Роль пчелоопыления в получении высоких и стабильных урожаев крупноплодных сортов подсолнечника

Сортимент крупноплодного подсолнечника постоянно пополняется, что свидетельствует о наличии устойчивого спроса на данную продукцию. В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений Российской федерации зарегистрировано 19 крупноплодных сортообразцов (Приложение 1). Подтверждением растущего спроса на крупноплодный подсолнечник является увеличение доли сортов специального назначения кондитерского типа с большой массой 1000 семянок в общей структуре сортовых посевов подсолнечника. Так, например, в хозяйствах Краснодарского края доля крупноплодных сортов в общей структуре сортовых посевов подсолнечника за 10 лет с 2005 по 2015 годы увеличилась с 3 до 28 %, то есть в 9,3 раза.
Кондитерский подсолнечник является крупносемянной формой этой культуры, удовлетворяющей специфическим потребительским свойствам по качеству семянок, таким, как размер, цвет, обрушиваемость лузги и т.д.
В зарубежной научной литературе приводится перечень основных селекционных признаков, которые отличают кондитерские сортообразцы подсолнечника от масличных. Во-первых, это подсолнечник, который выращивается для потребления ядер семянок, а не для получения масла. По этой причине масса 1000 семянок должна быть не менее 100 г. Ядро семянки также крупнее и не так плотно прилегает к лузге, как у сортообразцов масличного подсолнечника. Лузга обычно составляет 40 и более процентов, а ее окраска черно-полосатая или белая. Содержание жира у зарубежных кондитерских сортов находится, как правило, на уровне 30 %. В то же время сорта отечественной селекции имеют масличность на уровне 43-45 %, а лузжистость – не более 30 %. Это позволяет использовать их как при выращивании крупноплодного сырья, так и выработки масла.
Существует множество направлений использования семянок конди-терского подсолнечника, которые в значительной степени определяются на-личием предприятий перерабатывающей промышленности, уровнем разви-тия рыночных отношений в стране и менталитетом населения. За рубежом, как правило, самая крупная фракция семянок (сход с решета диаметром 9 мм) поступает на рынок в необрушенном поджаренном и подсоленном виде и продается как легкая закуска. Эта часть семян составляет обычно 25 % от общего объема производства кондитерского подсолнечника.
В России это основной вид использования кондитерского подсолнечника, в то время как за рубежом существует целая индустрия продуктов, в состав которых входят ядра семянок.
Для обрушивания за рубежом используется средняя фракция семянок кондитерского подсолнечника (проход сквозь решето диаметром 9 мм, но сход с решета диаметром 7 мм). Доля этой фракции обычно составляет от 40 до 60 % от общей массы. Масса 1000 ядер семянок должна составлять не менее 80 г. Зачастую эти ядра поджариваются в подсоленном виде и затем продаются расфасованными в пакетики. Другая часть ядер продается в сыром несоленом виде, а также используется как ингредиенты салатов, выпечки многокомпонентного (multi-grain bread) хлеба, кулинарных изделиях. В пищевой индустрии США также отмечены следующие направления использования ядер семянок кондитерского подсолнечника; (Приложение 2)
— смешанные композиции с медом, маслом и солью;
— как ореховая основа для приготовления различных кондитерских
изделий;
— как добавка к мясным, рыбным и овощным блюдам;
— как начинка и посыпка на мороженом и пирогах;
— попкорн из ядер семянок с сахаром;
— горячий завтрак из зерновых и йогурт;
— легкая закуска к большинству напитков;
— производство освежающих напитков;
— дражирование шоколадом, сахаром, патокой и т.д.
Питательная ценность ядер подсолнечника такова, что позволяет их отнести к категории так называемых «оздоравливающих» продуктов. Одной из главных особенностей подсолнечных ядер является высокое содержание железа – в 2 раза больше, чем в изюме. Они также являются хорошим источником цинка, калия, тиамина, витамина Е и превосходным источником пищевой (диетической) клетчатки.
Ядра также содержат уменьшенное количество насыщенных жирных кислот, что снижает уровень холестерина в крови. Все это дает основание фирмам присваивать продукции, содержащей ядра подсолнечника, такие привлекательные названия, как «натуральный продукт», «продукт для спортсменов», «продукт природа». Употребление этих терминов делает продукцию популярной, особенно если ее цена конкурентоспособна.
Во время визита делегации сотрудников нашего института в КНР нас ознакомили с работой фабрики по производству лечебного средства для борьбы с сердечнососудистыми заболеваниями. Основным компонентом при этом служили семена крупноплодного подсолнечника, выдержанные в отварах лечебных трав. После непродолжительного кипячения семена высушивались и расфасовывались в пакетики. При этом фабрика работала в трехсменном режиме, что указывает на наличие устойчивого спроса на данную продукцию. Основные поставки осуществлялись в страны юго-восточной Азии и на африканский континент.
За рубежом самая мелкая фракция семянок кондитерского подсолнечника (проход сквозь решето диаметром 7 мм) составляет от 15 до 20 % общей массы семянок. Она используется на корм птицам и мелким домашним животным как в чистом виде, так и в различных смесях. Эти смеси содержат различные пропорции семян кондитерского подсолнечника, пшеницы, овса, кукурузы, сорго и проса.
Многообразие направлений использования кондитерских форм под-солнечника и постоянно растущий рынок сбыта продукции их переработки стимулировал развертывание селекционных программ во многих странах мира. В результате за рубежом уже в 60-70-х годах прошлого века были выведены такие крупноплодные сорта, как Командор, Мингрен, Сандак, Стадион и другие, послужившие исходным материалом для создания в последующие годы гибридов подсолнечника аналогичного типа.
Подсолнечник является типичной перекрестноопыляющейся энтомо-фильной культурой. На нем собирают нектар и пыльцу многие насекомые, однако лишь медоносная пчела способна обеспечить полноценное опыление этой культуры и создать достаточную нагрузку насекомых-опылителей.
Низкий уровень завязываемости при самоопылении и избыточное выделение нектара у подсолнечника выработался как признак филогенетической адаптации к опылению насекомыми.
На рынке семян подсолнечника в Российской Федерации присутству-ют как сорта-популяции, так и межлинейные гибриды.
Процесс замены сортов-популяций гибридами начался в нашей стране более 30 лет назад, однако доля гибридов в общей структуре сортовых посевов подсолнечника в настоящее время не превышает 50 %. В зарубежных странах этот период продолжался не более 5 лет, что, по нашему мнению, объясняется в основном причинами коммерческого характера, свойственными странам с развитой рыночной экономикой.
В то же время, многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлена повышенная экологическая стабильность урожайности сортов-популяций по сравнению с гибридами в различных ус-ловиях внешней среды. Особенно резкие различия отмечены по результатам исследований, проведенных в жестких почвенно-климатических условиях.
Рассматривая преимущества гибридов подсолнечника, большинство исследователей склоняются к тому, что гибриды отличаются выровненно-стью по высоте растений, срокам цветения и созревания. Это позволяет су-щественно уменьшить потери урожая при комбайновой уборке и получить однородный по влажности ворох. В некоторых случаях преимущество гиб-ридов выражается в повышенной устойчивости к болезням, особенно, когда доминантные гены, контролирующие этот признак, присутствуют и в мате-ринской, и в отцовской форме. Очень важным достоинством гибридов по сравнению с сортами-популяциями является также их повышенная самофер-тильность, позволяющая избежать резкого снижения урожайности при не-достатке насекомых-опылителей. Так, например, в опытах зарубежных уче-ных сорт Передовик имел самофертильность на уровне 14-15 %, а сорт Спутник – 18-27 %, в то время как гибриды в среднем – 85-88 %. По другим данным, степень самофертильности у гибридов была в 7-8 раз выше, чем у сортов-популяций.
Исследования, проведенные во ВНИИМК А.Н. Зайцевым показали, что средняя самофертильность 15-ти изученных сортов отечественной селекции составила 13,4 % с колебаниями от 6,1 % у сорта Флагман до 20,1 % у сорта Бузулук. В этих же условиях средняя самофертильность 15-ти межлинейных гибридов (10 отечественных и 5 иностранных) составила 48,2 % с колебаниями от 20,6 % у гибрида Воронежский-1 до 75,0 % у гибрида Кубанский 930. (Приложение 3)
Таким образом, низкая самофертильность сортов-популяций подтверждена в исследованиях многих отечественных и зарубежных ученых. Этот признак имеет генетическую природу и происходит из особенностей методики селекции сортов-популяций, подразумевающей использование перекрестного опыления и выделения самостерильных биотипов на всех этапах селекционного процесса.
Насколько это может быть опасно для реализации потенциальной продуктивности сортов в условиях недостатка насекомых-опылителей, мож-но судить по данным иностранных ученых, сравнивавших урожайность гиб-рида Санкросс 843 и сорта Рекорд. Так, в вариантах без опыления насекомыми урожайность семянок у гибрида составила 14 г/ растение, а у сорта всего 0,4 г/растение, то есть в 35 раз меньше. В то же время, при полноценном опылении с соблюдением оптимальной нагрузки пчелосемей (2,5 шт/га) различия в урожайности гибрида и сорта были незначительными (47 г/растение и 41 г/ растение соответственно).
В работах иностранных ученых установлена взаимосвязь между са-мофертильностью и урожайностью подсолнечника, при которой увеличение завязываемости на 1 % приводит к увеличению урожайности на 0,5 г с одного растения. Нетрудно подсчитать, что при различии в завязываемости на 35 %, которое наблюдается между сортами и гибридами, прибавка урожайности на одно растение за счет данного фактора может достигать 17,5 г, а в пересчете на гектар посева – 7,0 ц/га. (Приложение 4)
Однако ситуация в ряде случаев может оказаться значительно более критической, особенно если сравниваются показатели сорта с низкой и средней самофертильностью с показателями гибрида, обладающего высокой самофертильностью. (Приложение 5)
С учетом этих и аналогичных данных некоторые исследователи счи-тают, что исторически лимитирующим фактором в производстве подсолнечника являлось недостаточное опыление как результат возделывания самостерильных сортообразцов. Именно замена сортов-популяций самофертильными гибридами, по их мнению, способствовала переходу на новый уровень продуктивности подсолнечника.
Таким образом, можно предположить, что наличие существенных различий по самофертильности между сортами-популяциями и межлиней-ными гибридами может являться причиной грубых искажений в оценке по-тенциальной продуктивности сортов-популяций при их испытании в системе Госсортсети, а также при закладке демонстрационных опытов и проведении экологического сортоиспытания.
Потери урожайности от недостаточного пчелоопыления у сортов подсолнечника могут достигать 25 и более процентов, в то время, как у гибридов эта величина не превышает 10 %. В сравнении с другими нарушениями основных элементов технологии возделывания подсолнечника недостаточное пчелоопыление сортов занимает, по мнению иностранных исследователей, первое место по влиянию на снижение урожайности.
Так, например, в Индии при недостатке насекомых-опылителей сорта-популяции отличались настолько низкой самофертильностью, что обеспечивали урожайность на уровне 3 – 5 ц/га. Особенно эта проблема проявлялась в сезон дождей. Только после внедрения самофертильных гибридов проблема опыления насекомыми стала менее важной.
Для устранения неблагоприятного воздействия этого фактора необходимо обеспечивать дополнительное пчелоопыление сортов подсолнечника.
В то же время необходимо учитывать, что предпочтение пчел подсолнечнику среди других медоносных растений-конкурентов сравнительно невелико. По данным некоторых исследователей, оно не превышает 15-20 % по отношению к общему весу собранной пыльцы.
В практическом плане это означает следующее: если около массива подсолнечника расположены участки с наличием других медоносов, таких как луговое разнотравие, посевы гречихи, фацелии, эспарцета и т.д. то веро-ятность посещения пчелами подсолнечника будет неопределенной.
Так, например, при посещении сотрудниками нашего института одного участка гибридизации подсолнечника в Волгоградской области оказалось, что вокруг него расположен массив лугового разнотравья. В результате этого, несмотря на большое количество пчелосемей, участок гибридизации посещали лишь единичные пчелы. Аналогичная ситуация неоднократно отмечалась нами и при наличии в непосредственной близости от участков гибридизации посевов других медоносов.
Большое значение на пчелопосещаемость оказывает и аттрактивность (привлекательность) отдельных сортов подсолнечника. По данным ВНИИМК сорт СПК отличается хорошей аттрактивностью для пчел, а сорт Лакомка хорошей и средней привлекательностью. Важным фактором при этом является нектаропродуктивность и пыльцевая продуктивность сорта. Среднее содержание сахара в цветке различных сортов подсолнечника варьирует от 0,4 до 0,6 мг, а концентрация сахара в нектаре в среднем составляет 50 %. Установлено также, что крупноплодные сорта и гибриды иностранного происхождения обычно выделяют меньше нектара и с меньшей концентрацией сухих веществ в нем, чем у российских крупноплодных сортов типа СПК, Лакомки, Орешек и др.
По нашему мнению, это обусловлено различием в происхождении крупноплодных сортов российского и зарубежного происхождения. Так, например, крупноплодные сорта селекции нашего института СПК, Лакомка, Орешек, Джинн ведут свое происхождение от высокомасличных отечественных сортов, а они, в свою очередь, обладают повышенной нектаропродуктивностью и обильным выделением пыльцы. Зарубежные сорта и гибриды изначально базировались на стародавнем груболузжистом низкомасличном исходном материале с пониженной нектаропродуктивностью и слабым выделением пыльцы.
Для полноценного опыления подсолнечника ульи пчел размещают на поле в начале цветения. Своевременному проведению данного мероприятия необходимо уделять большое значение, поскольку преждевременный, до начала цветения массива подсолнечника, вывоз пасек может заставить пчел искать другие источники пыльцы или нектара.
Пчелосемьи размещают группами по центру или по периметру поля с интервалом 200 – 300, максимум до 500 метров.
Нагрузка пчел должна составлять: минимальная – 0,5 улья/га, опти-мальная – 1-1,5 улья/га и максимальная – 2-2,5 улья/га. Превышение нагрузки пчелосемей свыше 2,5 улья на гектар также нецелесообразно, по той же причине – можно спровоцировать пчел на поиск других медоносов.
На поведение пчел существенное влияние оказывают метеорологиче-ские факторы. Высокие температуры 35 – 38 0С способствуют абортивности пыльцы, уменьшают лет пчел, а в сочетании с низкой относительной влажности воздуха уменьшают завязываемость семян. (Приложение 6) Холодная сырая погода во время цветения также оказывает неблагоприятное влияние на пчелопосещаемость.
Большое значение имеют колебания температуры в период цветения. Критическое отношение максимальной и минимальной температуры оцени-вается как от 2,5 : 1 до 3 : 1. Другими словами, если сложатся такие условия, что максимальная дневная температура составит 35 0С, а минимальная 14 0С и ниже, можно ожидать резкого снижения завязываемости семян. Аналогичные результаты получаются при холодной дневной температуре с максимальной 19 0С в сочетании с низкой минимальной температурой 14 – 16 0С.
Частые дожди в период интенсивного цветения подсолнечника сни-жают завязываемость семян, поскольку увеличивается влажность и липкость пыльцевых зерен. Зачастую пыльца полностью смывается осадками. (Приложение 7)
Большую опасность для оплодотворения подсолнечника представля-ют также резкие колебания относительной влажности воздуха (95 55 %), низкая относительная влажность в сочетании с высокой температурой (20 % / 35-38 0С, а также высокая относительная влажность воздуха в сочетании с высокой температурой, особенно в ранние утренние часы. Во всех этих слу-чаях происходит резкое снижение пыльцевой продуктивности, приводящее к уменьшению процента оплодотворения. Следовательно, влияние погодных условий на пыльцевую продуктивность, выделение нектара и пчелопосещаемость, различно и многообразно. По мнению зарубежных исследователей, оно значительно сильнее по своему воздействию, чем многие приемы агротехники. Для достижения высоких показателей по урожайности у подсолнечника необходимо, таким образом, не только обеспечивать полноценное пчелоопыление, но и размещать посевы в регионах с оптимальным сочетанием метеорологических факторов.

Приложение 1

Сортовой состав крупноплодного подсолнечника

в Российской Федерации

Приложение 2

Направления использования ядер семянок крупноплодного подсолнечника

в пищевой индустрии США

— смешанные композиции с медом, маслом и солью;

— как ореховая основа для приготовления различных кондитерских             изделий;

— как добавка к мясным, рыбным и овощным блюдам;

— как начинка и посыпка на мороженом и пирогах;

— попкорн из ядер семянок с сахаром;

— горячий завтрак из зерновых и йогурт;

— легкая закуска к большинству напитков;

— производство освежающих напитков;

— дражирование шоколадом, сахаром, патокой и т.д.

Приложение 3

Завязываемость семян у сортов и гибридов подсолнечника в отсутствие

насекомых-опылителей, %

Приложение 4

Завязываемость семян у сортов и гибридов подсолнечника в отсутствие

насекомых-опылителей, %

Приложение 5

Прибавка урожайности гибридов подсолнечника над сортами за счет

повышенной самофертильности

Приложение 6

Влияние температуры на самофертильность подсолнечника и

активность пчел

Приложение 7

Влияние относительной влажности воздуха на самофертильность подсолнечника и активность пчел