Пути решения проблемы качества семян сорговых культур в Алтайском крае

УДК 631.5301:633.174

Пути решения проблемы качества семян сорговых культур в Алтайском крае

Шукис Е. Р., доктор сельскохозяйственных наук

Шукис С. К., кандидат сельскохозяйственных наук

ФГБНУ «Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий» (ФГБНУ «ФАНЦА»)

656910, Россия, г. Барнаул, Научный городок, д. 35

E-mail: aniish@mail.ru; shukis_sk@mail.ru

В статье приводятся размеры потерь урожая от использования для посева низковсхожих семян. Делается вывод о том, что высококачественные семена формируются в теплообеспеченные годы. Доказана необходимость смещения сроков семеноводческих посевов на более ранние (20 мая). Установлено, что умеренное загущение растений в рядке за счёт увеличения нормы высева снижает удельный вес семян на боковых побегах, что положительно отражается на качестве. Сплошной рядовой посев более оптимален для суданской травы. При широкорядном посеве полнее реализуют свой продуктивный потенциал растения сахарного сорго. Семеноводческие посевы сорговых культур следует обеспечивать фосфором или его комбинациями с азотом и калием. Весьма отрицательно на всхожесть семян влияет повышенная уборочная влажность. Чем скороспелее исходный и селекционный материал, тем ниже его кормовой потенциал. Между длиной вегетационного периода и всхожестью семян наблюдается обратная зависимость. Конструктивно более устойчивыми к осыпанию в ветреную погоду являются поникающие под тяжестью наливающихся семян формы, у которых метёлки в полуполёгшем состоянии надёжно фиксируются, что исключает их удары друг о друга. Наиболее совершенным на данный момент является экспериментальный сорт суданской травы Приалейская 12 среднепоздней группы. Он сочетает высокую кормовую и семенную продуктивность с вполне приемлемой всхожестью семян.

Ключевые слова: суданская трава, сорго, сорт, качество семян, всхожесть, срок посева, норма высева, удобрения, группа спелости, вегетационный период.

Сорговые культуры являются важными источниками грубых, сочных и искусственно обезвоженных кормов (Шатилов, 1985; Шепель, 1994). Как суданская трава, так и сорго обращают на себя внимание высокой урожайностью, засухоустойчивостью, жаростойкостью, солевыносливостью, отавностью, хорошим качеством кормовой массы. Активно отрастая после стравливания и скашивания, они незаменимы при создании летних пастбищ. Хорошо развитая корневая система, сосредоточенная преимущественно в пахотном слое почвы, позволяет растениям усваивать даже небольшие по величине осадки, недоступные для других культур.

Несмотря на многие достоинства, площади под сорговыми культурами в Алтайском крае продолжают оставаться недостаточными. Причины тому разные и одной из них является невысокое качество семян. Для того чтобы разобраться с проблемами семеноводства нами была проделана большая поисковая работа.

Цель исследований — разработка селекционных и технологических подходов к улучшению качества семян сорговых культур в условиях Алтайского края.

Методика исследований. Полевые и лабораторные исследования с сорговыми культурами проведены в 2005–2018 годах в ФГБНУ «ФАНЦА» (отдел Алтайский НИИСХ). Годы постановки опытов были разными по влаго- и теплообеспеченности, что позволило всесторонне оценить исследуемые варианты и сделать обоснованные выводы. В качестве объектов исследований взяты районированные и перспективные сорта сорговых культур, различные по скороспелости и урожайности, в количестве 96 сортообразцов. В их числе среднеранний сорт суданской травы Приобская 97, среднеспелый Приалейская, среднепоздний Кулундинская, среднеспелые сорта сорго сахарного Кинельское и Прелюдия (не районирован) (ФГБНУ Поволжский НИИСиС им. П. Н. Константинова). Решение проблемы всхожести семян предполагалось с помощью технологических и селекционных подходов. В первом случае исследовалось влияние условий выращивания, сроков посева, норм высева, способов посева, отдельных элементов питания и их сочетания на урожайность и качество семян. Во втором случае акцент делался на подбор высокоурожайных, надёжно вызревающих, с хорошим качеством семян сортов, созданных в лаборатории.

Закладка делянок в технологических опытах осуществлялась с помощью ручной сеялки РС-1. Площадь делянки — 20 м², повторность четырёхкратная. Все остальные полевые опыты, включая оценку селекционных форм, закладывали, используя сеялку ССФК-7, на делянках 10–12 м², в четырёхкратной повторности.

Основные и сопутствующие оценки, учёты и наблюдения проводили в соответствии с существующими методическими указаниями: «Методикой полевых опытов с кормовыми культурами» (1983), «Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1985). Посевные качества семян определяли согласно ГОСТ 120 38-84. Статистическую обработку опытных данных осуществляли методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1979).

Результаты исследований. Использование низковсхожих семян давно вошло в производственную практику и стало рядовым событием. На это хозяйства подталкивает хронический дефицит кондиционных семян и отсутствие финансовых средств. Для того чтобы подсчитать величину возможных потерь нами были проведены специальные исследования. В их ходе выяснилось, что если урожайность зелёной массы в среднем по сортам суданской травы в варианте с высоковсхожими семенами составила 19,5 т/га, сухого вещества — 4,60, семян — 2,02 т/га, то от использования на посев низковсхожих семян эти показатели снизились соответственно до 16,4, 3,97 и 1,65 т/га (табл. 1).

У сортов сахарного сорго различия по урожайности высоковсхожих и низковсхожих семян оказались ещё более рельефными. Сорт Кинельское 3, например, обеспечил разницу по урожайности семян между крайними вариантами, равную 1,28 т/га, а по урожайности сухого вещества — 0,77 т/га. Это является основанием для отказа от использования партий низковсхожих семян и указывает на необходимость введения более жёсткого контроля за качеством высеваемых семян.

Характерной особенностью сорговых культур является длинный вегетационный период. Даже у ультраранних сортов он составляет 90 дней. Среднепоздние по алтайской шкале сорта требуют для завершения своего жизненного цикла не менее 115 дней. Поскольку безморозный период в основных земледельческих зонах края варьируется от 110 до 130 дней, температурный режим для возделывания сорговых культур складывается достаточно напряжённо. Особенно остро ощущается дефицит тепла в прохладные годы.

1. Влияние всхожести семян суданской травы на кормовую и семенную продуктивность, т/га (2006–2008 гг.)

Из-за незавершённости процесса налива и созревания семян резко снижается их всхожесть (табл. 2).

2. Качество семян суданской травы в различные по теплообеспеченности годы

Так, если в теплообеспеченные годы у разных сортов всхожесть была одинаковой и составляла 84–86%, то в прохладные годы она уменьшилась на 5–15%. Особенно низкая всхожесть была у среднепозднего сорта Кулундинская, что говорит о нестабильности его семеноводства.

Одним из важных факторов, влияющих на качество семян, является срок посева (Шавша, 1986; Балыкина, Глинчиков, 2004). Исследования показывают (табл. 3), что в условиях короткого сибирского лета семеноводческие посевы суданской травы целесообразно перенести на более ранние сроки (20 мая). Это несколько задержит появление всходов, но обеспечит более полное и надёжное вызревание семян. В наших опытах скороспелый сорт суданской травы Приобская 97 при посеве 20 мая обеспечил получение семян с всхожестью 88%. При посеве 10 июня всхожесть снизилась до 81%. Среднепоздний сорт Кулундинская ещё более негативно отреагировал на запаздывание с посевом. По сравнению с ранним сроком всхожесть уменьшилась с 86 до 77%, что перевело семена в разряд некондиционных.

Соответственно изменялась реакция на запаздывание с посевом и у сортов сахарного сорго. Так, лабораторная всхожесть их семян при позднем посеве была на 7–8% ниже, чем при раннем.

3.Урожайность и качество семян суданской травы в зависимости от сроков посева (2005–2007 гг.)

Норма высева — один из важных элементов технологии, с помощью которого можно активно влиять на рост и развитие растений, а следовательно, на количество и качество продукции (Боева, Федотов, 2005; Кашеваров, Полюдина, 2004). Принято считать, что самые полноценные семена формируются на главных побегах. Наши данные подтверждают это. Семена исследуемых сортов суданской травы с боковых побегов кущения и ветвления значительно уступали по качеству семенам с главных побегов. В свою очередь, загущение, достигаемое за счёт увеличения нормы высева с 1 млн всхожих семян/га до 2,5 млн/га, уменьшало удельный вес семян с боковых побегов, что положительно сказывалось на всхожести семян. Так, если при норме высева 1 млн/га всхожесть у исследуемых сортов суданской травы колебалась от 80 до 87%, то при высеве 2,5 млн/га она увеличивалась до 84–91%. Эту норму высева следует использовать на практике.

Для сахарного сорго в связи с его потребностью в большей площади питания взята градация с уменьшенными нормами высева: 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 млн/га. Отмечая аналогичную реакцию сорго на загущение, приходим к выводу, что оптимальной нормой высева как на корм, так и на семена является 0,75–1,00 млн/га. С помощью умеренного загущения кустистость сводится к минимуму, а это обеспечивает дружное созревание семян и высокое их качество.

Из многочисленных источников литературы следует, что сорговые культуры можно высевать как сплошным рядовым, так и широкорядным способом. Мы в своих экспериментах, не отрицая этого, приходим к заключению, что сплошной рядовой посев более оптимален для суданской травы.

4. Влияние способов посева сорговых культур на урожайность и качество семян (2005–2008 гг.)

При широкорядном посеве полнее реализуют свой продуктивный потенциал растения сахарного сорго. Оценка посевных качеств свидетельствует о том, что при сплошном рядовом посеве они несколько лучше, чем при широкорядном (табл. 4).

Определённое влияние на качество семян оказывают условия питания растений (Демидов, 1998). Урожайность семян значительно возрастает от азотных удобрений, вносимых как в чистом виде, так и в сочетании с фосфорными и калийными. Лучшие по качеству семена формируются на фонах с фосфором и его комбинациям с азотом и калием. Растения сорговых культур в данных вариантах отличаются прочным стеблем, более устойчивым к полеганию, меньшим уровнем ветвления, синхронным вымётыванием, крупными озернёнными метёлками и хорошими физическими свойствами семян. В опытах с сахарным сорго Прелюдия в контроле всхожесть семян составила 79%. При внесении Р₆₀К₆₀ и N₆₀Р₆₀ она возросла до 82%, а при использовании полного минерального удобрения N₆₀Р₆₀К₆₀ — увеличилась до 84%. Аналогичная ситуация происходила и с суданской травой: в контроле всхожесть семян у Приобской 97 составила 88%, при внесении полного минерального удобрения N₆₀Р₆₀К₆₀ — увеличилась до 92%.

При определении оптимальных сроков и способов уборки семенных травостоев сорговых культур следует исходить из того, насколько скороспелы используемые сорта, как идёт процесс созревания, каковы перспективы хорошей погоды. Установлено, что в условиях короткого сибирского лета раздельной уборке могут подлежать лишь скороспелые сорта суданской травы. Их созревание приходится на первую декаду сентября, когда среднесуточные температуры воздуха ещё достаточно высоки (14–15С^о). Среднеспелые и тем более среднепоздние сорта, созревающие во второй половине сентября, убирать следует методом прямого комбайнирования. Дело в том, что из-за снижения среднесуточных температур воздуха до 7–10С^о, сильных ночных рос и туманов сушка растений в валках становится проблематичной. К тому же высока вероятность попадания валков под дожди и даже под снег, после чего у семян катастрофически теряется всхожесть. Поэтому альтернативы прямому комбайнированию у сортов данных групп спелости нет.

К значительным потерям всхожести ведёт повышенная влажность семян. Исследования показывают, что сохранить всхожесть семян с помощью сушки в бункерах активного вентилирования удаётся лишь при невысокой исходной влажности семенного вороха (15–17%). Сушка семян с повышенной влажностью (18–20% и более) чревата потерей всхожести. Поэтому работа с такими партиями требует более совершенного сушильного хозяйства и особого профессионализма.

С целью выяснения зависимости между скороспелостью и продуктивностью нами все имеющиеся перспективные формы и коллекция, а также сорта суданской травы были ранжированы по длине вегетационного периода. Для этого использовали шкалу разных групп спелости, адаптированную к алтайскому климату (табл. 5).

5. Урожайность и качество семян разных групп спелости суданской травы (среднее за 5 лет)

Из таблицы следует, что чем скороспелее материал, тем ниже его кормовой потенциал, и наоборот. Так, если урожайность зелёной массы у позднеспелых сортов составляла 31,4 т/га, то у скороспелых снижалась до 19,7 т/га. В то же время между длиной вегетационного периода и всхожестью семян наблюдалась обратная зависимость. Как правило, все позднеспелые номера имели очень низкую всхожесть семян. Ориентируясь на полученные данные, можно заключить, что в Алтайском крае имеется реальная возможность организации производства семян скороспелых, среднеранних, среднеспелых и частично среднепоздних сортов суданской травы. Представители среднепоздней группы спелости наиболее сложны и нестабильны в семеноводстве. Они в первоочередном порядке нуждаются в селекционной проработке. Поскольку основной проблемой среднепоздних сортов является пониженная всхожесть, весь сортовой материал должен быть протестирован по данному признаку. Исследования показывают, что из 47 собственных популяций конкурсного испытания лишь семь находятся по всхожести семян на уровне среднепозднего стандарта Кулундинская и выше. Лучшие из них приводятся в табл. 6. Наиболее гармонично сочетает высокий уровень кормовой и семенной продуктивности с хорошей всхожестью семян популяция Приалейская 12.

6. Характеристика перспективных популяций суданской травы (2014-2018 гг.)

Примечание: * — существенно при 5% уровне значимости.

Будучи позднеспелее стандарта Кулундинская на 4 дня, она превосходит его по урожайности семян на 0,25 т/га, а по всхожести — на 2%. Следует отметить, что достигнутые показатели не являются предельными. С помощью гибридизации и целенаправленного отбора можно добиться более значительных сдвигов по качеству семян.

Увеличение сбора семян вполне возможно за счёт снижения их потерь от осыпания в ветреную погоду. Дело в том, что на границе тёплого и холодного сезона на Алтае наблюдаются шквальные ветры, уносящие значительную часть урожая биологически полноценных семян. Здесь, как нам представляется, необходимо пересмотреть концепцию создания устойчивых к полеганию сортов. Наблюдения показывают, что прямостоячие неполегающие формы сильнее страдают от осыпания семян в ветреную погоду, чем популяции с поникающими стеблями. Сам процесс поникания растений под тяжестью наливающихся семян практически не усложняет уборку, поскольку растительная масса лишь слабо касается почвы, оставаясь хорошо продуваемой. Метёлки в полуполёгших травостоях надёжно фиксируются, что исключает их удары друг о друга.

Из табл. 7 можно видеть, насколько поникающие формы позволяют сберечь урожай семян. Так, в 2016 году, когда ветер отличался особой силой, размеры потерь у поникающих популяций составляли 23,4%, а у неполегающих — 59,9%.

7. Потери семян от осыпания у разных форм суданской травы в ветреную погоду

В годы с ветром меньшей интенсивности потери семян хотя и сокращались, но в первом варианте они были примерно в 3 раза выше, чем во втором. Что же касается качества семян, то поскольку в первоочередном порядке терялась наиболее полноценная, хорошо вызревшая их часть, у поникающих популяций оно было лучше, чем у прямостоячих неполегающих форм.

Одна из причин пониженной всхожести семян — поражение их гибридными инфекциями (Титенок, 2000). В этом случае обработка фунгицидами некондиционных по всхожести семян позволяет снизить негативный эффект и сделать возможным их использование. В наших опытах обработка низковсхожих семян препаратом «Дивиденд Стар» положительно влияла на полевую всхожесть, активизировала рост и развитие растений, повышала кормовую и семенную продуктивность. Полевая всхожесть повышалась на 10–14%, урожайность зелёной массы — на 07–4,0 т/га, семян — на 01–0,44 т/га.

Заключение. Для получения высоких и устойчивых урожаев биологически полноценных семян сорговых культур необходим качественный семенной материал, посев его в более ранние сроки (20 мая), сплошным рядовым способом, с умеренным загущением в рядке (суданская трава — 2,0 млн/га, сорго — 0,75–1,00 млн/га), с внесением фосфорных удобрений либо их комбинаций с азотными и калийными. В условиях Алтайского края возможно семеноводство скороспелых, среднеранних, среднеспелых и частично среднепоздних сортов. Последние превосходят скороспелые сорта по кормовой продуктивности, но значительно уступают им по качеству семян. Полноценные семена удаётся получить в теплообеспеченные годы при их пониженной уборочной влажности. Селекционный поиск более совершенных по качеству семян среднепоздних генотипов должен сопровождаться тестированием их по всхожести. Конструктивно большей устойчивостью к осыпанию семян в ветреную погоду отличаются не прямостоячие, а поникающие под тяжестью наливающихся семян сорта.

Литература

1. Шатилов Н. С. Суданская трава / Н. С. Шатилов. — М.: Наука, 1985. — 261 с.
2. Шепель Н. А. Сорго / Н. А. Шепель. — Волгоград, 1994. — 448 с.
3. Методика полевых опытов с кормовыми культурами. — М.: ВНИИК, 1983. — 198 с.
4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. — Вып. 2. — М.: Колос, 1971. — 234 с.
5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований / Б. А. Доспехов. — М.: Колос, 1974. — 416 с.
6. Шавша Н. А. Выращивание суданской травы на семена в степной зоне Сибири: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. — Новосибирск, 1986. — 18 с.
7. Балыкина Н. В. Возделывание суданской травы в лесостепной зоне / Н. В. Балыкина, И. М. Глинчиков // Кормопроизводство. — 2004. — № 5. — С.15.
8. Суданка в кормопроизводстве Сибири / Н. И. Кашеваров, Р. И. Полюдина, Н. В. Балыкина и др. — Новосибирск, 2004. — 224 с.
9. Боева Г. А. Сроки и нормы высева семян сорговых культур в лесостепи ЦГР / Г. А. Боева, В. А. Федотов, А. Н. Крицкий // Аспекты возделывания современных агротехнологий: сборник научных трудов. — Воронеж, 2005. — С.93–95.
10. Демидов А. И. Сроки посева сахарного сорго в зависимости от сортов, режима питания, норм и способов посева на выщелоченном чернозёме Забайкалья: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. — Саратов, 1998. — 22 с.
11. Титенок Л. Н. Научные основы повышения посевных качеств и урожайных свойств семян сорго: автореф. … дис. д-ра с.-х. наук. — Ставрополь, 2000. — 48 с.

Improving seed quality of sorghum species in the Altai region

Shukis E. R., Dr. Agr. Sc.

Shukis S. K., PhD Agr. Sc.

Altai Federal Research Center of Agricultural Biotechnology

656910, Russia, Barnaul, Science Town, 35

E-mail: aniish@mail.ru; shukis_sk@mail.ru

The paper reports on yield losses resulted from the use of seeds, having low germination ability. Formation of high-quality seeds happened in warm years. The paper postulates the importance of seeding date shift to the earlier period (May 20). Moderate crop density as a result of higher seeding rate reduced specific seed weight from lateral shoot and improved seed quality. Solid seeding was more optimal for Sudan grass. Sweet sorghum performed the best under wide-row seeding. Sorghum should be supplied with P and its combinations with N and K. High water content at harvesting time negatively affected seed germination. The faster crop reaches its maturity the lower its forage quality. The length of the growing season negatively correlated with seed germination ability. Genotypes having drooping panicle were more resistant to shedding under strong wind. Sudan grass “Prialeyskaya 12” currently undergoing the variety trial is the most optimal mid-long-season variety. It has high forage and seed productivity combined with sufficient germination ability.

Keywords: Sudan grass, sorghum, variety, seed quality, germination, seeding date, seeding rate, fertilizer, maturity group, growing season.

References

1. Shatilov N. S. Sudanskaya trava / N. S. Shatilov. — Moscow: Nauka, 1985. — 261 p.

2. Shepel N. A. Sorgo / N. A. Shepel. — Volgograd, 1994. — 448 p.

3. Metodika polevykh opytov s kormovymi kulturami. — Moscow: VNIIK, 1983. — 198 p.

4. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. — Iss. 2. — Moscow: Kolos, 1971. — 234 p.

5. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta: s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy / B. A. Dospekhov. — Moscow: Kolos, 1974. — 416 p.

6. Shavsha N. A. Vyrashchivanie sudanskoy travy na semena v stepnoy zone Sibiri: avtoref. dis. … kand. s.-kh. nauk. — Novosibirsk, 1986. — 18 p.

7. Balykina N. V. Vozdelyvanie sudanskoy travy v lesostepnoy zone / N. V. Balykina, I. M. Glinchikov // Kormoproizvodstvo. — 2004. — No. 5. — P.15.

8. Sudanka v kormoproizvodstve Sibiri / N. I. Kashevarov, R. I. Polyudina, N. V. Balykina et al. — Novosibirsk, 2004. — 224 p.

9. Boeva G. A. Sroki i normy vyseva semyan sorgovykh kultur v lesostepi TsGR / G. A. Boeva, V. A. Fedotov, A. N. Kritskiy // Aspekty vozdelyvaniya sovremennykh agrotekhnologiy: sbornik nauchnykh trudov. — Voronezh, 2005. — P.93–95.

10. Demidov A. I. Sroki poseva sakharnogo sorgo v zavisimosti ot sortov, rezhima pitaniya, norm i sposobov poseva na vyshchelochennom chernozeme Zabaykalya: avtoref. dis. … kand. s.-kh. nauk. — Saratov, 1998. — 22 p.

11. Titenok L. N. Nauchnye osnovy povysheniya posevnykh kachestv i urozhaynykh svoystv semyan sorgo: avtoref. … dis. d-ra s.-kh. nauk. — Stavropol, 2000. — 48 p.