Ecological study of false saffron in Russia, Kazakhstan and Tajikistan to ensure food security

Full Text

Проблема засухи остро стоит на обширных территориях Российской Федерации, Казахстана и Таджикистана. По прогнозам ученых-климатологов [3], в последующие десятилетия возрастет вероятность ее возникновения. Н.И. Вавилов [4] пришел к выводу, что важнейшие задачи селекции – создание жаро- и засухоустойчивых культур, а также адаптивных сортов для различных эколого-географических зон страны на основе широкого использования Мировой коллекции сельскохозяйственных растений Всесоюзного института растениеводства.

Необходимость проведения такой работы связана с особенностями сельскохозяйственных условий регионов, характеризующихся широким распространением и частой повторяемостью засухи. [4]

Ученые изучают и внедряют в производство культуры, ранее неизвестные сельскохозяйственной науке и практике. [5, 19] В последние годы импорт пищевого растительного масла в страну составил 35…38%. Расширение площадей под основной масличной культурой (подсолнечник) невозможно из-за опасных карантинных объектов. [23] Требуются нетрадиционные культуры, способные адекватно реагировать на изменение погодных условий. Наиболее перспективная масличная культура – сафлор. Его выращивают в острозасушливых регионах Российской Федерации. [12, 13, 23] Продвижение сафлора в северные регионы России представляет научный и практический интерес. [1] Продуктивность и накопление масла в семенах растения в Центральном регионе мало исследованы. [18]

Цель работы – изучить сафлор масличный в условиях засухи и повышенной влажности, создать сорт, обладающий адаптивным потенциалом для развития устойчивого земледелия в различных регионах Российской Федерации, Казахстана и Таджикистана.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Многолетние исследования с 2005 года по настоящее время проводили в Московской, Саратовской, Ростовской областях и Северном Зауралье (Россия), а также в Таджикистане и Казахстане. Объект изучения: сорт Краса Ступинская (Россия, 2005) и образец из Генбанка Махалли 260 (ВИР); собственные сорта – Акмай, Нурлан, Ииркас и Молдир-2008 (Казахстан), коллекционные – Милютинский 114, ВИР-489, Местная 498, ВИР 454, ВИР 483, Шифо, Местная 492, Местная 260, ВИР 376, Местная 505, ВИР 487 (Таджикистан).

Фенологические наблюдения и биометрические оценки согласовывались с Методикой государственного испытания сельскохозяйственных культур. [4] Повторность пробных делянок трехкратная, учетная площадь – 10 м². Масличность семян устанавливали по ГОСТ 10857 «Семена масличные» [6], содержание масла и жирнокислотный состав масла – ГОСТ 30623-98 «Масла растительные и маргарины. Метод обнаружения фальсификации». [7]

Биологическую устойчивость рассчитывали как отношение количества растений, сохранившихся к уборке, количеству высеянных семян. [8] Содержание хлорофилла в клетках листьев определяли с помощью оптического счетчика SPAD 502 (Minolta Camera Co, Ltd, Токио, Япония). На основании данных прибора, полученных измерением спектрального поглощения в двух диапазонах спектра, соответствующих поглощению хлорофилла, находится числовое значение SPAD, которое пропорционально содержанию хлорофилла в листьях. Измерение SPAD основано на оптической плотности, рассчитанной по поглощению листа на длине волны 650 нм (максимальное поглощение хлорофиллов a и b) и оптической плотности при 940 нм с учетом толщины листа. Прибор позволяет быстро оценивать общее содержание хлорофилла в листьях без изъятия растений из фитоценоза. [24]

После уборки устанавливали морфометрические параметры растений и элементы структуры урожая. Биохимический анализ семян выполнен в Аналитическом центре по определению качества почвы и растениеводческой продукции ТОО «НПЦ ЗХ имени А.И. Бараева» (Казахстан).

Статистический анализ экспериментальных данных выполнен с использованием Microsoft Excel и STATISTICA 6.0 («StatSoft», Inc., США). Рассчитаны средние значения (Xср.), ошибки средних (Sx), достоверности различий между средними значениями t-критерием Стьюдента. [9]

Провели фитосанитарную экспертизу семян и фрагментов растений через месяц после уборки урожая в условиях влажной камеры и микробиологическим методом на агаризованной питательной среде (картофельно-глюкозный агар КГА) с последующим микроскопированием полученных структур. Семена дробили, исследовали на внешнюю и внутреннюю инфекцию. Дополнительно анализировали листья, стебли и соцветия, внешне пораженные участки тканей которые после поверхностной дезинфекции разрезали на отрезки 0,5…1,0 см и закладывали во влажную камеру (чашки Петри с влажной фильтровальной бумагой). Наблюдали за ростом мицелия через 72 ч. Учеты проводили визуально по наличию симптомов поражения, характерным особенностям образовавшихся колоний и анатомо-морфологическим структурам выявленных микроорганизмов. Распространенность поражений по отдельным органам проводили, исходя из процента больных органов от их общего числа, а интенсивность – по проценту охваченной некрозами площади органов. Частоту встречаемости видов грибов или бактерий вычисляли по формуле: А = В/С × 100%, где В – число изолятов (колонии) гриба одного вида, С – общее число изолятов (колонии).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Изучение сафлора красильного в Московской, Саратовской, Ростовской областях

Приводим метеорологические погодные условия 2010 (чрезвычайно засушливый за 50 лет исследований) и 2013 (чрезмерно влажный) годов.

В 2010 году условия вегетации были неудовлетворительными. Средняя температура вегетационного сезона была на 6,5°C (22,9°C) выше, чем средняя многолетняя 16,4°C. В мае погодные условия благоприятствовали росту и развитию растений – температура воздуха соответствовала среднегодовому значению (14,2…14,5 °С). Последние осадки выпали 18 июня, их не было до 3 сентября. Температура воздуха в Московской области в июне составила 33°С, июле – 38, августе – 39,7°С (средняя многолетняя – 18,2, 20,5 и 19,0°С соответственно), ГТК – 0,8. Отсутствие осадков, аномально высокая температура создали угрозу нормальному развитию и созреванию посевов.

Среднесуточные температуры воздуха в I и II декадах мая 2013 года (13,2 и 19,9°С соответственно) превышают среднемноголетние на 3,5 и 8,5°С, тогда как показатели III декады (17,1°С) ниже нормы на 2°С. Самая низкая (3,3°С) температура воздуха была зафиксирована 2 мая, высокая (30,2°С) – 16 мая.

За I декаду мая выпало 26 мм осадков, что выше нормы на 12 мм (46,1%). С 14 мая и до конца месяца ежедневно шли дожди разной степени. Всего за месяц выпало 131 мм осадков, что превысило средний многолетний показатель в 2,7 раза (норма – 49 мм).

Среднесуточная температура воздуха в июне (19,9°С) выше нормы на 4,5°С, минимальные температуры – 8,2…18,3°С, максимальные – 15,1…30,7°С. Осадки выпадали регулярно в течение времени: в каждой декаде три дня с осадками; дополнительные месячные колебания (34 мм) были ниже средних летних (63 мм) на 29 мм (46%).

I декада июля характеризовалась переменными температурами воздуха: минимальные – 14,2…17,4°С, максимальные – 24,1…29,5°С. Среднемесячное значение (21,5°С) превысило среднемноголетнее на 4,1°С. Во II и III декадах температура снижалась. Минимальные температуры воздуха – 10,5…15,3°С, максимальные – 15,0…25,6°С, среднесуточные за II и III декады – 17,8°С (норма – 18°С). Средняя температура июля – 19,0°С (норма – 17,7°С). В течение месяца был 21 день с осадками, всего выпало 105,5 мм, что на 27,5 мм (35,2%) выше нормы (78 мм).

В августе минимальные температуры воздуха колебались от 10,0 до 17,9°С, максимальные – 21,2…30,2°С, среднесуточные за месяц – 18,1°С, что выше среднего показателя лета на 2,1°С. В течение месяца было 13 дн. с осадками. За I декаду выпало 36,8 мм (больше нормы на 9,8 мм), II– 11, III – 16,6 мм (ниже нормы на 13 и 6,4 мм при норме 24,0 и 23,0 мм).

Весной 2013 года осадки превысили среднюю летнюю норму в 2 раза, летом – 1,2 раза. Из-за обильного снежного покрова и дождей, прошедших весной, дерново-подзолистая почва, подстилающая глинистую основу п. Михнево, была переуплотнена и перенасыщена влагой.

С конца апреля – начала мая возникли трудности с подготовкой земли к весенним полевым работам. Посев сафлора проводили поздно – 10…13 мая. Всходы отмечали на пятый-шестой день. 14 мая наступил период сильных дождей, который продолжался до конца месяца. Чрезмерное увлажнение в сочетании с благоприятным температурным режимом в июле-августе нарушило процесс налива семян. Урожай сафлора был низкий, семена плохого качества. Суммарная температура выше 5°С в 2013 году – 2264,8°С, а вегетационный период обусловлен влажной погодой (ГТК – 1,6). Агрометеорологические условия 2013 года можно охарактеризовать как факторные для всех сельскохозяйственных культур.

Биологические особенности сорта сафлора масличного Краса Ступинская в контрастных почвенно-климатических условиях

Проведен сравнительный анализ для определения влияния зоны произрастания на вегетационный период и основные хозяйственно ценные показатели сафлора, выращиваемого в четырех регионах: Центральный Таджикистан, Приволжский федеральный округ (Саратовская обл.), Южный федеральный округ (Ростовская обл.) и Центральный федеральный округ (Московская обл.). Однолетнее травянистое растение Краса Ступинская имеет хорошо развитую стержневую корневую систему, достигающую глубины 10…20 см в южных районах и 1,5…2,0 м в Центральном Таджикистане. [21]

Стебель голый, прямостоячий, ветвистый, высотой около 83…90 см. Листья сидячие, ланцетные, овальные или ланцетно-эллиптические, по краям с мелкими зубцами, заканчивающиеся небольшими шипами. Соцветия – множество корзинок, диаметром 1,5…3,5 см, количество на растении – от 5…7 до 20…50 шт. Цветки трубчатые, с пятью отдельными венчиками желтого или оранжевого цвета. Плод – семянка, блестящая, напоминает семянку подсолнечника. Его твердая, трудно расщепляемая оболочка составляет 40…50% массы семени. Семена не осыпаются. При посеве могут прорастать при температуре 1…2°С, но лучше и дружнее при прогревании почвы до 5…6°С и более на глубине 10 см.

Ежегодно посев проводят: п. Михнево (7.05…11.05), Саратовская обл. (7.05), Ростовская обл. (26.04), Центральный Таджикистан (20.12…25.12 и 10.03…15.03). Всходы появлялись через 3…8 дн., всегда дружные. Промежуток времени между началом бутонизации и цветением – 18...23 дн. До цветения прошло около 29…35 дн. Собирали урожай: п. Михнево – 23.08, Ростовская обл. – 12.08, Саратовская обл. – 16.08, Центральный Таджикистан – 7.04…10.04 (зимний посев) и 28.06…2.07 (весенний).

В Московской области от всходов до созревания в 2013 году прошло 96 дн., Ростовской – 112, Саратовской – 93…95, Центральном Таджикистане – 110 дн. Сроки вегетации сафлора везде были примерно одинаковые.

Основные показатели урожая сафлора: количество растений на 1 м² в п. Михнево – 26 шт., Ростовской обл. – 30 (посажено на семена), Саратовской – 62 (для кормовых целей). Высота растений во всех регионах – 63…80 см. Масса 1000 семян: п. Михнево, 2010 год – 50,0, 2013 – 30,3 г; Саратовская обл., 2013 год – 30,9, 2010 – 48,1 г, Ростовская, 2010 год – 42,3, 2013 – 53,4 г. В Московской области урожайность Красы Ступинской в 2013 году составила – 0,4, 2010 – 0,8 т/га; Саратовской: 2013 – 0,9, 2010 – 2,0 т/га; Ростовской, 2013 – 1,25, 2010 – 0,6 т/га.

Сорт Краса Ступинская рекомендован как сидеральная, фитосанитарная, кормовая, декоративная, перспективная масличная культура, а также для использования в медицине. Сафлор лучше всего подходит в качестве сидерата на дерново-подзолистых почвах.

Фитосанитарная роль сафлора красильного

Возделывание сафлора на зеленое удобрение способствует снижению засоренности последующей за ним зерновой культуры: ярового ячменя до 24 шт/м² или на 62% (2008–2009 годы), полбы голозерной – 11 шт/м² или на 89% (2013–2014) после двух лет выращивания сафлора на одном месте. Засоренность в посевах ячменя и полбы после горчицы белой и люпина узколистного составила в среднем 17…20 шт/м² (20,2%).

Сафлор красильный как кормовая культура

В 100 кг зеленой массы сафлора при влажности 76,06% содержится 22,75 к.е., в 100 кг силоса при влажности 82,78% – 15 к.е. и 1,3 кг перевариваемого протеина, в 100 кг сафлорового жмыха – 75,5 к.е.

Сафлор как масличное растение

В настоящее время результаты селекции на повышение масличности семян стали крупным достоянием сельскохозяйственного производства, как и селекция на изменение качества масла.

Было показано, что каждый сорт и даже форма представляют собой популяцию, состоящую из большего или меньшего числа биотипов, отличающихся рядом признаков, в том числе концентрацией жирных кислот масла. [10]

Основа для селекции на качество масла технического или пищевого использования – знание генотипической изменчивости состава и содержания жирных кислот в пределах культурных видов и дикорастущих сородичей. Н.И. Вавилов считал важным изучать внутривидовую дифференциацию сортов по химическим признакам качества, не раз подчеркивая в своих работах необходимость выявления генетических различий, о которых можно судить при исследовании в одинаковых условиях сортов в различных географических пунктах. [4]

Нами проведен сравнительный анализ определения содержания масла в семенах сафлора Краса Ступинская по трем годам, полученных из Ростовской обл. Массовая доля жира в семенах в избыточно влажном 2013 году составила 19,02%, сильно засушливом 2010– 23,7%, в Московской обл. – 6,4 и 31,2% соответственно.

Мы отметили, что накопление масличности зависит не только от количества осадков, но и температуры. Умеренное количество осадков и температура выше 18°С (фазы цветения и налива) положительно влияют на накопление масличности.

По содержанию линолевой кислоты, которую организм человека не вырабатывает, Краса Ступинская сопоставим с южным сортом Махалли 260 (табл. 1). По количеству олеиновой кислоты (16,89%) он превосходил другие, что важно для сохранения свежести масла в течение длительного времени. Краса Ступинская отличается повышенной концентрацией насыщенных жирных кислот, особенно пальмитиновой, дает с гектара около 240 кг масла (при 250…300 тыс. раст./га) и 0,8 т семян. При густоте стояния 160 тыс. раст./га и урожае семян 1,7 т/га выход масла в Центральном Таджикистане – около 940 кг/га.

 

Таблица 1.

Жирнокислотный состав масла сафлора красильного, 2013–2014 годы

Жирная кислота	Массовая доля жирных кислот, % суммы жирных кислот
	Махалли 260 (Таджикистан, 2013 год)	Краса Ступинская		Норма в соответствии с ГОСТ 30623-98
		2013	2014
Миристиновая (С14:0)	0,1	0,1	0,1	До 1,0
Пальмитиновая (С16:0)	7,6	7,7	9,94	2,0…10,0
Пальмитолеиновая (С16:1)	0,2	0,1	0,55	До 0,5
Стеариновая (С18:0)	2,6	2,0	2,48	1,0…10,0
Олеиновая (С18:1)	13,2	13,6	16,89	7,0…42,0
Линолевая (С18:2)	75,6	75,7	65,88	55,0…81,0
Линоленовая (С18:3)	0,2	0,1	-	До 1,0
Арахиновая (С20:0)	0,3	0,4	-	До 0,5
Гондоиновая (С20:1)	0,2	0,3	-	До 0,5

 

Повышение урожайности и качество продукции сафлора зависят от агротехники. Необходимо придерживаться морфологических особенностей культуры и сорта, учитывая сложные почвенно-климатические условия региона, специфику сельскохозяйственного производства и гидротермический режим вегетационного периода. Значение имеет техническая оснащенность, финансовое состояние и структура агрономического управления.

Поэтому потенциальная урожайность и экономический эффект от внедрения новой культуры во многом будут зависеть от использования адаптированной к местным условиям технологии выращивания с учетом этих факторов. Все агротехнические приемы, рекомендуемые для выращивания сельскохозяйственных культур, должны проводиться своевременно, поскольку пропуск или неправильное применение одного из элементов отразится на урожайности и качестве семян.

Место в севообороте и обработка почвы

Лучшие предшественники для сафлора – зерновые культуры. При соблюдении правильной агротехники сафлор оставляет поле после себя чистым от сорной растительности два года. Сафлор не требователен к почвам, хорошо произрастает даже на бедных (по качественному составу) дерново-подзолистых Московской области.

Результаты фитосанитарной экспертизы семян сафлора при перестое на корню

Среди вредоносных бактериальных заболеваний – пятнистость листьев и стеблей, вызываемая Рseudomonas syringae. Фитоплазмы (микоплазмоподобные организмы – MLO organisms) могут приводить к израстанию, филлодиям соцветий сафлора.

Среди заболеваний грибной природы наиболее распространена альтернариозная пятнистость листьев из-за специфичного вида Аlternaria carthami (Rodigin) Chowdhury, а также другие пятнистости, вызываемые анаморфными грибами, в том числе церкоспорозная (Сercospora sp.), септориоз (Septoria sp.), аскохитоз (Ascochyta carthami M. Chochr.), филлостиктоз (Phyllosticta carthami Tropova), рамуляриоз (Ramularia carthami Zapr.). Встречается поражение растений сафлора склероциальной гнилью (возбудитель – грибы Macrophomina phaseolina Ashby.), ложной мучнистой росой, или мильдью (Bremia lactucae Regel), настоящей мучнистой росой (Oidium carthami Jacz.), несколькими видами ржавчинных возбудителей из родов Puccinia и Aecidium. Из патогенов с широкой филогенетической специализацией значительную вредоносность оказывают возбудители углистой твердой ботритисной (Вotrytis cinerea Pers) и белой гнили (Scleritinia sclerotiorum Fuck.); увядание растений начинают почвообитающие грибы (Fusarium oxysporum Schl. и Verticillium dahlia Kleb); возбудители фитофторозной корневой и стеблевой гнили – оомицеты рода Phytophthora, наиболее часто P. cactorum (Lebert & Cohn) J. Schröt.; на ранних этапах онтогенеза корневую гниль всходов вызывают виды Pythium spp. [22]

Среди вирусных заболеваний распространены: вирус мозаики люцерны (Alfalfa mosaic virus), обыкновенной огуречной мозаики (Cucumber mosaic virus), мозаики салата (Lettuce mosaic virus), мозаики репы (турнепса) (Turnip mosaic virus).

По результатам визуальной диагностики сортообразцов было выявлено, что семена не имели внешних признаков поражения. На листьях установлено 40,5% поражения в виде черно-серого и бело-серого грибного налета на некротизированных участках округлой или неправильной формы. На соцветиях сходные внешние признаки поражения распространены на уровне 50%.

Результаты оценки зараженности надземных органов растений сафлора методом влажной камеры представлены в таблице 2. Зараженность грибами оценивали по наличию налетов – структур мицелия и спороношения. Только на соцветиях грибные и бактериальные микроорганизмы встречались практически в равных соотношениях. А на семенах и соцветиях доминировали по распространенности бактерии, определяемые по присутствию бактериального экссудата в виде капель слизи или жидкости.

 

Таблица 2.

Средняя зараженность надземных органов растений сафлора, выявленная методом влажной камеры

Образец	Зараженность,%
	бактериями	грибами	общая
Листья	25,0 ± 1,5	12,0 ± 2,1	40,5 ± 1,2
Семена	60,0 ± 1,7	40,7 ± 2,0	50,0 ± 2,4
Соцветия	20,5 ± 2,0	20,5 ± 1,5	60,4 ± 1,7

 

Впоследствии структуры налета и экссудата в стерильных условиях перенесли на питательную среду, где получили чистые культуры микроорганизмов. По внешнему виду колоний и цвету экссудата доминировали бактериальные патогены, предположительно Рseudomonas syringae. По результатам микроскопирования основной компонент грибной микробиоты на семенах, листьях и соцветиях – род Аlternaria, реже встречались зигомицеты, предположительно рода Rhizopus. При этом не было различий по наличию микроорганизмов на поверхности и внутри семян, кроме поражения ризопусом, который выделен только с поверхности. Высокая общая зараженность семян (50%), возможно, была связана с повышенной влажностью.

При оценке частоты встречаемости видов грибов и бактерий на питательной среде (по КОЕ) выяснили, что доминируют бактериальные патогены, предположительно Рseudomonas syringae (Р=60%), в меньшей степени грибы рода Аlternaria (Р=35%) и Rhizopus (Р = 5%).

По результатам фитосанитарной экспертизы выявлено, что на семенах при общей зараженности 50% доминируют бактериальные патогены, предположительно Рseudomonas syringae (Р = 60%), в меньшей степени – грибы рода Аlternaria (Р = 35%) и Rhizopus (Р = 5%).

2. Изучение сафлора красильного в условиях Северного Зауралья

Исследование проведено в 2021–2022 годах на экспериментальном участке биостанции Тюменского государственного университета «Озеро Кучак», расположенном в Нижнетавдинском районе Тюменской области, в 50 км к северо-востоку от г. Тюмень на южном берегу озера Кучак (исследования продолжаются в настоящее время).

Высота над уровнем моря 61 м, климат резко-континентальный, с суровой зимой и коротким летом. Территория умеренно-увлажненная, ГТК – 1,2…1,3. Годовое количество осадков – 350…380 мм. Сумма положительных температур воздуха за период с температурой выше 10°С – 1700…1900°С, продолжительность – 114…123 сут. Отмечаются засухи слабой и средней интенсивности. [11]

Почва – окультуренная дерново-подзолистая супесчаная, содержание гумуса – 3,67%, кислотность – 6,6 (близкая к нейтральной).

Данные по среднесуточной температуре воздуха и осадкам получены со справочно-информационного портала «Погода и климат» [6] и профессиональной локальной метеостанции IMetos IMT300, установленной на экспериментальном участке. Для оценки вегетационных периодов по увлажнению использовали гидротермический коэффициент. [17] Погодные условия по годам исследования характеризовались как очень засушливые в 2021 году (ГТК – 0,39) и слабо засушливые в 2022 (ГТК – 1,0).

Период с мая по август 2021 года характеризовался повышенной температурой, по сравнению со средними многолетними значениями на 1,0…5,6°С, на фоне существенного недостатка осадков (10…57% нормы). Превышение среднесуточной температуры над средними многолетними отмечено в мае и августе (на 5,6 и 3,4°С соответственно, норма – 12,0 и 16,1°С). Рост и развитие растений проходили в условиях дефицита осадков, сумма которых по отношению к норме изменялась по месяцам от 10 (май, норма – 44 мм) до 54% (сентябрь, норма – 45 мм).

Анализ среднесуточной температуры воздуха за вегетационный период 2022 года выявил отклонение от нормы в июне (ниже на 1,3°С), июле (выше на 0,9°С), августе (выше на 1,8°С). Количество осадков только в мае было близко к средним многолетним (44,0 мм), в остальные месяцы показатель отношения к норме изменялся от 46,7 (август, норма – 60 мм) до 91,6% (июль, норма – 86 мм).

Высевали сафлор сорта Краса Ступинская 23 мая (2021 год) и 15 мая (2022). Период от прорастания семян до формирования всходов – 12…14 сут.

Площадь делянки – 1 м², повторность трехкратная, сафлор размещали в блоке с другими изучаемыми культурами (нут абиссинский, горчица, рапс, амарант). Высевали вручную по 8 шт. на погонный метр, глубина заделки семян – 5…6 см, междурядье – 20 см. За вегетацию проводили фенологические наблюдения за ростом и развитием растений.

В различных условиях вегетационных периодов 2021 и 2022 годов сорт Краса Ступинская продемонстрировал относительно высокие адаптивные свойства с момента появления всходов и до созревания семян при продолжительности вегетационного периода 110 сут. в первый год и 113 сут. – во второй.

Биологическая устойчивость сафлора была ниже в 2022 году, что может быть обусловлено недостаточным температурным фоном почвы в начальный период онтогенеза. Отмечено, что часть растений в фазе полных всходов испытывала угнетение с дальнейшим замедлением ростовых процессов и даже гибелью.

Результаты по основным селекционно ценным признакам представлены в таблице 3.

 

Таблица 3.

Морфологические и биохимические показатели сафлора красильного сорта Краса Ступинская по годам

Признак	2021	2022	Хср. ± Sx
Биологическая устойчивость,%	53,7 ± 3,80	49,8 ± 2,81	51,8 ± 3,31
Высота растений, см	79,3 ± 3,01	82,3 ± 2,30	80,8 ± 2,65
Количество листьев на одном растении, шт.	59,4 ± 4,21*	42,2 ± 3,66	50,8 ± 3,93
Содержание хлорофилла в клетках листьев, ед. spad (период цветение – формирование семян)	67,3 ± 2,34*	60,3 ± 1,10	63,8 ± 1,72
Сухая масса листьев на одном растении, г	7,3 ± 2,34*	4,5 ± 1,02	5,9 ± 1,68
Длина корня, см	13,3 ± 2,41*	8,2 ± 1,19	10,7 ± 1,80
Сухая масса корня, г	1,8 ± 0,11*	0,9 ± 0,03	1,3 ± 0,07
Количество соцветий на одном растении, шт.	8,2 ± 1,87*	4,5 ± 0,99	6,3 ± 1,43
Масса соцветий, г	12,2 ± 0,97*	9,0 ± 1,03	10,6 ± 1,00
Количество семян в одном соцветии, шт.	31,8 ± 3,45*	12,3 ± 5,02	22,0 ± 4,23
Масса семян на одном растении, г	5,9 ± 0,63*	2,1 ± 0,11	4,0 ± 0,37
Масса 1000 семян, шт.	37,3 ± 0,18*	29,4 ± 0,12	33,35 ± 0.15
Урожайность семян, г/м2	52,7 (5,3 ц/га)	23,6 (2,4 ц/га)	38,1 (3,8 ц/га)
Белок,%	14,12	13,25	13,66
Масличность,%	7,27	5,71	6,49

Примечание. * – Различия достоверны (р > 0,05) при сравнении по годам исследования.

 

В 2021 году, несмотря на водный и тепловой стресс, высота растений составила 79,3 см, наряду с относительно высокими показателями количества листьев на растении (59,4 шт.) и их сухой массы (7,3 г). Пониженные температуры воздуха и почвы в 2022 (особенно в июне) при недостатке влаги привели к достоверному снижению показателей облиственности растений (количество листьев – 42,2 шт., сухая масса – 4,5 г). Максимальное содержание хлорофилла в листьях выявлено в фазах цветения и начала формирования семян, а при созревании отмечали деградацию пигмента. Учитывая, что содержание хлорофилла отражает физиологический статус растения в каждой фенологической фазе развития, в 2022 году было выполнено восемь измерений с интервалом 7 сут. с помощью оптического счетчика SPAD 502. На основании полученных данных построен график, отражающий динамику изменения пигмента (рис. 1).

 

Рис. 1. Динамика изменения хлорофилла в листьях сафлора в разные периоды роста и развития.

 

При сравнении с другими видами растений обнаружено, что по количеству хлорофилла сафлор уступает амаранту, находится на одном уровне или превосходит (в зависимости от фенологической фазы) подсолнечник, рапс, горчицу, нут абиссинский.

Показатели высоты растений, количества соцветий на одном растении, описанные в условиях Московской обл., незначительно отличаются при выращивании сорта в Тюменской. [20]

Известно, что урожайность семян и их крупность зависят не только от особенностей генотипа, но и условий окружающей среды, что подтверждает сравнение результатов двух лет изучения. В среднем за два года урожайность семян – 3,8 ц/га (от 2,4 – 2022 год до 5,8 ц/га – 2021). В первый год получены более крупные семена с массой 1000 шт. – 37,3 г (на 7,9 г больше, чем во второй год).

Для формирования признаков, определяющих семенную продуктивность сафлора, более благоприятными были погодные условия 2021 года (рис. 2, 3-я стр. обл.). При засухе сафлор развивал мощную корневую систему, что обеспечило возможность получения влаги из глубоких слоев почвы. Повышенный температурный фон ускорил созревание семян.

 

Рис. 2. Растения и семена сафлора на экспериментальном участке биостанции Тюменского государственного университета «Озеро Кучак», 2021 год.

 

Анализ структуры биомассы растений сафлора красильного позволил выявить преобладание доли стебля и соцветий (29 и 32% соответственно) (рис. 3, 3-я стр. обл.). На долю семян в общей биомассе приходится 15%, листьев – 19%.

 

Рис. 3. Структура сухой биомассы растения сафлора сорта Краса Ступинская.

 

По содержанию белка в семенах различия по годам незначительные – 13,66%, масличность была выше в 2021 году.

Результаты предварительного изучения позволяют рассматривать климатические условия юга Тюменской области как благоприятные для роста и развития растений сафлора красильного. Реализация биологического потенциала культуры зависит от генотипа и показателей тепло- и влагообеспеченности. Неоднозначная реакция сафлора на меняющиеся условия выращивания указывает на необходимость научно-обоснованного подбора сортов и отработку элементов технологии выращивания (срок посева, плодородие почвы, норма высева семян).

В перспективе сафлор красильный в Северном Зауралье может найти применение в качестве масличной и сидеральной культуры, а также как медонос, лекарственное и декоративное растение.

3. Изучение сафлора масличного в условиях южного засушливого климата Казахстана

Казахстан – один из крупнейших в мире производителей пшеницы, многие фермеры также занимаются засухоустойчивыми культурами (лен, сафлор). Этому способствует высокая рентабельность производства таких культур, что позволяет диверсифицировать риски при выращивании традиционных.

На Юге Казахстана из-за уменьшения количества осадков в вегетационный период требуется подбирать засухоустойчивые культуры, одна из которых сафлор. Его биологическая особенность – способность произрастать на засоленных солончаковых землях, давать урожай в экстремально засушливые годы, когда гибнут зерновые. Себестоимость продукции сафлора намного ниже и экономически оправданы затраты, по сравнению с подсолнечником. Сафлор проявил устойчивость к вредителям и болезням, по сравнению с подсолнечником на юге страны.

В Казахстане сафлор возделывают, в первую очередь, для производства семян, идущих на селекционно-семеноводческие цели и переработку на пищевое растительное масло.

Производство растительной продукции ведется по экологически безопасной технологии. В 2018 году мировое производство семян сафлора составило 627 653 т во главе с Казахстаном (34% мирового объема).

В Казахстане селекция сафлора ведется в КазНИИЗиР, Красноводопадской СХОСС и Актюбинской СХОС. [2] Эти научные учреждения создали многие сорта сафлора, которые обладают хорошими продуктивными и хозяйственными качествами, засухоустойчивые, лузжистость – 38…45%, масличность – 36…38%, урожайность в зависимости от зоны богары в среднем – 7…12 ц/га.

Внедрение нового сорта в производство будет соответствовать основному направлению диверсификации растениеводческой отрасли в регионе – расширению ассортимента засухоустойчивых масличных культур.

Сафлор небиржевая культура, цена складывается на основе анализа производства и потребления в мире. Самый главный параметр цены – качество пищевого масла сафлора. Но уже на протяжении последних 4…5 лет наиболее выгодные поставки сафлора в Китай.

Культура приспособлена к условиям резко континентального климата и по своей требовательности к влаге относится к числу наиболее засухоустойчивых растений. Семена прорастают при температуре почвы на глубине заделки 1…2°С, а всходы переносят заморозки до минус 6…минус 8°С. Вегетационный период в условиях Юга и Юго-Востока Казахстана – 110…120 дн.

Сафлор – медоносное растение. Как медонос он неустойчив, но неплохой пыльценос. В Южно-Казахстанской области, где его посевы составляют 80…105 тыс. га, выделяет нектар в редкие годы и обычно не более 5…10 дн. Контрольный улей в это время прибавляет в весе от 0,5 до 2,5 кг в день. Замечено, что при малейшем изменении погоды функция медоноса прерывается. Пчеловоды используют посевы сафлора только в сочетании с другими медоносами, чтобы пчелы могли запастись пыльцой. Сафлоровый мед обычно светлый, с желтоватым оттенком, без особого аромата.

Урожайность семян сафлора на необеспеченной богаре в южных областях – 8…10 ц/га, в условиях полуобеспеченной богары Юго-Востока Казахстана – 12…14 ц/га.

Место в севообороте. Хорошие предшественники при возделывании сафлора на семена – чистые пары, многолетние травы и зернобобовые культуры, на масло и кормовые цели – зерновые и другие. Сафлор в севооборотах – замыкающая культура с целью очистки от сорной растительности, хороший предшественник для яровых.

Обработка почвы. Биологические особенности сафлора определили целый ряд агротехнических приемов его возделывания. Готовят почву под посев с осени, вспахивают на глубину до 20…22 см (тяжелые) и 10…12 см (легкие) плоскорезами глубокорыхлителями КПГ-250.

В условиях засушливой осени, как правило, почва бывает сухая, поэтому зябь оставляют на зиму в незаборованном состоянии. Обработка сухой почвы осенью боронами приводит к ее распылению, что вызывает сильную ветровую эрозию.

Ранней весной необходимо следить за готовностью почвы, по мере подсыхания бороновать игольчатыми боронами БИГ-3 в активном положении с малым углом атаки.

Сроки посева. Общеизвестно влияние сроков посева на урожайность возделываемых культур. Особенно важное значение имеет выбор срока посева сафлора на необеспеченной богаре, где весной быстро нарастают положительные температуры, вызывающие усиленное испарение почвенной влаги.

Оптимальный срок посева сафлора в условиях богары Туркестанской области до первой половины марта (15 марта), в Алматинской, Жамбылской областях – начало апреля (до 5 апреля), период через одну неделю после начала весенних полевых работ, после проведения ранневесеннего боронования для закрытия влаги и предпосевной культивации с боронованием и прикатыванием. Более поздние сроки посева и чрезмерно ранний приводят к снижению урожайности сафлора.

Способы посева. Высевают сафлор овощной сеялкой СОН-4,2 с междурядьем 45 см или обычными (СЗ-3,6, СЗП-3,6, СЗТ-3,6) с установкой заданной ширины междурядий. Сплошной или рядовой (15 см) способ применяют при возделывании сафлора на зеленый корм или силос.

Нормы высева. Оптимальная при посеве с шириной междурядий 60 см – 160 тыс. всх. сем. или 7,5…8,0 кг/ га, рядовым способом увеличивается в 3…4 раза – 0,5…0,7 млн всх. сем. (25,5…32,5 кг/га).

Практически во всех районах области аграрии предпочитают сеять районированные сорта сафлора: Акмай, Нурлан, Ииркас, Молдир-2008. Они не раз доказывали свою состоятельность, выдерживая засухи, пятидесятиградусную жару и суховеи. Судя по первым укосам, урожайность сафлора в 2021 году была неплохой, в среднем по 9…10 ц/га, на 0,5 ц/га больше, чем урожайность 2020 года. Заканчивается уборка сафлора в области традиционно в начале сентября (5 сентября).

В восточных и центральных районах Туркестанской области сафлор выращивают с 1996 года. Это привычная агрокультура, часто встречающаяся в южных регионах Казахстана. В структуре площадей, обрабатываемых на богарных землях Тулькубасского, Казыгуртского, Байдибекского, Ордабасинского, Сайрамского, Келесского и Толебийского районов сафлор занимает около 35%. Средняя урожайность в 2021 году – 10 ц/га.

Хозяйства области используют семена выведенные на Красноводопадской сельскохозяйственной опытной селекционной станции (СХОСС).

В южных областях Казахстана уменьшается количество осадков в вегетационный период данной масличной культуры, поэтому возникает необходимость подбора засухоустойчивых культур, одна из которых сафлор. Его биологическая особенность – способность произрастать на засоленных солончаковых землях, давать урожай в экстремально засушливые годы, когда гибнут зерновые. Существует государственная программа поддержки выращивания сафлора.

В области есть собственная переработка. В 2014 году запущен маслозавод по переработке сафлоровых семян. Сырье в основном реализуется в Китай, поскольку там имеется стабильный спрос на данную продукцию. Часть сафлора перерабатывается в масло, которое продают как на экспорт, так и на внутреннем рынке страны.

Перспективы сафлора в Южном Казахстане высокие. Во-первых, это высокорентабельное производство, даже при урожайности 3 ц/га дает прибыль (табл. 4). Во-вторых, развиваются инновационные направления использования сафлора в медицине, особенно при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому спрос на данную культуру будет всегда.

 

Таблица 4.

Урожайность сафлора по годам в Туркестанской области

Урожайность	2016	2017	2018	2019	2020
га	70 546	109 287	92 827	88 055	80 732
т	59 258,64	93 986,82	81 687,76	72 205,10	75 080,76
ц/га	8,4	8,6	8,8	8,2	9,3

 

В Казахстане селекция сафлора изучается в КазНИИЗиР (Алматинская обл.) и на Красноводопадской СХОСС (Туркестанская обл.). Научными учреждениями созданы сорта Центр-70, Алкызыл, Талап, Акмай, Нурлан, Ииркас, Молдир-2008, Онтустик. Они обладают хорошими продуктивными и хозяйственными качествами, но при засухе и знойных суховеях Западного Казахстана не способны проявлять свои потенциальные возможности.

В результате селекции создан новый сорт Ахрам, адаптивный для знойных суховеев. Растения имеют компактную форму, количество продуктивных корзинок на одном растении – 10…16 шт., высота – 45…65 см. Листья цельнокрайние, сидячие, нижние – продолговато-овальные без шипов. Цветки оранжево-красные, семянки желтовато-белые.

Масса 1000 семян – 44,0…45,2 г, что превышает стандарт на 10…15%, масличность – 37…38%, выше стандарта Акмай на 13,8%. Средняя урожайность в условиях Актюбинской обл. – 9,5…10,5 ц/га, больше, чем у районированного сорта на 30%.

Высокая урожайность семян сорта Ахрам, по сравнению со стандартом Акмай, обусловлена следующим элементом структуры продуктивности: количество корзинок с крупными семенами на одном растении превышает стандарт в два раза и более.

Возделывание и выращивание сорта Ахрам на маслосемена рентабельно. Выход масла с 1 га – 286 кг, что на 90 кг выше, чем у стандартного.

Внедрение Ахрама в производство будет соответствовать основному направлению диверсификации растениеводческой области в регионе и расширению ассортимента засухоустойчивых масличных культур.

4. Изучение сафлора красильного в условиях Таджикистана

Одна из наиболее важных проблем сельскохозяйственного производства – изыскание новых приемов и методов, направленных на увеличение производительности земледелия. Особенно это важно в условиях сухого климата и относительного малоземелья Таджикистана.

Повышение урожайности кормовых и масличных культур в этих зонах должно осуществляться на основе прогрессивных технологий с привлечением новых высокопродуктивных и засухоустойчивых культур, способных выдерживать климатические условия богарных земель, давать высокие урожаи зеленой массы с хорошими кормовыми качествами.

В настоящее время сафлор в республике возделывается как масличная культура. В семенах содержится до 37% пищевого масла. Абсолютное содержание жира в очищенных семенах – 60%. Сафлоровое масло, полученное из семянок, очищенных от оболочек, пригодно в пищу. По химическому составу схоже с маковым и конопляным. Относится к полувысыхающим маслам. Йодное число – 126…151. Масло пригодно для олифоварения: используется в лакокрасочной промышленности, мыловарении, при изготовлении линолеума, вощанки, идет на приготовление маргарина, а также в технических целях.

Отходы маслобойного производства (жмых, шрот) – прекрасный корм для животных. В 1 кг сафлорового жмыха содержится 0,56 кг корм. ед. Из 1 ц зерна сафлора разных сортов получается 65…80 кг жмыха. В 100 кг зеленой массы сафлора при влажности 76% содержится 22,75 корм. ед. и 2,91 кг переваримого протеина. [16] В 100 кг силоса из сафлора при влажности 83,0% – 15 корм. ед. и 1,3 кг переваримого протеина.

Возможность произрастания культуры сафлора в условиях богары, его нетребовательность к почвам, уходу, способность накапливать значительную зеленую массу в ранневесенний период и высокая питательность подсказали целесообразность применения его на корм скоту.

Продуктивность семенников различных сортов сафлора

Изучив более 10 сортообразцов сафлора, выявили наиболее продуктивные из них для получения зеленой массы. Затем была поставлена задача исследовать и выявить сорта, обеспечивающие в условиях богары Таджикистана наибольший урожай семян с высокой масличностью.

Известно, что важный элемент структуры урожая зерна сафлора – количество корзинок на каждом растении, число семян в корзинке и масса 1000 семян.

У сорта Шифо на одном растении образовывается в среднем около 27,0 корзинок, в каждой из которых 33,2 крупных семян, масса 1000 семян – 32,7 г, семенная продуктивность с одного растения – 26,3 г, биологическая урожайность семян – 31,6 ц/га (табл. 5).

 

Таблица 5.

Элементы структуры урожая семян сафлора различных сортообразцов

Сорт	Количество, шт.		Масса, г		Биологический урожай, ц/га
	корзинок на одном растении	семян в одной корзинке	семян с одного растения	масса 1000 семян
Милютинский 114 (ст.)	18,8	24,3	18,2	31,5	22,8
ВИР 489	25,2	31,6	23,7	31,8	28,4
Местная 498	21,6	30,9	19,4	29,2	23,3
ВИР-454	25,7	32,0	25,2	32,3	30,2
ВИР 483	20,5	28,6	18,7	30,0	22,4
Шифо	26,9	33,2	26,3	35,7	31,6
Местная 492	19,9	30,0	17,6	27,8	21,1
Местная 260	24,5	30,4	25,0	32,1	30,0
ВИР 376	17,7	24,5	17,8	29,7	21,4
Местная 505	23,3	30,0	22,6	31,0	27,1
ВИР 467	21,4	26,9	22,2	30,3	26,6

 

По приведенным данным в таблице 6 видно, во все годы исследований наибольшую урожайность семян обеспечивал сорт Шифо, в среднем за три года – 24,3 ц/ га, у ВИР-464 – 23,2 ц/га.

 

Таблица 6.

Урожай семян сафлора в зависимости от сорта, ц/га

Сорт	Год			Среднее	Отклонение от стандарта
	2018	2019	2020
Милютинский-114 (ст.)	16,7	20,7	17,8	18,4	-
ВИР-489	20,6	26,2	22,2	23,0	+4,6
ВИР-498	16,8	20,9	18,1	18,6	+0,2
ВИР-454	21,9	25,9	21,8	23,2	+4,8
ВИР-483	25,7	21,0	18,5	18,4	± 0
Шифо	22,4	27,5	23,0	24,3	+5,9
Местная-492	16,1	20,2	17,1	17,8	–0,6
Местная -260	20,5	24,2	21,3	22,0	+3,6
ВИР 376	14,9	19,3	16,2	16,8	–1,6
Местная 505	19,6	23,4	20,9	21,3	+2,9
ВИР 487	18,0	22,7	20,5	20,4	+2,0

 

Таким образом, по результатам трехлетних испытаний различных сортов сафлора выявлено, что для возделывания в условиях обеспеченной осадками богары Таджикистана перспективным считается сорт Шифо. Он выведен из исходного материала каталога ВИР под номером 494 методом индивидуального отбора. Растения отличаются высокорослостью – в условиях обеспеченной осадками богары стебли достигают 145…150 см. Листья продолговато–ланцетные, расположенные в очередном порядке, крупные, цельнокрайние, почти сидячие. Ветвистость высокая – 14…18 ветвей первого порядка, каждая из которых оканчивается корзинкой. На ветвях первого порядка часто образуются 4…5 ветвей второго порядка и несущие корзинки с семенами. На одном растении – 20…30 корзинок. Цветок трубчатый, пятираздельный, оранжевой или желтой окраски. В корзинке от 30 до 65 семян, масса 1000 штук – 34…40 г. Семена белые, голые, блестящие, оболочки – 34…39% массы семянок. Содержание жира в сухом ядре – 55…60%, масличность целой семянки – 30…34%. Сорт относится к среднескороспелой группе. При весеннем посеве продолжительность вегетационного периода 100…120 дн., зимнем (в декабре) – 170…180 дн.

Выводы. Развитие стабильного, устойчивого сельского хозяйства в суровые засушливые годы в Российской Федерации, Казахстане и Таджикистане подчеркнуло преимущества культуры сафлора, произрастающего в Египте и Индии. Изучены его биологические особенности, продуктивность, накопление масличности и развитие болезней растений. Созданы сорта сафлора масличного, обладающие адаптивным потенциалом, сочетающие стабильную урожайность и достаточную масличность. В условиях потепления климата сорта обеспечат продовольственную безопасность вышеупомянутых стран.

About the authors

S. K. Temirbekova

All-Russian Research Institute of Phytopathology

Author for correspondence.
Email: sul20@yandex.ru

Grand PhD in Biological Sciences, Professor

Russian Federation, Moscow region

I. M. Kulikov

Federal Scientific Selection and Technology Center for Horticulture and Nursery

Email: sul20@yandex.ru

Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

Yu. V. Afanasyeva

Federal Scientific Selection and Technology Center for Horticulture and Nursery

Email: sul20@yandex.ru

PhD in Agricultural Sciences

Russian Federation, Moscow

O. O. Beloshapkina

Russian State Agrarian University-Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: sul20@yandex.ru

Grand PhD in Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Moscow

N. A. Bome

Tyumen State University

Email: sul20@yandex.ru

Grand PhD in Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Tyumen

O. B. Polivanova

Russian State Agrarian University-Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: sul20@yandex.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Moscow

K. P. Korolev

Tyumen State University

Email: sul20@yandex.ru

PhD in Agricultural Sciences

Russian Federation, Tyumen

M. Zh. Ashirbekov

NAO “North Kazakhstan University named after Manash Kozybayev”

Email: sul20@yandex.ru

PhD in Agricultural Sciences

Kazakhstan, Petropavlovsk

M. S. Norov

Tajik Agricultural University named after Sh. Shotemur

Email: sul20@yandex.ru

Grand PhD in Agricultural Sciences, Professor

Tajikistan, Dushanbe

References

Supplementary files