Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ИНТРОДУКЦИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ 16
1.1. Интродукция растений - важнейшее направление сельскохозяйственной науки 16
1.2. История культуры и распространения 19
1.3. Интродукция галеги восточной в Восточной Сибири 22
1.4. Народно-хозяйственное значение культуры 24
Глава 2. УСЛОВИЯ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 35
2.1. Цель и задачи исследований 35
2.2. Место и условия проведения опытов 36
2. 3. Методика наблюдений и исследований 38
2. 4. Почвенно-климатические условия Восточной Сибири 55
2. 4. 1. Предбайкалье 55
2. 4. 1.1. Иркутская область 55
2.4.1.2. Усть-Ордынский Бурятский автономный округ 64
2. 4.2.Забайкалье 67
2.4.2.1. Республика Бурятия 67
2.4. 3. Сравнительная характеристика почвенно-климатических зон интродукции галеги восточной 77
2. 5. Агрометеорологическая характеристика вегетационных периодов 1989-2005 гг. 78
2. 6. Агрометеорологическая характеристика вегетационных периодов по годам и по почвенно-климатическим зонам 80
2. 6. 1 Лредбайкалье 80
2. 6. 1.1. Лесостепная зона 80
2. 6,1.2. Подтаежно-таежная зона 87
2.6.1.3. Остепненная зона 88
2. 6.2.Забайкалье 88
2. 6. 2.1. Лесостепная прибайкальская зона 89
2. 6.2.2. Степная зона 89
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ОНТОГЕНЕТИЧЕСКОГО МОРФОГЕНЕЗА ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ (GALEGA ORIENTALIS LAM.) 96
3.1. Теоретические основы изучения онтогенетического морфогенеза 96
3. 2. Понятия об онтогенетическом морфогенезе, побеговых и корневых систем 99
3. 3. Различия между ботаническими определениями корневище и корневой отпрыск 105
3.4. Морфологические определения галеги восточной в научной литературе 107
Результаты исследований
3.5. Закономерности онтогенетического морфогенеза галеги восточной 109
3. 5.1. Первый год жизни 110
3. 5.2. Второй и последующие годы жизни 116
3. 6. Вегетативное размножение галеги восточной 118
Заключение 122
Глава 4. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И УРОЖАЙНОСТЬ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ И ГАЛЕГИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ 141
4.1. Систематика, происхождение 141
4.2. Ботаническая характеристика и морфология 143
4.3. Требования растений к условиям выращивания 145
4.4. Рост и развитие растений 148
Результаты исследований 4. 5. Интродукционное испытание галеги лекарственной в
сравнении с галегой восточной 150
4. 5. 1. Биологические особенности и урожайность видов галеги 150
4. 5.2. Морфологические признаки видов галеги 151
Заключение 154
Глава 5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЯ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ 159
5.1. Фотосинтетическая деятельность посевов и продуктивность растений 162
Результаты исследований
5.2. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность галеги восточной в разных почвенно-климатических зонах Восточной Сибири 162
5.2.1. Фенологические наблюдения 162
5.2.2. Фотосинтетическая деятельность 164
5.2.3. Урожайность зеленой и сухой массы 166
5.3. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность галеги восточной разных лет жизни 167
5. 3. 1. Фенологические наблюдения 167
5. 3.2. Линейный рост и густота стояния побегов 169
5. 3. 3, Фотосинтетическая деятельность 170
5. 3.4. Урожайность зеленой массы и сухого вещества 172 Заключение 178
Глава 6. АГРОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ 180
Результаты исследований
6. I. Подготовка семян к посеву 189
6. 2. Глубина заделки семян 195
6. 3. Сроки посева 197
6.4. Нормы высева 202
6. 5. Беспокровные и подпокровные посевы 206
6. 6, Хранение семян 213
Заключение 218
Глава 7. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ 228
7. 1. Задачи селекции 228
7.2. Анализ селекционной работы в России 230
7. 3. Характеристика сортов 231
7.4. Состояние селекционной работы в Восточной Сибири 234
Результаты исследований
7.4.1. Урожайность сортов 236
7.4.2. Изучение популяций разного эколого-географического происхождения 240
Заключение 248
Глава 8. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ, ЛЮЦЕРНЫ ПОСЕВНОЙ И КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО 249
8.1. Краткая характеристика многолетних бобовых культур 249
Результаты исследований
8. 2. Фенологические наблюдения и урожайность многолетних бобовых культур 250
8.3. Кормовая ценность и биохимический состав многолетних бобовых культур 251
8.4. Питательная ценность и биохимический состав гале и восточной по фазам развития 254
Заключение 258
ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЕ ГАЛЕГИ ВОСТОЧНОЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ 259
9.1. Органическое вещество подземной системы многолетних трав 259
9.2. Агротехническая ценность галеги восточной 261
Результаты исследований
9.3. Развитие подземной системы (корней и корневищ) и накопление питательных веществ галеги восточной разных лет жизни 264
9. 4. Влажность почвы 270
Заключение 273
Глава 10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ 274
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 290
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 300
ПРИЛОЖЕНИЯ 351
- Интродукция растений - важнейшее направление сельскохозяйственной науки
- Почвенно-климатические условия Восточной Сибири
- Теоретические основы изучения онтогенетического морфогенеза
- Ботаническая характеристика и морфология
- Фотосинтетическая деятельность посевов и продуктивность растений
Введение к работе
В «Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития кормопроизводства Российской Федерации на 2006-2010 гг.» указывается, что «в современных условиях социально-экономического развития страны кормопроизводство имеет решающее значение для стабильного развития эффективного, экономически выгодного сельского хозяйства, являясь, его самой многофункциональной, масштабной и системообразующей отраслью, определяющей состояние животноводства и оказывающей существенное влияние на решение ключевых проблем дальнейшего развития всей отрасли растениеводства, земледелия, повышения устойчивости агроландшафтов и воспроизводства плодородия почв, сохранение ценных сельскохозяйственных угодий, улучшение экологического состояния территории и охраны окружающей среды». Анализ состояния полевого кормопроизводства России показывает: «по сравнению с 1986-1990 гг. в 2002 г. заготовки грубых кормов уменьшились в 2,7, а сочных кормов -в 5,7 раза, что обусловлено сокращением посевных площадей кормовых культур на пашне с 43,3 до 27,1 млн. га и значительным падением урожайности кормовых культур из-за недостаточного материально-технического обеспечения отрасли» (А.С. Шпаков и др., 2005).
В настоящее время и в Восточной Сибири произошло снижение урожайности, сокращение посевных площадей (более чем на 20 %), уменьшилась численность поголовья и продуктивность всех видов животноводства, результатом чего является существенное снижение производства продуктов животноводства - молока и мяса. «Для устойчивого ведения животноводства в Иркутской области и Усть-Ордынском Бурятском автономном округе на имеющуюся пашню в 1790 тыс. га необходимые площади кормовых культур должны быть на уровне 450 тыс. га. При этом средняя урожайность зеленой массы кормовых куль- культур должна составлять 150 ц/га, способных обеспечить 21 ц корм. ед. В удельном весе структуры пашни на многолетние травы должно приходиться 18-20 %, в том числе на бобовые - 50-70 %. Фактически возделывается многолетних бобовых культур всего 34 тыс. га (2,3 %), что в 5-7 раз меньше от требуемых площадей. На одну кормовую единицу приходится 70 г переваримого протеина при норме 110 г, в связи, с чем перерасход кормов составляет 25-40 %»(Концепцияустойчивого... 2000).
По данным Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятии площадь пашни составляет 690,7 тыс. га. Под многолетними культурами находится около 40 тыс. га, в том числе на многолетние бобовые культуры приходится 7-8 тыс. га, в 4-5 раз меньше от требуемых площадей, что усложняет развитие приоритетного животноводческого направления сельскохозяйственного производства республики.
Недостаточные посевные площади традиционных многолетних бобовых трав - люцерны и клевера объясняются также крайне неустойчивым их семеноводством в экстремальных природно-климатических условиях. Низкое распространение люцерны изменчивой обусловлено также преобладанием в регионе серых лесных почв (45-47 % в составе пахотного фонда), которые имеют кислую реакцию рН (4,5-5,5). Клевер луговой в основном возделыва-ется в подтаёжно-таежной зоне, где достаточен снежный покров для перезимовки растений.
Существенным резервом решения проблемы кормового белка является интродукция новой многолетней бобовой культуры - галеги ВОСТОЧНОЙ, или козлятника восточного (Galega orientalis Lam.).
Проведенные исследования показали, что галега восточная характеризуется высокой экологической пластичностью и адаптивностью при рациональном использовании агроклиматических условий региона. Культура обладает комплексом ценных биолого-хозяйственных достоинств. Прежде всего, характеризуется уникальным долголетием, произрастает на одном месте 15-
20 лет. Эта особенность позволяет значительно сократить материальные и трудовые затраты, причем основная их часть приходится на первый год возделывания. Галега восточная обеспечивает стабильные высокие урожаи зеленой массы от 25,0 до 39,0 т/га при ранних сроках достижения укосной спелости (вторая-третья декада июня), способна вегетировать до глубокой осени. Данное достоинство позволяет включать ее в зеленые конвейеры с целью решения проблемы раннелетнего и позднего осеннего кормления животных зелеными кормами. Кроме того, используется для приготовления сена, сенажа и силоса. Высокая ее продуктивность сочетается с отличными кормовыми достоинствами, в одном килограмме сена содержится 0,6-1,0 кормовых единиц. На одну кормовую единицу приходится 158-216 г переваримого протеина. К тому же галега обладает устойчивым семеноводством, урожайность семян составляет от 1,5 до 7,9 ц/га семян. Как фитомелиорант, улучшает структуру и плодородие почвы благодаря хорошо развитой и мощной корневой системе, препятствует ветровой и водной эрозии. Культура за счет симбио-тической азотфиксации, обеспечивает накопление в почве биологического азота и поэтому является отличным предшественником. Хорошее медоносное растение.
Диссертация состоит из введения и 10 глав: интродукция и распространение галеги восточной; условия, программа и методика проведения исследований; особенности онтогенетического морфогенеза галеги восточной в разные возрастные периоды; сравнительные биолого-морфологические особенности и урожайность видов галеги восточной и галеги лекарственной; теоретические основы формирования урожая галеги восточной; агрономические основы возделывания культуры; исходный материал для селекции галеги восточный; сравнительная оценка продуктивности галеги восточной, люцерны изменчивой и клевера лугового, влияние галеги восточной на плодородие почвы, энергетическая оценка изучаемых приемов.
Материалами для написания диссертации являются обобщенные 17- летние (1989-2005 гг.) исследования автора.
Исследования осуществлялась в рамках темы 8: «Разработать новые эффективные методы и способы использования мировых растительных ресурсов в целях обогащения культурной флоры РФ, продвижения растениеводства в новые районы и создания исходных форм для селекции». Данная тема входила в сводный координационный план НИР в области сельского хозяйства по решению проблемы 0. Ц. 041 «Создание и внедрение высокоурожайных кормовых культур, разработка и освоение прогрессивных технологических процессов производства, переработки, заготовки и хранения кормов по зонам страны»: задание 03 «Разработать и внедрить основные агротехнические приемы возделывания малораспространенных высокоурожайных кормовых культур» и темы 3: «Разработать ресурсоэнергоэкономные, экологически безопасные и экономически оправданные технологии возделывания сельскохозяйственных культур на основе мобилизации генетических ресурсов растений, использования новейших методов селекции, конструирования адаптивных агроэкосистем и агроландшафтов». Данные темы являлись составной частью Государственного плана важнейших научных исследований, выполняемых РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева по линии Министерства сельского хозяйства Российской Федерации и Российской академией сельскохозяйственных наук.
Выполняемые основные направления исследований в связи с интродукцией галеги восточной в Восточной Сибири: изучение закономерностей онтогенетического морфогенеза надземной и подземной частей в разные возрастные периоды; интродукционное испытание галеги лекарственной в сравнении с га-легой восточной; особенности роста, развития, фотосинтетической деятельности посевов и формирования урожая от возраста и условий, различных почвенно-климатических зон Предбайкалья и Забайкалья; разработка агрономических основ наиболее важных приемов технологии возделывания галеги восточной; изучение на базе коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова новых высокопродуктивных сортов с целью рекомендации для Государственного сортоиспытания в Иркутской области, а также изучение, оценка и выявление лучших исходных образцов галеги восточной для создания новых сортов; выявление влияния агроценоза галеги восточной разных лет жизни на плодородие почвы; определение кормовой оценки галеги восточной в сравнении с традиционными бобовыми культурами и ее биохимический состав по фазам развития; - определение энергетической эффективности возделывания галеги восточной в сравнении с традиционными бобовыми культурами и элементов технологии возделывания.
По инициативе, под руководством и непосредственном участии автора произведена закладка первых научно-производственных посевов по всем аг-ропроизводственным зонам Восточной Сибири: в Предбаикалье: в подтаежно - таежной - СХПК «Мельничный» (п. Мельница) Нижнеудинского района; лесостепной - ОАО «Троицкий» (п. Троицк) и ОАО «Родник» (с. Моисеевка) Заларинского района, ОП «Вельское» (п. Вельск) и ОП «Сибирь» (с. Лохово) СХОАО «Белореченское» Черемховского района, ООО «Нечаевское» (д, Не-чаевка) Усольского района Иркутской области; в остепненной - ОАО «При-ангарское» (с. Середкино) и СХК им. Калинина (с. Укыр) Боханского района, 000 «Сибирь» (с. Оса) Осинского района Усть-Ордынского Бурятского автономного округа; в Забайкалье: в прибайкальской лесостепной - ФГУ СП «Большереченское» (с. Большая речка) и ФГУ СП ОПХ «Байкальское» (п. Кабанск) Кабанского района; в степной - СПК «Колхоз Искра» (с. Хонхолой) и ОАО «Агротопводстрой» (п. Мухоршибирь) Мухоршибирского района Республики Бурятия (рис.3) (Карта интродукции галеги восточной в Восточ- ной Сибири составлена канд. геогр. наук Х.И. Юндуновым). В настоящее время общая площадь научно-производственных посевов в Восточной Сибири составляет более 700 гектаров. Реализованные результаты исследований в практику и созданные плантации галеги восточной являются участками получения семян в Восточной Сибири, На базе хозяйства ОАО «Троицкое» За-ларинского района Иркутской области заложены наибольшие посевные площади - 200 гектаров и начато массовое производство семян. Галега восточная является в данном хозяйстве ведущей кормовой культурой и включена в систему зеленого конвейера для откорма бычков (рис, 51, 52). Экономическая эффективность от внедренной технологии возделывания и семеноводства галеги восточной за годы работы достигла свыше 2,5 млн. руб.
Положительные результаты многоплановых исследований, проведенные автором в период с 1989 по 2005 гг. в Иркутской области, Усть-Ордынском Бурятском автономном округе, Республике Бурятии, доказывают возможность и целесообразность широкого внедрения культуры, обладающей зимостойкостью, высоким потенциалом кормовой и семенной продуктивности, в отличие от отрицательного результата, полученного Инспектурой Госкомиссии по сортоиспытанию и охране селекционных достижений по Иркутской области, которая испытала в период с 1986 по 1992 гг. шесть сортов галеги восточной на пяти сортоучастках и дала заключение о непригодности культуры в Иркутской области (приложение стр. 359), Аналогичное заключение по галеге восточной получено и Инспектурой ФГУ «Госсортко-миссия» по Республике Бурятии: «...по данным исследований, испытание сортов козлятника на Бичурском госсортоучастке в течение трех лет - 1991-1993 гг. не дало результатов по причине вымерзания их в период весеннего отрастания. В условиях степных и сухостепных зон, где мало снега, данная культура вымерзает. В связи с этим Госкомиссия РФ сняла испытание сортов козлятника по Бурятии» (приложение стр. 360).
В связи с положительными результатами наших исследований и разра- ботанной технологией возделывания ФГУ «Государственная комиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации приняла решение о возвращении к сортоиспытанию культуры на госсортоучастках Восточной Сибири (сортоиспытание было прекращено, в связи с полученными отрицательными результатами в 1993 году) (приложение стр. 361,362).
На основе проведенных исследований разработаны следующие рекомендации: «Возделывание козлятника восточного в Иркутской области», Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1993 г. «Возделывание галеги восточной на корм и семена в Иркутской области», которые были рассмотрены и утверждены на Научно-техническом совете Главного управления сельского хозяйства администрации Иркутской области 29.12.2003 г. и выпущены издательством Иркутск: ФГУП «Восточно-Сибирское агрогеодези-ческое предприятие» в 2004 г. (2 п. л.); «Возделывание галеги восточной на корм и семена в Республике Бурятия», которые были утверждены на Научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства Республики Бурятия 4.03.2004 г. и выпущены издательством Улан-Удэ: «ГУП информационно-консультативного центра сельскохозяйственных товаропроизводителей Республики Бурятия» в 2004 г.(1 п. л.); «Возделывание галеги восточной на корм и семена в Восточной Сибири», которые были заслушаны и одобрены к публикации на секции полевого кормопроизводства РАСХН 22.02.2006 г. и выпущены издательством - М.: РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2006 г. (2 п. л).
Всего опубликовано 33 научно-исследовательских работы, в том числе по теме диссертации 22 работы, среди которых лекция: «Биологические особенности и технология возделывания галеги восточной в Приангарье», 2000; монография; «Галега восточная (Galega orientalis Lam.) в Восточной Сибири», 2006 и научно-производственный фильм «Галега восточная - новая бобовая культура», 2005 (на DVD диске), которые используются в учебном процессе при преподавании курса «Растениеводство» студентам Иркутской государственной сельскохозяйственной академии, Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева и слушателям Иркутского регионального института АПК.
За научное руководство автор выражает глубокую благодарность и признательность докт. с.-х. наук, профессору кафедры растениеводства РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева В.И. Филатову, а также преподавателям Иркутской государственной сельскохозяйственной академии: канд. с.-х. наук И-И- Дорофеевой|, канд. с.-х. наук В.П. Заборцевой, и канд, с.-х. наук, профессору В.А. Шелковникову за методическую помощь и участие в выполнении экспериментов. За поддержку и предоставленную возможность проведения исследований на учебно-экспериментальном участке учхоза «Молодежный» Иркутской государственной сельскохозяйственной академии благодарна и признательна заведующим кафедрой растениеводства, селекции и семеноводства канд. с.-х. наук Ш.К. Хуснидинову (1989-1995 гг.) и канд. с- х. наук М.С. Наумовой (1996-2002 гг.). Автор считает своим долгом также поблагодарить всех, кто помог ценными советами, пожеланиями и замечаниями в начале разработки программы многоплановых исследований по интродукции галеги восточной в Восточной Сибири: докт. с.-х. наук, академика И.С. Шатилова; докт. с.-х. наук, академика B.C. Шевелуху; докт. с.-х. наук, академика р. А. Ягодина!; докт. с.-х. наук профессора А.Н. Постникова; докт. с.-х. наук, профессора Г.С. Посыпанова; докт. биол. наук Н.И. Дзюбенко; докт. биол. наук К.Г. Ткаченко; докт. биол. наук О.А. Коровкина, канд. с.-х. наук А.Г. Яртиева и Ж.А. Яртиеву; канд. с.-х. наук В.И. Скоблину, канд. биол. наук И.А. Лукину, канд. техн. наук |А.И. Тесля]. Автор выражает особую благодарность аспиранту А.Поздняковой, студентам-дипломникам и агрономам за помощь в проведении экспериментов и в выполнении исследований: В.Кузнецову, Г.Сагирову, И.Газизовой, А.Якушевскому, Е.Тюрневу, А.Чистякову, Р.Сагирову, Э.Савинову, М.Овчинниковой, И.Полевой,
А.Митрохиной, Г.Калиновской, Ю.Леонтьеву, ІА.Бутакову, В.Гаврилову, М.Низамутдину, А.Карлову, М.Башинову, Н.Даурцеву, КМальцеву, В.Терентьеву и др.
Интродукция растений - важнейшее направление сельскохозяйственной науки
«История земледельческой культуры... - указывает А.А. Жученко (1988) -... восходит к каменному веку, то есть сознательным выращиванием растений человек занимается всего лишь около 10 тыс. лет. Однако какой бы увлекательной и плодотворной не казалась нам творческая деятельность древних земледельцев, следует учитывать, что 10 тыс. лет их труда - это лишь незначительная часть того времени, в течение которого (около 3 млрд. лет) над созданием всего живого, включая и высшие растения (около 200 млн. лет), «трудилась» Природа».
Введением в культуру полезных для него растений человек начал заниматься с древнейших времен, с зарождения земледелия. В дальнейшем, по мере развития человеческого общества, эта деятельность расширялась и совершенствовалась. И только в конце 19 века и особенно в 20 веке интродукция растений, т. е. выявление, изучение и внедрение в производство новых видов, форм и сортов возделываемых растений, приобрела невиданный размах (П.Ф. Медведев, 1974).
Огромный растительный генофонд составляет практически неограниченный резерв биологических ресурсов. У человечества имеются неисчерпаемые «природные кладовые» увеличения пищевых ресурсов: из 300 тыс. видов растительной флоры мира используются в культуре не более 300, или 0,001 % (B.C. Шевелуха, 1992).
Разрыв между производством и потреблением продовольствия все больше усиливается, прежде всего, из-за возрастания удельного количества городских жителей, а также недостаточного ресурсного обеспечения сельскохозяйственного производства, которое привело к существенному снижению урожайности и сокращению пахотных площадей по всей России и, в частности, в Восточной Сибири. Поэтому необходимо изыскивать пути и возможности в удовлетворении возрастающих потребностей населения в продуктах питания. Одним из таких путей и является интродукция.
Слово «интродукция» происходит от латинского «introductio» - введение. Под интродукцией понимают введение в культуру дикорастущих видов - как отечественных, так и зарубежных, а также продвижение в новые районы культурных растений своей страны и возделывание культурных видов из других стран (П.П. Вавилов, АЛ. Кондратьев, 1975).
Одним из крупнейших интродукторов отечественного и мирового растениеводства является Н.И. Вавилов. В дальнейшем его научная работа развивалась соратниками и последователями Всесоюзного (ныне - Всероссийского) научного исследовательского института растениеводства (ВНИИР). Еще в 1935 г. Н.И. Вавилов в статье: «Растительные ресурсы земного шара и овладение ими», опубликованной в журнале «Наука и жизнь», напутствовал: «...в ближайшие годы необходимо, неукоснительно продолжая мобилизацию растительных ресурсов, направить все внимание на освоение их практической селекцией на внедрение всего лучшего в колхозы и совхозы» (Н.И. Вавилов, 1935). Установленные Н.И. Вавиловым закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и закономерности в географической изменчивости признаков растений, созданное учение о мировых центрах культурной флоры и об исходном материале, а также разработанная система интродукции позволили нашей стране в короткое время широко развернуть интродук-ционную работу и выйти на передовые рубежи мировой науки. В результате этой работы отечественная культурная флора пополнилась значительным числом полезных растений, а в ВНИИР была создана огромная мировая коллекция, состоящая из 250 тыс. образцов (П.П. Вавилов, А.А. Кондратьев, 1975).
Почвенно-климатические условия Восточной Сибири
Восточная Сибирь - одна из отдаленных окраин России, территория ее, огромна и чрезвычайно разнообразна по своим почвенно-климатическим условиям, простирается она между Западной Сибирью и Дальним Востоком. В административном отношении в неё входят: Красноярский край, Иркутская и Читинская области, республики Бурятия, Тыва, Хакасия. Природные условия в различных административных подразделениях в общих чертах схожи, но вместе с тем они имеют определённые особенности климата и почвенного покрова.
Восточная Сибирь удалена от Атлантического океана и изолирована от Индийского и Тихого океанов горными хребтами, что обуславливает резко-континентальность климата, в связи, с чем значительна разница средних температур летнего и зимнего периодов, а также в течение суток. Сказывается близость Северного Ледовитого океана, охлаждающее влияние которого особенно проявляется в переходные периоды от весны к лету и от лета к осени. Сочетание континентальности климата с горным рельефом и широким развитием котловин в условиях обширного материка способствуют интенсивному выхолаживанию воздуха в зимнее время и сокращению зимних осадков. Эти особенности климата определяют общую повышенную суровость природных
Ц условий и накладывают отпечаток на ведение сельского хозяйства - отсутствие озимых культур, малая продолжительность вегетационного периода и необходимость посева и уборки сельскохозяйственных культур в сжатые сроки (В. И. Брикман и др., 1986).
Географическое положение Иркутской области определяется координатами 51 07 с. ш., 95 38 и 119 09 в.д. Общая площадь территории области (включая Усть-Ордынский Бурятский автономный округ) 767,9 тыс. км . По размерам территории она стоит на 6-м месте в РФ, превосходя по площади некоторые крупные европейские государства. На юге, юго-востоке область граничит с Республикой Бурятия, Читинской областью, на севере и северо-востоке - с Республикой Саха (Якутия), на северо-западе и западе - с Красноярским краем, на юго-западе - с Республикой Тыва. Областной центр - г. Иркутск, численность населения области составляет 2789,3 тыс. человек, плотность составляет 3,6 человек на 1 км , Область разделена, на 27 районов (рис. 1) (Агроклиматический справочник... 1962; Иркутск и Иркутская область... 1997).
Рельеф. Иркутская область расположена в основном в южной части Средне-Сибирского плоскогорья, окаймлённого на юго-западе горами Восточного Саяна, а на востоке - хребтами и нагорьями Прибайкалья. Высота гор преимущественно 1000-1500 м над уровнем моря, а отдельных хребтов -2000-2500 м. Высоты равнин северной и западной окраины области - 300-400 м, а Иркутско-Черемховской - 400-600 м. (М.А. Корзун, В.А. Кузьмин, 1979). Характерной особенностью Средне-Сибирского плоскогорья, оказывающей большое влияние на микроклимат, является наличие падей. Это формы рельефа, напоминающие долины с крутыми склонами. Глубина падей колеблется от 30 до 300 м.
Реки. Территория Иркутской области пересекается тремя крупными реками: Ангарой, Леной, Нижней Тунгуской.
Теоретические основы изучения онтогенетического морфогенеза
Начнем рассмотрение данной главы с толкования понятия морфогенеза выдающимся ученым К.А. Тимирязевым. В научном труде «Жизнь растения» автор указывал: «Для того чтобы понять жизнь растения, необходимо прежде ознакомиться с его формой; для того чтобы понять действие машины, нужно знать ее устройство...», следует обращать внимание «...на внешние, формальные проявления растительной жизни...». В сборнике статей «Земледелие и физиология растений» К.А. Тимирязев развивает мысль о том, что необходимо изучать требования растений к условиям внешней среды, и в этом он видел путь к разработке научных агротехнических приемов, направленных на повышение урожайности растений. Основной задачей изучения индивидуального развития культурного растения он считал использование закономерностей индивидуального развития для целей сельскохозяйственной практики. «В жизни растений, как и в жизни животных, происходит неизменное чередование различных ступеней развития, которые мы называем возрастом». Он также отмечал сложный метамерный характер растительного организма по сравнению с организмом высших животных (К.А. Тимирязев 1948,1949).
Раздел морфологии, где анализируются лежащие в основе развития растений закономерности формообразования, получил название морфогенез («морфе» - форма, «генезис» - возникновение, происхождение).
«Морфогенетическое направление в ботанике начало развиваться - указывает И.П. Игнатьева (1989) - с последнего десятилетия XIX в. - это работы Ганштейна, Винклера, Гёбеля, Иоста, Сакса, Пфеффера, Страсбургера, Дей-неги, Фаминцына, Синнота и др., которые разрабатывали вопросы о полярности, регенерации, химерах, нарушениях роста, развития зародыша, листа и Др.
В научной отечественной литературе изучению онтогенеза различных видов многолетних растений в фитоценозах посвящены работы М.С. Шалы-та, 1949-1960, Т.А. Работнова, 1950-1998, И.Г. Серебрякова, 1952-1967 и др.
И.Г. Серебряков (1952) писал: «С проростка начинается самостоятельный жизненный путь растительного организма, приводящий в конечном итоге к образованию новых семян. Этот путь пролегает через ряд возрастных этапов, каждый из которых характеризуется своими структурно-морфологическими и биологическими особенностями. Чем сложнее растительный организм, тем сложнее обычно цепь его морфологических изменений».
«...Морфогенез является перекрестком, где сходятся все пути биологических исследований», резюмировал Э. Синнот (1963). Вопрос о том, каким образом обеспечивается строгий порядок процессов формирования и развития организма, представляет важнейшую проблему, считал ученый.
М.Х. Чайлахян (1960, 1975, 1980, 1988) указывал: «...онтогенез высшего растения начинается с момента оплодотворения яйцеклетки или возникновения зачаточной почки (при вегетативном размножении) и состоит из последовательного прохождения таких этапов: эмбрионального, молодости, зрелости, размножения и старости. На каждом из этих этапов растение обладает специфическими для него физиологическими свойствами и морфологической структурой. Физиологические и морфологические изменения находятся в постоянном взаимодействии, в онтогенезе нет самостоятельной цепи качественных физиологических изменений и самостоятельной цепи формативных изменений».
Ботаническая характеристика и морфология
Галега восточная - многолетнее травянистое растение, посевы ее используются до 15-20 лет, среди бобовых еще не было культуры равной ей по продолжительности онтогенетического развития.
По литературным данным, корневая система галеги проникает на глу бину 50-80 см (И.В. Ларин, 1951, Н.И. Ивлев, 1997). В подземной части стебля на глубине до 7 см образуется 3-4 зимующих почки и формируется от 2 до 18 отпрысков корневищного типа. Они растут горизонтально на глубине почвы до 20 см, затем выходят на поверхность и образуют стебли (И.В. Ларин, 1951).
Щ Растения галеги, как и большинство бобовых, способны фиксировать
азот атмосферы в симбиозе с клубеньковыми бактериями (Rhizobium galegae) (Lindstrom, 1989, Е.Н. Метлицкая, 1990, Н.И. Новикова и др., 1991,1992). Исследователи отмечают различия в форме клубеньков (цилиндрические, булавовидные, гребневидные, округлые). Размер их в среднем составляет 2-4 мм длиной и-1,0-1,5 мм шириной. По окраске они бывают зеленые, серые, кремовые, розовые и красные. Розовая и красная окраска говорит об активной азотфиксации (В.Ф, Косторной, Т.Д. Мосин, 1991, А.Н. Кшникаткина, 1993).
Основная масса клубеньков располагается на глубине пахотного слоя, дисперсно на боковых корнях. В первый год жизни первые клубеньки образуются через 3-4 недели после появления всходов. К концу вегетации масса активных клубеньков составляет 40-48 кг/га. На второй год жизни клубеньки становятся активными почти сразу после начала отрастания. На 1 гектаре к первому укосу образуется от 320 до 823 млн. шт. активных клубеньков массой 0,6-1,7 т/га, ко второму - 100-165 млн.шт. клубеньков массой - 0,1-0,37 т/га (Г.С. Посыпанов и др., 1990).
Надземная часть растения представлена большим числом стеблей от 8 до 18 шт., формирующих травянистый куст высотой от 80 до 135 см. Стебли куста прямостоячие, полые, с неглубокими бороздками. На стебле - от 8 до 18 междоузлий. На узлах стебля расположены крупные, сложные непарноперистые листья длиной до 30 см, состоящие из 9-15 яйцевидных или продолговатых листочков. Листья не опадают по мере высыхания, что является важным при заготовке сена.
Соцветие - кисть длиной 15-20 см и более, на каждом стебле образуется 3-4 соцветия. В каждой кисти 25-75 сине-фиолетовых цветков.
Учеными ВНИИР им. Н.И. Вавилова М.А. Вишняковой Н.В. Раковской (1998) установлено, что количество цветков на соцветии зависит от порядка побега. В соцветиях первого порядка насчитывается около 75 цветков, на соцветиях второго порядка 40-50 цветков. Количество семян возрастает к нижней части соцветия.
Плод у галеги восточной - линейный, слабоизогнутый, заостренный к концу, длиной от 2 до 4 см, темно - коричневый боб с 3-7 семенами, не опадающий и не растрескивающийся в течение 2-3 недель, что предотвращает потери при уборке. Потенциальная семенная продуктивность отдельного побега составляет 235-265 семян, а реальная - 70-80% (В .П. Рыкова, 1993). Масса семян с одного побега составляет от 0,7 до 2,0 г (И.М. Морозова, Н.А. Ламан, 2002, 2005). Коэффициент размножения у галеги восточной составляет 1:30 (Е.А. Уханов, А.Н. Кшникаткина, 1997). Семена почковидные, оливковой окраски (при хранении темнеют), крупнее семян клевера и люцерны, масса 1000 семян равна 5,5-9,0 г (И.В. Ларин, 1951), В 1 кг в среднем содержится - 121000 шт. семян (Справочник ... 1994). По данным ВНИИК им. В.Р. Вильямса растения галеги восточной содержат в мейотических клетках 2п -16 хромосом (Селекция ....2005).
Галега лекарственная - многолетнее растение со стержневым корнем, проникающим в почву на глубину до 70 см. Как указывают ряд ученых корневых отпрысков не образует. Растение образует мощный куст, состоящий из 15-18 стеблей высотой до 90, иногда до 150 см. Стебли прямые, неполегающие, толщиной 0,5-0,8 см, голые, ветвистые, хорошо облиственные (45-50 %).
Фотосинтетическая деятельность посевов и продуктивность растений
Многолетние наблюдения, проведенные нами в Предбайкалье и Забайкалье, показали, что рост, развитие и продуктивность различаются в зависимости от условий различных зон возделывания. Была выявлена потребность галеги восточной в тепле для формирования полных всходов при весеннем посеве (10-15 мая), которая оказалась приблизительно одинаковой для всех почвенно-климатических зон и составила 121-140С. Определена продолжительность от начала прорастания семян до появления полных всходов.
Предбайкалье: в подтаежно-таежной зоне при средних температурах от 5,9 до 7,7С она составила 16 дней, в лесостепной - при температурах от 7,9 до 9,3С - 13 дней, остепненной - при температурах от 8,3 до 10,1С - 12 дней; в Забайкалье - в лесостепной прибайкальской (при посеве 17-19 мая) при температуре от 6,0 до 8,3С - полные всходы отмечались через 14 дней, а в ос щ тепненной при температуре от 8,9 до 10,5С всходы отмечались на 2 дня раньше.
Галега восточная отличалась темпами роста и развития в зависимости от возраста растений и почвенно-климатических зон возделывания. В Предбайкалье - к концу вегетации растения 1-го года жизни, в подтаежно-таёжной зоне отросли до 49-52 см и насчитывали 11-13 листьев, в лесостепной зоне -отросли до 43-46 см и насчитывали 10-11 листьев, в остепненной зоне - высота побегов составила 35-37 см с 8-9-ю листьями, а на побережье Братского
Ф водохранилища в очень засушливых условиях высота растений составила всего 23-25 см, которые образовали 6-7 листьев. В Забайкалье - в прибайкальской лесостепной зоне растения отросли на 48-50 см и имели по 12-14 листьев, а в степной зоне - отросли до 34-36 см и сформировали по 7-9 листьев.
На 2-й и последующие годы жизни также определены различия в росте и развитии галеги восточной в зависимости от почвенно-климатических условий зон возделывания. Вегетация растений начинается в остепненной и степной зонах с 7-8 мая, в лесостепной и подтаежно-таёжной - на 2-3 дня позже, на побережье Байкала отрастание отмечается 14-17 мая. В начале появляются 2-3 листа, а через 10-14 дней трогаются в рост стебли. По длине вегетационного периода галега восточная характеризуется как скороспелая культура. Так, в условиях остепненной и степной зон в сравнении с лесостепной и подтаежно-таёжной отмечалось ускорение прохождения фаз цве-тения и созревания плодов и сокращение вегетационного периода в среднем на 9-11 дней. Амплитуда изменчивости длины вегетационного периода обусловливается также метеорологическими условиями. В относительно засушливые годы длина вегетационного периода составляла в остепненной и степной зонах 80-84 дня, в лесостепной и подтаежно-таёжной - 89-93 дня. На побережье озера Байкал от отрастания до полной спелости семян проходит 96 100 дней. В сравнительно влажные годы вегетационный период галеги увеличивается в среднем по зонам на 9-15 дней. Отмечена высокая пластичность и приспособляемость культуры к изменяющимся погодным условиям раз личных почвенно-климатических зон Восточной Сибири. Установлены суммы положительных температур независимо от зон возделывания для формирования хозяйственно-полезного урожая биомассы и семян на второй и последующие годы от начала отрастания до фазы бутонизации-начала цветения (укосная спелость) и полного созревания бобов - 396 и 1375 С.
