Морфологические особенности и требования люцерны к условиям внешней среды в период цветения — причина значительных различий в биологии ее цветения и опыления.
Большое значение имеет и то обстоятельство, что урожай семян в значительной степени зависит от климатических факторов, особенно во время цветения. Существует мнение, что люцерна является «капризной» культурой, и продуктивность ее (на семена) больше зависит от погодных условий года, чем от агротехнических мероприятий. Такое мнение в значительной степени соответствует действительному положению вещей. Поэтому крайне необходимо хорошо знать условия и факторы, способствующие обильному цветению и плодоношению люцерны. Один стебель (с боковыми ветвями) отцветает в среднем за 25 дней. Цветки и соцветия на стебле цветут, начиная от его основания к верхушке одновременно по 3—5 соцветий. Продолжительность цветения одного соцветия 4—7 дней.
Продолжительность цветения одного цветка составляет в среднем 1—4 дня. За начало цветения принимают тот момент, когда верхняя половина паруса отделяется от лодочки и становится перпендикулярно. Исследованиями, проведенными в СССР и Болгарии, установлено, что цветение у люцерны начинается при солнечном освещении и главным образом при повышении температуры и
снижении относительной влажности воздуха. Такие условия обычно наблюдаются в первой половине дня. Цветение начинается рано утром и интенсивно продолжается до 14—15 ч, после чего интенсивность его резко снижается. Это результат приспособления растения к условиям внешней среды. В благоприятных условиях опыление почти всех цветков происходит в тот же день, когда они становятся готовыми для этого.
Продолжительность цветения зависит не только от интенсивности опыления, но и от жизнеспособности рыльца пестика, которое является весьма нежным и чувствительным к условиям внешней среды и может принимать пыльцу в основном в первые дни созревания цветков.
Пыльца сохраняет свою жизнеспособность в течение очень длительного времени. Прорастание пыльцевых зерен сильно задерживается во влажную и дождливую погоду.
Специальными опытами доказано, что существует положительная корреляция между жизнеспособностью пыльцы и урожаем семян. Одновременно для проведения селекционной работы требуются растения со стерильной пыльцой. Использование форм (линий) с цитоплазматической мужской стерильностью в качестве материнской формы является одним из способов получения гибридных семян люцерны.
Большинство авторов считают люцерну преимущественно или даже исключительно перекрестноопыляющимся растением и отрицают возможность самораскрытия (автоматическое раскрытие) и самоопыления или допускают последнее как редкое явление, которое на практике не имеет значения для получения высоких урожаев семян.
У люцерны опыление протекает в два этапа. Первый этап называется раскрытием цветков. Он характеризуется тем, что колонка (тычинки и столбик) мгновенно выбрасывается из лодочки и с силой ударяется о насекомое (при перекрестном опылении) или о парус
при самоопылении. Одновременно с этим разрывается оболочка рыльца, пыльники раскрываются и выделяется пыльца. Колонка поднимается вверх параллельно парусу. После этого в нормальных погодных условиях наступает второй этап — оплодотворение. Следовательно, у люцерны возможно раскрытие цветков и без оплодотворения.
Иногда, хотя и редко, можно наблюдать самораскрытие (автоматическое раскрытие), то есть пестик колонки выходит из лодочки сам, без вмешательства извне. В этом случае тургор цветка играет большую роль. Он зависит от влажности почвы и воздуха, от температуры, силы ветра, освещенности и др. Обусловливается это и наследственными особенностями.
В Болгарии Илиеву (1942) и Маслинкову (1958, 1959) не удалось установить ни одного случая автоматического раскрытия цветков, несмотря на многочисленные и точные наблюдения, проведенные в Пловдиве.
Щерева (1962) сообщает, что в условиях Добруджи при сочетании высокой температуры, высокой относительной влажности воздуха и безоблачной погоды может самоопыляться до 39 % цветков.
Второй этап при опылении цветков люцерны — оплодотворение — также зависит от ряда условий. Согласно некоторым авторам, люцерна является в значительной степени самофертильным растением, то есть при опылении собственной пыльцой у нее происходит и оплодотворение, в результате чего появляется плод. Самофертильность и ее степень устанавливаются с помощью принудительного раскрытия цветков (например, путем надавливания пальцами у основания цветка).
Илиев (1942) установил, что самофертильность в условиях Пловдива является редким явлением (5,2 %), поэтому почти не имеет практического значения, так как в небольшом числе образовавшихся бобов содержалось только 50 % семян по сравнению с бобами, полученными в результате перекрестного опыления. К этому следует добавить, что в результате самооплодотворения (инцухта) потомство таких растений получается менее жизнеспособным. Растения отличаются укороченными междоузлиями, меньшей высотой, меньшим числом цветков, низким сбором сена и семян, высоким процентом стерильности пыльцы и т. п. Эти признаки усиливаются в следующих поколениях. Вот почему на практике всегда следует создавать условия благоприятные для перекрестного опыления.