CC BY
20УДК 633.85:631:526.32
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ МАСЛОСЕМЯН РЫЖИКА ОЗИМОГО
Адамень Ф. Ф., доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Прахова Т. Я., доктор сельскохозяйственных наук, ФГБНУ «Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»; Турина Е. Л., кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма»; Прахов В. А., старший научный сотрудник, ФГБНУ «Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»
Рыжик озимый - новая масличная культура семейства Brassicaceae. Цель исследований - сравнительное изучение влияния норм высева на продуктивность рыжика озимого в двух контрастных регионах возделывания - в Крыму и Пензенской области. Показано, что для получения высоких урожаев рыжика озимого важно обеспечить полноценное индивидуальное развитие растений и сформировать стеблестой, оптимальный по структуре и густоте в различных условиях для роста и развития. Четкой тенденции о перераспределении между основными жирными кислотами в масле в зависимости от генотипа и условий выращивания не установлено.
Ключевые слова: Camelina sylvestris, норма высева, урожайность, маслич-ность, жирно-кислотный состав.
AGROECOLOGICAL FEATURES OF FORMATION OF PRODUCTIVITY OF OILSEEDS CAMELINA SYLVESTRIS
Adamen F. F., Doctor of Agricultural Sciences, Professor;
Prahova T. Y., Doctor of Agricultural Sciences, FSBSI «Penza Research Institute of Agriculture»;
Turina E. L., Candidate of Agricultural Sciences, FSBSI «Research Institute of Agriculture of Crimea»;
Prahov V. A., senior research;
FSBSI «Penza Research Institute of
Agriculture»
Camelina sylvestris is a new oilseed crop in the family Brassicaceae. The aim of the research was a comparative study of the effect of seeding rates on the productivity of Camelina sylvestris in two contrasting regions of cultivation -in the Crimea and Penza region. To obtain high yields of Camelina sylvestris, it is important to develop full individual plants potential and form density that is optimal under various conditions for its growth and development. There is no clear tendency of redistribution between the main fatty acids in the oil depending on the genotype and growing conditions.
Keywords: Camelina sylvestris, yield, oil content, fatty acid composition.
65
Введение. Экологическая приспособленность масличных культур к условиям возделывания, их толерантность к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды позволит обеспечить достаточно высокую и стабильную урожайность, как в благоприятных условиях возделывания, так и в стрессовых условиях в различных местностях и в разные годы [1].
Рыжик озимый (Camelina sylvestris) - масличная культура, которая по своим биологическим свойствам является пластичным в приспособлении к существованию в различных агроклиматических условиях [2; 3]. Рыжик отличается холодостойкостью и засухоустойчивостью, ранним созреванием, что позволяет возделывать его в различных агроэкологических регионах [4; 5].
В настоящее время возделывание рыжика озимого представляет интерес в связи с его многоплановым использованием - на пищевые и технические цели [6].
Однако адаптивные возможности рыжика озимого должны сочетаться с научно-обоснованными агроприемами возделывания его на семенные цели. Поэтому изучение нормы высева рыжика в различных экологических регионах является актуальным.
Важнейшим условием получения высоких и стабильных урожаев семян озимого рыжика является выбор оптимальной нормы высева, которая зависит от почвенно-климатических условий региона возделывания [7; 8].
Эффективное использование факторов окружающей среды растениями происходит лишь при определенном их количестве на единице площади.
При загущении посевов рыжика резко увеличивается конкуренция растений за использование почвенной влаги, питательных веществ и солнечного света. В результате снижается их индивидуальная продуктивность [2; 8].
В разреженных посевах рыжика, напротив, создаются оптимальные условия для формирования мощных, хорошо облиственных и сильно ветвящихся растений с большим числом стручков и семян, увеличивается сохранность растений к уборке урожая. Однако в этом случае высокая индивидуальная продуктивность растений может не всегда компенсировать чрезмерную изреженность посевов [7; 8].
Целью наших исследований являлось сравнительное изучение влияния норм высева на продуктивность озимого рыжика в двух контрастных регионах возделывания - в Крыму и Пензенской области.
Материал и методы исследований. Исследования проводились в 20152017 гг. в двух различных агроэкологических условиях: на опытном поле отдела полевых культур ФГБНУ «НИИСХ Крыма» и лаборатории селекции рыжика ФГБНУ «Пензенский НИИСХ».
Климат Пензенской области, куда относится Пензенский НИИСХ, умеренно-континентальный со сравнительно теплым летом и умеренно-холодной зимой. Сумма температур за период с температурой +10 °С составляет в среднем 2450 °С. Сумма годовых осадков сильно варьирует от 350 до 750 мм. Среднегодовая температура составляет 5,3 °С.
Наиболее жесткие условия вегетации отмечались в 2016 году, который характеризовался как засушливый, гидротермический коэффициент (ГТК) соста-
66
вил всего 0,74 единицы, при среднемноголетнем показателе 1,02 и с высокими температурами (выше среднемноголетних значений на 1,2-2,3 %).
По уровню увлажнения 2015 год превышал среднемноголетние данные (ГТК составил 1,37). Всего за вегетационный период выпал 280,6 мм осадков при сумме эффективных температур 2046,3°С.
Наиболее оптимальным по температурному режиму и влагообеспеченно-сти был 2017 год, ГТК достигал оптимального значения - 1,10.
Климат района опытного участка в Крыму - степной, умеренно холодный, полусухой, континентальный, с большими годовыми и суточными колебаниями температуры. Осень достаточно теплая, сухая, длительная. Зима умеренно мягкая, снежный покров незначительный и непродолжительный. Весна, в большинстве случаев сухая, с частыми холодными ветрами, иногда очень сильными. Лето жаркое, максимальная температура в июле-августе может повышаться до 35-40 °С. Дожди редкие, ливневые, кратковременные. Годовое количество осадков по среднемноголетним данным метеостанции Клепинино -426 мм. Среднегодовая температура здесь составляет 15,1 °С.
Метеорологические условия в годы проведения исследований были довольно благоприятными по влагообеспеченности, но отличались от сред-немноголетних данных по количеству выпавших осадков (334,7-606,9 мм, при среднемноголетних показателях 316,0 мм), которые превышали среднемно-голетнюю норму от 18,7 до 290,9 мм.
Изучали шесть норм высева от 5,0 до 10,0 млн всхожих семян на гектар с интервалом в 1,0 млн шт./га. Закладка опытов, все наблюдения и учеты осуществляли согласно методическим рекомендациям по масличным культурам [9].
Результаты и обсуждение. В условиях Крыма, в 2015-2017 годах наличие влаги в посевном слое почвы способствовало быстрому появлению всходов рыжика озимого, продолжительность межфазного периода «посев-всходы» продолжался от 8 до 18 дней (табл. 1). Появление всходов задержало отсутствие осадков в сентябре, что обусловило низкую полевую всхожесть.
Таблица 1. Продолжительность межфазных и вегетационного периодов озимого рыжика, (среднее 2015-2017 гг.)
Регион возделывания Межфазные периоды, дни
посев-всходы всходы-цветение цветение-спелость вегетационный период
Пенза 8-10 241-253 44-52 295-309
Крым 8-18 162-185 60-71 240-269
Продолжительность фазы «всходы-цветение» составила 162-185 дней. Более раннее наступление фазы цветения рыжика в 2016 году было вызвано погодными условиями, отличающимися высокими температурами в весенние месяцы, которые ежедекадно на 3-6 °С превышали среднемноголетние. Фазу «цветение-спелость» рыжик озимый прошел за 44-52 дня. Таким образом,
67
вегетационный период рыжика озимого в 2015-2017 гг. варьировал в пределах 240-269 дней.
В условиях Пензенского НИИСХ продолжительность фенологических фаз и в целом вегетационного периода озимого рыжика несколько продолжительней на фоне данных фаз развития рыжика в условиях Крыма, за исключением периода «цветение-спелость». Здесь продолжительность данной фенофазы составила 44-52 дня. Это в первую очередь связано с влагообеспеченностью данного периода, во-вторых с более продолжительной фенофазой от всходов до цветения, в течение которой происходит накопление нужного количества температур для начала фазы цветения и более продолжительной фазой бутонизации рыжика. В целом, период от всходов до спелости составляет 295-309 дней.
Для рыжика, как и для других сельскохозяйственных культур, важно получение дружных и полноценных всходов оптимальной густоты - изначального потенциала роста и развития растений. Фаза всходов является определяющей в формировании числа растений на единице площади посева, так как не все высеянные семена дают жизнеспособные проростки. На показатели полевой всхожести семян оказывают существенное влияние качество семян и метеорологические условия в период «посев-всходы».
Полнота всходов, не зависела от норм высева и была практически одного порядка, как в Крыму, так и в Пензе - 61,7-65,9 % и 73,1-75,3 % соответственно (табл. 2).
Таблица 2. Формирование густоты стеблестоя озимого рыжика
Норма высева, млн. шт./га Полевая всхожесть, % Зимостойкость, % Сохранность растений к уборке, %
Крым Пенза Крым Пенза Крым Пенза
5,0 62,0 73,1 96,6 96,9 86,6 95,3
6,0 61,7 73,6 96,4 97,1 86,7 96,8
7,0 62,7 74,2 92,6 97,6 97,1 96,9
8,0 65,3 75,3 96,9 98,9 96,5 97,2
9,0 65,9 75,0 98,8 98,1 97,2 96,5
10,0 62,1 74,5 94,8 97,0 91,9 96,1
Вероятно, количество растений в период всходов находилось в прямой зависимости от метеорологических условий фазы «посев-всходы». Часть семян, попавших во влажный слой почвы проросла, но для дальнейшего развития проростков влаги было недостаточно, и всходы не появились из-за повышенной чувствительности рыжика, как мелкосемянной культуры, к иссушению верхнего слоя почвы, это и повлияло на процент полевой всхожести.
Зимостойкость рыжика озимого за годы исследований была высокой и колебалась в пределах 92,6-98,9 % в обоих регионах возделывания. Однако, в Крыму наибольшей зимостойкостью отличался вариант с нормой высева 9 млн всхожих семян на гектар (98,8 %). В Пензенском регионе по зимостойкости
68
отличился вариант при высеве 8 млн шт./га, процент перезимовавших здесь растений составил 98,9 %.
Аналогичные данные отмечались и при сохранности растений к уборке. Наибольшая выживаемость - 97,2 % наблюдалась при норме высева 8 млн шт./га в Пензе и 97,2 % в Крыму при норме 9 млн шт./га.
Урожайность любой культуры формируется за счет определенных элементов структуры. Семенная продуктивность рыжика складывается из количества стручков на растении, массы 1000 семян, числа семян в стручке и продуктивности одного растения.
Элементы структуры урожая полифакториальны и находятся в зависимости как от агроприемов, так и от внешних условий. В связи с этим в постоянно меняющихся условиях среды все агротехнические приемы выращивания рыжика должны быть направлены на максимальное образование продуктивных ветвей, стручков и семян при высоком их качестве.
Число стручков на растении наиболее вариабельный из всех элементов структуры урожая, коэффициент вариации составляет 51,6-52,3 % (табл. 3).
Таблица 3. Структура урожайности озимого рыжика, в зависимости от норм высева и региона возделывания
Регион Норма высева, млн шт./га Количество стручков на растении, шт. Число семян Масса 1000 Масса семян с
возделывания в стручке, шт. семян, г 1 растения, г
5 202 14 0,97 2,16
6 225 13 0,97 3,30
Крым 7 178 13 0,97 3,00
8 202 14 0,97 3,91
9 200 14 0,97 3,14
10 153 13 0,97 1,12
Вариабельность, % 52,3 4,3 6,36 48,6
5 211 15 0,99 2,82
6 215 16 0,99 2,98
Пенза 7 220 16 1,00 3,01
8 225 17 1,01 3,12
9 218 17 1,01 3,05
10 209 16 0,98 2,96
Вариабельность, % 51,6 4,9 5,69 47,9
При посеве рыжика из расчета 8-9 млн шт./га в обоих регионах на каждом растении сформировалось наибольшее количество 200-202 и 218-225 штук. При увеличении нормы высева число стручков на растении снижается.
Число семян в стручке наименее варьирующий элемент урожайности. Число семян в стручке варьирует от 13-14 до 15-17 штук.
69
Важным признаком, определяющим продуктивность растения, является масса 1000 семян. В условиях, как Крыма, так и Пензы нормы высева на данный признак существенного влияния не оказали.
Наиболее крупные семена получены при норме высева 8-9 млн всхожих семян на гектар (1,01 г) в условиях Пензы. В условиях Крыма масса 1000 семян была меньше и составила 0,97 г. Это снижение компенсируется количеством сохранившихся растений к уборке, а следовательно, непосредственно влияет на урожайность.
Продуктивность одного растения имела высокий размах вариации, коэффициент которой составил 47,9-48,6 %. Масса семян с одного растения была наивысшей в варианте при норме высева 8 млн. всхожих семян и составила 3,12 и 3,91 г, соответственно по регионам возделывания.
Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо создать благоприятные условия произрастания, которые представляют собой мощный фактор воздействия на рост и развитие растений.
Основным критерием, позволяющим оценить эффективность применения различных приемов для улучшения условий выращивания сельскохозяйственных культур, является их влияние на урожайность.
По данным исследований установлено, что нормы высева, а также условия периода вегетации региона возделывания влияли на формирование урожая озимого рыжика. В зависимости от факторов исследований урожайность семян рыжика существенно варьировала в пределах 1,61-1,88 (Крым) и 1,68-1,92 т/га (Пенза).
Максимальная урожайность (1,92 т/га) семян озимого рыжика в Пензенском регионе получена при норме высева 8,0 млн всхожих семян/га (рис. 1).
2,5
НСР щ нормы высева-0,15 у Пенза ■ Крым нср05 регион - 0,23
НСРМ взаимодействия - 0,58
Рисунок 1. Урожайность озимого рыжика (среднее за 2015-2017 гг.)
В условиях Крыма оптимальной нормой высева для рыжика в годы благоприятные по влагообеспеченности является 8-9 млн всхожих семян на гектар, что способствует формированию максимальной урожайности семян 1,88 и 1,82 т/га, соответственно. При изменении нормы высева в ту или иную сторону прослеживалась тенденция к снижению урожайности маслосемян рыжика.
70
Дисперсионный анализ урожайности показал, что на продуктивность рыжика озимого существенное влияние оказали оба фактора (регион и нормы высева), доля влияния которых составила 47,1 и 47,2 %. При взаимодействии факторов доля влияния была несущественной и составила всего лишь 5,7 %.
Это подтверждается и показателями эффектов взаимодействия, значения которых не достоверны и варьируют по вариантам от -0,04 до 0,1, что значительно ниже наименьшей существенной разницы (0,58 т/га).
Основным качественным показателем масла является его жирнокислот-ный состав. В составе масла рыжика основную часть занимают линоленовая, линолевая, эйкозеновая и олеиновая кислоты.
В процессе исследований жирнокислотный состав семян озимого рыжика изменялся незначительно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что нет четкой тенденции о перераспределении между основными жирными кислотами в зависимости от генотипа и условий выращивания.
В условиях Пензенского НИИСХ содержание всех жирных кислот было выше, за исключением олеиновой кислоты. Концентрация данной кислоты составляла 14,65 % (рис. 2). что на 0,72 % ниже значений данной кислоты в мас-лосеменах рыжика, выращенного в условиях Крыма.
Рисунок 2. Жирнокислотный состав маслосемян в условиях Пензы
В Крыму содержание олеиновой и линолевой кислот составило 15,37 и 16,39 % соответственно.
Наибольшим изменениям подвергалась эруковая кислота, которая с увеличением температурного режима снижалась до 2,78 % (рис. 3).
Рисунок 3. Жирнокислотный состав маслосемян озимого рыжика в условиях Крыма
71
Выводы. Таким образом, для получения высоких урожаев важно обеспечить полноценное индивидуальное развитие растений и сформировать стеблестой, оптимальный по структуре и густоте в различных условиях для роста и развития рыжика. В среднем за три года более высокая урожайность (1,88 и 1,92 т/га) получена при посеве озимого рыжика с нормой высева 8,0 млн шт./га. Уменьшение нормы высева до 5,0 млн или увеличение до 10,0 млн. семян снижало урожайность на 0,27-0,36 т/га, так как это обусловлено особенностями саморегуляции растений. Тем не менее, полевые исследования в Крыму необходимо продолжить, поскольку исследования были проведены в благоприятные по влагообеспеченности годы, а Крым, как известно, относится к зоне рискованного земледелия и урожайность сельскохозяйственных культур здесь находится в большой зависимости от погодных условий.
Внешние условия произрастания оказывают влияние не только на процессы роста и формирования растений, но и на их качественные характеристики. В целом, содержание жирных кислот и их соотношение в семенах озимого рыжика в основном обусловлены наследственными факторами, хотя условия выращивания оказывали существенное влияние на изменение их концентраций.
Список использованных источников:
1. Лукомец В. М., Зеленцов С. В., Кривошлыков К. М. Перспективы и резервы расширения производства масличных культур в Российской Федерации // Масличные культуры. 2015. -№ 4 (164). С. 81-102.
2. Буянкин В. И., Прахова Т. Я. Рыжик масличный (Camelina sp. L). Волгоград: ООО «СФЕРА», 2016. - 116 с.
3. Турина Е. Л., Кулинич Р. А., Моляр С. А. Особенности возделывания рыжика озимого в Крыму // Таврический вестник аграрной науки. 2016. -№ 4 (8). С. 63-71.
4. Рябцева Н. А. Возможности возделывания Camelina sylvestris Waller в Ростовской области // Сельское, лесное и водное хозяйство. 2015. - № 1 (40). С. 14-17.
5. Bryan R. Moser Camelina (Camelina sativa L.) oil as biofueis feedstock: Golden opportunity or false hope? // Lipid Technology. 2010. - № 12. Vol. 22. P. 270273. (DOI 10.1002/lite.201000068).
References:
1. Lukomets V. M., Zelentsov S. V., Krivoshlykov K. M. Prospects and potential for expansion of production of oilseeds in the Russian Federation / Oilseeds. 2015. - № 4 (164). P. 81-102.
2. Buyankin V. I., Prakhova T. Ya. Camelina oilseed (Camelina sp. (L). Volgograd: LLC «SPHERE», 2016. - 116 p.
3. Turina E. L., Kulinich R. A., Molar S. A. Peculiarities of cultivation of Camelina sylvestris in Crimea / Taurida Herald of agricultural science. 2016. -№ 4 (8). P. 63-71.
4. Ryabtseva N. A. Opportunities of cultivation of Camelina sylvestris Waller in the Rostov region // Agriculture, forestry and water management. 2015. № 1 (40). P. 14-17.
5. Bryan R. Moser Camelina (Camelina sativa L.) oil as biofueis feedstock: Golden opportunity or false hope? // Lipid Technology. 2010. - № 12. Vol. 22. P. 270-273. (DOI 10.1002/lite. 201000068).
72
6. Прахов В. А. Биохимические характеристики семян рыжика озимого // Сборник трудов «Инновационные технологии в АПК: теория и практика». Пенза, 2016. - С. 85-88.
7. Прахова Т. Я., Смирнов А. А., Прахов В. А., Турина Е. Л., Кулинич Р. А. Продуктивность рыжика озимого в зависимости от сроков сева в разных климатических регионах // Труды Кубанского ГАУ. 2017. - 66. С. 203-207.
8. Гущина В. А., Лыкова А. С. Особенности формирования урожайности и качества маслосемян ярового рапса в зависимости от густоты посева // Нива Поволжья. 2015. - № 4 (37). С. 27-32.
9. Методика проведения полевых и агротехнических опытов с масличными культурами / под ред. В. М. Лукомца. Краснодар: ВНИИМК, 2007. - 113 с.
Сведения об авторах:
Адамень Федор Федорович - доктор сельскохозяйственных наук, профессор. Заместитель начальника управления РАН по взаимодействию с научными организациями Республики Крым и города федерального значения Севастополя, e-mail: [email protected].
Прахова Татьяна Яковлевна - доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории селекционных технологий Пензенского института сельского хозяйства -филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр лубяных культур»; 442731, Россия, Пензенская область, п. Лунино-1, ул. Мичурина, 1Б; e-mail: prakhova. [email protected].
6. Prakhov V. A. Biochemical characteristics of seeds of Camelina sylvestris // Collection of works «Innovative technologies in agriculture: theory and practice». Penza, 2016. - P. 85-88.
7. Prahova T. Ya., Smirnov A. A., Prahov V. A., Turina E. L., Kulinich R. A. Productivity of Camelina sylvestris depending on sowing time in different climatic regions // Proceedings of the Kuban state agrarian University. 2017. - № 66. P. 203-207.
8. Gushchina V. A., Lykova A. S. Features of formation of productivity and quality of seeds spring rape depending on the density of the crop // Niva of the Volga region. 2015. - № 4 (37). P. 27-32.
9. Methodology of field and agricultural experiments with oil crops / under the editorship of V.M. Lukomca. Krasnodar: VNIIMK, 2007. - 113 p.
Information about the authors:
Adamen Fedor Fedorovich - Doctor of Agricultural Sciences, Professor,. Deputy Head of the RAS Department for Interaction with Scientific Organizations of the Republic of Crimea and the City of Federal Significance Sevastopol, e-mail: [email protected].
Prakhova Tatiyana Yakovlevna -Doctor of Agricultural Sciences, chief researcher of the Laboratory of breeding technologies of Penza Research Institute of Agriculture - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Fibre Crops»; 1B Michurina str., village Lunino-1, Penza district, 442731, Russia, e-mail: pakhova. [email protected].
Turina Elena Leonidovna - Candidate of Agricultural Sciences, Senior Re-
73
Турина Елена Леонидовна - кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник лаборатории исследования технологических приемов в животноводстве и растениеводстве ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма»; 295493, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, д. 150; тел.: +79788741692; e-mail: [email protected].
Прахов Владимир Александрович -лаборант Пензенского института сельского хозяйства - филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр лубяных культур»; 442731, Россия, Пензенская область, п. Лунино-1, ул. Мичурина, 1Б; e-mail: [email protected].
search fellow, leading scientific employee of the Laboratory of research of technological methods in animal husbandry and crop production, FSBSI «Research Institute of Agriculture of Crimea»; 150 Kievskaya str., Simferopol, 295493, Russia; tel.: +79788741692; e-mail: schi [email protected].
Prahov Vladimir Alexandrovich -technician of Penza Research Institute of Agriculture - branch of Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Fibre Crops»; 1B Mi-churina str., village Lunino-1, Penza district, 442731, Russia; e-mail: pakhova. [email protected].
74
