CC BY
37
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10907 УДК633.361/631.53: 638.19
Влияние агроклиматических условий и пчелоопыления на урожайность семян эспарцета песчаного в степной зоне
В. Н. ЗОЛОТАРЕВ1, И. С. ИВАНОВ12, А. В. ЧЕКМАРЁВА12
'Федеральный научный центр кормопроизводства и агроэкологии имени В. Р. Вильямса (ФНЦ «ВИКим. В. Р. Вильямса», Научный городок, к. 1, Лобня, Московская обл., 141055, Российская Федерация,
2Воронежская опытная станция по многолетним травам -филиал Федерального научного центра кормопроизводства и агроэкологии имени В. Р. Вильямса (ФНЦ «ВИКим. В. Р. Вильямса»), Докучаева ул., д.1, г. Павловск, Воронежской обл., 396420, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью оценки влияния агроклиматических факторов вегетационных сезонов на урожайность семян эспарцета песчаного сорта Павловский в зависимости от обеспеченности посевов медоносными пчелами в условиях аридизации климата степной зоны Центрально-Черноземного региона. Работа выполнена в 2009-2018 гг. в южной части Воронежской области. Динамику запасов продуктивной влаги в почве, а также температурный режим вегетационного сезона и количество осадков оценивали по данным Павловской метеостанции Воронежской области. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое - 4,3 %, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - 7,2 и 12,6 мг/100 г почвы соответственно, рН водной вытяжки - 5,8...6,4 ед. Мощность гумусового горизонта 50...73 см. Для определения уровня обеспеченности цветущих травостоев эспарцета медоносными пчелами учитывали общее количество ульев в пасеках по периметру поля и в прилегающей к посевам зоне (до 500 м). Наиболее высокие сборы семян от 0,48 до 0,59 т/га отмечали в годы с температурой воздуха в период цветения эспарцета близкой к среднемноголетней, количеством осадков на уровне многолетних значений или выше, с запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы от 70...80 до 154 мм. При этом в расчете на 1 га цветущих травостоев эспарцета размещали около 4 ульев. Коэффициент корреляции взаимосвязи урожайности семян эспарцета с обеспеченностью цветущих травостоев медоносными пчелами за десятилетний период наблюдений была равен 0,7. При сопоставимых гидротермических условиях и одинаковой обеспеченности посевов пчелосемьями урожайность семян эспарцета песчаного определяли запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы.
Ключевые слова: аридизация климата, осадки, температура воздуха, запасы почвенной продуктивной влаги, эспарцет песчаный (Onobrychisarenaria Kit.), семенные посевы, урожайность, семена, пчелоопыление.
Сведения об авторах: В. Н. Золотарев, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией (e-mail: vnii.kormov@ yandex.ru); И. С. Иванов, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник; А. В. Чекмарёва, научный сотрудник.
Для цитирования: Золотарев В. Н., Иванов И. С., Чекмарёва А. В. Влияние агроклиматических условий и пчелоопыления на урожайность семян эспарцета песчаного в степной зоне // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 9. С. 32-38. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10907.
Influence of Agroclimatic Conditions and Bee Pollination on the Yield of Hungarian Sainfoin Seeds in the Steppe Zone
V. N. Zolotarev1, I. S. Ivanov12, A. V. Chekmaryova12
Tederal Williams Research Center of Forage Production & Agroecology, Nauchnyi gorodok, k. 1, Lobnya, Moskovskaya obl., 141055, Russian Federation
2Voronezh experimental station for perennial grasses - branch of «Federal Williams Research Center of Forage Production & Agroecology», Dokuchaeva str., d. 1, Pavlovsk, Voronezh region., 396420, Russian Federation
Abstract. The studies were conducted to analyze and assess the influence of agroclimatic factors of the growing season on the yield of Hungarian sainfoin seeds of Pavlovsky variety, depending on the coverage of crops by honey bees in the context of climate aridization in the steppe zone of the Central Chernozem Region. The work was carried out in 2009-2018 in the southern part of the Voronezh region. Dynamics of productive moisture reserves in the soil, as well as temperature regime during the growing season and precipitation amount, were estimated according to the data from Pavlovskaya weather station of the Voronezh region. The soil of the experimental plot was leached, medium thick and medium loamy chernozem; humus content (according to Tyurin) in the arable layer was 4.3%; the content of mobile phosphorus and potassium (according to Chirikov) was 7.2 mg/100 g of soil and 12.6 mg/100 g of soil, respectively; pH of water extract was 5.8-6.4 units. The thickness of the humus horizon was 50-73 cm. To determine the level of coverage of flowering sainfoin grass stands by honey bees, the total number of hives in apiaries along the field perimeter and the area adjacent to the plantings (up to 500 m) was taken into account. The highest seed yields from 0.48 to 0.59 t/ha were noted in the years with the air temperature close to the long-term average one during sainfoin flowering, with the rainfall at the multiyear level or higher, with productive moisture reserves in a meter-deep soil layer from 70-80 mm to 154 mm. At the same time, per 1 hectare of flowering sainfoin grass stands, about 4 hives were placed. The correlation coefficient of the relationship between the yield of sainfoin seeds and the coverage of flowering grass stands by honey bees was 0.7 for a ten-year observation period. Under comparable hydrothermal conditions and the same coverage of crops by bee families, the yield of sainfoin seeds was determined by the reserves of productive moisture in a meter-deep layer of soil.
Keywords: climate aridization; precipitation; air temperature; soil productive moisture reserves; Hungarian sainfoin (Onobrychis arenaria Kit.); seed crops; productivity; seeds; bee pollination.
Author Details: V. N. Zolotarev, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: [email protected]); I. S. Ivanov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow; A. V. Chekmaryova, research fellow.
For citation: Zolotarev V.N., Ivanov I.S., Chekmaryova A.V. Influence of Agroclimatic Conditions and Bee Pollination on the Yield of Hungarian Sainfoin Seeds in the Steppe Zone. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 9. Pp. 32-38 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10907.
Эффективность возделывания сельскохозяйственных культур на семена во многом определяет соответствие агроклиматических ресур-
сов биологическим потребностям растений. Анализ статистических данных за более чем полувековой период показал устойчивый тренд погодных условий
в Центрально-Черноземном регионе в сторону ариди-зации. За последние пятьдесят лет в целом по региону количество осадков за календарный год уменьшилось, а сумма положительных температур возросла [1]. По данным метеостанции г. Воронеж, за этот период среднегодовая температура воздуха повысилась на 2,5 °С [2]. Сумма активных температур во всех районах Воронежской области практически в два раза превышает сумму эффективных температур, необходимую для развития растений, при биологическом минимуме 5 °С. Территория области полностью обеспечена теплом для выращивания многих сельскохозяйственных культур. Однако уже в ближайшие годы, при сохранении существующих тенденций, возможны существенные изменения агроклиматических условиий. В частности, на фоне повышения теплообеспеченности (сумма активных температур возрастет на 350...400 °С), может уменьшиться влагообеспеченность [3]. Гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетационный период имеет выраженное широтное распределение и находится в пределах от 0,82 до 1,0 в степных и до 1,12 - в лесостепных районах Воронежской области. Согласно прогнозу распределения количества осадков и их испаряемости в регионе следует ожидать уменьшение параметров ГТК и обусловленное этим смещение границы степной зоны к северу уже к 2030 г. [4]. Изменения агроклиматических условий негативно повлияют, в первую очередь, на рост и развитие сельскохозяйственных культур, а в конечном итоге - на формирование элементов продуктивности агрофитоценозов [5].
Трансформация климатических параметров имеет единую направленность и находит свое отражение в увеличении продолжительности теплого и вегетационного периодов, нарушении хода перезимовки, усилении экстремальности, увеличении частоты и интенсивности неблагоприятных явлений теплого и холодного сезонов, неустойчивости характера режима увлажнения [5]. Негативное влияние ухудшения условий влагообеспеченности обусловлено тем, что во время вегетации растения расходуют значительный объем влаги на испарение и транс-пирацию, который обычно не компенсируется выпадающими осадками. В течение лета запасы почвенной влаги в Центрально-Черноземном регионе снижаются, достигая минимума во второй-третьей декадах июля. В отдельные засушливые годы запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы за вегетационный период могут понижаться до 5...10 мм [6]. Так, в экстремальном по погодным условиям 2010 г.; гидротермический коэффициент за основной вегетационный период (май-август) составил 0,67, что достоверным образом характеризует засуху. Это во многих регионах Центрального Черноземья привело к значительным потерям урожаев [3]. Оценка роли тенденций изменения климата в направлении усиления засушливости в целом, выявила существенное сокращение периодов активного роста сельскохозяйственных культур и, как следствие, снижение урожайности и экономической эффективности их возделывания [7, 8]. Моделируемые будущие климатические изменения также свидетельствуют о повышенной годовой и сезонной изменчивости условий сельскохозяйственного производства [9].
В комплексе проявление такой трансформации можно оценить как ухудшение агроклиматического потенциала для сельскохозяйственного производ-
ства. В центральной и южной частях европейской территории РФ происходящие изменения климатических условий свидетельствуют о том, что в их результате уже в ближайшей перспективе не будет хватать естественного увлажнения для ведения сельского хозяйства и получения высоких урожаев основных культур без орошения [2]. При такой динамике климата и связанной с ней трансформацией речного стока (уменьшение весеннего половодья, увеличение зимнего стока, нестабильная летне-осенняя динамика) необходимо его регулирование путем заполнения прудов и водохранилищ для организации орошения [5]. Совершенствование методов управления посредством подбора и возделывания толерантных к стрессам видов и сортов сельскохозяйственных культур, рационального использования плодородия почв и водных ресурсов позволит преодолеть или в сильной мере нивелировать пагубные последствия негативного изменения климата [10].
Одно из наиболее эффективных направлений адаптации растениеводческой отрасли к трансформации агрометеорологических условий и климатических ресурсов территории, прогрессирующему развитию термоаридного тренда - расширение ареала возделывания культур с большим адаптивным потенциалом и повышенной стрессоустойчивостью [10, 11], например, различных видов эспарцета [12, 13, 14]. На фоне проявляющейся тенденции ксерофи-тизации видового и сортового состава сельскохозяйственных культур для условий южной части средней полосы России наиболее адаптирован эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria Kit) [15]. Этот вид менее требователен к плодородию почвы, а продуктивность его посевов в меньшей степени, чем люцерны, зависит от условий увлажнения.
Растения эспарцета - ксерофитного типа, развивают мощную стержневую корневую систему [16], которая на легких почвах может проникать на глубину до 2...3 м и более. Наибольшее количество жизнедеятельных тонких боковых корешков образуется на глубине до 50...100 см. Такое строение корневой системы позволяет растениям усваивать питательные вещества и воду для своего роста из глубоких слоев почвы и подпочвы [17]. В слое 0...50 см эспарцет в первый год жизни в зависимости от агротехники накапливает от 3,23 до 4,43 т/га сухих корней, а во второй - от 4,68 до 6,54 т/га [18]. Благодаря особенностям корневой системы эспарцет - наиболее эффективная кормовая засухоустойчивая культура со многими положительными агрономическими, экологическими, питательными и нутрицевтическими свойствами в районах с низким уровнем осадков [16]. При этом уровень его продуктивности определяют агротехника возделывания, почвенно-климатические и погодные условия [19, 20, 21]. В зависимости от агрометеорологических условий возможны значительные колебания урожайности семян эспарцета по годам [22]. Наряду с количеством выпавших осадков, она во многом зависит от содержания влаги в почве [23].
В начале весенней вегетации эспарцета второго и последующих лет жизни содержание продуктивной влаги в пахотном горизонте было на 4...16 % выше, чем в первый год при посеве. В целом проявляется следующая закономерность снижения запасов продуктивной влаги в почве: к фазе бутонизации в слое 0...10 см - на 35 %, 0...30 см - на 40 %, в метровом
слое - на 31 % и в 2-х метровом - на 13 % [25]. К уборке эспарцета на семена запасы продуктивной влаги в почве обычно уменьшаются на 35...65 %, по сравнению с первоначальными весенними [24]. Исследования показали, что суммарное водопотребле-ние эспарцета за период от весеннего отрастания до начала цветения на транспирацию, а также для нужд роста и метаболизма примерно на 42 % удовлетворяются продуктивной влагой из запасов почвы и на 58 % - благодаря осадкам. При этом установлена положительная линейная корреляционная связь между накоплением эспарцетом вегетативной массы с содержанием продуктивной влаги в метровом слое почвы перед началом отрастания (г = 0,735), что объясняется способностью использовать влагу из более глубоких горизонтов почвы благодаря хорошо развитой корневой системой [25].
Эспарцет - энтомофильная культура, поэтому от обеспеченности его цветущих травостоев достаточным количеством насекомых-опылителей во многом зависит величина урожайности семян. Перекрестное опыление у эспарцета опосредовано архитектурой цветка, где положение пестика и пыльников препятствует самоопылению [26]. Основное ограничение, связанное с самоопылением у эспарцета и других перекрестноопыляющихся культур, - снижение их продуктивности и потенциала приспособленности растений, обусловленное депрессией в результате инбридинга [26].
Установлено, что доля участия в опылении посевов эспарцета диких насекомых не превышает 10...20 %, а основную опылительную деятельность (до 80...90 %), выполняют медоносные пчелы [24, 27, 28]. Результативность работы медоносных пчел обусловлена тем, что они собирают пыльцу, в то время как большинство диких насекомых ее поедают. Поэтому каждая медоносная пчела для образования обножки посещает несколько сотен цветков, тогда как дикие насекомые для удовлетворения собственных пищевых потребностей - всего несколько цветков [28].
В результате несоответствия биологических потребностей растений и гидротермических ресурсов, которые также влиют на эффективность работы насекомых-опылителей, в кистях образуется не более 50...55 % бобов от общего количества заложившихся цветков (от 9...16 и до 45 шт. в наиболее развитых соцветиях). Уровень естественной недоопыленности у эспарцета достигает 35...45 % [29].
Цель работы - анализ и оценка влияния агроклиматических факторов вегетационных сезонов на урожайность семян эспарцета песчаного, в зависимости от обеспеченности посевов медоносными пчелами в условиях аридизации климата степной зоны Центрально-Черноземного региона.
Условия, материалы и методы. Эксперименты проводили в 2009-2018 гг. на Воронежской опытной станции, расположенной в южной части Воронежской области. Материалом исследования был сорт эспарцета песчаного Павловский. Сорт выведен на опытной станции методом гибридизации дикорастущих форм эспарцета песчаного с лучшими образцами эспарцета закавказского, отличается засухоустойчивостью. В годы с засухой в начале вегетационного периода и при наличии зимнихзапасов влаги по сбору сена этот сорт превышает районированные сорта люцерны. Уборочные площади семенных посевов эспарцета в различные годы составляли от 40 до 75 га. Технология
возделывания культуры на семена - общепринятая для региона.
Температурный режим вегетационного сезона и количество осадков оценивали на основании данных наблюдений Павловской метеостанции Воронежской области. Динамику запасов продуктивной влаги в почве определяли подекадно в метровом слое почвы через каждые 10 см термостатно-весовым методом по ГОСТ 28268-89 с использованием специального почвенного бура для отбора образцов с разной глубины в трехкратной повторности. Продуктивный запас влаги в почве рассчитывали по разности между общим и недоступным запасом воды послойно и суммировали для слоя 0...20 и 0...100 см. Согласно принятой классификации градацию запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы принято оценивать по следующей шкале: более 160 мм -очень хорошие, 160...130 мм - хорошие, 130...90 мм - удовлетворительные, 90...60 мм - плохие, менее 60 мм - очень плохие [30].
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, содержание гумуса в пахотном слое 4,3 % (по Тюрину), подвижного фосфора и калия (по Чирикову) 7,2 мг и 12,6 мг/100 г почву соответственно. Мощность гумусового горизонта 50...73 см. Реакция рН водной вытяжки верхнего горизонта 5,8...6,4.
Для определения уровня обеспеченности цветущих травостоев эспарцета медоносными пчелами учитывали общее количество ульев в пасеках по периметру поля и в прилегающей к посевам зоне (до 500 м). В частных пасеках местных пчеловодов в разные годы было от 3 до 15 ульев, в кочевой пасеке из Беларуси - более 100 семей.
Корреляционно-регрессионный анализ экспериментальных данных проводили с использованием группы пакета приложений Microsoft Offise Word 2007 с помощью Excel 2000 и программы Statistica 5.5.
Результаты и обсуждение. Наблюдения за ростом и развитие эспарцета песчаного сорта Павловский показали, что в условиях степной зоны Центрально-Черноземного региона в годы исследований начало отрастания растений наступало практически в одни сроки: 30 марта - 01 апреля. Фазу бутонизации наблюдали в конце второй-третьей декадах мая, начало цветения - в третьей, а массовое - в первой-второй декадах июня. Период от отрастания до начала цветения в зависимости от метеоусловий составлял в разные годы от 48 до 66 сут. (обычно 55...58 сут.), а до уборочной спелости травостоя на семена - от 89 до 116 сут. (чаще 100...110 сут.).
Анализ агрометеорологических условий за последние десять лет в основные фазы развития эспарцета при посеве на семенные цели (от начала отрастания до уборки) показал, что ежегодно от 50 до 75 % случаев, в период апрель-июль, осадков выпадало меньше среднемноголетнего значения на фоне практически постоянного превышения температурного режима. За это время зарегистрировано всего три месяца из 40, или 7,5 % случаев, когда среднемесячные показатели температуры воздуха были ниже нормы (см. табл.). В среднем за 2009-2018 гг. среднесуточная температура воздуха за период апрель - июль была выше нормы на 3,1 °С, а сумма осадков уменьшилась на 32,3 мм. Это свидетельствует о резком изменении климата в регионе за последние 10 лет в сторону аридизации.
Режим влагообеспеченности в периоды активного роста эспарцета от начала весенней вегетации (начало апреля) до уборки на семена (вторая половина июля) за 10 лет наблюдений характеризовался большой контрастностью по годам. Так, в 2009 г. за
апрель-июль выпало 129,6 мм осадков, в 2010 г. -137,8 мм, в 2011 г. - 179,4 мм, в 2012 г. -170,8 мм, в 2017 г. - 194,2 мм и в 2018 г. - 173,8 мм (см. табл.). При этом их выпадение по фазам развития эспарцета было неравномерным.
Таблица. Влияние гидротермических условий в период вегетации и обеспеченности медоносными пчелами на урожайность семян эспарцета песчаного
Месяц Количество Урожайность се-
Год Показатель май пчело-семей,
апрель июнь июль шт./га мян, т/га
2009 Осадки, мм 0,5 58,2 42,9 28,0 3,9 0,40
% к норме 1,3 114,2 70,3 45,9
Температура воздуха, оС 8,7 15,0 22,2 24,7
Отклонение от нормы, оС + 1,8 -0,1 +3,2 +3,7
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 13,9 16,6 4,2 0
в слое, мм 0...100 см 98,8 75,1 45,1 18,7
2010 Осадки, мм 15,25 35,4 13,0 74,2 3,3 0,30
% к норме 41,2 69,4 21,3 121,6
Температура воздуха, оС 10,2 18,9 24,9 26,9
Отклонение от нормы, оС + 3,3 +3,8 +5,9 +5,9
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 18,1 5,3 1,3 1,0
в слое, мм 0...100 см 95,3 65,6 24,9 48,5
2011 Осадки, мм 17,7 43,8 84,5 33,4 4,4 0,59
% к норме 48,0 86,0 138,0 54,7
Температура воздуха, оС 8,5 18,6 20,9 24,8
Отклонение от нормы, оС + 1,6 +3,5 +1,9 +3,8
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 26,5 20,9 19,5 23,6
в слое, мм 0...100 см 112,5 109,6 71,9 197,1
2012 Осадки, мм 41,3 44,05 12,2 73,2 3,5 0,37
% к норме 112,0 86,4 20,0 120,0
Температура воздуха, оС 14,1 20,2 22,7 23,5
Отклонение от нормы, оС + 7,2 +5,1 +3,7 +2,5
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 28,1 12,7 6,4; 13,5
в слое, мм 0...100 см 132,7 106,8 76,0 48,8
2013 Осадки, мм 0,0 18,2 105,4 27,9 3,7 0,41
% к норме 0,0 35,7 173,0 46,0
Температура воздуха, оС 10,9 20,6 22,2 21,6
Отклонение от нормы, оС + 4,0 +5,5 +3,2 +0,6
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 24,3; 18,3; 11,1; 25,0;
в слое, мм 0...100 см 115,4 137,3 60,6 141,1
2014 Осадки, мм 35,9 24,6 93,8 10,0 3,9 0,48
% к норме 97,0 48,2 154,0 16,4
Температура воздуха, оС 9,6 19,2 19,3 22,6
Отклонение от нормы, оС +2,7 +4,1 +0,3 +1,6
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 30,2 14,5 13,3 17,8
в слое, мм 0...100 см 137,6 115,8 82,4 116,3
2015 Осадки, мм 97,6 17,5 19,6 69,7 3,3 0,36
% к норме 264,0 34,3 32,0 114,0
Температура воздуха, оС 9,5 18,1 23.4 23,2
Отклонение от нормы, оС +2,6 +3,0 +4,4 +2,2
Запасы продуктивной влаги 0...20 см 24,0 17,2 0,0 3,5
в слое, мм 0...100 см 18,9 106,4 53,0 36,6
2016 Осадки, мм 31,4 87,5 54,0 97,9 1,5 0,32
% к норме 85,0 172,0 88,4 160,5
Температура воздуха, оС 12,7 17,6 22,2 25,1
Отклонение от нормы, оС +5,8 +2,5 +3,2 +4,1
Запасы продуктивной влаги в 0...20 см 23,5 25,2 15,9 5,2
слое, мм 0...100 см 112,9 123,9 81,3 60,4
2017 Осадки, мм 40,5 72,6 52,6 28,5 4,1 0,50
% к норме 109,5 142,4 86,2 46,7
Температура воздуха, оС 8,7 13,6 18,1 21,5
Отклонение от нормы, оС +1,8 -1,5 -0,9 +0,5
Запасы продуктивной влаги в 0...20 см 37,5 24,5 23,0 19,5
слое, мм 0...100 см 174,5 124,5 128,0 120,5
2018 Осадки, мм 23,3 12,5 18,7 119,3 3,6 0,36
% к норме 63,0 24,5 30,6 198,0
Температура воздуха, оС 10,6 21,5 23,0 24,7
Отклонение от нормы, оС +3,7 +6,4 +4,0 +3,7
Запасы продуктивной влаги в 0...20 см 21,8 5,9 5,1 2,4
слое, мм 0...100 см 111,1 92,1 68,4 6,7
В результате проведенных исследований выявлено, что на процесс формирования и величину урожайности семян эспарцета большое влияние оказывает характер распределения осадков в течение вегетации и их приуроченность к основным фазам вегетации. Наиболее критическая фаза водопотребления для культуры - период бутонизации-цветения (вторая половина мая и весь июнь), когда влага необходима для образования генеративных органов, продуцирования нектара и завязывания семян.
Изучение изменений гидротермического режима в различные периоды показало, что при выраженном общем тренде аридизации климата условия для развития эспарцета песчаного по годам существенно отличались. В целом наиболее благоприятными по сочетанию влагообеспеченности (с учетом запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы) и температурного режима в период образования генеративных органов и цветения эспарцета (май-июнь) были вегетационные сезоны 2009, 2011, 2013, 2014, 2016 и 2017 гг., когда в июне выпало соответственно 70, 138, 173, 154, 88 и 86 % месячной нормы осадков. Обильному цветению эспарцета в 2009 г. при меньших запасах продуктивной влаги в почве способствовали обильные дожди в мае в фазе бутонизации-начале цветения, по количеству на 14 % превысившие среднее многолетнее значение. При этом за десятилетний период запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в июне были недостаточными (за исключением 2017 г.). В благоприятные вегетационные сезоны 2009, 2011, 2013, 2014, 2016 и 2017 гг. запасы продуктивной влаги в доступном состоянии находились в основном в нижних горизонтах (см. табл.). Однако в сочетании с выпавшими осадками они обеспечили хорошее развитие и интенсивное цветение растений эспарцета.
В условиях степной зоны Воронежской области при общей выраженной тенденции уменьшения запасов продуктивной влаги в почве на протяжение вегетационного периода, особенно в пахотном горизонте, в определенные периоды отмечается зависимость величины этого показателя от количества выпавших осадков. Так, на фоне повышенного температурного режима в апреле-июне 2011 г. после обильных ливневых дождей в июне (138,0 % от нормы) запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в июле увеличились с 71,9 мм до 197,1 мм, что привело к значительному превышению (на 75 %) даже ранневесен-них показателей (см. табл.). В результате благодаря достаточным весенним запасам продуктивной влаги в почве отмечали интенсивное развитие и цветение эспарцета, сложились благоприятные условия для формирования высокой урожайности семян.
Для успешного оплодотворения цветка эспарцета необходимо не менее 3...4-х кратного его посещения насекомыми-энтомофилами, что связано с разнока-чественностью пыльцы и уровнем ее фертильности. Недостаточно полное оплодотворение и плодоо-бразование также отмечается при водном дефиците тканей растений в условиях засухи, приводящем к уменьшению осмотического давления в пыльцевых зернах, снижению скорости их прорастания при попадании на рыльца пестиков, а также абортированию части развивающихся зародышей.
Урожайность семян эспарцета в разные годы за десятилетний период варьировала от 0,30 до 0,59 т/га и определялась как погодными условиями и запасами
продуктивной влаги в почве, так и обеспеченностью цветущих травостоев пчелами (см. табл.). Наиболее высокие сборы семян (от 0,48 до 0,59 т/га) отмечены в 2011, 2014 и 2017 гг., когда при благоприятных погодных условиях на 1 га эспарцета было вывезено около четырех ульев медоносных пчел. В 2016 г. при благоприятных гидротермических условиях (в мае выпало 172 % осадков от нормы, в июне в фазе цветения их сумма была близкой к многолетней норме и запасы продуктивной влаги в почве в этот период в метровом слое составляли 81,3...123,9 мм), отмечали формирование большего количества соцветий (до 620 шт./м2 цветков) и их интенсивное цветение. Однако была отмечена низкая урожайность семян на уровне 0,32 т/га, что объясняется недостаточной обеспеченностью посевов опылителями - 1,5 пчелосемьи на 1 га. В результате неудовлетворительного опыления отмечали значительную череззёрницу в соцветиях эспарцета.
Корреляционно-регрессионный анализ зависимости урожая семян эспарцета от количества посещений травостоя медоносными пчёлами, проведенный исследователями в лесостепной зоне Алтайского края, имеющей благоприятные гидротермические условия для семеноводства этой культуры, свидетельствует о тесной связи между величинами этих показателей. В зависимости от погодных условий вегетационных сезонов коэффициент корреляции составил 0,87...0,96, коэффициент детерминации - 0,75...0,84, то есть 75...84 % колебаний урожайности семян эспарцета обусловлены эффективностью опылительной деятельности медоносных пчёл [24, 27]. В наших исследованиях в более засушливых условиях степной зоны с возрастающим влиянием экстремальных погодных явлений коэффициент корреляции взаимосвязи урожайности семян эспарцета с обеспеченностью его цветущих травостоев медоносными пчелами за десятилетний период наблюдений составил 0,70 (уравнение регрессии у = 0,08х + 0,129), что также указывает на достаточно тесную зависимость.
В 2009 и 2013 гг., по сравнению с наиболее благоприятными условиями вегетационных периодов 2011, 2014 и 2017 гг., при сопоставимых показателях запасов продуктивной влаги в почве и количестве осадков в мае-июне установился более высокий температурный режим в фазе цветения эспарцета, превышавший среднемноголетние значения на 3,2 0С. В полуденные часы температуры воздуха в июне в фазе цветения регулярно преодолевали 30 0С, а в отдельные дни - 35...38 0С. В таких условиях летная активность пчел по сбору нектара в полуденные часы практически прекращалась. Кроме того, из литературных данных известно, что под влиянием значительного повышения температуры и уменьшения относительной влажности воздуха нормальное развитие микроспор(пыльцевых зерен)в пыльниках нарушается. Это приводит к образованию разнокачественной, а также стерильной пыльцы [29]. В результате часть цветков оказалась не опыленной, как следствие, урожайность семян снизилась до 0,40...0,41 т/га (см. табл.).
Более экстремальные засушливые условия в период цветения эспарцета складывались в 2010, 2015 и 2018 гг., когда превышение температурного фона, относительно средних многолетних значений, составляло в июне соответственно 5,9 0С; 4,4 и 4,0 0С при
количестве выпавших осадков 21,3 %; 32,0 % и 30,6 % от нормы (см. табл.). Дневные температуры воздуха достигали и превышали 35.38 0С, в результате чего приостанавливалась секреция нектара, а лет пчёл на посевах эспарцета отмечали только в утренние часы. Однако при сопоставимых гидротермических условиях и одинаковой обеспеченности посевов пчелосемьями, урожайность семян в 2015 и 2018 гг. была выше, чем в 2010 г., на 20 %, что объясняется наличием более значительных запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в эти годы - на 62 и 40 % в мае (106,4 и 92,1 мм против 65,6 мм) и на 113 и 175 % (53,0 и 68,4 мм против 24,9 мм) в июне соответственно.
Во все годы исследований, несмотря на различные погодные условия, посевные качества семян эспарцета песчаного, выращенных на Воронежской опытной станции по многолетним травам, соответствовали требованиям, предъявляемым ГОСТ Р 52325-2005 к ОС и элите (всхожесть не менее 80 %).
Выводы. Эффективность возделывания эспарцета песчаного на семена в степной зоне ЦентральноЧерноземного региона определяется агрометеорологическими условиями и запасами продуктивной влаги в метровом горизонте почвы в генеративный период растений, а также обеспеченностью цветущих травостоев опылителями. По сочетанию гидротермического режима и запасов продуктивной влаги в метровом горизонте почвы в последние десять лет благоприятные условия для развития и цветения эспарцета складывались в 60 % лет. Самая высокая урожайность семян эспарцета (0,48 до 0,59 т/га) достигается в годы, когда среднесуточная температура воздуха близка к среднемноголетней, а сумма осадков находится на уровне или превышает норму, при запасах продуктивной влаги в метровом слое почвы не менее 70...80 мм и обеспеченности 1 га цветущих травостоев эспарцета 4 и более ульями медоносных пчел.
Литература.
1. Эффективность удобрений в производственных условиях Центрального Черноземья/ В. В. Никитин, А. П. Карабутов,
B. И. Мельников и др. // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 9. С. 120-126.
2. Радцевич Г. А., Черемисинов А. А., Черемисинов А. Ю. Исследование тенденций изменения климата на Европейской части Российской Федерации за длительный период //Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (55). С. 30-40.
3. Лебедева М. Г., Соловьев А. Б., Толстопятова О. С. Агроклиматическое районирование Белгородской области в условиях меняющегося климата//Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2015. № 9 (206). С. 160-167.
4. Материалы по оценке производительных сил муниципальных районов Воронежской области (агроклиматические, водные и рекреационно-туристические ресурсы) / Л. М. Акимов, В. Л. Бочаров, В. А. Дмитриева и др. // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2014. № 4. С. 68-126.
5. Суховеева О. Э. Изменения климатических условий и агроклиматических ресурсов в Центральном районе Нечерноземной зоны // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2016. № 4. С. 41-49.
6. Крымская О. В., Лебедева М. Г. Запасы продуктивной влаги под агроценозами Белгородской области//Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2011. № 15 (110). С. 180-185.
7. Sen B. et al. Projecting climate change, drought conditions and crop productivity in Turkey// Climate Research. 2012. Vol. 52. Pp. 175-191. Doi: 10.3354/cr01074
8. Salvati L. et al. Climate Aridity and Land Use Changes: A Regional Scale Analysis // Geographical Research. 2012. Vol. 50. No. 2. Pp. 193-203. Doi: 10.1111/j.1745-5871.2011.00723.x
9. Ensemble modelling of climate change risks and opportunities for managed grasslands in France / A. I. Graux et al. // Agricultural and Forest Meteorology. 2013. Vol. 170. Pp. 114-131. Doi: org/10.1016/j.agrformet.2012.06.010
10. Dar W. D., Laxmipathi Gowda C. L. Declining agricultural productivity and global food security // Journal of Crop Improvement. 2013. Vol. 27. No. 2. Pp. 242-254. Doi: org/10.1080/15427528.2011.653097
11. Quinoa biodiversity and sustainability for food security under climate change. A review/ Ruiz K. B. et al. //Agronomy for sustainable development. 2014. Vol. 34. No. 2. Pp. 349-359. Doi: org/10.1007/s13593-013-0195-0
12. Didukh Y. P., Mucina L. Validacion de los nombres de algunos sintaxones de la vegetacion de Crimea //Lazaroa. Vol. 35, 2014, Pp. 181-191.
13. Pirini C. B., Tsiripidis I., Bergmeier E. Steppe-Like Grass Land Vegetation in the Hills around the Lakes of Vegoritida and Petron, North-Central Greece//Hacquetia. 2014. Vol. 13. No. 1. Pp. 121-169. Doi: 10.2478/hacq-2014-0002
14. Drought effects on proanthocyanidins in sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) are dependent on the plant's ontogenetic stage / C. S. Malisch et al. // Journal of agricultural and food chemistry. 2016. Vol. 64. No. 49. Pp. 9307-9316. DOI: 10.1021/ acs.jafc.6b02342.
15. Особенности возделывания эспарцета на семена на Воронежской опытной станции по многолетним травам / И. С. Иванов, И. М. Шатский, М. Г. Острикова и др // Адаптивное кормопроизводство. 2018. № 1. С. 58-71. URL: http: www. аdaptagro.ru/ 1_2018. (Дата обращения: 10.02.2019).
16. Mora-Ortiz M., Smith L. M. J. Onobrychis viciifolia; a comprehensive literature review of its history, etymology, taxonomy, genetics, agronomy and botany // Plant Genetic Resources. 2018. Vol. 16. No. 5. Pp. 403-418. Doi: org/10.1017/ S1479262118000230
17. Bulatova K., Massonichich-Shotunova R., Meiirman G. Diversity of.sainfoin (Onobrychis Mill.) collection samples according to the spectra of storage proteins // Genetika. 2015. Vol. 47. No. 2. Pp. 375-382. Doi: 10.2298/GENSR1502375B
18. Земляницына C. В., Астахов А. А., Панова Т. И. Влияние различных агрохимических фонов и предпосевной обработки семян бишофитом на нарастание корневой массы эспарцета песчаного в условиях орошения // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 1 (25).
C. 58-62.
19. May the Inclusion of a Legume Crop Change Weed Composition in Cereal Fields? Example of Sainfoin in Aragon (Spain) /A. Cirujeda et al.//Agronomy. 2019. Vol. 9. No. 3. P. 134. Doi: org/10.3390/agronomy9030134
20. Promising options for improving performance and proanthocyanidins of the forage legume sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.)/ R. Kolliker et al.//Euphytica. 2017. Vol. 213. No. 8. P. 179. Doi: org/10.1007/s10681-017-1965-6
21. Agronomic and nutritional value of Sainfoin / J. Aufrere et al. // Fourrages. 2013. No. 213. Pp. 63-75.
22. Effect of row spacing on seed and forage yield in sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) cultivars / V. Stevovic et al.// Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2012. Vol. 36. No. 1. Pp. 35-44.
23. Дзюбенко Н. И., Абдушаева Я. М. Адаптация американских экотипов Onobrychis arenaria (Kit.) Ser. в условиях Новгородской области // Сельскохозяйственная биология. 2012. № 4. С. 106-112. Doi: 10.15389/agrobiology.2012.4.106rus
24. Цветков М. Л., Панков Д. М. Кормообразующее значение эспарцета для медоносных пчел в годы с недостаточным увлажнением // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 9 (107). С. 73-80.
25. Тойгильдин А. Л. Водно-тепловой режим и урожайность многолетних трав в севооборотах лесостепи Поволжья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 3 (27). С. 28-34.
26. Evidence and consequences of self-fertilisation in the predominantly outbreeding forage legume Onobrychis viciifolia / K. Kempf et al. // BMC genetics. 2015. Vol. 16. No. 1. P. 117. D0I:10.1186/s12863-015-0275-z
27. Цветков М. Л., Панков Д. М., Пугач Д. А. Интенсификация процессов биологизации земледелия с использованием медоносной пчелы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. № 6 (80). С. 40-45.
28. Панков Д. М. Разнообразие опылителей и их значение в формировании урожайности семян эспарцета // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. № 3 (77). С. 61-63.
29. Маринеску М. Ф. Биология цветения эспарцета в Молдове // Природная флора, интродукция растений. Вып. 9. Кишинев: Штиинца, 1991. С. 88-93.
30. Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416
с.
References
1. Nikitin VV, Karabutov AP, Mel'nikov VI, et al. [Fertilizer efficiency under production conditions of the Central Chernozem Region]. Vestnik Kurskoi gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennoi akademii. 2016;9:120-6. Russian.
2. Radtsevich GA, Cheremisinov AA, Cheremisinov AYu. [Study of climate change trends in the European part of the Russian Federation over a long period]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017;55(4):30-40. Russian.
3. Lebedeva MG, Solov'evAB, Tolstopyatova OS. [Agroclimatic zoning of the Belgorod region in a changing climate]. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki. 2015;206(9):160-7. Russian.
4. Akimov LM, Bocharov VL, Dmitrieva VA, et al. [Materials on the assessment of the productive forces of the municipal districts of the Voronezh region (agro-climatic, water, recreational and tourist resources)]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. 2014;4:68-126. Russian.
5. Sukhoveeva OE. [Changes in climatic conditions and agroclimatic resources in the Central region of the Non-chernozem zone]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. 2016;4:41-9. Russian.
6. Krymskaya OV, Lebedeva MG. [Reserves of productive moisture in agrocenoses of the Belgorod region]. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki. 2011;110(15):180-5. Russian.
7. Sen B, Topcu S, Turkes M, et al. Projecting climate change, drought conditions and crop productivity in Turkey. Climate Research. 2012;52:175-91. doi: 10.3354/cr01074.
8. Salvati L, Perini L, Sabbi A, et al. Climate Aridity and Land Use Changes: A Regional Scale Analysis. Geographical Research. 2012;50(2):193-203. doi: 10.1111/j.1745-5871.2011.00723.x.
9. Graux AI, Bellocchi G, Lardy R, et al. Ensemble modelling of climate change risks and opportunities for managed grasslands in France. Agricultural and Forest Meteorology. 2013;170:114-31. doi: org/10.1016/j.agrformet.2012.06.010.
10. Dar WD, Laxmipathi Gowda CL. Declining agricultural productivity and global food security. Journal of Crop Improvement. 2013;27(2):242-54. doi: org/10.1080/15427528.2011.653097.
11. Ruiz KB, Biondi S, Oses R, et al. Quinoa biodiversity and sustainability for food security under climate change. A review. Agronomy for sustainable development. 2014;34(2):349-59. doi: org/10.1007/s13593-013-0195-0.
12. Didukh YP, Mucina L. Validacion de los nombres de algunos sintaxones de la vegetacion de Crimea. Lazaroa. 2014;35:181-
91.
13. Pirini CB, Tsiripidis I, Bergmeier E. Steppe-Like Grass Land Vegetation in the Hills around the Lakes of Vegoritida and Petron, North-Central Greece. Hacquetia. 2014;13(1):121-69. doi: 10.2478/hacq-2014-0002.
14. Malisch CS, Salminen JP, Kolliker R, et al. Drought effects on proanthocyanidins in sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) are dependent on the plant's ontogenetic stage. J Agric Food Chem. 2016 Dec 14;64(49):9307-16. doi: 10.1021/acs. jafc.6b02342.
15. Ivanov IS, Shatskii IM, Ostrikova MG, et al. [Peculiarities of sainfoin cultivation for seeds at the Voronezh experimental station for perennial herbs]. Adaptivnoe kormoproizvodstvo. 2018;1:58-71. Russian.
16. Mora-Ortiz M, Smith LMJ. Onobrychis viciifolia; a comprehensive literature review of its history, etymology, taxonomy, genetics, agronomy and botany. Plant Genetic Resources. 2018;16(5):403-18. doi: org/10.1017/S1479262118000230.
17. Bulatova K, Massonichich-Shotunova R, Meiirman G. Diversity of.sainfoin (Onobrychis Mill.) collection samples according to the spectra of storage proteins. Genetika. 2015;47(2):375-82. doi: 10.2298/GENSR1502375B.
18. Zemlyanitsyna SV, AstakhovAA, Panova TI. [Influence of various agrochemical backgrounds and presowing treatment of seeds with bischofite on the increase in the root mass of sainfoin under irrigation]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2012;25(1):58-62. Russian.
19. Cirujeda A, Mari AI, Murillo S, et al. May the Inclusion of a Legume Crop Change Weed Composition in Cereal Fields? Example of Sainfoin in Aragon (Spain). Agronomy. 2019;9(3):134. doi: org/10.3390/agronomy9030134.
20. Kolliker R, Kempf K, Malisch CS, et al. Promising options for improving performance and proanthocyanidins of the forage legume sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.). Euphytica. 2017;213(8):179. doi: org/10.1007/s10681-017-1965-6.
21. Aufrere J, Theodoridou K, Baumont R. Agronomic and nutritional value of Sainfoin. Fourrages. 2013;213:63-75.
22. Stevovic V, Stanisavljevic R, Djukic D, et al. Effect of row spacing on seed and forage yield in sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) cultivars. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2012;36(1):35-44.
23. Dzyubenko NI, Abdushaeva YaM. [Adaptation of American ecotypes Onobrychis arenaria (Kit.) Ser. under conditions of the Novgorod region]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2012;4:106-12. Russian. doi: 10.15389/agrobiology.2012.4.106rus
24. Tsvetkov ML, Pankov DM. [Feed-forming value of sainfoin for honey bees in years with insufficient moisture]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2013;107(9):73-80. Russian.
25. Toigil'din AL. [Water-thermal regime and productivity of perennial grasses in crop rotation of the Volga forest-steppe]. Vestnik Ul'yanovskoi gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennoi akademii. 2014;27(3):28-34. Russian.
26. Kempf K, Grieder C, Walter A, et al. Evidence and consequences of self-fertilisation in the predominantly outbreeding forage legume Onobrychis viciifolia. BMC genetics. 2015;16(1):117. doi:10.1186/s12863-015-0275-z.
27. Tsvetkov ML, Pankov DM, Pugach DA. [Intensification of the biologization of agriculture using honey bees]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;80(6):40-5. Russian.
28. Pankov DM. [Variety of pollinators and their importance in the formation of sainfoin seed yield]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;77(3):61-3. Russian.
29 Marinesku MF. Biologiya tsveteniya espartseta v Moldove [Biology of sainfoin flowering in Moldova]. In: Prirodnaya flora, introduktsiya rastenii. Vyp. 9. [Natural flora, plant introduction. Vol. 9.]. Kishinev: Shtiintsa; 1991. p. 88-93. Russian.
30. Vadyunina AF, Korchagina ZA. Metody issledovaniya fizicheskikh svoistv pochv [Methods of studying the physical properties of soils]. Moscow: Agropromizdat; 1986. 416 p. Russian.
