Устойчивое производство кормов зависит от урожайности зерновых и кормовых культур, улучшения структуры посевных площадей за счет расширения посевов однолетних, многолетних бобовых и бобово-злаковых травосмесей [1, 2]. Прочная кормовая база имеет решающее значение для увеличения производства продуктов животноводства. Обеспеченность кормами должна предусматриваться прежде всего за счет кормов собственного производства. В засушливых условиях РФ дополнительным источником пополнения белка и повышения качества кормовой базы может служить чина посевная [3–5]. В регионах с недостаточным увлажнением чина посевная (Lathyrus sativus) культивируется на кормовые, пищевые и сидеральные цели [6]. Использование чины в пищу обусловлено высоким содержанием протеина и клетчатки в семенах, сене, зеленой массе [7]. Хозяйственное значение чины обусловлено также ее высокой солевыносливостью, засухоустойчивостью, урожайностью и слабым поражением гороховой зерновкой и болезнями. Ограниченное использование чины в питании людей объясняли неподтвержденной информацией о том, что употребление семян чины вызывает заболевание «латиризм», поэтому в экспериментальных и обзорных публикациях достаточно противоречивая информация о пищевой ценности чины [8]. Противоречивые отношения к чине посевной, вероятно, и предопределили, что в Государственный реестр селекционных достижений, включено ограниченное количество сортов, допущенных к использованию в РФ [9]. Поэтому являются актуальными исследования, связанные с изучением исходного материала селекции новых сортов чины посевной с наиболее полным использованием потенциала растений и условий выращивания.
Цель исследования – установить различие селекционного материала по вегетативным признакам, элементам структуры урожая и биохимическому составу семян, выделить лучшие формы для использования в селекционном процессе.
Материалы и методы исследования
Экспериментальная часть проводилась на опытном поле ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» в 2015–2018 гг. Гидротермический коэффициент в период май – сентябрь составил: 2015 г. – 0,90; 2016 г. – 0,48; 2017 г. – 1,05; 2018 г. – 0,69. В исследования включены 25 сортообразцов чины посевной различного эколого-географического происхождения, предоставленных из коллекционного фонда ФИЦ ВИГРР им. Н.И. Вавилова (ВИР): Рачейка, Мраморная, Жемчужина, к-7 Sanchinak, к-12, к-17, к-21, к-25, к-30 Gesse Cultive, к-34, к-240, к-278, к-292, к-403, к-703, к-748, к-780 Almortas Flamenca, к-805, к-809, к-834, к-850, к-924, к-1116, к-1170. Площадь делянки составила – 10 м2 (длина делянки – 5,5 м, ширина междурядий – 0,7 м). Норма высева – 50 семян/м2. Повторность трехкратная. Агротехника в опыте – зональная, разработанная в ФГНУ РосНИИСК «Россорго». Фенологические наблюдения и учеты проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [10]. В семенах определяли содержание сырого протеина (ГОСТ 10846-91), сырого жира (ГОСТ 13496.15-97), сырой клетчатки (ГОСТ 13496.2-91), сырой золы (ГОСТ 26226-95). Статистическая обработка экспериментального материала проводилась в соответствии с методическими указаниями [11, 12]. Биоэнергетическая оценка материала проводилась в соответствии с результатами зоотехнического анализа семян [13].
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе эксперимента у чины посевной были выявлены параметры варьирования морфометрических признаков (табл. 1). Слабое различие между образцами (V ˂ 10 %) отмечено по длине стебля (53,9–78,8 см), длине боба (27,8–40,8 мм). По таким признакам, как высота прикрепления нижнего боба (13,6–20,2 см), ветвистость (5,9–10,3 шт.), ширина боба (9,3–15,8 мм), выборка характеризовалась коэффициентом вариации средней степени. Включенные в опыт сортообразцы чины посевной существенно различаются на 5 %-ном уровне (табл. 1). Различие по фактору года (В) не установлено по ширине боба, однако взаимодействие АВ достоверно. Относительной высокорослостью характеризовался номер к-1170, а высоким прикреплением боба (более 18,0 см) отличились образцы: Рачейка, Мраморная, к-703, к-957, к-1170.
Различное происхождение сортообразцов определило реакцию генотипов на условия проведения опыта, что нашло отражение на существенное их различие по элементам структуры урожайности по фактору А и взаимодействию генотип – среда АВ (табл. 2). Следует обратить внимание, что большинство образцов характеризовались низким варьированием массы 1000 семян (V = 9,3 %), однако крупный размер семени сформировал номер к-34 (266,7 г). По другим элементам структуры урожайности отмечено варьирование средней степени (V= 10,0–20,0 %), однако коэффициенты вариации по продуктивности растения и урожайности семян несколько выше и указывают на значительный диапазон варьирования. Фактор года (В) незначим по количеству семян в бобе и массе 1000 семян.
Таблица 1
Морфометрические параметры коллекционного материала чины, 2015–2018 гг.
|
Наименование |
Длина стебля, см |
Высота прикрепления нижнего боба, см |
Ветвистость, шт. |
Длина боба, мм |
Ширина боба, мм |
|
Фактор «А» |
|||||
|
Рачейка |
54,8 |
18,3 |
8,5 |
34,8 |
12,4 |
|
Мраморная |
58,9 |
20,2 |
7,4 |
36,9 |
12,3 |
|
Жемчужина |
50,1 |
15,6 |
7,5 |
37,8 |
13,0 |
|
к-7, Sanchinak |
56,9 |
15,9 |
7,9 |
37,8 |
12,7 |
|
к-12, Степная 12 |
63,0 |
17,6 |
7,2 |
36,4 |
13,1 |
|
к-17 |
65,6 |
15,7 |
6,2 |
35,6 |
11,6 |
|
к-21, Степная 21 |
55,7 |
17,5 |
7,9 |
37,4 |
13,6 |
|
к-25 |
62,8 |
17,4 |
7,9 |
39,9 |
14,3 |
|
к-30, Gesse Cultive |
57,8 |
17,6 |
7,0 |
36,4 |
12,8 |
|
к-34, Степная 34 |
59,1 |
13,7 |
7,5 |
36,3 |
14,8 |
|
к-240, Степная 240 |
55,0 |
14,9 |
10,2 |
36,6 |
12,7 |
|
к-278, China Gyulerma |
64,3 |
17,2 |
9,0 |
38,1 |
10,7 |
|
к-292 |
60,5 |
17,3 |
10,3 |
40,8 |
15,8 |
|
к-403 |
61,2 |
14,3 |
6,1 |
36,4 |
12,9 |
|
к-703 |
56,9 |
18,8 |
9,0 |
36,5 |
14,2 |
|
к-748 |
53,9 |
15,9 |
6,0 |
37,4 |
9,3 |
|
к-780, Almortas Flamenca |
59,2 |
15,6 |
9,9 |
39,8 |
15,0 |
|
к-805 |
55,3 |
13,6 |
5,9 |
27,8 |
10,0 |
|
к-809 |
56,8 |
16,3 |
7,8 |
38,0 |
14,0 |
|
к-834 |
65,2 |
17,4 |
5,9 |
38,7 |
12,6 |
|
к-850, Крош-Горох |
56,2 |
15,9 |
6,9 |
39,8 |
13,8 |
|
к-924 |
63,9 |
14,5 |
6,0 |
36,3 |
15,0 |
|
к-957 |
57,9 |
19,9 |
6,9 |
36,8 |
13,5 |
|
к-1116 |
60,4 |
15,3 |
8,9 |
38,3 |
14,7 |
|
к-1170 |
78,8 |
23,2 |
7,9 |
38,8 |
11,0 |
|
Среднее значение |
59,6 |
16,8 |
7,7 |
37,2 |
13,0 |
|
V, % |
9,3 |
13,1 |
17,4 |
6,6 |
12,4 |
|
Фактор «В» |
|||||
|
2015 г. |
61,2 |
16,6 |
7,6 |
36,8 |
13,2 |
|
2016 г. |
58,1 |
17,2 |
8,1 |
37,7 |
13,2 |
|
2017 г. |
58,3 |
16,9 |
7,4 |
37,2 |
13,2 |
|
2018 г. |
60,9 |
16,5 |
7,5 |
36,8 |
13,1 |
|
НСР 0,05 |
|||||
|
НСР (А) |
1,68 |
0,94 |
0,64 |
0,88 |
0,89 |
|
НСР (В) |
0,67 |
0,38 |
0,26 |
0,35 |
ns |
|
НСР (АВ) |
3,36 |
1,88 |
1,28 |
1,75 |
1,77 |
На содержание питательных веществ в семенах существенное влияние оказывают особенности образца и условия выращивания (табл. 3). В семенах чины посевной содержится высокое количество протеина, вследствие указанного факта она относится к числу высокобелковых культур. В ходе исследования выявлены низкие коэффициенты вариации по содержанию протеина, клетчатки, золы, БЭВ, однако дисперсионный анализ данных указывает на существенные различия по показателям биохимического состава зерна. Высокий коэффициент вариации по содержанию в семенах жира сочетается с низкими показателями данного признака (0,42–1,27 %).
Таблица 2
Параметры структуры урожайности сортообразцов чины посевной, 2015–2018 гг.
|
Наименование |
Число бобов с растения, шт. |
Количество семян в бобе, шт. |
Число семян с растения, шт. |
Масса 1000 семян, г |
Масса семян с растения, г |
Урожайность семян, т/га |
|
Фактор А |
||||||
|
Рачейка |
28,0 |
1,6 |
44,7 |
220,6 |
9,7 |
1,46 |
|
Мраморная |
28,0 |
1,4 |
39,4 |
216,2 |
8,4 |
1,26 |
|
Жемчужина |
31,4 |
1,3 |
43,7 |
208,2 |
8,9 |
1,34 |
|
к-7, Sanchinak |
31,9 |
1,5 |
50,9 |
176,8 |
8,8 |
1,32 |
|
к-12, Степная 12 |
28,5 |
1,6 |
45,2 |
222,8 |
9,9 |
1,48 |
|
к-17 |
35,2 |
1,6 |
57,7 |
186,4 |
10,4 |
1,57 |
|
к-21, Степная 21 |
25,1 |
1,3 |
33,8 |
210,0 |
7,0 |
1,05 |
|
к-25 |
26,5 |
1,7 |
46,4 |
195,3 |
8,8 |
1,33 |
|
к-30, Gesse Cultive |
27,8 |
1,5 |
43,7 |
211,6 |
8,8 |
1,33 |
|
к-34, Степная 34 |
42,7 |
1,3 |
61,0 |
266,7 |
15,7 |
2,11 |
|
к-240, Степная 240 |
25,0 |
1,7 |
42,6 |
208,8 |
8,7 |
1,31 |
|
к-278, China Gyulerma |
32,3 |
1,7 |
55,6 |
225,2 |
12,5 |
1,87 |
|
к-292 |
32,6 |
1,6 |
55,1 |
230,1 |
12,4 |
1,85 |
|
к-403 |
34,7 |
1,7 |
60,9 |
213,2 |
13,0 |
1,95 |
|
к-703 |
26,7 |
1,7 |
45,5 |
242,8 |
11,0 |
1,65 |
|
к-748 |
24,1 |
1,8 |
42,8 |
199,9 |
8,5 |
1,28 |
|
к-780, Almortas Flamenca |
39,8 |
1,4 |
56,0 |
247,3 |
13,4 |
2,01 |
|
к-805 |
27,9 |
1,7 |
48,9 |
247,1 |
12,0 |
1,79 |
|
к-809 |
26,0 |
1,4 |
38,6 |
241,5 |
9,5 |
1,42 |
|
к-834 |
31,1 |
1,6 |
52,3 |
221,4 |
11,5 |
1,73 |
|
к-850, Крош-Горох |
35,2 |
1,6 |
54,0 |
198,2 |
10,7 |
1,61 |
|
к-924 |
32,0 |
1,4 |
46,0 |
220,8 |
9,8 |
1,47 |
|
к-957 |
29,8 |
1,4 |
41,6 |
205,8 |
8,4 |
1,27 |
|
к-1116 |
34,0 |
1,8 |
60,8 |
217,9 |
12,9 |
1,94 |
|
к-1170 |
35,2 |
1,5 |
52,1 |
215,3 |
11,1 |
1,66 |
|
Среднее значение |
30,9 |
1,6 |
48,8 |
218,0 |
10,5 |
1,56 |
|
V, % |
15,1 |
10,0 |
15,4 |
9,3 |
19,6 |
18,1 |
|
Фактор В |
||||||
|
2015 г. |
28,3 |
1,6 |
47,9 |
215,3 |
10,3 |
1,55 |
|
2016 г. |
34,3 |
1,5 |
51,2 |
221,9 |
11,2 |
1,63 |
|
2017 г. |
29,1 |
1,6 |
47,2 |
218,1 |
10,1 |
1,51 |
|
2018 г. |
32,1 |
1,6 |
48,7 |
216,7 |
10,4 |
1,56 |
|
НСР 0,05 |
||||||
|
НСР (А) |
1,06 |
0,12 |
1,24 |
20,03 |
0,63 |
0,18 |
|
НСР (В) |
0,43 |
ns |
0,50 |
ns |
0,25 |
0,07 |
|
НСР (АВ) |
2,13 |
0,24 |
2,48 |
40,06 |
1,25 |
0,34 |
Дисперсионный анализ двухфакторного опыта позволяет определить силу влияния регулируемых и нерегулируемых факторов на результативный признак. Сила влияния фактора определяется как доля факториальной вариации в общем варьировании. Вклад факторов в общую изменчивость в опыте варьирует в зависимости от признака (табл. 4). Более 50 % доля влияния фактора «А» выявлена у следующих признаков: длина стебля, число семян в бобе, число семян на растении, продуктивность растения, урожайность семян, сбор протеина (табл. 4). Вклад в общую изменчивость фактора года по всем признакам не превышает 7,5 %. Доля влияния взаимодействия генотип – среда более 50 % выявлена по таким признакам, как длина стебля от почвы до нижнего боба, ветвистость, длина и ширина боба, содержание жира и клетчатки, сбор с 1 га жира и клетчатки, а менее 30 % по 4 признакам.
С семенами чины сбор валовой энергии у исследуемых форм составил 16,66–33,51 ГДж/га (табл. 5). Причем наибольшую долю в энергетической ценности обеспечивает содержание безазотистых экстрактивных веществ 9,55–18,96 ГДж/га, тогда как вклад протеина составляет 5,88–12,31 ГДж/га, жира 0,18–0,64 ГДж/га, клетчатки 0,79–2,13 ГДж/га. Наибольший выход валовой энергии (более 29,0 ГДж/га) получен с урожаем семян: к-34, к-278, к-292, к-403, к-780, к-1116.
Таблица 3
Биохимическая оценка семян сортообразцов чины посевной, 2015–2018 гг.
|
Наименование |
Содержание, % |
||||
|
протеин |
жир |
клетчатка |
зола |
БЭВ |
|
|
Фактор А |
|||||
|
Рачейка |
29,18 |
0,80 |
6,87 |
3,77 |
59,39 |
|
Мраморная |
28,67 |
0,83 |
7,16 |
3,37 |
67,15 |
|
Жемчужина |
30,62 |
0,77 |
5,89 |
3,58 |
59,15 |
|
к-7, Sanchinak |
29,20 |
1,02 |
6,22 |
3,49 |
60,08 |
|
к-12, Степная 12 |
31,17 |
0,99 |
5,97 |
3,40 |
58,48 |
|
к-17 |
29,50 |
0,91 |
6,91 |
3,42 |
59,28 |
|
к-21, Степная 21 |
27,46 |
1,27 |
5,14 |
3,60 |
62,52 |
|
к-25 |
29,51 |
1,13 |
6,04 |
3,65 |
59,68 |
|
к-30, Gesse Cultive |
30,71 |
1,00 |
6,74 |
3,56 |
58,00 |
|
к-34, Степная 34 |
27,94 |
0,67 |
6,69 |
3,33 |
61,37 |
|
к-240, Степная 240 |
27,82 |
0,42 |
6,57 |
3,51 |
61,68 |
|
к-278, China Gyulerma |
30,53 |
0,91 |
6,12 |
3,52 |
58,91 |
|
к-292 |
28,47 |
0,74 |
6,48 |
3,26 |
61,06 |
|
к-403 |
28,24 |
0,71 |
6,30 |
3,57 |
61,18 |
|
к-703 |
29,51 |
0,82 |
6,33 |
3,40 |
59,95 |
|
к-748 |
29,41 |
0,61 |
5,28 |
3,47 |
61,23 |
|
к-780, Almortas Flamenca |
30,03 |
0,94 |
6,38 |
3,60 |
59,06 |
|
к-805 |
29,22 |
0,46 |
5,90 |
3,61 |
60,82 |
|
к-809 |
27,09 |
1,01 |
6,61 |
3,52 |
61,77 |
|
к-834 |
30,01 |
0,88 |
5,49 |
3,56 |
60,06 |
|
к-850, Крош-Горох |
30,17 |
0,70 |
6,02 |
3,44 |
59,67 |
|
к-924 |
30,15 |
1,08 |
4,88 |
3,52 |
60,37 |
|
к-957 |
27,77 |
0,52 |
5,95 |
3,73 |
62,03 |
|
к-1116 |
29,55 |
0,59 |
5,46 |
3,39 |
61,01 |
|
к-1170 |
30,68 |
0,59 |
6,49 |
3,62 |
58,64 |
|
Среднее значение |
29,30 |
0,81 |
6,16 |
3,52 |
60,50 |
|
V, % |
3,8 |
26,6 |
9,4 |
3,5 |
3,0 |
|
Фактор В |
|||||
|
2015 г. |
29,77 |
0,79 |
5,90 |
3,51 |
59,98 |
|
2016 г. |
29,35 |
0,85 |
6,43 |
3,55 |
59,82 |
|
2017 г. |
28,79 |
0,82 |
6,10 |
3,46 |
60,83 |
|
2018 г. |
29,30 |
0,80 |
6,18 |
3,54 |
60,18 |
|
НСР 0,05 |
|||||
|
НСР (А) |
1,46 |
0,08 |
0,28 |
0,19 |
1,38 |
|
НСР (В) |
0,57 |
0,03 |
0,11 |
ns |
0,55 |
|
НСР (АВ) |
2,93 |
0,16 |
0,56 |
0,37 |
2,76 |
Таблица 4
Вклад факторов в общую изменчивость изучаемых признаков чины посевной (%), 2015–2018 гг.
|
Признак |
Фактор |
|||
|
А |
В |
АВ |
Неучтенные (случайные) |
|
|
Длина стебля, см |
71,8 |
1,2 |
24,9 |
2,1 |
|
Высота боба, см |
37,8 |
0,6 |
55,0 |
6,6 |
|
Ветвистость, шт. |
21,4 |
3,2 |
58,3 |
17,1 |
|
Число бобов на растении, шт. |
41,3 |
7,5 |
49,6 |
1,6 |
|
Число семян в бобе, шт. |
62,3 |
0,4 |
25,3 |
12,0 |
|
Число семян на растении, шт. |
64,5 |
0,6 |
34,4 |
0,5 |
|
Масса1000 семян, г |
25,7 |
5,2 |
37,5 |
31,6 |
|
Продуктивность растения, г |
55,4 |
1,0 |
41,2 |
2,4 |
|
Урожайность семян, т/га |
54,3 |
0,6 |
36,0 |
9,1 |
|
Длина боба |
20,3 |
1,0 |
72,6 |
6,1 |
|
Ширина боба |
19,5 |
0,1 |
62,1 |
18,3 |
|
Содержание в семенах, % |
||||
|
Протеин |
25,4 |
2,1 |
33,0 |
39,5 |
|
Жир |
28,1 |
0,6 |
64,6 |
6,7 |
|
Клетчатка |
24,0 |
4,3 |
61,8 |
9,9 |
|
Зола |
23,5 |
1,2 |
37,4 |
37,9 |
|
Бэв |
27,1 |
2,5 |
36,6 |
33,8 |
|
Сбор с гектара, кг/га |
||||
|
Протеин |
57,2 |
0,8 |
41,5 |
0,5 |
|
Жир |
27,9 |
1,8 |
69,7 |
0,6 |
|
Клетчатка |
43,0 |
1,7 |
54,8 |
0,5 |
|
Зола |
37,7 |
0,6 |
26,3 |
35,4 |
|
БЭВ |
28,3 |
1,8 |
29,0 |
40,9 |
Таблица 5
Выход валовой энергии по полезному веществу у чины посевной, 2015–2018 гг.
|
Наименование |
Энергия по полезному веществу, ГДж/га |
||||
|
всего |
протеин |
жир |
клетчатка |
БЭВ |
|
|
Рачейка |
23,18 |
8,59 |
0,37 |
1,54 |
12,68 |
|
Мраморная |
21,31 |
7,38 |
0,37 |
1,36 |
12,20 |
|
Жемчужина |
21,39 |
8,32 |
0,30 |
1,17 |
11,60 |
|
к-7, Sanchinak |
21,10 |
7,89 |
0,45 |
1,25 |
11,51 |
|
к-12, Степная 12 |
23,90 |
9,36 |
0,58 |
1,26 |
12,70 |
|
к-17 |
25,04 |
9,49 |
0,48 |
1,62 |
13,45 |
|
к-21, Степная 21 |
16,66 |
5,88 |
0,45 |
0,79 |
9,55 |
|
к-25 |
21,15 |
7,87 |
0,51 |
1,22 |
11,55 |
|
к-30, Gesse Cultive |
21,32 |
8,29 |
0,42 |
1,33 |
11,28 |
|
к-34, Степная 34 |
33,51 |
11,94 |
0,48 |
2,13 |
18,96 |
|
к-240, Степная 240 |
20,77 |
7,42 |
0,18 |
1,31 |
11,86 |
|
к-278, China Gyulerma |
29,97 |
11,52 |
0,55 |
1,73 |
16,17 |
|
к-292 |
29,60 |
10,99 |
0,47 |
1,79 |
16,36 |
|
к-403 |
30,88 |
11,22 |
0,46 |
1,87 |
17,33 |
|
к-703 |
26,32 |
9,85 |
0,46 |
1,59 |
14,42 |
|
к-748 |
20,34 |
7,64 |
0,26 |
1,02 |
11,42 |
|
к-780, Almortas Flamenca |
32,18 |
12,31 |
0,64 |
1,92 |
17,31 |
|
к-805 |
28,35 |
10,76 |
0,25 |
1,56 |
15,78 |
|
к-809 |
22,55 |
7,93 |
0,44 |
1,41 |
12,76 |
|
к-834 |
27,61 |
10,53 |
0,47 |
1,48 |
15,12 |
|
к-850, Крош-Горох |
25,63 |
9,88 |
0,36 |
1,43 |
13,97 |
|
к-924 |
23,60 |
9,07 |
0,55 |
1,05 |
12,94 |
|
к-957 |
19,93 |
7,15 |
0,22 |
1,13 |
11,43 |
|
к-1116 |
30,98 |
11,74 |
0,38 |
1,58 |
17,28 |
|
к-1170 |
26,46 |
10,36 |
0,32 |
1,62 |
14,16 |
|
Среднее значение |
24,95 |
9,34 |
0,42 |
1,45 |
13,75 |
|
V, % |
17,9 |
18,8 |
27,7 |
21,4 |
17,8 |
Заключение
Изучение коллекционного материала чины посевной позволило установить различия образцов по вегетативным признакам, элементам структуры урожая и биохимическому составу семян, а также установить долю влияния факторов: гибрида (А), года (В), их взаимодействия (АВ), а также неучтенных (случайных). Установлено, что наибольший выход валовой энергии с урожаем семян обеспечивают образцы к-34, к-278, к-292, к-403, к-780, к-1116. Содержание протеина в семенах более 30 % установлено у сортообразцов: Жемчужина, к-12, к-30, к-278, к-780, к-834, к-850, к-934, к-1170. Относительно длинностебельные сортообразцы (более 60 см) целесообразно использовать на зеленую массу: к-12, к-25, к-278, к-292, к-403, к-834, к-924, к-1116, к-1170.