст./м2, чтобы с учетом возможного изреживания густота перед уборкой была не менее 40 раст./м2.

Густота стояния растений сортов и ее изменение в процессе вегетации в 2019 г. представлена в таблице.5.

Таблица 5 – Густота стояния (растений/м2) и выживаемость растений

сортов белого люпина, 2019 г.

Сорт Всходы Цветение Созревание Выживае-мость,%
Дега St 50,3 47,1 46.5 92,4
Дельта 51,0 48,0 46,8 91,8
Детер 1 50,7 46,8 46,0 90,7
Тимирязевский 50,6 48,0 46,8 92,5
Гана 50,0 49,2 47,5 95,0
Мичуринский 50,3 48,5 47,7 94,8
Мановицкий 50,0 48,5 47,1 94,2
Деснянский 50,4 47,8 46,5 92,2
Старт 50,0 48,0 47,0 94,0

Густота всходов соответствовала запланированной. Выживаемость растений к уборке была достаточно высокой, составив 92 – 95 %.

Урожайность сорта в значительной степени определяется числом бобов и семян, сформировавшихся на растении и на единице площади (таблицы. 6, 7, 8).

 

Таблица 6 – Число бобов на растениях

Сорт,  линия

 

 

Бобов / растение Бобов / м2
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 8,5 6,6 1,9 340 264 76
2 Дельта 7,5 6,5 1.0 300 260 40
3 Детер 1 10,2 10,2 408 408 отсутствуют
4 Тимирязевский 8,1 6,5 1,6 324 260 64
5 Гана 9,0 6,8 2,2 360 272 88
6 Мичуринский 7,5 6,3 1,2 300 252 48
7 Мановицкий 10,5 7,5 3,0 420 300 120
8 Деснянский 8,5 7,4 1,1 340 296 44
9 Старт 7,5 6 1,5 300 240 60
10 9М (ZxДельта) № 9 8,0 6 2 320 240 80
11 7М (Гамма х Детер) № 5 8,8 7,3 1,5 352 292 60
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 9,2 7,1 2,1 368 284 84
13 27 М (ZхСтарт х Z) 8,1 6,4 1,7 324 256 68
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 7,9 6,9 1,0 316 276 40
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 7,5 6,3 1,2 300 252 48
16 25М (Нелли х Детер) № 17 8,9 7 1,9 356 280 76
17 22М (Нелли х Детер) №56 8,1 6,5 1,6 324 260 64
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 8,2 6,9 1,3 328 276 52
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 8,3 7,1 1,2 332 284 48
20 21М (Z хДега) х Гамма 8,4 7,1 1,3 336 284 52
Средняя 8,44 6,92 1,47 337 277 64
Сигма 0,81 0,86 0,59 32,3 34,6 19,6
Коэффициент вариации, V% 9,57 12,49 40,55 9,57 12,49 30,75

У сорта Детер 1 бобы формируются только на главном побеге, их больше, чем на главном побеге ветвящихся сортов и образцов. В условиях 2019 г. бобов на растении и на м2 завязалось меньше, чем в другие годы. На главном побеге сформировалось 82 – 85 % бобов от общего количества на растении (рисунок 4).

 

word image 786 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений word image 787 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 4 – Сорт Детер 1 в фазе цветения (слева), сизых бобов (справа)

Количество семян на 1 растении отражено в таблице 7.

Таблица 7 – Количество семян на 1 растении

Сорт,  линия

 

Семян / растение
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 27,2 23,2 4,4
2 Дельта 25,1 23,8 1,3
3 Детер 1 27 27 отсутствуют
4 Тимирязевский 27,5 23 4,5
5 Гана 30,7 25,2 5,6
6 Мичуринский 25,7 23,2 2,5
7 Мановицкий 34,9 28,1 6,8
8 Деснянский 30,1 25,7 4,4
9 Старт 26 23,4 2,6
10 9М (ZxДельта) № 9 26,4 21,3 5,1

Приложение таблицы 7

11 7М (Гамма х Детер) № 5 28,9 25,1 3,8
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 28,7 24,6 4,1
13 27 М (ZхСтарт х Z) 26,4 22,3 4,1
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 25,1 22,8 2,3
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 25,7 22,2 3,5
16 25М (Нелли х Детер) № 17 26,2 24,5 1,7
17 22М (Нелли х Детер) №56 27,5 23 4,5
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 26,4 22,9 3,5
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 28,8 24,8 4
20 21М (Z хДега) х Гамма 29 25,8 3,3
Средняя 27,7 24,1 3,6
Сигма (стандартное отклонение) 2,29 1,66 2
Коэффициент вариации, V% 8,26 6,91 42,11

Из данных таблицы видно, какие образцы превышают средний показатель. У сортов позднеспелого биотипа (сорта Мановицкий, Деснянский) число семян на растениях существенно превышало стандарт (сорт Дега), а также средний показатель по испытуемым сортам и образцам. Важно отметить, что коэффициент вариации числа бобов и семян на боковых побегах в 3 -4 раза выше, чем на главном побеге.

Более показательно для формирования урожая в агроценозе количество семян на м2 (таблица 8).

Таблица 8 – Количество семян на м2

Сорт,  линия

 

 

Семян / м2
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 1088 928 176
2 Дельта 1004 952 52
3 Детер 1 1080 1080 отсутствуют
4 Тимирязевский 1100 920 180
5 Гана 1228 1008 224
6 Мичуринский 1028 928 100
7 Мановицкий 1396 1124 272

Продолжение таблицы 8

8 Деснянский 1204 1028 176
9 Старт 1040 936 104
10 9М (ZxДельта) № 9 1056 852 204
11 7М (Гамма х Детер) № 5 1156 1004 152
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 1148 984 164
13 27 М (ZхСтарт х Z) 1056 892 164
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 1004 912 92
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 1028 888 140
16 25М (Нелли х Детер) № 17 1048 980 68
17 22М (Нелли х Детер) №56 1100 920 180
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 1056 916 140
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 1152 992 160
20 21М (Z хДега) х Гамма 1160 1032 132
Средняя 1107 964 152
Сигма (стандартное отклонение) 91 67 52
Коэффициент вариации, V% 8,26 6,91 34,42

На примере сорта Детер 1 можно проследить, как изменяются показатели формирования урожая в процессе вегетации. По числу бобов на главном побеге этот сорт превосходил среднюю величину этого показателя у других сортов на 31 %. Однако по числу семян, сформировавшихся в бобах на главном побеге, всего на 11 %.

Определение числа семян в расчете на 1 боб наглядно показывает значение этого признака для отбора на семенную продуктивность и возможную степень стабильности (таблица 9).

Таблица 9 – Число семян на 1 боб

Сорт, линия Семян на 1 боб, шт.
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 3,20 3,52 2,32
2 Дельта 3,35 3,66 1,30
3 Детер 1 2,65 2,65 отсутствуют
4 Тимирязевский 3,40 3,54 2,81
5 Гана 3,41 3,71 2,55

Продолжение таблицы 9

6 Мичуринский 3,43 3,68 2,08
7 Мановицкий 3,32 3,75 2,27
8 Деснянский 3,54 3,47 3,27
9 Старт 3,47 3,90 1,73
10 9М (ZxДельта) № 9 3,30 3,55 2,55
11 7М (Гамма х Детер) № 5 3,28 3,44 2,53
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 3,12 3,46 1,95
13 27 М (ZхСтарт х Z) 3,26 3,48 2,41
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 3,18 3,30 2,30
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 3,43 3,52 2,92
16 25М (Нелли х Детер) № 17 2,94 3,50 0,89
17 22М (Нелли х Детер) №56 3,40 3,54 2,81
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 3,22 3,32 2,69
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 3,47 3,49 3,33
20 21М (Z хДега) х Гамма 3,45 3,63 2,54
Средняя 3,29 3,50 2,48
Сигма (стандартное отклонение) 0,207 0,243 0,629
Коэффициент вариации, V% 6,31 6,96 25,34

У Детера 1 оказалась низкая наполняемость бобов семенами – 2,65, в то время как на главном побеге средняя по сортам и линиям – 3, 50, т.е. у сорта Детер 1 на 25 % меньше.

На боковых побегах число семян на 1 боб в среднем на 30 % меньше, чем на главном, а вариабельность этого показателя в 3,5 раза выше.

Определение массы семян в расчете на 1 растение и на м2 позволяет полнее оценить сорта и перспективные линии, учитывая динамику формирования элементов продуктивности в онтогенезе (таблицы 10, 11). При этом появляется возможность выявить реакцию испытуемых образцов на изменение погодных условий в период формирования рассматриваемого элемента продуктивности.

Таблица 10 – Масса семян на 1 растении, г

Сорт, линия

 

 

Семян / растение, г
всего главн.

побег

боков.

побеги

1 Дега St 11,2 9,6 1,6
2 Дельта 11,4 10,9 0,5
3 Детер 1 12,6 12,6 отсутствуют
4 Тимирязевский 12,7 10,8 1,9
5 Гана 14,1 11,8 2,3
6 Мичуринский 12,6 10,6 2,0
7 Мановицкий 16,7 13,8 2,9
8 Деснянский 13,2 11,6 1,6
9 Старт 13,2 11,2 2,0
10 9М (ZxДельта) № 9 11,1 10,3 0,8
11 7М (Гамма х Детер) № 5 14,0 12,5 1,6
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 13,7 11,9 1,8
13 27 М (ZхСтарт х Z) 13,1 11,3 1,8
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 11,9 10,9 1
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 12 10,6 1,4
16 25М (Нелли х Детер) № 17 14,6 12 2,6
17 22М (Нелли х Детер) №56 12,7 10,8 1,9
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 13,1 11,6 1,5
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 14,4 12,6 1,8
20 21М (Z хДега) х Гамма 14 12,2 1,8
Средняя 13,1 11,5 1,7
Сигма (стандартное отклонение) 1,30 0,95 0,55
Коэффициент вариации, V% 9,92 8,31 32,00

Таблица 11 – Масса семян на м2 , г

Сорт, линия

 

 

Семян / м2, г
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 448 384 64
2 Дельта 456 436 20
3 Детер 1 504 504  отсутствуют
4 Тимирязевский 508 432 76
5 Гана 564 472 92
6 Мичуринский 504 424 80
7 Мановицкий 668 552 116
8 Деснянский 528 464 64
9 Старт 528 448 80
10 9М (ZxДельта) № 9 444 412 32
11 7М (Гамма х Детер) № 5 560 500 64
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 548 476 72
13 27 М (ZхСтарт х Z) 524 452 72
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 476 436 40
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 480 424 56
16 25М (Нелли х Детер) № 17 584 480 104
17 22М (Нелли х Детер) №56 508 432 76
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 524 464 60
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 576 504 72
20 21М (Z хДега) х Гамма 560 488 72
Средняя 525 459 69
Сигма (стандартное отклонение) 52 38 22
Коэффициент вариации, V% 9,92 8,31 32,00

Данные таблиц 10, 11 указывают на достаточно высокие показатели семенной продуктивности в условиях 2019 г., несмотря на то, что на растениях из-за засухи в период цветения образовалось мало бобов, семян на растениях также было меньше, чем в другие годы. Однако погодные условия в конце июля и в августе были благоприятными для фотосинтеза и оттока ассимилятов из всех органов растений в семена в период налива семян, что определило высокую массу1000 семян (таблица 12).

Таблица 12 – Масса 1000 семян, г

Сорт, линия Масса 1000 семян, г.
Всего Главн.

побег

Боков.

побеги

1 Дега St 412 414 364
2 Дельта 454 458 385
3 Детер 1 467 467 отсутствуют
4 Тимирязевский 462 470 422
5 Гана 459 468 411
6 Мичуринский 490 457 430
7 Мановицкий 479 491 426
8 Деснянский 439 451 364
9 Старт 508 479 450
10 9М (ZxДельта) № 9 420 484 350
11 7М (Гамма х Детер) № 5 484 498 421
12 23М1 (ДетерхГамма) №2 477 484 439
13 27 М (ZхСтарт х Z) 496 507 439
14 23М3 (ДетерхГамма) № 18 474 478 435
15 24М1 (Д-299 х СН-72) №4 467 477 400
16 25М (Нелли х Детер) № 17 557 490 425
17 22М (Нелли х Детер) №56 462 470 422
18 26М (СтартхZ) х Д-299 №24 496 507 429
19 22М1 (Нелли х Детер) № 13 500 508 450
20 21М (Z хДега) х Гамма 483 473 445
Средняя 471 477 416
Сигма (стандартное отклонение) 25 22 29
Коэффициент вариации, V% 5,35 4,64 7,04

Таких крупных семян белого люпина у всех сортов и образцов мы не отмечали в течение многолетней работы с этой культурой в условиях Центрально-Черноземного региона. Обычно в среднем масса 1000 семян была в пределах 310-350 г. В 2019 г. масса 1000 семян на главном побеге колебалась в пределах 414-508 г в зависимости от образца. В среднем она была на 40 % выше, чем в другие годы.

Урожайность семян – это результативный показатель динамического продукционного процесса. Результаты изучения новых сортов (сорта Тимирязевский и Гана) и перспективных номеров по данным конкурсного испытания 2019 года в сравнении со стандартом (сорт Дега) представлены в таблице 13.

Таблица 13 – Урожайность семян и белковая продуктивность

Сорт, линия Урожайность семян Сбор протеина.
т /га % к St кг/га % к St
1 Дега St 3,14 100 1160 100
2 Гана 3,95 126 1460 126
3 Тимирязевский 3,95 126 1460 126
4 Детер 1 3,53 112 1305 112
5 25М (Нелли х Детер) № 17 4,09 130 1510 130
6 7М (Gm х Деga)5 3,92 125 1450 125
7 22М1 (Нелли х Детер) № 13 4,03 128 1490 128
8 21М (Z хДега) х Гамма 3,92 125 1450 125
9 23М1 (ДетерхГамма) №2 3,84 122 1420 122
НСР05 0,28 105

Несмотря на засушливые условия в критический период цветения и образования плодов, урожайность семян в 2019 году составила 3 -4 т / га, что обеспечило белковую продуктивность на уровне 12-15 ц / га. Новые сорта и перспективные линии превысили стандарт по урожайности семян и белковой продуктивности на 25 – 30 %.

2.2.3 Первичное семеноводство сортов, включенных в Государственный реестр селекционных достижений (3 сорта)

Произвести оригинальные семена – ОС (семена суперэлиты) сортов белого люпина селекции РГАУ-МСХА.

Первичное семеноводство стандартного сорта Дега и новых сортов Тимирязевский и Гана осуществлялось по лицензиям. Лицензиар – ФГОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Вид лицензии – неисключительная, номер – 024524, 024525.

 

2.3 Характеристика нового сорта белого люпина «Тимирязевский»

БЕЛЫЙ ЛЮПИН – АЛЬТЕРНАТИВА СОЕ. Новый сорт Тимирязевский»: Урожайность, технологичность, адаптивность

Сорт люпина белого (Lupinus albus L.) ТИМИРЯЗЕВСКИЙ включен в Государственный реестр селекционных достижений и допущен к производству по Российской Федерации с 2019 г. [13]

Учреждение – патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева» (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева).

Авторы: Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В.

Патент на селекционное достижение № 10316.

На использование данного селекционного достижения в 2019 г. заключено 2 лицензионных договора: ИП глава КФХ Плохих А.В. ИНН 481105009050; ИП глава КФХ Плохих В.Д., ИНН 481100152642 (Липецкая обл.)

Назначение и краткое содержание разработки

Урожайный сорт зернового направления с высоким содержанием белка в семенах 36-40 %. Сорт относится к группе кормовых. Предназначен для использования в кормовых целях и для переработки. Зерно белого люпина можно использовать как высокобелковую добавку вместо соевого шрота в рационах КРС, свиней и птицы. Рекомендуется для возделывания в Центрально-Черноземном, Средне – Волжском регионах, южных и юго-западных частях Центрального региона и в других регионах РФ, где в период налива и созревания семян люпина белого среднесуточная температура не ниже 14o С.

Преимущества и новизна

Созданный на основе адаптивной селекции люпина белого (Lupinus albus L.) урожайный и технологичный сорт ТИМИРЯЗЕВСКИЙ устойчиво созревает в условиях Центрально-Черноземного региона, засухоустойчив, сбор белка с урожаем семян 12 -15 ц/га без внесения азотных удобрений» (рисунок 5).

C:\Users\Public\Documents\Отчет НИР 2019\Гатаулина Г.Г\Рабочие документы\2019 Фото люпина разные\DSC00665.JPG

Рисунок 5 – Клубеньки на корнях люпина белого сорта Тимирязевский

Сорт формирует больше бобов в расчете на 1 растение (рисунок 6), масса 1000 семян на 10 – 11 % выше, чем у стандартного сорта, устойчив к фузариозу, в условиях Центрально-Черноземного региона не поражался антракнозом.

word image 788 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 6 – Формирование бобов люпина белого на 1 растении

Отличается большей устойчивостью к стрессовым факторам, высокой и более стабильной урожайностью и сбором протеина по сравнению с со стандартом (сорт Дега) и другими сортами люпина белого. Урожайность семян сорта ТИМИРЯЗЕВСКИЙ в условиях Центрально-Черноземного региона от 25 ц/га в засушливом 2013 году до 50 ц/га. Максимальная урожайность зерна отмечена в 2015 г. – 65 ц/га, зеленой массы в фазу выполненных бобов более 700 ц/га (таблица 14).

В таблице показаны результаты изучения в питомнике конкурсного испытания основных хозяйственных и биологических признаков сорта.

Таблица 14 – Хозяйственные и биологические свойства нового сорта Тимирязевский *

 

Показатели Новый сорт Тимирязевский Среднее
2013 г. 2014 г. 2015 г.
  1. Урожайность семян сорта, ц/га
25,9 39,2 60,7 41,93
НСР05 0,45 1,60 2,75
2. Урожайность зеленой массы , ц/га 285 710 650 548
НСР05 12,0 23,4 15,1
3. Содержание сырого протеина от абс. сухого вещества (N Х 6,25), % 38,06 36,19 35,75 36,67
4. Сбор сырого протеина, ц/га 9,86 14,18 21,25 15,1
5. Содержание жира, % 9,84 10,80 10,90 10,51
6. Другие технологические качества семян

(у люпина содержание алкалоида, %)

0,05 0,04 0,04 0,043
7. Вегетационный период

(от всходов до хоз. спелости), дней

104 104 115 108
а) от полных всходов до полного цветения 30 35 37 34
б) от полного цветения до хозяйственной спелости 74 72 78 75
в) от начала цветения до конца цветения 17 21 25 21
г) для люпина: от начала цветения – до образования блестящих бобов 35 40 50 42
от начала цветения до полного налива семян в бобах центральной кисти 60 65 70 65

* В таблице представлены результаты изучения основных хозяйственных и биологических признаков сорта в питомнике конкурсного испытания в соответствии с формой Госкомиссии, где урожайность показана в ц/га.

Из данных таблицы следует, что продолжительность вегетации и урожайность белого люпина, как и других зернобобовых культур, в частности, сои в сильной степени зависит от погодных условий в отдельные периоды формирования урожая [12].

Данное исследование направлено также на выявление реакции сорта на стрессовые для растений условия, связанные с засухой в отдельные годы или в отдельные периоды продукционного процесса. Приводим характеристику метеорологических условий в годы проведения исследований.

В 2013 г. до цветения стояла жаркая погода без осадков, температура повышалась до 30оС. Во время цветения количество осадков было ниже нормы. Дождливые и холодные август и сентябрь затянули вегетацию.

В 2014 г. в течение месяца после всходов отмечалась жаркая погода без осадков. В критический период цветения и образования плодов отмечались обильные осадки. Высота растений с 35 см перед цветением достигла 100 см к завершению периода цветения–образования плодов, который длился месяц. Во время налива и созревания семян стояла жаркая сухая погода, что ускорило развитие растений.

2015 год был благоприятным для формирования высокого урожая семян. В период цветения и роста плодов количество осадков превышало норму. Обилие осадков в этот период определило усиленный вегетативный рост и высокую завязываемость семян, в том числе – на боковых побегах. Во время налива и созревания семян стояла жаркая и сухая погода, что ускорило развитие растений.

Итак, в отдельные периоды формирования урожая люпина белого отмечались засушливые условия, когда НВ почвы снижалась до 60–40%. Подобные условия отмечались к началу цветения в 2013–2014 гг., когда рост растений составлял всего 35–40 см. В 2013 г засушливые условия наблюдались в критический период (во время цветения и образования плодов). Во второй половине вегетации, особенно во время налива и созревания семян в 2014 и 2015 годах стояла жаркая и сухая погода, что сократило продолжительность этих периодов. В 2013 г. напротив, продолжительность этих периодов увеличилась из-за дождливой холодной погоды. Обилие осадков в периоды цветения, образования и роста плодов в 2014– 2015 гг. определили усиление вегетативного роста и высокую урожайность, особенно в 2015 году, в основном за счет плодов на боковых побегах.

Элементы структуры урожая в годы исследований сортов Дега и Тимирязевский представлены в таблице 15. Густота стояния растений перед уборкой составляла 45-47 растений /м2.

Таблица15 – Элементы структуры урожая

Сорт Число бобов,

шт./раст.

Число семян

шт./раст.

Масса семян,

г/раст.

Масса 1000 семян, г
всего главный побег всего главный побег всего главный побег
2013 год
Дега St 6,7 5,7 20 18 6,5 6,0 320
Тимирязевский 8,8 6,4 25 21 8,1 6,9 321
НСР05 0,65 0,50 2,1 1,8 0,65 0,55 11
2014 год
Дега St 9,8 6,5 34 24 9,3 6,9 257
Тимирязевский 11,6 6,7 34 24 10,2 6,8 289
НСР05 0,56 0,33 1,4 1,0 0,48 0,23 9
2015 год
Дега St 16,6 11,0 63 33 18,4 9,9 257
Тимирязевский 19,1 11,0 71 32 21,7 9,8 305
НСР05 1,6 0,4 4,8 1,3 1,7 0,4 12

Сравнение со стандартом (сорт Дега) показало, что в среднем за 3 года сорт Тимирязевский формировал на 11% больше бобов и семян в расчете на 1 растение. На главном побеге это превышение относительно небольшое. На боковых побегах этот показатель у сорта Тимирязевский почти в 1,7 раза больше, чем у сорта Дега (рисунок 7, рисунок 8).

word image 789 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 7 – Бобы с одного растения люпина белого

word image 790 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 8 – Наполненность бобов семенами

Масса 1000 семян с боковых побегов обычно меньше, чем с главного. Однако в среднем масса 1000 семян у сорта Тимирязевский была выше на 10 – 11 % (рисунок 9) .

word image 791 Создание на основе адаптивной селекции сортов белого люпина (Lupinus albus L.)  с детерминантным типом роста, обладающих высокой адаптивностью, ус тойчивостью к болезням, технологичностью и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений

Рисунок 9 – Семена сортов люпина белого

Следует отметить, что в годы исследований масса 1000 семян у сортов люпина белого была значительно ниже, чем в другие годы, что объясняется особенностями погодных условий в период налива семян. Например, в 2012 году масса 1000 семян сорта Дега и подготовленного к сдаче в Государственные испытания селекционного образца с названием Тимирязевский составляла соответственно 320 и 360 г, а в 2019 году – 412 и 462 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сорта белого люпина, включенные в Государственный реестр селекционных достижений, различаются по степени ветвления, продолжительности вегетации, элементам структуры урожая и потенциальным возможностям их реализации. Продолжительность вегетации – важный показатель сорта для производителей люпина белого. В 2019 году вегетационный период (от всходов до созревания) в условиях северной части Центрально- Черноземного региона варьировал в зависимости от сорта от 115 до 130 дней.

В засушливые годы все сорта развиваются по типу скороспелых, вегетационный период сокращается, причем в большей степени у поздних сортов.

Метеорологические условия оказывают большое влияние на поэтапное формирование элементов продуктивности и урожайность семян.

Современные сорта и перспективные номера белого люпина селекции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева адаптированы к условиям Центрально-Черноземного региона, устойчивы к засухе, характеризуются высокой потенциальной урожайностью семян и белковой продуктивностью.

Исследования, связанные с созданием и испытанием нового сорта белого люпина (Lupinus albus L.) Тимирязевский показали, что белый люпин может быть альтернативой сое. Производить или импортировать? Зерновая продукция сорта предназначена для решения проблемы дефицита растительного белка, сокращения импорта сои и обеспечения белковой независимости России.

Исследования позволили выявить важнейшие отличительные биологические особенности сорта от других сходных сортов.

Сорт созревает на 1 – 3 дня позже стандарта (сорт Дега), формирует на 11% больше бобов и семян в расчете на 1 растение, масса 1000 семян выше на 10 – 11 %.

Сорт Тимирязевский засухоустойчив, сбор белка с урожаем семян 12 -15 ц/га без внесения азотных удобрений. Отличается высокой и более стабильной урожайностью и сбором протеина по сравнению с другими сортами люпина белого. В условиях засухи урожайность снижалась, но оставалась на достаточно удовлетворительном и стабильном уровне -25,9 ц/га.

Максимальная урожайность зерна отмечена в 2015 г. – 65 ц/га, зеленой массы в фазу выполненных бобов более 700 ц/га. Сорт характеризуется устойчивостью к действию неблагоприятных погодных условий и болезням,

За создание нового сорта белого люпина Тимирязевский РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева награждена дипломом и золотой медалью Всероссийской агропромышленной выставки «Золотая осень – 2019» (Приложение 1).

Краткие рекомендации по применению научной разработки

Использование сорта Тимирязевский может осуществляться в нескольких направлениях.

1). Производство в семеноводческих хозяйствах по лицензионным договорам с РГАУ-МСХА семян суперэлиты и их продажа (по ценам суперэлиты) хозяйствам, производящим семена элиты.

2). Производство семян элиты и последующих репродукций в соответствующих хозяйствах (по договору с РГАУ-МСХА) для продажи хозяйствам, производящим семена для кормовых целей и для переработки.

3). Производство семян товарных репродукций в хозяйствах для непосредственного использования или для продажи другому потребителю, например, птицефабрикам или другим животноводческим и перерабатывающим организациям в качестве белковой добавки для комбикормов.

Апробация

Сорт Люпина белого (Lupinus albus L.) Тимирязевский успешно прошел государственные испытания, включен в Государственный реестр селекционных достижений, получен ПАТЕНТ на селекционное достижение № 10316. Выдан по заявке № 8356326 с датой приоритета 01.12.2016 г.

Организовано семеноводство сорта по лицензионным договорам.

В ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева осуществляется подготовка специалистов по программам магистратуры и аспирантуры, а также через курсы повышения квалификации по научному направлению «Проблемы и перспективы производства растительного белка» (ключевые слова: растительный белок, импортозамещение, люпин белый, адаптивная селекция, сорта, азотфиксация, белковая продуктивность).

Условия и сроки внедрения научной разработки

Сроки разработки и внедрения проекта определяются потребностями производства (животноводства) в кормовом белке и готовности хозяйств производить семена различных категорий. Условия разработки проекта по лицензионным договорам с РГАУ-МСХА.

Эффект от внедрения разработки

Возделывание урожайного и высокобелкового сорта белого люпина позволяет увеличить производство растительного белка до 15 ц/га (с аналогичным урожаем у зерновых культур сбор белка в 4 раза меньше). Благодаря азотфиксации возможно его производство без затрат дорогостоящих азотных удобрений, что выгодно также в энергетическом и экологическом аспектах. Кроме того, белый люпин способен усваивать труднорастворимые фосфаты почвы.

Потенциальные потребители научной разработки

Хозяйства АПК Центрального, Центрально-Черноземного, Средневолжского и других регионов Российской Федерации.

Предлагается сотрудничество в целях организации семеноводческих фирм, активного маркетинга, установления и совершенствования договорных отношений, информационно-консультационной службы.

Список использованных источников

  1. История культуры люпина. В кн.: Н.А. Майсурян, А.И. Атабекова. «Люпин». М: Изд. «Колос», 1974, С.15-31.
  2. История окультуривания люпина. В кн.: Н.А. Майсурян, А.И. Атабекова. «Люпин». М: Изд. «Колос», 1974, С. 336- 347.
  3. Такунов И.П. Люпин в земледелии России.//Брянск:Придесенье, 1996. 372
  4. . Baddeley J.A., Jones S., Topp C.F.E., et al. Biological nitrogen fixation (BNF) by legume crops in Europe. Legume Futures Report 1.5. 2013: [Электpoнный pесуpс] // URL. www.legumefutures.de.
  5. Christine_Watson._Bonn_2014.pdf. [Электpoнный pесуpс] // URL. http://www.legumefutures.de/images.
  6. Dieterich R. et. al. Effects of genotype and environment on grain yield and crude protein content in narrow– leafed lupin // Proceedings of the XIV International Lupin Conference. Milan, Italy 21–26 June 2015. P. 127.
  7. Annicchiarico P., Harzic N., Carroni A.M. Adaptation, diversity, and exploitation of global white lupin (Lupinus albus L.) landrace genetic resources // Field Crops Research. 119. 2010. P. 114–124.
  8. Annicchiarico P., Boschin G., Manunza P., Arnoldi A. Quality of Lupinus albus L. (white lupin) seed: extent of genotypic and environmental effects // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 62. 2014. P. 6539–6545.
  9. Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В., Штеле А.Л., Цыгуткин А.С. Рост, развитие, урожайность и кормовая ценность сортов белого люпина (Lupinus albus L.) селекции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева / /Известия ТСХА, 2013, вып. 6. С. 12-30.
  10. Гатаулина Г.Г., Никитина С.С. Зернобобовые культуры: системный подход к анализу роста, развития и формирования урожая // Монография. Сер. Научная мысль. М.: Инфра–М, 2016. 242 с.
  11. Гатаулина Г.Г., Белышкина М.Е., Медведева Н.В. Вариабельность урожайности и стрессовые факторы у зернобобовых культур // Известия ТСХА. 2016. № 4. С. 96–109.
  12. Гатаулина Г.Г. Заренкова Н.В., Никитина С.С. Сорта сои северного экотипа: как погода влияет на рост, развитие, формирование урожая и его вариабельность //Кормопроизводство, № 7, 2019. С.34-40.
  13. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание) // М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 516 с.

Приложения

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *