Люцерна относится к роду Medicago L. Это обширный род, включающий до 61 вида, в состав его входят диплоидные, тетраплоидные и гексаплоидные виды. Наибольшее значение для производства имеют тетраплоидные виды: люцерна посевная, синяя (М. sativa L.), люцерна серповидная, желтая (М. falcata L.), люцерна изменчивая (М. varia Mart.) и люцерна гибридная, средняя (М. media Pers.).
Люцерна гибридная представляет собой культурный подвид люцерны изменчивой, сформировавшийся в результате межвидовой гибридизации между люцерной синей и желтой. В зависимости от характера приобретенного признака, в основном от окраски венчика цветков, гибридную люцерну делят на следующие группы: синегибридная с преобладанием в ней цветков синей и фиолетовой окраски; желтогибридиая с преобладанием цветков желтой окраски; пестро- гибридная с преобладанием пестрой с различными оттенками окраски цветков; синепестрогибридная с преобладанием в ней растений, имеющих пеструю окраску цветков.
Люцерну посевную возделывают преимущественно в республиках Средней Азии и Закавказья; люцерну гибридную, укосная площадь которой составляет 74,7% от общей площади люцерны, возделываемой в СССР,— в Прибалтике, на Украине, Северном Кавказе, Юго-Востоке, в Центрально — Черноземной зоне РСФСР, Северном и Западном Казахстане, в Восточной и Западной Сибири.
Люцерна — многолетнее растение с мощно развитой корневой системой и хорошо выраженным главным корнем. Главный стержневой корень проникает на значительную глубину, достигая на легких почвах 16 м. Основная масса корней (50—60%) располагается в пахотном горизонте. На корнях люцерны образуются клубеньки, наибольшее количество которых формируется на тонких боковых корнях.
На переходе между корнем и стеблем расположена утолщенная часть стебля, так называемая коронка. На ней формируется зона кущения, где закладываются почки. Коронка в зависимости от вида люцерны погружена в почву на глубину 1,5—10 см.
При весеннем отрастании или после скашивания образуется розетка стеблей с укороченными междоузлиями. Люцерна во взрослом состоянии образует мощный прямостоячий или развалистый куст высотой 70—150 см с большим числом стеблей. Стебли травянистые, с 10—20 междоузлиями, полые или заполнены паренхимой. До цветения стебли мягкие и сочные, с началом цветения они грубеют.
Листья с прилистниками, тройчатосложные. Облиственность высокая, в зависимости от укоса и условий возделывания колеблется от 30 до 60%.
Соцветие — головчатая или цилиндрическая кисть длиной 2—12 см, число цветков в соцветии 15—50. Цветок мотылькового типа, окраска венчика синяя, желтая, светло — голубая, фиолетовая (различных оттенков), сиреневая, розовая и почти белая.
Плод — многосемянный боб, прямой, серповидный или спирально закрученный в 1—4 оборота. Окраска зрелых бобов от светло-коричневой до темно-бурой (рис. 10).
Семена относительно крупные, почковидной формы. Окраска желтая с темно-бурым оттенком. Масса 1000 семян 1,4—2,6 г.
Семена люцерны при наличии влаги начинают прорастать уже при температуре 1—2°С, однако жизнеспособные всходы появляются при температуре 5—6°С. При оптимальной влажности почвы (60% ПВ) лучшая температура для прорастания семян 15—20°С. При таких условиях всходы появляются на четвертый-пятый день после посева. Оптимальной температурой для дальнейшего роста и развития люцерны является 20—25°С. Весеннее отрастание у люцерны начинается при температуре 5—9°С. Люцерна — морозостойкая и зимостойкая культура. Она способна на открытых местах переносить заморозки до 20—25°С, а при глубине снежного покрова 20—40 см — до 40°С.
Для нормального роста и развития люцерна требует большого количества влаги. Для набухания и прорастания семян необходимо 125% воды от воздушно-сухой массы. Максимальный урожай зеленой массы и сена люцерны получают при поддержании влажности почвы на уровне 60—80% ПВ. Имея огромную листовую поверхность, люцерна испаряет много влаги. По данным научных учреждений, на образование одной весовой единицы сухого вещества люцерна в разных зонах страны расходует 700— 1200 единиц воды.
Будучи очень требовательной к почвенной влаге, люцерна весьма устойчива к атмосферной засухе, что ставит ее в разряд засухоустойчивых кормовых растений.
Люцерна — светолюбивая культура, особенно в первый период вегетации, что необходимо учитывать при определении сроков посева. Недостаток света задерживает рост и развитие люцерны. Поэтому при покровном посеве она в первый год жизни растет очень медленно и сильно изреживается.
Люцерна сравнительно нетребовательна к почвам. Однако более высокие урожаи дает на черноземных, каштановых, бурых и сероземных, а также на плодородных суглинистых и супесчаных почвах. Кислые почвы переносит плохо: задерживается развитие клубеньковых бактерий. Непригодны под люцерну засоленные, заболоченные и малокультурные земли.
В настоящее время для возделывания люцерны в полевых севооборотах районировано 69 местных и селекционных сортов. Из местных сортов наиболее распространены Семиреченская, Узгенская, Токмакская, Самаркандская, Славянская, Хивинская, Апаранская и Нахичеванская, из селекционных — Зайкевича, Ташкентская 3192, Милютинская 1774, Веселоподолянская 11, Марусинская 425, Иолотанская, Азербайджанская 5, Азербайжданская 262, Вахшская 233, Вахшская 300, Карагандинская 1, Кокше, Омская 8893, Камалинская 930.