Многолетние травы развиваются по типу озимых, яровых и двуручек. Люцерна по типу развития относится к группе двуручек. От всходов и до ухода в зиму она формирует однотипные побеги, различающиеся по возрасту. Побеги весеннего срока заложения проходят полный цикл развития в этом же году, остальные побеги перед уходом в зиму находятся на разных этапах развития. Лучше перезимовывают побеги более поздних сроков заложения, на ранних этапах органогенеза. Проследим весь цикл развития люцерны в первый год жизни от семени до семени.
Семена люцерны в благоприятных для прорастания условиях набухают и трогаются в рост. Через пять –семь дней на поверхности почвы появляются семядоли, имеющие очень важное значение для жизни молодого растения. Между семядолями имеется точка роста, находящаяся в этот период на первом этапе органогенеза.
Наиболее быстро растет в это время корень и гипокотильная часть стебля. В основании верхушечной точки роста закладываются сначала листовые валики, а затем меристематические бугорки, дающие начало побегам второго порядка. При определенных условиях они повторяют рост и развитие осевого побега. Верхушечная точка роста к этому времени вступает во второй этап органогенеза.
Переход растений к третьему этапу органогенеза в зависимости от способа посева наступает неодновременно и характеризуется более активной дифференциацией конуса нарастания. Из меристематического валика, появившегося из основания верхушечного конуса нарастания, образуется не только прилистник, лист и зачаток бокового побега, но и более крупный бугорок, дающий начало пазушному соцветию. В пазухе одного листа формируются две расположенные почки. Дона из них в дальнейшем развивается в кисть, а другая–в боковой побег второго порядка. Генеративная почка развивается значительно быстрее вегетативной и превосходит её по размерам. Меристематические валики закладываются раньше у растений бескровных посевов, на подпокровных–они образуются на три–четыре дня позже. Из-за сильного затенения покровной культурой точки роста боковых побегов люцерны с первого по седьмой ярус так и остаются на втором этапе органогенеза. У растений широкорядного посева к третьему этапу переходят точки роста побегов всех ярусов. Растения сплошного беспокровного посева в этом отношении занимают промежуточное положение.
Четвертый этап органогенеза означает дифференциацию зачаточного конуса соцветия на цветочные бугорки, образующиеся на оси соцветия сверху вниз.
На пятом этапе органогенеза цветочные бугорки развиваются в цветки.
В этот период отмечается усиленный рост прицветников. Некоторое время цветок остается открытым, а затем чашелистики смыкаются, и начинают закладываться элементы венчика. Тычиночные нити на пятом этапе разновелики (пять больших и пять малых). Пестик имеет форму, типичную для сорта.
Шестой и седьмой этапы органогенеза у люцерны проходят почти одновременно и характеризуются подготовкой мужских и женских гамет к оплодотворению (микро- и макроспорогенез).
В конце седьмого этапа отмечается усиленный рост междоузлий, цветоножек и покровных органов цветка. Оси кистей удлиняются, и растение от скрытой бутонизации переходят к фазе видимой бутонизации. Это означает переход к восьмому этапу органогенеза. Первой на дневную поверхность появляется кисть из пазухи пятого–шестого листа осевого побега, считая сверху, затем–кисть из пазух вышележащих листьев осевого побега, а далее–в такой же последовательности на ветвях первого, второго и последующих порядков.
Три–четыре кисти осевого побега, образовавшиеся первыми, всегда крупнее и более продуктивны. Заложившиеся в паре с ними вегетативные почки превращаются обычно в хорошо развитые побеги (7-10 см), которые принимают участие в формировании урожая семян; кисти, развившиеся позднее, менее продуктивны. Сопутствующие им вегетативные почки достигают только 1-2 см и остаются на четвертом–пятом этапах органогенеза. Заложение задаточных кистей люцерны продолжается довольно долго и зависит от погодных условий и влагообеспеченности. При избытке воды этот процесс настолько затягивается, что ко времени уборки большинство кистей оказывается цветущими. Такая люцерна слабо плодоносит. При достаточном увлажнении почвы на осевом стебле у растений широкорядного посева образуется 7-10 кистей, а у растений сплошного посева–5-7; на боковых ветвях–соответственно 4-5 и одна–3 кисти.
Цветение–девятый этап органогенеза. Он проходит в той же последовательности, что и бутонизация. К этому времени венчик уже имеет типичную для сорта окраску. Тычиночная колонка удлиняется и достигает рыльца пестика, готового к оплодотворению Цветение у люцерны довольно длительно и зависит от погодных условий, влажности почвы и состояния растений.
Семена начинают свое формирование после оплодотворения (10-й этап органогенеза) и заканчивают его в фазу созревания (11-12-й этапы органогенеза). Особых отличий в прохождении 10-11-12-го этапов органогенеза у люцерны первого года жизни не наблюдается. Фаза полного созревания наступает на широкорядном посеве всего на два-три дня раньше, чем на сплошном рядовом.
Формирование генеративных органов. У люцерны первого года жизни генеративные органы начинают формироваться на ранних этапах жизни растений (четвертый этап органогенеза). Образование соцветий может продолжаться до конца вегетации. Но наиболее продуктивные кисти закладываются до вступления растения в фазу полного цветения.
На развитие растений и количества соцветий большое влияние оказывают способы посева.
У люцерны широкорядного посева при лучшей обеспеченности светом, водой и пищей удлиняется период формирования органов плодоношения при ускорении ростовых процессов, число генеративных стеблей и кистей на одном растении в 3-4 раза больше, чем на рядовом, в каждой кисти закладывается на 25-30 % больше цветочных бугорков и семян в бобе, чем у растений сплошного посева.
По массе 1000 семян широкорядный посев может уступать обычным рядовым, потому что на нем в формировании урожая большое участие принимают ветви второго и третьего порядков, на которых образуются более мелкие семена. У люцерны второго года и последующих лет жизни в первом укосе вегетативные и генеративные побеги развиваются из перезимовавших побегов и почек.
Период от начала отрастания до начала заложения цветочных бугорков характеризует активность развития люцерны, период от начала заложения цветочных бугорков до начала цветения указывает на продолжительность дифференциации конуса нарастания. Первыми приступают к заложению цветочных бугорков растения на широкорядном и летнем пожнивном посевах. Основной фактор, влияющий на продолжительность этого процесса в условиях орошения–освещенность травостоя. На беспокровном и широкорядном посевах до поверхности почвы доходит соответственно в 2 и 5 раз больше света, чем на сплошном и подпокровном. Все это способствует формированию большого числа генеративных органов и лучшему их сохранению к уборке.
Нарастание и опадение кистей и бобов протекают по-разному и зависят от способа посева. На широкорядном посеве число цветков и бобов на растении увеличивается до конца фазы зеленых бобов, на сплошном посеве этот процесс обычно заканчивается в самом начале фазы. Однако 75-80 % кистей и бобов образуется в период полного цветения растений независимо от срока и способа посева. В годы с прохладной и дождливой погодой вследствие полегания и израстания люцерны ухудшаются условия цветения и плодообразования. Во влажные годы снижается активность насекомых–опылителей и увеличивается численность вредных насекомых. Это приводит к массовому опаданию цветков, бобов и даже кистей. Плодообразование на старовозрастных посевах принципиальных отличий не имеет.
Люцерна относится к перекрестноопыляющимся растениям. Восприимчивость рыльца у цветков посевной люцерны длится около 12 часов. Следовательно, раскрывшийся цветок должен оплодотвориться в тот же день. Для этого необходимо много насекомых–опылителей и достаточное количество жизнеспособной пыльцы. Люцерну опыляют в основном дикие одиночные пчелы и шмели. Медоносные пчелы в опылении люцерны практически не участвуют. Домашние пчелы посещают цветущую люцерну, но цветки почти не вскрывают; медоносные пчелы берут на люцерне не пыльцу, а нектар.
Видовой состав и численность диких пчел меняются как по годам, так и по укосам. Не все виды диких пчел, встречающихся на посевах, в одинаковой мере принимают участие в опылении. Люцерну первого укоса чаще опыляют пчелы из рода Мелиттурга, Андрена, Халиктус, Мелита и др. Во втором укосе основными опылителями являются Мегахиле, Мелита и др. Наиболее стойко переносят неблагоприятные погодные условия дикие пчелы из рода Цицера, Андрена и Мегахиле. Они первыми появляются на посевах после дождливой погоды и последними покидают поле перед дождем или в жаркие дни. Важное значение в повышении урожая семян имеет способность растений производить большое количество жизнеспособной пыльцы. В благоприятных условиях люцерна образует достаточное количество жизнеспособной пыльцы, обеспечивающей опыление цветков. Под влиянием засухи и других неблагоприятных условий наблюдается недостаток пыльцы, или она становится недоброкачественной. Независимо от погодных условий растения широкорядных посевов имеют более высокий процент жизнеспособной пыльцы, чем сплошные рядовые посевы.