Урожайность льна масличного на серых лесных почвах Среднего Урала

Введение. По данным ФГБУ «Центр Агроаналитики», на протяжении последних десяти лет в Российской Федерации наблюдается постоянный рост посевных площадей льна масличного. Страна входит в тройку мировых лидеров по производству и экспорту семян льна [1, 2]. Эта масличная культура получает все большее распространение и на Среднем Урале. Так, в сельскохозяйственных организациях Свердловской области в 2019 и в 2020 гг. он выращивался на 5,2 и 6,2 тыс. га. Существенный рост посевных площадей льна отмечается и в соседних Челябинской и Курганской областях [3]. Следует отметить, что до 2012 г. лен масличный был практически не известен в сельскохозяйственных предприятиях Среднего Урала. Не найдено никаких публикаций по этой культуре и в научной литературе [4].

Традиционно лен масличный считается теплолюбивой культурой, и ранее он возделывался главным образом в южных регионах РФ, где занимал определенную долю в структуре посевных площадей и обеспечивал получение товарной продукции в сельскохозяйственных предприятиях [5]. На протяжении последних лет отмечается стабильно высокий спрос на семена льна как внутри страны, так и на внешнем рынке, обусловленный ценными качествами маслосемян [6–8]. Все это способствует укреплению экономического потенциала агропромышленного комплекса и в целом соответствует планам значительного увеличения экспорта сельскохозяйственной продукции [9].

Научно обоснована возможность получения высоких урожаев льна масличного не только в регионах традиционного его выращивания, но и в средней полосе России, где он раньше относился к малораспространенным культурам, в том числе и в регионе Среднего Урала [10–12].

Технология возделывания льна масличного постоянно совершенствуется, уточняются основные технологические приемы, изучается эффективность применения современной техники и средств защиты растений [13, 14]. Во многих регионах страны ведутся исследования по выявлению адаптированных к местным условиям сортов, активизируется селекционная работа с культурой льна масличного, ежегодно пополняется реестр сортов, допущенных к использованию в производстве [15–17].

Лен масличный не только обеспечивает повышенную рентабельность при возделывании, он также является хорошим предшественником для зерновых культур [18]. Большое значение льна масличного в народном хозяйстве определяется разносторонним использованием его семян в технических, кормовых и пищевых целях [19]. Не случайно многочисленные исследования с культурой льна масличного проводятся во многих зарубежных странах – Канаде, США, Чехии и др. [20–22]. Изучаются не только вопросы селекции и технологии возделывания, но и перспективы использования семян для питания человека, в том числе и генетически модифицированных растений [23].

До настоящего времени изучение культуры льна масличного и совершенствование технологии его возделывания проводились в традиционных регионах его возделывания. Для Среднего Урала это совершенно новое сельскохо- зяйственное растение, поэтому исследования, направленные на выявление закономерностей формирования урожайности льна масличного и имеющие конечной целью повышение его продуктивности, имеют особую актуальность.

Цель исследования : изучение изменения элементов структуры урожайности различных сортов льна масличного и его продуктивности в зависимости от абиотических условий года выращивания.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования являлись высокопродуктивные сорта льна масличного: Северный, Уральский и ЛМ 98, которые включены в Государственный реестр селекционных достижений по Волго-Вятскому региону, сорт Северный принят в качестве стандарта при проведении аналогичных исследований и сортоиспытании.

Полевые опыты проведены в отделе земледелия и кормопроизводства Уральского НИИСХ в течение 2012–2020 гг. на серых лесных тяжелосуглинистых почвах, которые имеют наибольший удельный вес в сельскохозяйственных предприятиях Среднего Урала. При закладке полевых опытов и выполнении сопутствующих наблюдений и учетов руководствовались методикой ВНИИ масличных культур им. В.С. Пусто-войта [24], статистическая обработка экспериментальных данных выполнена по Б.А. Доспе-хову [25].

Агрохимические показатели пахотного слоя были типичны для серых лесных почв: pH – 4,2–5,5; гумус – 3,03–4,62 %; азот легкогидролизуемый – 81–173 мг/кг почвы; подвижный фосфор – 116–288 мг/кг почвы; подвижный калий – 72–159 мг/кг почвы; Н г – 3,8–10,3 ммоль/100 г почвы; сумма обменных оснований – 23,9– 28,9 ммоль/100 г почвы. По паровому предшественнику элементов минерального питания было достаточно для формирования урожайности семян льна масличного более 2 т/га. Во все годы перед посевом вносилась стартовая доза минеральных удобрений (азофоска) – N 30 Р 30 К 30 .

Норма высева была 9 млн всхожих семян на 1 га. Варианты опытов закладывались в трехкратной повторности в 2012 г. и в четырехкратной повторности в 2013–2020 гг., учетная площадь делянки составляла в разные годы от 10

до 15 м2. Для посева использовали селекционную сеялку СКС-6-10 и «Клен», для уборки – комбайн «Сампо-130», уборка проведена однофазным способом – прямой обмолот в фазе полной спелости семян.

По погодным условиям 2012 г. можно охарактеризовать как теплый и сухой, 2013 г. – теплый и близкий к нормальному по увлажнению, 2014 г. – прохладный и влажный, 2015 г. – экстремально прохладный и влажный, 2016 г. – экстремально жаркий и сухой. По агрометеорологическим условиям 2017 и 2018 гг. были близки к нормальным, хотя в отдельные периоды наблюдались значительные отклонения от средних многолетних показателей как по температуре, так и по количеству осадков. Особенностью 2019 г. можно считать недостаток тепла и избыточное увлажнение во второй половине лета, что затянуло созревание семян, поэтому вынужденной мерой явилось проведение десикации посевов льна масличного. Уникальным был 2020 г., когда после посева в хорошо прогретую почву наступил длительный период прохладной погоды, сменившийся продолжительной засухой. В конце вегетации льна масличного вновь наблюдалась прохладная и дождливая погода, что привело к снижению посевных качеств семян.

Результаты исследования и их обсуждение. По своей биологии лен масличный относится к растениям, у которых период вегетации составляет 80–85 сут. Однако в данном исследовании период от всходов до полной спелости семян часто превышал 90 сут, а у среднеспелого сорта ЛМ 98 – более 100 сут (табл. 1). Этот показатель имеет исключительное значение при подборе сортов льна масличного для выращивания в климатических условиях с ограниченными ресурсами тепла. Вегетационный период продолжительностью менее 90 сут у сортов Северный и Уральский был отмечен в 2012 и 2013 гг., а у сорта Уральский – и в 2016 г. Коэффициент вариации показателя продолжительности вегетационного периода оказался на уровне 10 %, что свидетельствует о средней или незначительной изменчивости этого признака. Сорт ЛМ 98 созревал в среднем на 8–9 сут позднее скороспелых сортов Северный и Уральский.

Таблица 1

Показатель	Год									Среднее
	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Сорт Северный
Период вегетации, сут	87	83	108	107	94	113	101	103	94	99
Высота растений, см	49	51	61	61	61	64	57	53	61	58
Сорт Уральский
Период вегетации, сут	89	86	107	107	89	113	101	103	92	98
Высота растений, см	48	43	60	58	53	64	56	52	58	55
Сорт ЛМ 98
Период вегетации, сут	96	93	125	114	101	116	104	113	105	107
Высота растений, см	50	50	70	60	62	66	60	63	68	61

Продолжительность периода вегетации и высота растений сортов льна масличного в различные годы проведения исследования

Высота растений изменялась незначительно по годам проведения исследования у сорта Северный (C v = 9 %) и в средней степени у сортов Уральский и ЛМ 98 (C v = 12 %). Последний сорт во все годы был более высокорослый, разница по высоте по сравнению с сортом Уральский в отдельные годы достигала 10 см. Несмотря на это, сорт ЛМ 98 является устойчивым к полеганию и пригоден к механизированной уборке зерновыми комбайнами.

Хотя норма высева во все годы проведения исследования была одной и той же – 9 млн всхо- жих семян на 1 га, но из-за различной полевой всхожести семян льна, разной выживаемости растений в процессе роста и развития, в опытных посевах перед уборкой колебалась от 389–427 до 685–715 шт/м2. Самая высокая густота посева льна масличного была отмечена в 2012 г., при этом количество коробочек на растении не превышало 6,8–8,2 шт. За весь период наблюдений каждое растение льна масличного, независимо от сорта, формировало в среднем по 10–11 коробочек (табл. 2).

Таблица 2

Показатель	Год									Среднее
	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Сорт Северный
Число растений на 1 м2, шт.	715	546	561	389	570	504	596	554	453	543
Число коробочек на 1 растении, шт.	7,5	7,0	13,0	13,4	9,8	17,7	7,3	6,1	8,8	10,1
Число семян в 1 коробочке, шт.	4,6	6,2	6,5	5,1	6,7	5,8	6,1	7,1	6,5	6,1
Масса 1000 семян, г	6,54	8,47	7,59	9,00	7,35	7,67	7,79	7,18	8,43	7,78
Урожайность, т/га	1,61	1,79	2,12	2,20	1,65	2,30	1,94	1,80	2,20	1,96

Окончание табл. 2

Сорт Уральский

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Число растений на 1 м2, шт.	692	653	567	380	672	684	542	599	471	584
Число коробочек на 1 растении, шт.	6,8	6,6	12,1	13,1	10,2	15,4	10,0	7,1	8,5	10,0
Число семян в 1 коробочке, шт.	5,6	5,2	7,2	5,6	8,5	6,0	5,5	7,3	6,7	6,4
Масса 1000 семян, г	6,51	8,34	7,90	9,10	7,22	8,00	7,60	7,24	8,62	7,84
Урожайность, т/га	1,72	1,60	2,33	2,25	2,14	2,88	2,03	1,97	2,31	2,14
Сорт ЛМ 98
Число растений на 1 м2, шт.	685	685	684	427	604	551	529	595	462	580
Число коробочек на 1 растении, шт.	8,2	8,1	12,7	12,3	14,2	16,9	8,9	6,3	11,3	11,0
Число семян в 1 коробочке, шт.	3,7	6,0	8,4	6,7	8,2	6,8	8,1	7,0	7,4	6,9
Масса 1000 семян, г	4,23	5,38	5,16	6,50	5,25	5,50	5,48	5,24	5,26	5,33
Урожайность, т/га	0,88	1,68	2,21	2,18	1,76	2,76	1,84	1,74	2,03	1,90

Урожайность сортов льна масличного и основные элементы ее структуры

Статистическая обработка экспериментальных данных показала, что существует значительная изменчивость этого признака в зависимости от условий года. Коэффициент вариации составил 31 % у сорта Уральский и ЛМ 98, более высокий он оказался у сорта Северный – 38 %. Наибольшее количество коробочек в расчете на 1 растение (15,4–16,9 шт.) образовалось в благоприятном по условиям внешней среды 2017 г. Данный показатель имеет среднюю отрицательную корреляционную зависимость с количеством продуктивных растений на единице площади (r = –0,46). Как правило, чем больше густота стояния растений, тем меньше в соцветии формируется бутонов и цветков, соответственно и коробочек. Этот факт отмечали многие исследователи, в частности в Краснодарском, Ставропольском крае и на Среднем Урале [5, 14].

Меньшей изменчивостью характеризовался показатель количества семян в одной коробочке (C v = 13–21 %). В каждой коробочке соцветия растений изучаемых сортов льна масличного формировалось в среднем от 6,1 до 6,9 шт. семян. Наибольший этот показатель был у сорта ЛМ 98, для которого типичными являются более мелкие по размеру коробочки и семена.

Средняя масса 1000 семян у сортов Северный и Уральский оказалась больше на 2,45– 2,51 г по сравнению с мелкосемянным сортом

ЛМ 98. Хотя размер семян определяется генотипом растения, условия внешней среды также оказывают заметное влияние на величину этого показателя в пределах одного сорта. Например, у сорта Уральский он изменялся от 6,51 до 9,10 г (C v = 24 %), а у сорта ЛМ 98 – от 4,23 до 6,50 г (C v = 11 %) Мелкие семена у всех сортов сформировались в условиях теплого и сухого 2012 г., а самые крупные семена были получены в прохладном и влажном 2015 г.

Рассмотренные выше количественные показатели структуры урожая растений льна масличного определили его величину, которая за 9 лет проведения исследований варьировала в среднем от 1,90 до 2,14 т/га. Самым урожайным оказался новый сорт Уральский, который был создан совместно с селекционерами Всероссийского института льна и включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию с 2017 г. по трем регионам Российской Федерации.

Статистическая обработка полученных данных по урожайности семян выявила среднюю изменчивость урожайности у сортов Северный и Уральский (V – 13,1 и 17,6 %, соответственно). Коэффициент вариации был выше у сорта ЛМ 98 (26,7 %), который характеризуется продолжительным вегетационным периодом и сильнее реагирует на изменяющиеся по годам условия внешней среды. Лучшие условия для роста и развития изучаемых сортов сложились в 2017 г., когда была получена максимальная урожайность всех изучаемых сортов. Самым неблагоприятным можно считать 2012 г., когда урожайность семян льна масличного находилась в пределах 0,88–1,72 т/га. Реакция всех сортов на условия внешней среды этого года проявилась в формировании сравнительно небольшого количества коробочек в расчете на 1 растение, семян в одной коробочке, а также самой низкой массы 1000 семян. Хорошая полевая всхожесть и густота посева льна масличного в этот год не компенсировали снижение продуктивности из-за плохих показателей структуры урожая.

Для выявления роли генотипов, условий среды, а также их взаимодействия в изменчивости урожайности и биометрических показателей элементов ее структуры использовали двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA. Для проверки достоверности различий использовался критерий Фишера. Уровень статистической значимости был установлен на уровне Р < 0,05. По результатам дисперсионного анализа изменчивость величины урожайности на 77,7 % определялась условиями среды, влияние генотипов обусловило 6,6 % варьирования урожайности, а взаимодействие генотип × среда – 14,9 %. Условия года выращивания льна масличного оказали сильное влияние на число растений к уборке и число коробочек в расчете на 1 растение. Самое большое влияние на изменение показателя массы 1000 семян оказал генотип растения (75 %), в меньшей степени – условия года и взаимодействие сорт × год. Этот факт следует учитывать при подборе сортов для использования в производстве и ведении селекционной работы с культурой льна масличного. Варьирование показателя числа семян в 1 коробочке практически полностью определялось условиями среды и взаимодействием сорт × год (табл. 3).

Таблица 3

Источник вариации	Сумма квадратов SS	Число степеней свободы df	Средние квадраты MS	Доля фактора, %	F факт.	F теор.
1	2	3	4	5	6	7
Число растений на 1 м2, шт.
Сорт	27 932	2	13 966	3,9	24,4	3,2
Год	578 362	8	72 295	79,7	505,6	2,1
Сорт × год	118 192	16	7 387	16,3	103,3	1,8
Остаток (ошибка)	1 144	54	21	0,1
Итого	725 630
Число коробочек на 1 растении, шт.
Сорт	17,5	2	8,8	2,0	3,43	3,2
Год	793,0	8	99,1	90,3	155,4	2,1
Сорт × год	62,2	16	3,9	7,1	12,1	1,8
Остаток (ошибка)	5,1	54	0,1	0,6
Итого	877,8
Число семян в 1 коробочке, шт.
Сорт	4,9	2	2,5	4,3	4,45	3,2
Год	83,0	8	10,4	72,8	75,4	2,1
Сорт × год	25,0	16	1,6	21,9	22,7	1,8
Остаток (ошибка)	1,1	54	0,1	1,0
Итого	114,0

Окончание табл. 3

Масса 1000 семян, г
Сорт	110,3	2	55,1	75,0	1103,0	3,2
Год	33,2	8	4,2	22,6	332,0	2,1
Сорт × год	3,5	16	0,2	2,4	35,0	1,8
Остаток (ошибка)	0,1	54	0,1	0,0
Итого	147,1
Урожайность, т/га
Сорт	0,8	2	0,4	6,6	8,0	3,2
Год	9,4	8	1,2	77,7	94,0	2,1
Сорт × год	1,8	16	0.1	14,9	18,0	1,8
Остаток (ошибка)	0,1	54	0,0	0,8
Итого	12,1

Дисперсионный анализ количественных показателей элементов структуры урожайности сортов льна масличного (2012–2020 гг.)

Выводы. Оптимальной густотой посева льна масличного на Среднем Урале перед уборкой следует считать 570–580 шт. на 1 м². В этом случае каждое растение в среднем формирует по 10–12 коробочек, содержащих по 6–7 полностью выполненных семян. Установлено, что условия года выращивания и сорт льна масличного оказали заметное влияние на количество сформировавшихся коробочек на растении (6,1–16,9 шт.), семян в одной коробочке (3,7–8,5 шт.) и массу 1000 семян (4,23–9,10 г). Мелкие семена у всех сортов образовались в условиях теплого и сухого 2012 г., а самые крупные семена были получены в прохладном и влажном 2015 г. у сорта Уральский. Средняя урожайность семян льна масличного составила 1,90–2,14 т/га, достигая уровня 2,30–2,88 т/га при благоприятных условиях 2017 г.

Наиболее урожайным оказался сорт Уральский, который рекомендуется наряду с сортом Северный для возделывания в сельскохозяйственных предприятиях Среднего Урала. Изменчивость уровня урожайности на 77,7 % определялась условиями среды, доля фактора сорт составила 6,6 % варьирования урожайности, а взаимодействие сорт × год – 14,9 %.