Выбор сорта люпина узколистного в зависимости от климатических условий

Elena V. Vlasova

Federal Scientific Selection and Technology Center for Horticulture and Nursery, Head of the Field Crops Laboratory, Candidate of Biological Sciences, Moscow, Russia

Ivan M. Kulikov

Federal Scientific Selection and Technology Center for Horticulture and Nursery, Director, Doctor of Economics, Academician of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

LUPINE NARROW-LEAVED VARIETY SELECTION DEPENDING ON CLIMATE CONDITIONS

In order to establish the influence of climatic indicators on the duration of the growing season in the Moscow region, long-term field trials (2009–2020) of narrow-leaved lupine varieties with the usual indeterminate monopodial-sympodial branching (Belozerny 110 and Nemchinovsky 846) were carried out in comparison with determinant varieties of spike-like (epigonal ) type (Dikaf 14 and Ladny). The average monthly air temperatures during the growing season in the first years of observations (2009–2014) exceeded the average long-term values, but later began to often decrease to the level and below the average long-term data. The difference in ripening dates between spike-shaped and indeterminate varieties did not exceed three days in six years, was within 7–12 days – for four years, from 9 to 24 days – in 2017, more than 45 days – in 2019. An increase of the average daily air temperature by 1°C in 38 – 78 % of cases accelerated the onset of the flowering date and the maturation date of indeterminate varieties by an average of 1.9...2.5 days and 6.2...7.5 days, respectively; of spike-like varieties by 1.3...1.4 days and 2.8...3.3 days, respectively. In other cases, changes in the duration of phenological periods are due to the influence of less significant (t r 05 ) factors. On the basis of the results of testing varieties in years different in terms of climatic indicators, it was found that for the good and even ripening of varieties of an indeterminate type until mid-August, it is necessary that the average daily air temperature during the "flowering-ripening" period exceeds +19 °С. If the climatic indicators of the region are below the established limit, then it is recommended to use varieties with reduced branching to ensure a guaranteed yield of seeds.

Введение . На сегодняшний день из всех зернобобовых культур люпин узколистный считается наиболее адаптированным к условиям центральных регионов Нечерноземной зоны РФ источником растительного белка [1]. С продвижением этой культуры в северные регионы страны проблема выбора сорта становится особенно актуальной [2]. Сложности возделывания сортов люпина узколистного с обычным ветвлением, так называемого индетерминантного типа, в этих условиях связаны с длительным вегетативным ростом, который вызывает перераспределение потоков пластических веществ, большая часть которых идет на поддержание функционирования фотосинтетического аппарата растений, но не на синтез белковых веществ и формирование семян [3]. Редуцированное ветвление решает проблему вегетативного израстания и сокращает период вегетации, однако ограничивает размер потенциальной продуктивности сортов [4, 5].

Цель исследования : оценить влияние климатических условий на сроки созревания семян и готовности к уборке индетерминантных сортов (Немчиновский 846 и Белозерный 110) и сортов с крайней степенью редукции ветвления (колосовидного, эпигонального типа) (Ладный и Дикаф 14).

Объекты и методы исследования. Опыты проводили в 2009–2020 гг. на территории п. Михнево Ступинского района Московской области на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, в полевом севообороте с использованием традиционных агротехнических мероприятий. Сроки посева сортов определялись метеорологическими условиями и физической зрелостью почвы. Семена высевали рядовым способом на делянках 2 м2, в двухкратной повторности. Норма высева - 100 семян на 1 м2. Уборку осуществляли вручную. Климатические характеристики рассчитаны на основе данных наблюдений метеорологической станции п. Михнево (55°7.3‘ с.ш., 37°57.6' в.д.).

Результаты исследования и их обсуждение

• I.    Особенности погодных условий в 2009–2020 гг.

Первые годы наблюдений (2009–2014) отражали устойчивую тенденцию изменения климата в направлении повышения среднемесячной температуры воздуха по сравнению со среднемноголетними показателями, но в последующие годы температурный маятник все чаще стал отклоняться в меньшую сторону. Среднемесячная температура воздуха на уровне и ниже среднемноголетних значений отмечена в июле 2015, мае-июле 2017, июле-августе 2019, мае 2020 г. (табл.).

Характеристика погодных условий по месяцам вегетации люпина узколистного (2009–2020 гг.)

2009, 2011, 2012, 2014, 2017, 2018 гг. характеризовались чередованием периодов умеренной засухи и обилия осадков в течение вегетации, но созревание бобов проходило в умеренно засушливых условиях, способствующих дружному завершению вегетации растений люпина узколистного. Экстремально засушливые условия 2010 г. привели к сокращению периода цветения и формирования бобов, опаданию завязей и бобов, сильному растрескиванию бобов (даже у сортов с геном le ) и осыпанию семян на корню. На протяжении всего периода вегетации в 2013, 2015, 2016, 2020 гг. отмечали избыточное количество осадков, которое приводило к заплыванию почв и угнетению растений из-за ухудшения воздушного режима, что благоприятствовало массовому распространению болезней и вредителей, а также способствовало росту вегетативной массы и задерживало созревание семян. В июле и августе 2019 г. отмечали регулярное и обильное выпадение осадков на фоне умеренных температур воздуха, приводившее к развитию болезней. Теплых и сухих дней с III декады августа и всю первую половину сентября оказалось недостаточно для дружного созревания индетерминантных сортов люпина узколистного. Убранные вручную растения потребовалось дозаривать.

• II.    Сроки прохождения межфазных периодов

Посев сортов осуществлялся с 29 апреля по 13 мая. Появление всходов отмечали 11–22 мая. Одновременное появление всходов у всех четы- рех сортов было связано с отсутствием твердо-семянности. Различия между сортами по дате цветения не превышали 3 дней, что свидетельствует об одинаковой их термочувствительности и отсутствии потребности в яровизации. В 50 % случаев цветение отмечали во II декаде июня (20–23.06), реже в I и III декадах. Средняя продолжительность периода «всходы-цветение» составляла 32–37 дней, минимальная – 27–29, максимальная – 42–45 дней.

Сроки созревания семян колосовидных и ин-детерминантных сортов в течение шести лет наблюдений (2009–2011, 2014, 2016, 2018) были практически одновременные (+3 дня). Пять лет (2012, 2013, 2015, 2017, 2020) дату полной спелости сортов с обычным боковым ветвлением отмечали позже колосовидных на 7–12 дней. Большинство лет наблюдений календарная дата созревания эпигональных сортов приходилась на период с III декады июля по I декаду августа, а индетерминантных – на III декаду июля (15 августа). В 2017, 2020 гг. сорта были готовы к уборке позже обычных сроков: эпигональные – во II декаде августа, а индетерминантные – в III декаде августа. Преимущества колосовидных форм оценили по достоинству в 2019 г. В то время, как у инде-терминантных сортов еще в сентябре оставались зелеными вегетативные органы и бобы на боковых ветвях, сорта колосовидного типа закончили вегетацию во II декаде августа. Изменчивость продолжительности вегетационного периода по годам показана на рисунке.

Изменчивость продолжительности вегетационного периода у колосовидных и индетерминантных сортов

По результатам корреляционно-регрессионного анализа было установлено наличие достоверной обратной связи (средней и высокой тесноты) продолжительности периодов «всходы-цветение», «цветение-созревание» и «всходы-созревание» со среднесуточной температурой воздуха в эти периоды (r = – 0,61... – 0,88 в зависимости от сорта и периода вегетации). В 38– 78 % случаев повышение среднесуточной температуры воздуха на 1 °C в среднем приводило к сокращению продолжительности периода «всходы-цветение» у индетерминантных сортов на 1,9–2,5 дня, у колосовидных – на 1,3–1,4 дня, а периода «цветение-созревание» у индетерми-нантных сортов – на 6,2–7,5 дней, у эпигональ-ных – на 2,8–3,3 дня. В остальных случаях изменения обусловлены влиянием других, менее существенных факторов (например суммой осадков или ГТК), значения коффициентов корреляции которых с продолжительностью межфазных периодов оказались недостоверными (t r < t 05 ).

Выводы. Несмотря на генетические различия, повышение температуры воздуха ускоряет прохождение этапов органогенеза у всех сортов люпина узколистного. Австралийские исследователи пришли к аналогичным выводам, считая, что длина дня и температура оказывают основное влияние на продолжительность периода «всходы-цветение» [6], а ветвление индетерми-нантных сортов даже в условиях орошения и при высоком плодородии почвы ограничено температурой окружающей среды [7]. Но в большинстве люпиносеющих регионов Австралии завершение вегетации люпина происходит в условиях терминальной засухи, когда температура воздуха превышает +30 °С [8]. В то же время сокращение периода вегетации люпина узколистного под влиянием повышенных температур воздуха отмечали и в менее экстремальных условиях центрального региона РФ [9]. Проведенный нами опыт в различные по климатическим показателям годы охватил как период глобального потепления, так и годы спада температурных показателей. Поэтому он позволил определиться с основным условием, необходимым для дружного созревания семян у сортов индетерминантного типа. Когда среднесуточная температура воздуха в период «цветение-созревание» была выше +19 °С, сорта разных типов ветвления дружно завершали вегетацию без вегетативного израс-тания. При выборе сортов в этой ситуации целесообразно отдавать предпочтение более продуктивным индетерминантным сортам. Но в годы, когда показатель оказывался ниже +19 °С, с получением семян от индетерминантных сортов возникали трудности, связанные с позднеспелостью, разновременностью созревания бобов и обилием сырой вегетативной массы. В этом случае были очевидны преимущества сортов с редуцированным ветвлением.