Активность фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов сои в зависимости от условий различных природно-климатических зон КБР

№42-3,

Сельскохозяйственные науки

В статье приводятся результаты исследований по изучению влияния условий разных природно-климатических зон на симбиотическую деятельность и активность фотосинтеза растениями сои. Проведенные исследования показали, что наибольшую активность симбиоза растения сои показали в условиях предгорной зоны, при хорошей влагообеспеченности почвы. Более высокое содержание белка, протеина и жира отмечены также в условиях предгорной зоны. Белковая продуктивность раннеспелых сортов была выше в сравнении с позднеспелыми сортами. При возделывании сои в разных климатических зонах активность симбиоза и семенная продуктивность определяются как генотипом растений, так и погодными условиями. Наибольшую эффективность возделывания посевов сои можно добиться в условиях предгорной зоны.

Похожие материалы

Введение

В сельскохозяйственном производстве соя является одной из основных высокобелковых культур. Широкое ее использование ее связано с химическим составом семян, которые содержат 30-52 % полноценного белка, сбалансированного по аминокислотам, 17-27 % жира и около 20 % углеводов. Белок сои характеризуется высокой усвояемостью, хорошей растворимостью в воде. По содержанию незаменимых аминокислот он богаче, чем белок других зернобобовых культур. Главный белок семян сои – глицинин – способен при закисании свертываться (створаживаться).

Сою возделывают не только на зеленый корм, но и для силосования в смеси с кукурузой. Но в основном, сою возделывают на семена. Возделывая сою, хозяйства получают два полноценных урожая – белка и растительного масла.

Методы и объекты исследований

Длительное время широкое распространение сои на Северном Кавказе сдерживалось отсутствием хорошо адаптированных, пригодных к механизированной технологии возделывания сортов. Долгое время (1962-1978 гг), возделывался сорт ВНИИСК 1. Урожайность этого сорта варьировал в пределах 8,2 – 21,3 ц/га, а продолжительность вегетации 141-173 дня. Уборка позднеспелых сортов (ВНИИСК 1, ВНИИМК 6) проходила лишь после осенних заморозков – конец октября – начало ноября.

Исследования по выявлению приемов, влияющих на высокоактивный бобоворизобиальный симбиоз в зависимости от сортовых особенностей (в различных природно-климатических зонах), нами были выполнены в опытно-производственном хозяйстве «Опытное», Кабардино-Балкарского научно-исследовательского института сельского хозяйства - степная зона; ООО «Шэрэдж» - предгорная зона в 2010 – 2014 гг.

Почва опытных участков – чернозем обыкновенный (степная зона) и чернозем выщелоченный (предгорная зона), рНсол. – 6,5-7,0; содержание гумуса (по Тюрину) – 3,0-4,0 %; содержание фосфора (по Мачигину) – 13-18 мг/кг, калия (по Мачигину) – 220-250 мг/кг; бора – 0,38-0,47 мг/кг, молибдена – 0,19-0,30 мг/кг почвы.

Сумма активных температур – 3200-34000С. В наиболее влагообеспеченные (2007, 2008, 2009) годы влажность почвы, в период вегетации растений, находилась в пределах 60-80% НВ, а в более засушливых годах (2006, 2010) – 45-65% НВ.

При проведении исследований посев проводили в разные сроки: ранний срок посева (tо почвы – 8-100С), 3-я декада апреля; средний срок посева (tо почвы – 10-120С), 1-я декада мая; поздний срок посева (tо почвы – 12-140С), 2-я декада мая. Норма высева – 300-400-500 тыс. семян на 1 га. Способ посева – широкорядный.

Фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза определяли по формуле Веста, Бриггса и Кидда (А.А.Ничипорович, 1955, 1961). Симбиотический потенциал и удельную активность симбиоза рассчитывали по формулам, предложенным Г.С.Посыпановым, 1991.

Структурный анализ (индивидуальная продуктивность растений и биологический урожай) проводили по методике А.С.Митрофанова и др., 1971. Пробы растений отбирались перед уборкой (по 20 растений с каждой делянки). Определены коррелятивные связи между симбиотическими и фотосинтетическими потенциалами и продуктивностью сои.

В лабораторных условиях определяли качество зерна по содержанию протеина (по методу Къельдаля), а качество зеленой массы – по содержанию в ней питательных веществ.

Учет урожая производили методом сплошного обмолота растений с каждой делянки. Основные результаты исследований подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1973).

Результаты и обсуждение

При условии правильного подбора сортов температурный режим разных природно-климатических зон региона вполне соответствует биологии сои. Вместе с тем, при возделывании в богарных условиях в лимите часто оказывается влага.

В Кабардино-Балкарии количество осадков чаще всего уменьшается во второй половине лета, начиная с второй-третьей декады июля. В этих условиях, среднераннеспелые сорта отличаются более стабильной урожайностью семян, так как образование бобов и налив семян проходит в июне-июле, когда еще эффективно используются осадки, выпавшие в начале лета, а также почвенная влага, накопленная в зимне-весенний период.

При изучении и установлении степени приспособленности сортов к различным почвенно-климатическим условиям были проведены анализы по схеме, по которой учитывались, с одной стороны, биологические требования конкретного сорта, а с другой – длина дня (градус северной широты) в месте изучения сорта, сумма активных температур воздуха, условия увлажнения.

Если широта местности и сумма активных температур определяют возможность возделывания сортов определенной группы спелости, то условия увлажнения определяют, как возделывать этот сорт - без орошения или при поливе.

Проведенные исследования показали зависимость урожайности посевов сои от сортовых особенностей и природно - климатических факторов каждой климатической зоны (табл.1).

Таблица 1. Урожайность семян сои, ц/га

Сорт

Год

Средняя

2010

2011

2012

2013

2014

Степная зона

Ранняя 10 (раннеспел.)

16,6

18,3

17,5

18,8

16,9

17,6

Ходсон(среднераннес)

17,6

18,9

18,6

20,1

18,8

18,8

Пламя (позднеспелый)

15,8

18,3

14,3

17,1

13,8

15,9

Предгорная зона

Ранняя 10 (раннеспел.)

18,7

20,5

19,8

20,4

18,1

19,5

Ходсон (среднераннеспелый)

19,5

20,9

20,5

22,3

20,4

20,7

Пламя (позднеспелый)

16,5

20,1

15,1

19,7

14,9

17,3

НСР05 , ц/га

1,3

1,4

1,9

1,3

1,2

Исследования показали, что в предгорной зоне показатели урожайности посевов сои выше, чем в степной зоне. Это указывает на более оптимальные природно-климатические условия предгорной зоны в сравнении с степной.

Фотосинтетическая деятельность посевов также определяет степень адаптивности сортов к условиям произрастания. Исследования показали, что темпы формирования и размеры показателей площади листьев и фотосинтетического потенциала (ФСП) зависели от скороспелости сортов. Раннеспелые сорта (Ранняя 10) максимальную площадь листьев (около 20 тыс. м2/га) формировали уже в начале июля, среднераннеспелые (Ходсон – 23 тыс.м2/га) – к середине июля – начало августа; показатели ФСП и урожайность семян - невысокие (табл.1).

Среднеспелые сорта прекращали наращивать фотосинтетическую поверхность в фазе образования бобов (середина августа – начало сентября); площадь листьев варьировала в пределах 40 – 50 тыс.м2/га и длительное время находилась на этом уровне. В этот период отток пластических веществ в семена происходил при оптимальных, для этого процесса, температурах воздуха.

Позднеспелые сорта (Пламя) формировали наибольшую листовую поверхность в пределах 50 – 55 тыс.м2/га только к началу – середине октября. В это время пониженные температуры воздуха и частые ранние заморозки не способствовали нормальному оттоку пластических веществ из фотосинтезирующих органов в репродуктивные.

Результаты анализов фотосинтетической деятельности сои показали, что наибольшие показатели чистой продуктивности фотосинтеза за период вегетации имели раннеспелые сорта (в пределах 2,1 – 3,0 г/м2 в сутки).

В процессе онтогенеза наиболее высокие значения ЧПФ наблюдаются в начале вегетации. В этот период они мало зависят от сортовых особенностей. В фазе цветения-начала образования бобов, когда интенсивно формируется ассимиляционный аппарат, отмечалась наименьшая фотосинтетическая активность листьев. Максимальное накопление сухого вещества происходило в период образования бобов – налива семян; а площадь листьев к тому времени прекращает увеличиваться. Этим и обусловлено повторное увеличение чистой продуктивности фотосинтеза среднеспелых и среднепозднеспелых сортов (табл.2).

Таблица 2. Показатели продуктивности сортов сои

Сорт

Максим. S лист. тыс.м2/га

ФСП, млн.м2 дней

ЧПФ, г/м2 в сутк.

Число семян 1 раст.

Масса семян 1 раст.

Урож. ц/га

Степная зона

Ранняя 10

47,2

2,2

2,7

69

5,6

18,8

Ходсон

40,4

2,5

2,4

75

6,1

20,1

Пламя

48,9

2,3

2,2

55

4,4

15,8

Предгорная зона

Ранняя 10

49,7

2,5

3,0

72

5,8

20,4

Ходсон

42,8

2,9

2,9

78

6,3

22,3

Пламя

51,2

2,7

2,7

58

4,7

16,5

С увеличением площади листьев и фотосинтетического потенциала, в большинстве случаев, происходило снижение чистой продуктивности фотосинтеза. Наибольшее значение ЧПФ в начале вегетации (3,8 – 5,2 г/м2 в сутки) отмечалось в благоприятные по увлажнению годы (2011, 2013), наименьшие – в засушливые 2010, 2012 и 2014 годы (2,5 – 4,2 г/м2 в сутки).

Наибольшей урожайностью отличался сорт Ходсон, что подтверждается его более высоким линейным ростом (67,8 см) и лучшей облиственностью.

Изменчивость внешних признаков сои обусловлена генетическими и агротехническими факторами, резко отличающимися по степени своего воздействия на их фенотипическое проявление. Так, при одинаковых площадях питания, показатели признаков (высота прикрепления нижнего боба, масса семян с одного растения, ветвистость, высота растений, число бобов) обусловлены в большей мере агротехническими факторами и свидетельствуют о степени соответствия сорта агроклиматическим условиям зоны возделывания.

Анализ симбиотической деятельности показал, что в более благоприятные по температурному режиму и влагообеспеченности годы интенсивность формирования симбиотического аппарата была наибольшей. Наиболее слабое развитие клубеньков (меньшее их количество) наблюдалось в засушливой (степной) зоне, чем в предгорной (табл.3).

При наилучшей влагообеспеченности количество клубеньков увеличивалось, в среднем, на 20 %, а масса их - на 30 %. Разница по урожайности семян по вариантам опыта колебалась в пределах 1,5 – 4,7 ц/га.

Недостаточная влагообеспеченность снижала интенсивность фотосинтеза, что, в свою очередь, обусловливало слабое развитие клубеньков. А это, в конечном счете, отразилось на показателях продуктивности растений.

Таблица 3. Формирование симбиотического аппарата и элементы структуры урожая сортов сои

Сорт

Степная зона

Предгорная зона

Число клубен. шт. на 1 раст.

Масса клубен. г. на 1 раст.

Бобов на раст. шт.

Масса 1000 семян, г.

Число клубен. шт. на 1 раст.

Масса клубен. г. на 1 раст.

Бобов на раст., шт.

Масса 1000 семян, г.

Ранняя 10

17,8

0,30

15,7

157

19,6

0,34

18,2

163

Ходсон

14,2

0,18

22,7

167

15,8

0,23

24,8

171

Пламя

11,8

0,12

24,3

168

12,7

0,15

26,8

175

Заключение

Проведенные исследования показали, что наибольшую активность симбиоза растения сои показали в условиях предгорной зоны, при хорошей влагообеспеченности почвы.

Одним из важных показателей, характеризующих сорта сои, является белковая продуктивность. Наиболее высокое содержание белка, протеина и жира отмечены также в условиях предгорной зоны. Белковая продуктивность раннеспелых сортов была выше в сравнении с более позднеспелыми сортами.

Из вышеизложенного видно, что при возделывании сои в разных климатических зонах активность симбиоза и семенная продуктивность определяются как генотипом растений, так и погодными условиями. Наибольшую эффективность возделывания посевов сои можно добиться в условиях предгорной зоны.

Список литературы

  1. Хамоков Х.А. Зависимость продуктивности сои от различных агроприемов / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов «Актуальные проблемы региона». - Нальчик, 2005. - № 12. С. 37-39.
  2. Хамоков Х.А. Потребление азота растениями сои и его влияние на структуру урожая / Х.А.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 7. - 2005. С. 18-20.
  3. Хамоков Х.А. Урожай и качество семян зернобобовых в зависимости от сортовых особенностей и условий возделывания / Х.А.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 6. - 2006. С. 30-31.
  4. Хамоков Х.А. Экономическая эффективность возделывания зернобобовых культур в предгорной и степной зонах Кабардино-Балкарской Республики /Х.А.Хамоков //Межвузовский сборник научных трудов «Проблемы современного управления в АПК».- Нальчик – Владикавказ. 2007. С. 28-30
  5. Хамоков Х.А. Симбиотическая активность и фотосинтетическая деятельность зернобобовых в зависимости от микроэлементов / Х.А. Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 3(4). – 2007. С. 35-37.
  6. Хамоков Х.А. Активность симбиотической деятельности растений сои // Аграрная наука. 2014. № 5. С. 18-20.
  7. Хамоков Х.А. Доля фиксированного азота воздуха соей при вертикальной зональности.// Зерновое хозяйство. 2006. № 3. С. 22-23.
  8. Хамоков Х.А. Влияние сортовой специфичности и условий возделывания сои на симбиотическую деятельность посевов //Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 3-2. С. 63-66.
  9. Эркенов А.Н., Аушев М.Х., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Хамоков Х.А. Агротехническая эффективность комбинированного пахотного агрегата с активным рабочим органом // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 76. С. 343-352.
  10. Трепачев Е. О методах определения и размерах фиксации атмосферного азота бобовыми растениями / Е.Трепачев // Биологический азот в земледелии Нечерноземной зоны СССР. - М.- 1970. – С. 18 – 21.
  11. Хамоков Х.А. Влияние условий возделывания на фиксацию азота воздуха зернобобовыми культурами //Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 3-2. С. 66-70.
  12. Хамоков Х.А., Хамоков Э.Х. Влияние условий природно-климатических зон на активность фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов сои // В сборнике: Теория и практика современной науки материалы XIV Международной научно-практической конференции. Научно-информационный издательский центр «Институт стратегических исследований». 2014. С. 197-203.
  13. Хамоков Х.А., Хамоков Э.Х. Влияние условий различных природно-климатических зон на активность фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов сои // В сборнике: Теория и практика современной науки Материалы XIII Международной научно-практической конференции. Научно-информационный издательский центр «Институт стратегических исследований». 2014. С. 300-306.
  14. Хамоков Х.А., Хамоков Э.Х. Симбиотическая деятельность и урожай посевов сои в зависимости от способов обработки почвы в различных природно-климатических условиях Кабардино-Балкарской Республики // В сборнике: Теория и практика современной науки Материалы XIII Международной научно-практической конференции. Научно-информационный издательский центр «Институт стратегических исследований». 2014. С. 306-312.
  15. Хамоков Х.А. Сортовая специфичность сои для высоко активного бобово-ризобиального симбиоза в различных природно-климатических зонах Кабардино-Балкарской Республики // Аграрная Россия. 2014. « 2. С. 15-17.
  16. Хамоков Х.А., Хамоков Э.Х. Структура урожая и симбиотическая деятельность посевов сои в зависимости от системы основной обработки почвы и ее эффективности в различных климатических зонах КБР // В сборнике: Современные проблемы гуманитарных и естественных наук Материалы XIX Международной научно-практической конференции. 2014. С. 60-65.
  17. Хамоков Х.А. Эффективность основной и предпосевной обработок почвы под посевы сои в предгорной зоне // В сборнике: Аграрная наука – сельскому хозяйству IX Международная научно-практическая конференция. Сборник статей: в 3 книгах. 2014. С. 295-297.