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.