Как повысить семенную продуктивность люцерны без лишних затрат

Люцерна – одна из популярных кормовых культур, прочно занявших свое место на полях многих стран, в том числе – в Украине. Тем не менее, есть в культивировании этого растения и проблемы, главная из которых – низкая семенная продуктивность.

Древняя культура как корм, сидерат, лекарство и еда 

Люцерна – род растений семейства Бобовые, включающий в себя более сотни видов. Лишь несколько из них введены в культуру, в том числе – наиболее распространенная у нас люцерна посевная или синяя (Medicago sativa), а также люцерна изменчивая (гибридная) (Medicago x varia Martyn) и люцерна желтая или серповидная (Medicago falcata). Ценным кормовым растением ее признали еще в древности и начали выращивать 6–7 тыс. лет назад. Это и не удивительно, потому что люцерна является высокобелковым кормом: в 1 кг зеленой массы содержится в среднем 54 г сырого протеина или 40 г переваримого протеина. С одного гектара можно получить 1,5–2,5 тонны белка. По этому показателю она превосходит другие бобовые, в том числе клевер, эспарцет, горох и вику. 

Поскольку люцерна хорошо отрастает после скашивания, за один сезон получают не менее двух укосов даже в засушливые годы или в местностях, находящихся на границах ее распространения. В благоприятные годы в условиях лесостепной зоны люцерна дает 3–4, иногда 5 укосов, а в более теплом климате с применением орошения – до 6–7. В некоторых штатах США удается получить даже 12 урожаев зеленой массы этой культуры. 

В сельском хозяйстве люцерну используют, в первую очередь, на корм, особенно – крупному рогатому скоту. Животным скармливают как непосредственно зеленую массу, так и люцерновое сено, сенаж, силос, травяную муку, травяные гранулы. 

Но этим значение культуры не исчерпывается. Люцерна, как типичное бобовое растение, благодаря наличию на корнях клубеньков с азотфиксирующими бактериями, хорошо обогащает почву азотом. Поэтому она является прекрасным предшественником для многих других культур, в том числе зерновых, и желательна в севооборотах. 

Ценится люцерна и как сидеральное растение, способное накапливать 200–250 кг азота на гектар в Лесостепи, а в регионах с более высокой влажностью – до 400 кг. На сельхозпредприятиях, где есть животноводство, в почву обычно заделывают отаву последнего года выращивания. Но сеют эту культуру на сидерат и в тех хозяйствах, в которых животноводством не занимаются. Это позволяет уменьшить использование минеральных удобрений, а одновременно с этим – улучшить структуру почвы, оптимизировать севооборот. Особенно важны сидераты для органического производства, где не используют минеральные удобрения.   

Применяют люцерну и как лекарственное растение. В последнее время она становится все популярнее и для употребления в пищу человеком. Для этого производят микрозелень люцерны.

Спрос на семена растет, предложение отстает

Но, каким бы образом не использовали эту культуру, для ее выращивания необходимы семена. А получить их в достаточных количествах непросто. Например, в Украине проблемы с приобретением посевного материала испытывает до половины агропредприятий, возделывающих эту культуру. И если, скажем, закупив элитные семена зерновых, многие хозяйства в последующие годы сеют зерно первой-третьей репродукции, полученное на своих полях, то заниматься семеноводством люцерны мало кто рискует – даже для собственных нужд. Ведь дело это непростое, а отдача невелика: товарным предприятиям обычно удается получить не более 80–150 кг семян с гектара, специализированные семеноводческие собирают, в зависимости от зоны выращивания, от 200–250 кг/га на Полесье до 400–500 кг/га в Степи. Тогда как биологический потенциал семенной продуктивности современных сортов культуры – 30–40 ц/га, а практический в условиях Украины – от 4 до 13 ц/га. Считается, что в данное время люцерна на полях лучших украинских производителей ее семян показывает лишь от четверти до трети своих биологических возможностей. 

Интересным представляется тот факт, что, несмотря на расширение технических возможностей, наличие на рынке большого выбора удобрений и средств защиты растений, это не влияет коренным образом на семенную продуктивность люцерны. Известный специалист по этой культуре Валерий Жаринов в своей книге «Семеноводство люцерны на промышленной основе» приводит данные селекционного центра УкрНИИ орошаемого земледелия: еще в начале 1980-х годов во время экспериментов, проводимых на юге Украины, получали 12–14 ц семян с гектара. А в колхозе «Дружба» Глобинского района Полтавской области, т.е. в условиях Лесостепи, максимальный урожай, выращенный в 1983 году, составил 13,4 ц/га. Такая продуктивность считается достаточно высокой и сейчас, почти через четыре десятилетия. Более того, некоторые исследователи отмечают, что семенная продуктивность культуры в последние годы даже снижается. 

Лодочки, весла, паруса и особый механизм опыления

Что же необходимо сделать, чтобы люцерна раскрыла свой потенциал не только при использовании в качестве кормовой и сидеральной культуры, но и при производстве семян? Чтобы разобраться в этом вопросе, уместно вспомнить некоторые особенности цветения и опыления этого растения.

Цветы люцерны имеют строение, характерное для представителей семейства Бобовые, и состоят из пяти лепестков. Два сросшихся между собой нижних лепестка образуют так называемую лодочку, два боковых традиционно называют веслами, а самый крупный верхний – парусом. Внутри лодочки располагается пестик. Он находится в колонке, которая образована девятью тычинками: у основания они сросшиеся, а дальше располагаются в виде желоба, прикрытого десятой тычинкой. Все это – составные части своеобразного механизма, предназначенного не только для опыления и оплодотворения, но также и для защиты от самооплодотворения. 

Цветки люцерны в большинстве случаев не раскрываются сами собой. У них есть замковый аппарат, состоящий из особых отростков лепестков-весел и углублений около колонки. Этот замок удерживает цветок в закрытом состоянии, а сама колонка находится в напряженном состоянии и готова спружинить и распрямиться, как только венчик раскроется. 

Люцерна – типичное энтомофильное растение, т. е. для опыления ей требуется посещение цветов насекомыми. Естественными опылителями этой культуры являются дикие одиночные пчелы и шмели. Для того чтобы опыление произошло, насекомое должно сесть на венчик в строго определенном месте – спереди, на лодочку. Стремясь добраться до нектара, оно просовывает голову и хоботок внутрь венчика. Благодаря этому, «замок» раскрывается, колонка распрямляется, а пыльники тычинок и пестик ударяют насекомое в переднюю часть тела. В этот момент на пестик попадает пыльца, прилипшая к насекомому во время посещения им других цветков, а на него, в свою очередь, высыпается пыльца из пыльников данного цветка. Так обеспечивается перекрестное опыление. Причем, открытый цветок опылители повторно уже не посещают. Описанный механизм опыления носит название триппинга.

У многих других энтомофильных растений часть цветков может опыляться при помощи ветра, происходит и самоопыление. У люцерны эти способы переноса пыльцы на рыльце пестика затруднены из-за того, что венчик находится «под замком». Лишь незначительное количество цветков может раскрыться самопроизвольно под воздействием механических и физических факторов окружающей среды – порывов ветра, ударов стебля о стебель, сильного повышения температуры и влажности воздуха и т.п. При этом практически не происходит перекрестного опыления. Самоопыление отмечается достаточно редко как в этих случаях, так и внутри нераскрывшегося цветка. Кроме того, существуют механизмы, связанные с особенностями прорастания пыльцевых зерен, которые препятствуют самооплодотворению. Поэтому при самоопылении этой культуры образуется очень мало бобов и семян. 

Осмии, шмели, мегахилы

Все сказанное приводит к логичному выводу: для успешного семеноводства люцерны необходимо достаточное количество насекомых-опылителей. Но если с ролью опылителей большинства культурных растений прекрасно справляются домашние медоносные пчелы, то для люцерны они практически бесполезны. Проведенные разными учеными исследования показали, что в естественных условиях медоносные пчелы раскрывают лишь 1–3% цветков. 

Удар, который насекомое получает при триппинге, не производит особого впечатления на одиночных пчел и шмелей. В процессе эволюции люцерна и ее естественные опылители приспособились друг к другу: свою роль тут играют размер и вес насекомых, длина хоботка и т. д., что позволяет им посещать цветы этого растения без вреда для себя. 

Медоносные пчелы не являются естественными опылителями этой культуры. Садясь на лодочку спереди, они получают ощутимый удар распрямившейся колонкой, а также происходит ущемление хоботка. Нескольких повторений таких ударов достаточно, чтобы выработать у пчелы отрицательный условный рефлекс и заставить ее искать нектар на прочих культурах. Если поблизости нет других цветущих растений, домашние пчелы могут продолжать работать на люцерне, но тогда на цветок они садятся уже сбоку, просовывая хоботок в щель между веслом и парусом. Из-за этого лишь незначительная часть цветов раскрывается, и перекрестного опыления, как правило, все равно не происходит. Не улучшает результатов и специальная «дрессировка» пчел для того, чтобы они летали именно на люцерну.

Диких опылителей, охотно посещающих люцерну, существует много видов – по подсчетам ученых, около 160. При этом в определенной местности их обычно насчитывается 6–8 видов. На то, насколько успешно они будут опылять культуру, влияют разные факторы. Например, активность диких пчел сильно зависит от погодных условий. Так, при благоприятных условиях они активно работают в течение 10–11 часов, раскрывая до 60–70% образовавшихся цветков. Но при похолодании, в пасмурную, дождливую погоду их активность заметно снижается. По данным В. Жаринова, наблюдения, проводившиеся в семеноводческих хозяйствах Степи и Лесостепи с 1969 по 1985 годы, показали, что фактически опыление посевов находилось на уровне от 15–20% до 30–50%. Поскольку для получения семян оставляют первый либо второй укос люцерны, рекомендуется обращать внимание на погодные условия и активность опылителей во время цветения. В зависимости от этого решение о том, какой именно укос целесообразнее оставлять, будет более точным.   

Другая проблема заключается в том, что, с развитием химизации сельского хозяйства и широким использованием пестицидов, количество диких опылителей значительно уменьшилось, а во многих местах они и вовсе исчезли. Поэтому один из путей повышения семенной продуктивности люцерны – использование насекомых, выведенных в искусственных условиях специально для опыления. 

В Украине накоплен большой опыт разведения для этих целей рыжей осмии – довольно крупной, неагрессивной одиночной пчелы. В течение нескольких десятилетий с этим видом работают на Полтавской государственной сельскохозяйственной опытной станции имени Н.И. Вавилова Института свиноводства и агропромышленного производства НААН. Тут отработана технология разведения, выращивания, сохранения, пересылки осмий, использования их для опыления разных культур, в том числе – и люцерны, которой, кстати, в этом старейшем научно-исследовательском учреждении также занимаются уже многие годы.

В последнее время все более популярными становятся шмели-опылители. Эти насекомые имеют ряд преимуществ по сравнению с медоносными пчелами: они неагрессивны, в полевых условиях не требуют особого ухода, остаются активными при более широком диапазоне температур окружающей среды. Их коммерческое использование для опыления в мире началось в последние годы прошлого века. В Украине первую шмелиную ферму полного цикла в 2015 году основал аграрно-исследовательский фонд «Жива країна» в селе Музычи Киевской области. Испытания, проведенные на люцерне, показали, что их использование значительно увеличивает урожаи семян. За границей, особенно, в Канаде, для опыления этой культуры также разводят один из видов мегахил – люцерновую пчелу-листореза.

Другой путь повышения семенной продуктивности люцерны – выведение самоопыляющихся сортов. Работа над этим ведется, уже существует ряд перспективных линий и клонов. Однако полностью обойти механизмы, препятствующие самооплодотворению этой культуры, пока не удалось. Один из вариантов – создание таких линий, которые сохраняют возможность перекрестного опыления, одновременно обладая повышенной способностью к самоопылению. Это позволяет повысить производство семян, избегая при этом отрицательных последствий инбридинга на протяжении ряда поколений.

Почва и минеральное питание

 
Конечно, на урожайность влияет и агротехника, и климат, и почва, хотя, в целом, люцерна не считается слишком требовательной культурой. Так, значительно повышается количество полученных семян на орошаемых землях. В различных опытах показано, что выше оказывается семенная продуктивность в более разреженных, а также беспокровных посевах.

Люцерна лучше растет на плодородных, рыхлых и окультуренных произвесткованных дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Также неплохо чувствует себя на песчаных, глинистых и солонцеватых землях. Не подходят для нее участки с близким залеганием грунтовых вод, каменистыми и хрящеватыми почвами. Не растет люцерна на сильнокислых почвах: при уровне pH 5 клубеньки почти не развиваются, а в тех, которые все же образовались, азотфиксация не происходит. Поэтому оптимальная кислотность должна быть на уровне pH 6,5–7.

На солонцеватых почвах и солонцах проводят гипсование, внося под основную обработку 2–4 т/га гипса. Если засоленность незначительная, хорошие результаты можно получить, проведя поверхностное гипсование посевов люцерны в конце вегетации первого года жизни.

Важно обеспечить люцерне оптимальное минеральное питание. По данным Полтавского государственного аграрного университета, при трехлетнем использовании посевов на семена, эта культура потребляет 100–130 кг/га фосфора, 330–380 кг/га калия, 330–420 кг/га кальция, 450–550 кг/га азота. Причем, азот этот, в основном, – симбиотический.  

Хотя люцерна и обеспечивает себя азотом за счет азотфиксации из воздуха, все же иногда может понадобиться подкормка ее азотными удобрениями. Обычно их применяют для слабых, изреженных посевов первого года жизни на супесчаных почвах. В других случаях внесение таких удобрений может нанести вред. В. Жаринов указывает, что на высоком азотном фоне в условиях достаточного увлажнения возникает опасность израстания и полегания растений, а это является одной из основных причин резкого снижения семенной продуктивности в отдельные годы.

Так же осторожно используют и органические удобрения. Обычно их вносят под предшественники на бедных эродированных супесчаных почвах, за один-три года до посева люцерны. 

Совсем иная картина наблюдается по фосфору и калию. Использование фосфорных и фосфорно-калийных удобрений способствует повышению урожая семян на 15–40%. Наилучший результат дает полное внесение их до посева или частичное внесение до посева в сочетании с осенней подкормкой.

Многочисленные исследования показали отзывчивость люцерны на внесение бора и молибдена. Это касается как технологических, так и семенных посевов. Применение борных удобрений наиболее эффективно на почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией, молибденовых – со слабокислой. Внесение бора увеличивает урожай семян культуры на 20% и более, а молибдена – на 16–18%. Кроме того, борными и молибденовыми микроудобрениями можно проводить предпосевную обработку семян, что значительно увеличивает их всхожесть.

Новое время – новые препараты

Хотя исследования применения на люцерне как различных минеральных веществ, так и регуляторов роста, проводятся достаточно давно и доказали свою эффективность, в настоящее время продолжается создание и изучение препаратов нового поколения. Например, хорошие результаты получены при проведении полевых опытов в России с продуктами украинского производства: регулятором роста ВЛ 77^®, микроудобрениями ОРАКУЛ^® мультикомплекс и ОРАКУЛ^® коламин бор. Изучалось влияние их применения на семенную продуктивность люцерны. 

Исследования проводились в 2020 году на полях растениеводческой бригады Шурминской средней школы Уржумского района Кировской области, т. е. в условиях Нечерноземья.  Опыты заложили на площади 10 га. Почва на опытном участке светло-серая лесная среднесуглинистая, пахотный слой характеризуется следующими агрохимическими показателями: рН сол. вытяжки 5,49, сумма поглощенных оснований 13,0 мг-экв., гидролитическая кислотность 6,50 мг-экв. на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями 78,6%, содержание Р₂О₅ – 170 мг, К₂О – 120 мг на кг почвы, содержание гумуса – 3,0%. 

Для посева использовали сорт люцерны посевной Артемис (Barenbrug) с нормой высева 6 кг/га. Под покровную культуру – ячмень – в 2019 году были внесены минеральные удобрения в дозе 200 кг/га.

Посевы люцерны обрабатывали в мае, после ранневесеннего отрастания, и в июне, в начале фазы бутонизации, по следующей схеме.

На контрольном участке использовали обычную технологию хозяйства без изменений. 

На опытном участке в период ранневесеннего отрастания внесли ВЛ77 0,5 л/га + Оракул мультикомплекс 1 л/га, а в начале бутонизации – ВЛ77 0,5 л/га + Оракул коламин бор 1 л/га.

Погодные условия на протяжении периода вегетации отличались определенными особенностями. Так, в мае температура воздуха была неустойчивая, в среднем за месяц превысила климатическую норму на  0,9°С. Количество осадков  составило 165% нормы. В июне отмечалась как очень теплая, так и холодная погода, средняя за месяц температура воздуха оказалась на 2,4°С ниже климатической нормы, а осадков выпало 57% от нормы. Июль выдался жаркий, средняя за месяц температура воздуха была на 1,6°С выше климатической нормы, а осадков выпало 130% нормы. В августе средняя температура за месяц была близкой к климатической норме, а осадков оказалось лишь 79% от нормы.

Таким образом, в этом году на протяжении вегетации люцерны сложились метеоусловия с периодическими засушливыми периодами в критические фазы развития растений. В данной местности при таких условиях можно было ожидать урожайность семян на уровне до 2,5–3,2 ц/га.

Анализ структуры урожайности показал, что обработка посевов по схеме увеличивала количество продуктивных стеблей на 10,7 шт. с 1 м² по сравнению с контролем – технологией хозяйства. Благодаря этому, на опытном участке значительно увеличились и зеленая масса растений, и количество семян.   

Масса зернового вороха на контроле составила 35,1 г/м², обработка посевов регуляторами роста растений и микроудобрениями обеспечила прибавку этого показателя на 23,8 г. Обмолот вороха семян показал, что масса семян с 1 м²  была выше на 8,8 г.

Урожайность семян люцерны при обработке ее посевов по технологии хозяйства составила 1,70 ц/га. Обработка посевов препаратами по схеме обеспечила урожайность семян люцерны 2,58 ц/га, т.е. на 0,88 ц/га выше контроля.

Для хозяйства было важно что, несмотря на дополнительные затраты на закупку препаратов, прибыль значительно возросла – на 19638,40 руб. с гектара, и экономическая выгода от выращивания люцерны на семена, по сравнению с контролем, увеличилась почти на 50%.

Таким образом, проведенные опыты подтвердили, что обработка посевов люцерны стимуляторами роста и комплексными микроудобрениями является важным агротехническим приемом при производстве семян этой культуры. В условиях вегетационного периода 2020 года эффективным было применение препаратов по схеме 0,5 л/га ВЛ77 и 1 л/га Оракул мультикомплекс в период ранневесеннего отрастания люцерны, с последующей обработкой в начале фазы бутонизации 0,5 л/га ВЛ77 и 1 л/га Оракул коламин бор. 

Безусловно, вышеперечисленными факторами и приемами возможности для повышения семенной продуктивности люцерны не ограничиваются. Тем не менее, сочетание правильного выбора почвенных условий для выращивания культуры на семена, грамотного использования опылителей, применения минеральных удобрений, особенно фосфорных и калийных, препаратов бора и молибдена, а также современных высокоэффективных регуляторов роста и микроудобрений, позволит значительно увеличить урожайность и, соответственно, полученную прибыль.