Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы (состояние изученности исследуемых вопросов) 9
1.1. Биологические особенности сои 9
1.2. Сорта 11
1.3. Удобрения 21
1.4. Гидрофобизация 28
Заключение 33
ГЛАВА 2. Цель и задачи исследований, методика и условия проведения опытов 35
2.1. Цель и задачи исследований 35
2.2. Схема опытов и методика проведения исследований 36
2.3. Метеорологические условия проведения исследований 41
2.4. Агрохимические и водно-физические показатели почв опытного участка 45
ГЛАВА 3. Водный режим различных по скороспелости сортов сои 48
3.1. Динамика влажности почвы 48
3.2.Водопотребление растений 54
Выводы 59
ГЛАВА 4. Влияние условий выращивания на биологические процессы почвы 62
4.1. Биологическая активность почвы 62
4.2. Зависимость симбиотического аппарата от условий выращивания сои 66
4.3. Азотфиксирующая способность различных сортов 71
4.4. Потребление питательных веществ соей в течение вегетации 76
Выводы 79
ГЛАВА 5 Фотосинтетическая деятельность посевов 81
5.1. Динамика формирования ассимиляционной поверхности посевов и фотосинтетического потенциала 81
5.2. Чистая продуктивность фотосинтеза и динамика ее формирования...91
Выводы: 95
ГЛАВА 6. Урожайность различных сортов сои в зависимости от изучаемых факторов 97
6.1. Рост и развитие растений 97
6.2. Влияние условий выращивания на урожайность различных сортов сои 102
6.3. Матрикальная разнокачественность семян сои 106
Выводы 114
ГЛАВА 7. Эффективность возделывания сои 117
7.1. Энергетическая оценка 117
7.2. Экономическая эффективность 120
Выводы: 123
Общие выводы 124
Предложения производству 128
Список использованной литературы 129
Приложения 145
- Метеорологические условия проведения исследований
- Зависимость симбиотического аппарата от условий выращивания сои
- Динамика формирования ассимиляционной поверхности посевов и фотосинтетического потенциала
- Матрикальная разнокачественность семян сои
Введение к работе
Актуальность проблемы. Большой интерес к сое вызван ее качественным составом, т.е. содержанием в ее семенах от 35 до 55% легкоусвояемого белка , 17-27% жира, до 30% углеводов, витаминов и др. полезных веществ. Благодаря богатому и разнообразному химическому составу, она широко используется как продовольственная, кормовая и техническая культура. Соя - одна из основных сельскохозяйственных культур, способных решить проблему дефицита белка и растительного масла в питании людей и кормопроизводстве.
Велико агротехническое значение сои, прежде всего, как азотфикси-рующей культуры. При инокуляции нитрагином (ризоторфином) в условиях оптимальной влажности она накапливает в почве значительное количество азота и поэтому является хорошим предшественником зерновых и других небобовых сельскохозяйственных культур. Обладая активной усвояющей способностью корней, соя использует малодоступные и труднорастворимые для злаков минеральные соединения. Соя может также успешно использоваться и в качестве зеленого удобрения.
На сегодняшний день посевные площади в мире составляют 92 млн. га, а валовое производство 223 млн. тонн. В мировом производстве растительных белков доля белка сои составляет 54%, а доля растительного масла 33%.
Основными производителями и потребителями сои являются США, Бразилия, Аргентина, Китай, Япония, Франция, Германия, Италия (Гутриц Л.С.,2007).
С 1991 по 1997 гг. происходило сокращение площади посевов сои в РФ с 664,05 до 404,48 тыс. га, или почти на 40%. Уменьшился и валовой сбор зерна с 662 до 280 тыс. т, или более чем в 2 раза. Этот негативный процесс был приостановлен лишь в 1998 г (Дозорова Т. и Дозоров А., 2000; Пекеньо Х.П., Бегеулов М.Ш., 2002).
В Северо-Кавказском регионе в 1995-1997 гг. также отмечалось сокращение ее посевов до 36-48 тыс. га по сравнению с 58-66 тыс. га в начале 90-х годов. Однако в 1998 г. площади посева здесь были несколько увеличены и составили почти 100 тыс. га, или 22% общей площади ее посевов в стране (Пекеньо Х.П., Бегеулов М.Ш., 2002). К 2006 году соя занимала только в Краснодарском крае уже площадь 170 тыс. га
Отсутствие рекомендаций по возделыванию сои в Чеченской республике привели к существенному сокращению ее посевов.
Одной из причин этого является отсутствие скороспелых сортов. Районированный в республике среднеспелый сорт Краснодарской селекции ВНИИМК-3895, не всегда устойчиво вызревает. В последние годы ряд хозяйств испытывают и другие сорта Краснодарской селекции: Лань, Диана, Руно, а таюке сорта северного экотипа: Магева и Светлая, которые не отличаются стабильной продуктивностью. Поэтому, подбор новых более приспособленных и скороспелых сортов и разработка их сортовой агротехники для орошаемых условий является актуальной задачей науки и производства.
Известно, что соя культура позднего срока сева. Оптимальная температура для прорастания семян 14-16С, что для условий степной зоны республики совпадает со второй или третьей декадой мая. В этой связи нами впервые была поставлена задача о возможности проведения более ранних посевов, путем обработки семян гидрофобной пленкой с введением в нее протравителя, микродоз удобрений (как макро, так и микро). Это дает возможность решить проблему вызревания любого сорта до наступления осенних заморозков, защитить всходы от болезней и вредителей при одновременном обеспечении элементами питания.
Цель и задачи исследований.
Цель исследований заключалась в разработке технологических приемов, обеспечивающих увеличение урожайности сои на орошаемых землях с повышением экономической и энергетической эффективности ее возделывания. Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи:
изучить влияние влагообеспеченности на показатели суммарного и среднесуточного водопотребления сои, установить коэффициенты водопо-требления в зависимости от длины вегетационного периода возделываемых сортов;
установить динамику формирования, величину и активность симбио-тического аппарата сортов сои в зависимости от условий выращивания;
выявить величину активного симбиотического потенциала за вегетацию;
определить особенности формирования площади листьев различных по скороспелости сортов сои в зависимости от доз удобрений, гидрофобиза-ции семян, а также динамику накопления сухого вещества, чистую продуктивность фотосинтеза и фотосинтетический потенциал посевов;
установить общую биологическую активность почвы под различными сортами сои в зависимости от изучаемых вариантов;
изучить влияние минеральных удобрений, гидрофобизации семян на рост и развитие сои, урожайность и качество получаемой продукции;
дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым вариантам;
разработать и внедрить в производство рекомендации по совершенствованию технологии возделывания сои.
Научная новизна заключается в том, что впервые в степной зоне Чеченской республики:
-разработан оптимальный уровень обеспеченности растений влагой в течение вегетационного периода различных по скороспелости сортов;
установлена величина суммарного и среднесуточного водопотребления для сортов различной спелости; выявлена общая биологическая активность почв при выращивании сои;
изучено формирование симбиотического аппарата и активность симбиотической фиксации растений;
установлена азотфиксирующая способность сои;
изучена фотосинтетическая деятельность растений (площадь листьев, ФП и ЧПФ) и продуктивность различных по скороспелости сортов сои в зависимости от уровня минерального питания и гидрофобизации семян;
определена энергетическая и экономическая оценка изучаемых сортов.
Исследования являются составной частью тематического плана НИР Горского государственного аграрного университета, номер государственной регистрации 01.2.007 08210
Объект исследований — различные по биологическим особенностям и скороспелости сорта сои, возделываемые в республике.
Предмет исследований - технологические приемы, способствующие повышению продуктивности и качества, различных по биологическим особенностям и скороспелости сортов сои с целью получения экологически безопасной продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
Результаты исследований по водному режиму почвы в зависимости от возделываемых сортов и уровня минерального питания.
Основные направления биологических процессов почвы.
Азотфиксирующая способность сои.
Фотосинтетическая деятельность посевов различных по скороспелости сортов сои в зависимости от гидрофобизации семян и доз удобрений.
Рост, развитие и продуктивность различных сортов сои в зависимости от уровня минерального питания.
Эколого-энергетическая и экономическая оценка возделывания различных сортов сои в степной зоне Чеченской республики.
Методология исследований заключается в использовании методов полевого эксперимента с применением стандартных методик, приборов, оборудования с обработкой экспериментальных данных методами математической статистики.
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе методик, проведении полевых исследований, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и рекомендации, внедрении полученных результатов в сельскохозяйственное производство.
Достоверность результатов подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате трехлетних опытов; достаточным объемом расчетных данных и полученных зависимостей на компьютере; высокой достоверностью результатов обработки экспериментальных данных и положительными результатами производственной проверки.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на: VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий (Владикавказ, 2007); научно-практической конференции Горского ГАУ по итогам НИР 2006 г; IV Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России» (Дон ГАУ, 2007); Международной научно-практической конференции «Проблемы землепользования в зоне рискованного земледелия» (Саратов, 2007); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию Дагестанской государственной сельскохозяйственной академии (Махачкала, 2007г.); научно - техническом совете Горского ГАУ и Чеченского государственного университета в 2004-2007 гг.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 179 страницах, в т. ч. основного текста 128 страниц. Работа содержит 30 таблиц, 10 рисунков, 21 приложений. Список использованной литературы включает 176 источников, в том числе 17 иностранных авторов.
Метеорологические условия проведения исследований
Полевые исследования по данной теме проводились на орошаемых землях ОПХ ЧНИИСХ Грозненского района Чеченской Республики.
Землепользование хозяйства расположено в основном на равнине, и частично, на северных склонах Кабардино-Сунженского хребта. Рельеф территории волнистый, изрежен балками, переход равнины в горы постепенный.
Хозяйство расположено во второй агроклиматической зоне, которая классифицируется как степная на черноземных почвах с засушливым жарким летом.
По водному режиму эта зона относится к недостаточному увлажнению. В среднем за год выпадает 502 мм. осадков, а испаряемость составляет 1055 мм., т.е. более, чем в два раза (табл.1)
Из приведенных данных видно, что больше осадков выпадает в мае -августе (309мм). Вместе с тем, в тот же период ежемесячная испаряемость составляет от 160 до 185 мм. Наибольший дефицит влаги отмечается в июле, когда коэффициент увлажнения равен 0,26.
Осадки выпадают в течение вегетации неравномерно. Большая часть их выпадает в виде ливней и бесполезно стекает. Коэффициент использования осадков в вегетационный период в этой зоне равен 0,7 (Эсхаджиева Х.Х., 2007).
Самый теплый месяц - июль (+21,7), самый холодный - январь (- 5,2). Количество сухих месяцев в году - два, засушливых — семь, которые приходятся на весенне-летне-осеннее время. Продолжительность безморозного периода - 190 дней. Сумма положительных температур 3100 - 3300 С.
В гидрогеологическом отношении территория землепользования хозяйства скудна. Протекает небольшая речка родникового происхождения с дебетом воды 1 м /с. Грунтовые воды находятся на глубине 10 - 15м. и не влияют на водный режим.
Климатические условия позволяют вести интенсивное сельское хозяйство. Однако, получение высоких и устойчивых урожаев сои возможно лишь в условиях орошения.
Агрометеорологические показатели вегетационного периода сои за годы проведения исследований приведены в табл.2.
Весна 2004 г. была прохладной со среднемесячной температурой воздуха в мае месяце - 14,9 С и суммой температур - 447 С. При этом 3я и 4я пятидневки отличались относительно высокими температурами (17-19 С),
Остальные фазы роста и развития сои проходили в температурном режиме - близком к среднемноголетним данным. Сумма температур за V - IX составила 2797 С, а за V - X - 3088 С. За это время соответственно выпало 351,3 и 379,4 мм осадков.
Рис. 1. Агроклиматические показатели вегетационного периода (среднемноголетние данные) В 2005 г. период от посева (17.V) и появления всходов (1.VI) характеризовался резкими перепадами температурного режима, особенно в Зей декаде мая. В отдельные дни температура воздуха днем достигала +27 С, опускалась ночью до +5С. Это был самый сухой май за 3 года исследований, когда сумма атмосферных осадков составила всего 21,5мм, против 61,7мм в среднем за 3 года и 82мм в многолетнем периоде. Дальнейший период роста и развития растений проходил в благоприятном тепловом режиме.
Зависимость симбиотического аппарата от условий выращивания сои
Для образования клубеньков на корнях сои необходим специфичный, вирулентный, активный штамм ризобий. Установлено, что в начальные фазы роста и развития масса клубеньков бывает незначительной. Так, по сорту Бы-стрица 2 в фазу 3-го тройчатого листа на контрольном варианте (2004 г.) она составила 11, 2005 г. - 9, и в 2006 г. - 11 кг/га. По варианту Рин (внесение фосфорных удобрений + инокуляция семян) соответственно: 36; 30 и 33 кг/га. Масса клубеньков увеличивалась до фазы образования бобов, а затем постепенно снижалась. Так, в эту фазу на контроле в 2005 г. масса клубеньков составила 129 кг/га, а при внесении фосфорных удобрений и инокуляции семян увеличивалась еще на 120 кг/га. Динамика накопления массы клубеньков по сорту Веста была аналогичной сорту Быстрица 2, но в количественном отношении была ниже (табл. 14.).
Известно, что масса клубеньков зависит от фазы развития растений, условий их выращивания и может оставаться неизменной не более 7-10 дней. Исследованиями установлено, что фиксация атмосферного азота происходит только в тех клубеньках, которые содержат леггемоглобин. Следовательно, наиболее важно учитывать массу клубеньков с леггемоглобином, а не общую их массу, которая характеризует лишь степень активности симбиотического аппарата.
Выявлено, что количество симбиотически фиксированного азота зависит не только от массы клубеньков с леггемоглобином, но и от продолжительности их функционирования.
Активный симбиотический потенциал за вегетацию определяют по сумме показателей АСП за отдельные периоды. Также рассчитывают общий симбиотический потенциал (ОСП), который учитывает массу всех клубеньков.
Этот показатель имеет скорее теоретическое значение, его определяют в тех случаях, когда необходимо показать влияние отдельных факторов среды на активность симбиоза, поскольку они больше сказываются на массе клубеньков с леггемоглобином, чем на общей массе клубеньков.
Выявлено, что АСП сорта Быстрица 2 на контрольном варианте по годам варьировал в пределах 4757 - 5944 единиц, а при внесении фосфорных удобрений и инокуляции семян — 9668 — 12826 единиц. Аналогичные показатели по сорту Веста составили: 3365 - 4279 и 6644 - 9404 единиц. Максимальное значение ОСП мы наблюдали в 2005 году: по сорту Быстрица 2-15729 единиц, по сорту Веста — 11196 единиц (табл. 15).
Период от начала образования клубеньков до их полного лизиса называется продолжительностью общего симбиоза, а период функционирования клубеньков с леггемоглобином - продолжительностью активного симбиоза. Поскольку леггемоглобин появляется после образования клубеньков и переходит в холеглобин до их полного лизиса, продолжительность активного симбиоза всегда меньше продолжительности общего симбиоза и разница между этими величинами будет тем больше, чем менее благоприятны условия для активного симбиоза.
Установлено, что продолжительность активного симбиоза по сорту Быстрица 2 варьировало в зависимости от года и варианта в пределах 71-77 дней, общего - 83-87 дней, а по сорту Веста соответственно 75-78 и 83-91 дней (табл.16). Выявлено, что начало формирования клубеньков, зависит от параметров основных факторов среды: рН почвы, влагообеспеченности, температуры. При снижении влажности почвы в середине вегетации до «критического»
уровня клубеньки отмирают, иногда полностью, и появляются вновь после полива, т.е. при восстановлении влажности почвы до оптимальной по периферии корневой системы. Данное обстоятельство необходимо учитывать при определении продолжительности общего и активного симбиоза.
Установлено, что инокуляция семян активным штаммом ризобий и оптимизация питания растений фосфором обеспечивали лучшие условия для бобоворизобиального симбиоза и повышали содержание азота во всех органах сои во все годы проведения опытов. Из вегетативных органов наибольшее содержание азота отмечено в листьях, несколько меньше в стеблях и еще меньше - в корнях. Так, у сорта Быстрица 2 в фазу цветения (в засушливом 2005 году) содержание азота на контрольном варианте составило (листья) -2,30%, а в 2006 г. (при благоприятной влажности) - 3,09%. Аналогичные показатели отмечены по другим органам (стебли и корни) соответственно: 1,53 и 2,04%; 1,24 и 1,44% (приложение 6.).
В течение вегетации содержание азота в вегетативных органах постоянно изменялось. В листьях, стеблях и корнях больше азота содержалось в начале вегетации, далее оно постепенно снижалось и наименьшим было в фазу полной спелости семян, когда происходила реутилизация азота из вегетативных органов к генеративным: в эту фазу содержание азота во всех вегетативных органах снижалось до минимального, оставался лишь азот конституционных белков.
Содержание азота в семенах в фазе полной спелости немного отличалось от содержания его во время налива семян. Следовательно, основное поступление азота в семена заканчивается к этой фазе. В наших опытах содержание азота в семенах сои в фазу полной спелости у сорта Быстрица 2 варьировало от 5,71 до 6,58% в зависимости от года, величины и активности сим-биотического аппарата; у сорта Веста- от 5,72 до 6,48% (приложение 6).
Наибольшее содержание азота в клубеньках было обнаружено в период от цветения до конца образования бобов, когда растения испытывают максимальную потребность в этом элементе питания. К фазе налива семян содержание азота в клубеньках снижается в полтора - два раза, а в начале созревания семян происходит лизис клубеньков. Так, содержание азота в клубеньках в фазу образования бобов у сорта Быстрица 2 колебалось в пределах 3,11 — 6,83% в зависимости от варианта и года проведения исследований, а по сорту Веста - в пределах 2,53 — 6,92%. Аналогичные показатели выявлены и в фазу налива семян: 1,99 - 4,22% и 0,98 - 3,22%. Установлено, что содержание азота в вегетативных органах обоих сортов сои прямо коррелирует с величиной симбиотического аппарата и содержанием азота в клубеньках. Так, у сорта Веста в фазу образования бобов в 2004 г. содержание азота составило в клубеньках 2,89%, листьях и стеблях соответственно 2,26 и 1,09%; в 2005 г. в эту же фазу содержание азота в клубеньках было на уровне 5,46%, а в листьях и стеблях - 3,37 и 2,01%.
Динамика формирования ассимиляционной поверхности посевов и фотосинтетического потенциала
Как известно, масса сухого вещества растений на 90-95% состоит из органических веществ, источником первичного происхождения которых является фотосинтез.
Фотосинтез, являющийся основным процессом питания растения, зависит как от биологических особенностей самих растений, так и от комплекса внешних факторов: от солнечной радиации, температуры воздуха, содержания в нем углекислого газа, влажности почвы и уровня минерального питания (Росс Ю.К., 1966; Гуляев Б.И. и др., 1989).
Усвоение растениями питательных элементов (макро- и микроэлементы корневого питания), составляющих остальные 5-10% массы урожаев, формально представляет собой самостоятельную сторону питания, фактически же находится в теснейшей взаимосвязи с этим процессом и даже в полной зависимости от него. Любое проявление нормальной жизнедеятельности зеленого растения возможно только в той мере, в какой фотосинтез снабжает его органическими веществами и энергией, а движущей силой, вовлекающей в круговорот веществ такие элементы, как азот, фосфор, калий и др., является солнечная энергия. Фотосинтез и минеральное питание поддерживают друг друга, составляя в целом единую систему питания растений.
Основным показателем фотосинтетической деятельности растений, определяющим урожайность, является величина площади листьев и динамика ее формирования. Листья — это главнейший аппарат взаимодействия растительного ценоза с внешней средой, при помощи которого идет улавливание энергии солнечной радиации, усвоение углекислого газа, углеродное питание, а также транспирация. Выполняя такие функции, листья развиваются в строгом соответствии с состоянием внешней среды, с ее производственной способностью. На изменение состояния среды (например, влажности, условий питания) растения быстрее всего реагируют изменением роста площади листьев. (Ничипорович А.А., 1963;1986; Оканенко А.С., 1954; Nichiporovich А.А., Andreeva T.F., Voskresenskaya N.P., Nezgovorova L. A., Novitsky U.J., 1957).
Исследования основных факторов фотосинтетической деятельности растений показывают, что любой агротехнический прием, направленный на повышение урожайности, эффективен в том случае, если он: 1)обеспечивает быстрое развитие и достижение больших размеров площади листьев; 2)повышает продуктивность фотосинтеза; 3)сохраняет листья в активном состоянии возможно более длительный период времени; 4)способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза, направленных на усиленный рост питающих и проводящих органов (листья, стебли, корни), и накопление в них большего количества органических веществ (Бегшиев А.Н., 1980; Добрунов Л.Г., 1959; Ничипорович А.А.. 1986; Gaastra Р. , 1985; Saeki Т , 1960; Watson D.J., Witts K.J. 1959).
Одним из таких агротехнических мероприятий является применение удобрений. Внесение минеральных и особенно органоминеральных удобрений значительно повышает (на 20-30%) площадь листьев (Дорохов Л.М.,1953; Ничипорович А.А.. 1986; Устенко Г.П., Гайдуков Г.Ф.,1959).
Площадь листьев и минеральное питание являются взаимообусловленными процессами. Если минеральное питание стимулирует образование фотосинтетического аппарата и интенсификацию его работы, то оптимальная площадь листьев, в свою очередь, является условием, способствующим эффективному использованию элементов минерального питания.
В наших исследованиях площадь ассимиляционной поверхности, сформированная в 2004 году в фазу образования бобов по неудобренному фону у сорта Быстрица 2 составила 35,9 тыс. м /га. При внесении Р45К45 и Р90К45 она увеличивалась соответственно на 2,3 и 4,9 тыс.м /га.
Несколько ниже показатели листовой поверхности отмечались у сорта Веста. Так, в фазу образования бобов на неудобренном фоне площадь листь-ев составила 31,3 тыс.м /га. При внесении Р45К45 и Р90К45 отмечалось увели-чение ассимиляционной поверхности соответственно на: 3,3 и 5,6 тыс. м /га. Более высокие показания листовой поверхности, по сравнению с сортом Веста, были выявлены у сорта Лада. Так, на контроле в фазу образования бобов она составила 33,8 тыс.м2 /га, что выше аналогичного показателя сорта Веста на 2,5 тыс.м /га. При внесении Р45К45 и Р90К45 отмечалось увеличение площади листьев во все фазы роста и развития растений (приложение 7).
В 2005 году площадь листьев, сформированная в фазу образования бобов на контрольном варианте у сорта Быстрина 2 составила 35,7 тыс.м2 /га, что ниже показателя 2004 года на 0,2 тыс.м /га; по фонам Р45К45 и Р90К45 эти значения составили соответственно: 38,0 и 39,7 тыс.м2/ га. При внесении Р45К45 площадь листьев увеличивалась на 0,6 тыс.м /га по сравнению с кон-тролем (фаза налива семян), а по фону Р90К45 - на 2,0 тыс.м /га.
Площадь листьев сорта Веста была значительно ниже сорта Быстрица 2Так, в фазу образования бобов на неудобренном фоне она составила 28,5 тыс.м /га, а в фазу налива семян - 13,8 тыс.м /га. При внесении Р45К45 и Р90К45 эти показатели соответственно были 34,5 и 17,3; 36,8 и 18,1 тыс.м /га.
У сорта Лада площадь ассимиляционной поверхности, сформированная в фазу образования бобов на контрольном варианте составила 33,7 тыс.м2 /га. По фонам Р45К45 и Р90К45 она была выше соответственно на 2,7 и 4,1 тыс. м /га (приложение 7).
Аналогичная динамика отмечена нами и в 2006 году (приложение 7).
В среднем за три года по всем изучаемым сортам наблюдалась тенденция увеличения площади листьев в зависимости от фона удобрений (рис. 8).
Как видно, из приведенных данных, нарастание листовой поверхности в посевах сои шло до фазы образования бобов, а затем начиналось постепенное ее снижение и уже в конце фазы налива семян — начало созревания ассимиляционная поверхность сильно уменьшалась.
Следует отметить, что значения площади листьев далеко не постоянны и сильно зависят от агроклиматических и агротехнических условий. При хорошем увлажнении и достаточной обеспеченности питанием нередко удается наблюдать увеличение площади листьев до 40-50 тыс.м /га.
Матрикальная разнокачественность семян сои
Разнокачественность, или неравноценность семян известна давно. Еще в древности земледельцы знали, что семена даже одного растения не бывают совершенно, одинаковыми по своему качеству: из крупных семян обычно вырастают хорошо развитые и урожайные растения, из мелких - плохие. При этом, говоря о неравноценности семян, имели в виду их различия по массе, величине и зрелости. Изучение физиологической стороны этого явления показало, что понятие разнокачественности включает более широкий круг явлений. Оказалось, что семена, взятые с одного соцветия, плода растения, даже равные по величине, имеют различные качественные показатели. Биохимическая природа этих совершенно зрелых и одинаковых по внешним морфологическим признакам семян значительно варьирует (Громова А.И.,1973).
Матрикальная разнокачественность семян возникает в результате разного нахождения их на материнском растении, что ведет к неодинаковому режиму питания и другому влиянию со стороны материнского растения. Даже при условии идентичности влияния полевых и экологических факторов разное местоположение семени обуславливает появление разнокачественно-сти.
Формируясь на материнском растении семена, испытывают влияние тех условий, которые складываются в период вегетации. Изменения, аккумулированные семенем, в определенной мере предопределяют жизнь будущего поколения и его продуктивность.
Наши исследования показали, что семена даже одного растения имели существенные различия в потенциальной жизнеспособности. Семена, сформировавшиеся на родительском растении в первую половину репродукционного периода, по сравнению с последующим, даже при одинаковой крупности с ним, имели более высокую энергию прорастания, мощность проростков, давали дружные всходы и в итоге более урожайные растения. Так, у первых семян по сравнению с последующими энергия прорастания была выше на 21-28%, всхожесть - на 5-8%, разница в длине ростков достигала 24 мм.
Матрикальная разнокачественность наиболее ярко проявлялась при анализе продуктивности растений одного потомства, выращенных в оптимальных условиях. В частности, у сорта Веста при посеве семенами, сформировавшимися в первую очередь, по сравнению с последними, была обеспечена разница в продуктивности на уровне 24,6-38,4 %.
Высокое качество первых семян можно объяснить их лучшей обеспеченностью пластическими веществами в период формирования. Действительно, период бобообразования и налива у сои растянут до двух месяцев. К первым бобам ассимилянты поступали от всех листьев. С образованием бобов в последних узлах количество питательных веществ, приходящее на каждый боб, резко сокращалось. В результате последние семена ощущали недостаток в них гораздо в большей степени, чем первые, так как первые к этому времени на 70 и более процентов уже были налиты или находились в поре созревания.
Расположение первых семян у различных сортов было неодинаковым и зависело от характера репродуцирования, архитектоники куста и других факторов. У одних они располагались по нижним и средним узлам главного стебля, у других - по средним узлам главного стебля и нижним первых ветвей, у третьих — в нижнем ярусе. Несмотря на различное местонахождение семян, всем им была присуща высокая биологическая активность и высокие урожайные качества.
Матрикальная разнокачественность семян не нарушалась под влиянием тех или иных агротехнических приемов, если последние отвечали биологии соевого растения.
Установлено, что содержание белка, масла, углеводов и других компонентов в семенах сои зависело от места формирования на материнском растении. Семена нижнего яруса содержали наименьшее количество белка и наибольшее - масла и углеводов. Семена верхнего яруса отличались наибольшим количеством белка и наименьшим - масла и углеводов.
В годы исследований наблюдалась строгая закономерность в варьировании содержания белка, масла и углеводов. Содержание белка в семенах находилось в прямой, а масла и углеводов - в обратной зависимости от высоты формирования их на растении. Содержание белка увеличивалось от нижнего яруса к верхнему, а масла и углеводов, наоборот, - от верхнего к нижнему. Такая же закономерность отмечена в содержании белка в семенах главного стебля и бобовых ветвей растения. Наибольшее их количество отмечено в семенах боковых ветвей. Оно было больше, чем в семенах главного стебля, в среднем за три года на 2,42 % (табл. 24).
В среднем за три года содержание жира составило: в нижнем ярусе -19,19 %; в среднем - 18,96 %, в верхнем - 18,62 %. Боковые ветви в ср. за 3 г содержали жира 18,75 %, что на 0,08 % выше показателя главного стебля и на 0,06 ниже показателя контрольного варианта (семена общего обмолота).
Семена сои в зависимости от места и времени формирования на растении неодинаковы и в физическом отношении. По данным трех лет исследований, самые крупные семена формировались в нижнем ярусе, самые мелкие - в верхнем. Так, в 2004 г. масса 1000 семян в нижнем ярусе составила 231,5 г., а в среднем - 216,8 г. Еще ниже была она в верхнем ярусе — 204,6 г., что ниже, чем в нижнем ярусе на 26,9 г и среднем — на 12,2 г. В 2005 и 2006 гг. масса 1000 семян в нижнем ярусе составила соответственно 203,3 и 209,7 г., а в среднем и верхнем ярусах соответственно: 199,8 и 206,7 г.; 190,0 и 194,3 г. Средняя масса 1000 семян за три года в нижнем ярусе составила 214,8 г., в среднем 207,8, в верхнем — 196,3 г (табл.26).
Отмечена четко выраженная тенденция повышения объемной массы семян по мере увеличения высоты формирования их на растении. Так, в 2004 г. объемная масса семян в верхнем ярусе составила 706,8 г/л, а в среднем и нижнем ярусах она была ниже на 15,0 и 20,4 г/л. В 2005 г. эти показатели составили соответственно: 800,0; 12,0 и 13,8 г/л, а в 2006 г. - 753,3; 21,7 и 31,2 г/л. Средняя величина объемной массы семян за 3 г в верхнем ярусе составила 753,4 г/л или выше, чем в среднем ярусе - на 16,3, нижнем - на 21,8, боковых ветвей - на 12,6, главного стебля - на 16,1 и контроля на 13,0 г/л (табл. 26).
Наши исследования показали, что самым большим выходом крупной фракции отличались семена нижнего яруса растения. Среднее значение этого показателя за 3 г. составило 48,6 %, среднего 43,5 %, верхнего — 31,0 %. Аналогичные показатели контрольного варианта, главного стебля и боковых ветвей составили соответственно: 41,5, 41,1 и 43,8 % Наибольшим выходом семян средней фракции (в ср. за 3 г.) отличались семена верхнего яруса — 35,9 %, а наименьшим — 31,0 % — семена нижнего яруса. Выход семян средней фракции на контрольном варианте составил 34,9 % , на главном стебле - 35,6 %, на боковых ветвях - 33,3, в среднем ярусе — 35,4 %. Наибольшим выходом семян мелкой фракции также отличались семена верхнего яруса - 30,6 %, а наименьшим — 19,2 % семена нижнего яруса (табл. 26).
