Содержание к диссертации
Введение
Изученность вопроса и обоснование задач исследований
Почвенно-климатические условия, методика и схемы проведения исследований
Подбор сортов сои для орошаемых условий сухостепной зоны Поволжья
Выявление скороспелых сортов сои с продолжительностью вегетационного периода менее 90 дней
Урожайность и пластичность скороспелых сортов сои
Роль отдельных элементов продуктивности в формировании урожайности скороспелых сортов сои в разные по погодным условиям годы
Зависимость урожайности сои от способа посева и нормы высева
Влияние режимов орошения на водопотребление, урожайность и качество зерна сои
Водный режим почвы
Суммарное водопотребление
Пофазовые биоклиматические коэффициенты
Урожайность и эффективность использования оросительной воды в зависимости от режимов орошения
Качество зерна
Роль предпосевной обработки семян в урожайности и формировании бобово-ризобиального комплекса сои
Биоэнергетическая и экономическая эффективность различных режимов орошения, норм высева и предпосевной обработки семян сои
Биоэнергетическая эффективность
Экономическая эффективность 117
Выводы и предложения производству 123
Список использованных источников 126
Приложения.
- Изученность вопроса и обоснование задач исследований
- Почвенно-климатические условия, методика и схемы проведения исследований
- Урожайность и пластичность скороспелых сортов сои
- Суммарное водопотребление
Введение к работе
В последние десятилетия отмечается рост производства сои на всех континентах земного шара. Ее возделывают более чем в 70 странах мира и мировое производство зерна сои в 1999г. превысило 160 млн. т., увеличившись за последние 20 лет в полтора раза, что больше валового сбора всех масличных культур вместе взятых. Ареал распространения сои расширен далее на север, достигнув 60 с. ш.
Изученность вопроса и обоснование задач исследований
Соя является главной зернобобовой и важнейшей масличной культурой планеты. В последние десятилетия отмечается интенсивный рост производства сои на всех континентах земного шара. Ее возделывают более чем в 60 странах мира на площади более 52 млн. га (Ю.П. Мякушко, 1983). Соя широко используется во многих отраслях народного хозяйства. В настоящее время из сои изготавливают более тысячи видов продуктов питания, несущих в себе не только питательные качества, но и целебные свойства. Ф. Петерсон (1979), анализируя деятельность производителей белка, ученых и специалистов, работающих над решением белковой проблемы, констатирует, что в настоящее время ученые участвуют в «золотой лихорадке», подобной той, что происходила в 1849 г. в Калифорнии. Только на этот раз целью является не золотой порошок, а белок и другие вещества, кроющиеся в природной драгоценности, называемой соей. Он же отмечает, что специалисты в области питания, базируясь на низком содержании холестерина в соевых продуктах, определяют сою как «идеальную пищу для человека».
Особенно велико значение сои в кормопроизводстве, как источника белка, что по достоинству оценено животноводами всего цивилизованного мира. В Западноевропейских странах, в США и Канаде фермеры, используя сбалансированный соевым протеином корм достигли высокой продуктивности и минимальных затрат на производство единицы продукции, не превышающих в свиноводстве 2,5-3,0 ц, а в птицеводстве 2,0 ц кормовых единиц на 1 ц привеса в живом весе. В России из-за несбалансированных кормов по протеину, их расход при кормлении сельскохозяйственных животных в 2-3 раза выше, чем в Западных странах (П.Е. Губанов, 2000).
Успешное возделывание сои возможно только при применении совершенных, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, технологий ее выращивания. Наиболее планомерные и систематические экспериментальные работы в стране по агротехнике сои и другим вопросам проводились с 1926 г. на Дальнем Востоке, а с 1929 г. на Северном Кавказе и Украине (Н. Ицков, А. Ревенкова , П. Кавун , С. Беневольский , 1935).
Данные их опытов показывают, что при ширине междурядий 55-60 см, лучшими нормами высева являются 50-60 кг на гектар на Дальнем Востоке и 40-45 кг на Северном Кавказе. На Дальнем Востоке изучался также сплошной способ сева и был сделан вывод, что он подлежит более детальному изучению на фоне специальной системы приемов предпосевной обработки и мер борьбы с сорняками. Установлено, что при сплошных посевах норма высева должна быть увеличена до 100 кг на гектар.
В Поволжье к исследованию на посевах сои приступили несколько позже. Очевидно, первым изучался вопрос о возможности возделывания сои в данном регионе и о сорте. В результате сортоиспытаний 1929-1935 гг. было установлено, что возделывание сои в левобережье Саратовской и Волгоградской областей возможно только на орошении (Красовский С.А., 1937). В опытах на орошаемых участках Краснокутской опытной станции, Валуйской ОМС, Ершовского орошаемого опытного участка были получены урожай сои до 15-21 ц/га. Были выведены местные сорта Саратовская 8, Кинельская 90 и Безенчукская 77. Однако с началом Великой Отечественной войны соя исчезла из производственных посевов и научные исследования прекратились.
В 1957-1959 гг. начинается новая волна соесеяния. Научные исследования проводятся на Астраханской сельскохозяйственной опытной станции, Куйбышевским сельскохозяйственным институтом.
В 1966-1967 гг. исследованиями по соевой тематике начинают заниматься Саратовский сельскохозяйственный и зооветеринарный институты (П.К Иванов, К.П. Калиберда, 1968, К.П. Калиберда, 1969). Исследования этих авторов в основном посвящены разработке и усовершенствованию технологии возделывания сои на орошаемых землях.
В 1970 г. к исследованиям присоединился ВолжНИИГиМ со своей опорной сетью - Астраханской, Волгоградской, Заволжской и Калмыцкой опытно-мелиоративными станциями, Валуйским и Куйбышевским опорными пунктами (П.Е. Губанов, 1973,1974, П.Е. Губанов, Н.Н. Муравлева, 1975, П.Е. Губанов, 1977, П.Е. Губанов, Н.А. Колчина, 1983). Чуть позже научными исследованиями по сое стали заниматься Волгоградский, Куйбышевский и Ульяновский СХИ, Всероссийский ВНИИОЗ, НИИСХ Юго-Востока (Ершов-ская опытная станция орошаемого земледелия), Куйбышевский НИИСХ, Нижневолжский НИИСХ, ТатНИИГиМ.
В 1975-1985 гг. научно-исследовательской работой по сое в Поволжье занималось более 20 научных учреждений и их подразделений. В 1975 г. была возобновлена сортоиспытательная работа в Астраханской, Волгоградской, Саратовской, Куйбышевской и Ульяновской областях, Калмыцкой республике.
Известно, что в получении высокого урожая сои большое значение имеет сорт. Особенно важно это для орошаемого земледелия. Возделываемые сорта должны быть высокопродуктивными и приспособленными для конкретной почвенно-климатической зоны.
В.М.Степанова (1972) положив в основу определения ареала возделывания различных по скороспелости сортов сои продолжительность периода с температурой воздуха выше 10С, ход температуры воздуха в этом периоде и длительность дня, считает возможным возделывание раннеспелых сортов на территории России на широте примерно до 53 с. ш. В группу раннеспелых сортов она включает сорта скороспелые, среднескороспелые и ультраскороспелые. Границей возделывания средне и позднеспелых сортов является широта 48-50.
Исследованиями ВолжНИИГиМ, Саратовского СХИ, Ершовской станции орошаемого земледелия НИИСХ Юго-Востока установлено, что в Среднем Поволжье стабильные и высокие урожаи зерна сои возможно получать при возделывании скороспелых сортов с периодом вегетации 95-100 дней и среднеспелых- 115-125 дней (П.Е. Губанов, К.П. Калиберда, В.Ф. Кормилицин, 1987). Средне- позднеспелые сорта с периодом вегетации 130-140 дней вызревают в Волгоградской, Астраханской областях, в республике Калмыкия. В Саратовской области сорта этой группы при благоприятной погоде вызревают лишь в полупустынной зоне орошения Саратовского Заволжья (К.П. Калиберда, П.Е. Губанов, В.И. Руденко, 1980).
Соя относится к теплолюбивым культурам. В.Б. Енкин (1959) установил, что при обычных сроках сева для полного созревания семян культуры в зависимости от сорта требуется сумма активных температур воздуха (выше 10С) от 1700 до 3200С. В Поволжье сумма активных температур составляет 2290-3615С, а продолжительность безморозного периода 130-189 дней.
В Самарской, Саратовской и Волгоградской областях температурный режим воздуха в период посева и появления всходов является достаточным для нормального развития культуры, а на последующих этапах органогенеза вплоть до созревания - оптимальным (П.Е. Губанов, 1986, П.Е. Губанов, К.П. Калиберда, В.Ф. Кормилицын, 1987). То есть почвенно-климатические условия Поволжья соответствуют биологическим требованиям сои. На юге Поволжья сумма эффективных (выше 6,6С) температур больше, чем в Краснодаре, а на севере - больше чем в Амурской области. Поволжье значительно уступает Краснодарскому краю и Амурской области по количеству атмосферных осадков, особенно в наиболее ответственный период для сои - июле и августе месяцах. И поэтому возделывание сои в большинстве регионов Поволжья возможно только на орошении (Губанов П.Е., 1980).
Об эффективности возделывания в сухостепной зоне Поволжья раннеспелых сортов сои свидетельствуют результаты исследований, проведенные П.Е.Губановым и Н.А.Пронько в 1982-1984 гг. Было установлено, что раннеспелый сорт Рассвет по продуктивности не уступает среднеспелым сортам Восход и ВНИИС-1, а уборка зерна осуществлялась в первую пятидневку сентября.
Почвенно-климатические условия, методика и схемы проведения исследований
Саратовское Заволжье относится к сухостепной зоне и характеризуется континентальным климатом. Зима умеренно холодная (-10 —15С), лето теплое (21,6-22,6С). Продолжительность безморозного периода 140-170 дней. Сумма эффективных температур - 2800 - 3000С. Средняя продолжительность периода активной вегетации сельскохозяйственных культур составляет 160-185 дней.
По увлажнению зона очень засушливая. В среднем за год здесь выпадает 250-400 мм осадков, в том числе в теплую часть года около 300 мм. Испаряемость составляет 660 - 780 мм. Дефицит влаги в метровом слое почвы - 220 - 240 мм. Для лета типичны суховеи и сильные бури, что ограничивает возможности сельского хозяйства. Суховейных дней в году бывает 80-85.
Для Саратовского Заволжья характерны скорости ветра более 5-7 м/с, что затрудняет полив сельскохозяйственных культур дождеванием. В летний период преобладают ветра юго-восточного направления. Испаряющая способность почв с водной поверхности возрастает с севера на юг Весенние влагозапасы в метровом слое почв с севера на юг уменьшаются с 1700 до 600 м /га, а наименьшая влагоемкость - с 3600 до3200м3/га. В Саратовской области темно-каштановые почвы различной мощности, в основном тяжело- и среднесуглинистого гранулометрического состава, занимают около 1,4 млн. гектар. Они изучались многими исследователями (Л.И. Прасолов, 1933, И.Н. Антипов-Каратаев, В.Н. Филиппова, 1937, Н.И. Усов, 1948, СИ. Бунтяков, В.Ф. Узун, М.П. Чуб, 1966, А.Н. Алексеева, 1975). Характерными морфологическими чертами темно-каштановых почв являются: - возрастание с глубиной плотности генетических горизонтов; - существенное ухудшение с глубиной физических свойств почвы (водо- и воздухопроницаемости); - высокое содержание физической глины - 70-80%, в том числе до 40% ила; - высокая влажность завядания; - слабая водопроницаемость; слабая водопрочность структурных агрегатов в пахотном слое при просеивании обнаруживается 39-46% (Голубев В.Л., 1959, Кормилицын В.Ф., 1969). Многочисленными почвенными обследованиями установлено (Узун В.Ф. и др., 1973), что мощность гумусового горизонта Наибольшее содержание гумуса отмечается в горизонте А - от 2,0 до 4,5%, с глубиной его содержание постепенно снижается. Темно-каштановые почвы характеризуются высокими валовыми запасами элементов питания сельскохозяйственных культур - калия и фосфора. В тоже время на староорошаемых почвах отмечается пониженное содержание подвижных форм азота и доступного фосфора (табл.2.3 ).
Гидрогеологические условия и дренированность орошаемых почвог-рунтов в разных геоморфологических областях неодинаковы. В Сыртовом Заволжье, сложенном мощной толщей глинистых отложений, грунтовые воды залегают на глубине более 20 метров с минерализацией 5-10 г/л, в составе солей преобладают хлориды, только в лощинах и балках грунтовые воды ближе к поверхности (от 2 до 20 м) опресненного гидрокарбонатного состава. Территория весьма слабо дренирована - подземный сток 500-1500 м3/га в год. В долине р. Волги, где подземный сток составляет 1500-3000 м /га в год, грунтовые воды залегают на глубине от 5-Ю до 25-30 м, минерализация их 1-3 г/л. В зональных темно-каштановых почвах в той или иной степени распространены солонцовые комплексы. Наибольшее распространение солонцовые комплексы имеют в долине р. Волги и долинах малых рек.
Для почв сухостепной зоны характерен естественный периодически промьшной режим на севере и недостаточное естественное увлажнение на юге. Промьшной режим способствует вымыванию гипса на глубину 1-2 м и накопление солей с глубины 2 м в степной зоне и 1-1,5 м в сухостепной. Реакция среды нейтральная и слабощелочная. Развитие солевого режима проявляется в осолонцевании почв и образовании соды. Почвенный поглощающий комплекс насыщен кальцием и магнием, на долю натрия приходится около 1-3% (ГГ. Решетов, В.А. Нагорный, В.В. Гордиенко, 2001).
Рельеф сухой степи с темно-каштановыми почвами, с солонцеватыми комплексами представляет собой гряду крупных увалов (сыртов), расчлененную протоками и логами на более мелкие сырты.
Основным источником для орошения является волжская вода. Значительные площади орошаются из водохранилищ на местном стоке. Слабоминерализованная волжская вода, как основной источник орошения, имеет благоприятный би-карбонатно-кальциевый состав, отношение Ca/Na равно 2-3. Поля опьггно-произюдственного хозяйства Волжского НИИ гидротехники и мелиорации, где проюдились исследования, представляют собой слабопокатую аллювиальную равнину. Рельеф территории выровненный, но с наличием элементов микрорельефа блюдцеобразных понижений, удлиненных и задернованных ложбин. Источником орошения является река Волга. Почва опытного участка террасовая темно-каштановая среднесуглинистая. Она характеризуется низким содержанием гумуса-2,58 - 2,76%. Обеспеченность доступным фосфором высокая и очень высокая - 5,6 - 7,6 мг на 100 г почвы, обменным калием -средняя -17,1 - 26,5 мг на 100 г почвы. 1991 год характеризовался как влажный и теплый, благоприятный для сои. За вегетационный период выпало 220,5 мм, что на 83,4 мм больше сред-немноголетней нормы. Особенно изобиловали дождями третья декада мая (38,5 мм), первая и вторая декады июля и третья декада августа (71,8 мм). Выпавшие в конце мая обильные осадки стимулировали прорастание семян. В дальнейшем распределение осадков было крайне неравномерным. Так, уже во второй и третьей декадах июня наблюдался дефицит осадков. Неблагоприятным по водному режиму был также период с третьей декады июля по третью декаду августа, за 30 дней сумма осадков составила всего 4,5 мм.
В отмеченные периоды рост и развитие растений проходили в жестких условиях водного и теплового режимов, хотя чрезмерно жесткими их назвать нельзя, так как суховейных дней не было, относительная влажность воздуха в течение всей вегетации была в пределах и выше нормы. Наиболее напряженными по температурному режиму для сои были третьи декады июня и июля. Максимум температур в отдельные дни достигал 36-39С.
Таким образом, основной особенностью метеорологических условий 1991 года являлись неравномерность распределения осадков и напряженность температурного режима воздуха в фазы бутонизации и налива зерна сои.
Урожайность и пластичность скороспелых сортов сои
Для успешного возделывания сои необходимо иметь высокопродуктивные сорта, приспособленные для каждой зоны страны. Для орошаемых условий Поволжья исследования по подбору таких сортов проводились в Куйбышевском НИИСХ, ВолжНИИГиМ, Саратовском СХИ, на Ершовской опытной станции орошаемого земледелия НИИСХ Юго-Востока. Они показали, что в Среднем Поволжье имеется возможность получения высоких урожаев зерна сои при возделывании скороспелых сортов с периодом вегетации до 100 дней и среднеспелых - 115-125 дней (П.Е. Губанов, К.П. Калиберда, В.Ф. Кормилицин, 1987).
Соя наиболее требовательна к теплу в период цветения и созревания бобов. Оптимальной температурой для формирования и созревания бобов является соответственно 20-23 и 18-20 С (А.А. Бабич, 1974). Среднесуточных температур воздуха конца августа-сентября месяца в левобережье Саратовской области, на которые приходится созревание среднеспелых сортов сои, недостаточно для полного созревания культуры, особенно в годы с ранним похолоданием (П.Е. Губанов, К.П. Калиберда, В.Ф. Кормилицин, 1987). Поэтому при возделывании сои на зерно в сухостепной зоне Поволжья фактором, ограничивающим и сдерживающим ее успешное внедрение в полевые орошаемые севообороты, является нестабильное вызревание среднеспелых сортов.
Кардинальным решением этой проблемы является создание и подбор высокоурожайных раннеспелых сортов сои, налив и созревание которых будет приходиться на июль-август и проходить в оптимальных температурных условиях. В 1991-1995, 1996-1998 гг. мы совместно с П.Е. Губановым проводили экологическое сортоиспытание 87 сортов из коллекции ВИР иностранного и отечественного происхождения, в том числе 12 сортов и сортолиний местной селекции. Испытание сортов сои проводилось при оптимальном пищевом режиме и интенсивном (70-80-70% НВ) орошении. Погодные условия вегетационного периода 1991 г. для сои были в основном благоприятными с кратковременными аномальными явлениями. Выпавшие накануне посева (25-26.05) осадки и предпосевной полив, а также благоприятный температурный режим воздуха способствовали дружному появлению всходов сои.
Неблагоприятными для сои погодные условия были: с 3-ей декады июня до середины июля и с 3-ей декады июля до 3-ей декады августа. В указанные периоды развитие сои проходило в ненормальных условиях теплового и особенно водного режимов, что не могло не сказаться на продуктивности растений.
В результате экологического испытания 1991 г. было выявлено 34 сорта и сортолиний с продолжительностью вегетации от 92 до 101 дня (Прил.1.). Для созревания самого позднеспелого сорта из этой группы требовалась сумма активных температур - 2252 С.
Для гарантированного производства зерна в орошаемых условиях су-хостепной зоны Поволжья необходимы сорта сои с периодом вегетации не более 90 дней. Такая продолжительность вегетации отмечена у 10 сортов и сортолиний. как отечественной, так и зарубежной селекции. Сюда входят сорта Рассвет, СибНИИК-315, Спутник, Магева, MON-01, MON-09, сортолиний- №№1001,1004,1012,1013. Наиболее распространенный районированный сорт Рассвет созрел за 96 дней. Продуктивность скороспелых сортов этой группы по выходу зерна с одного растения существенно не отличалась и была в пределах 7,5-8,5 г (Прил. 2.). После дополнительного анализа по совокупности критериев, главным образом продолжительности вегетационного периода и продуктивности, для дальнейшего экологического испытания в 1992 г. было оставлено 30 сортов и сортолиний. В 1992 г. погодные условия периода вегетации по тепловому режиму были менее благоприятными, чем в 1991 г., что явилось причиной удлинения вегетационного периода растений на 8-15 дней у сортов, достигших полной спелости. А 23 сорта не вызрели, прекратив свое развитие по достижению восковой спелости зерна. Наиболее скороспелым сортом в 1992 г. был MON-04, длина вегетационного периода которого составила 88 дней. Сорт СибНИИК-315 и сортоли-ния №1004 достигли полной спелости за 96 дней. Остальные сорта и сортолиний имели период вегетации 100 и более дней. Таким образом, из привлеченных к сортоиспытанию 87 сортов по результатам исследований 1991-1992 гг. только 13 сортов и сортолиний отвечали поставленной задаче. Жесткий отбор по реализации сортов на неблагоприятные погодные условия и продолжительности вегетационного периода обуславливается тем фактом, что тепловой режим 1992 года был не самым худшим. Сумма активных температур за май-сентябрь в 1991 г. составила 2960, а в 1992 г. - 2714 С. В Среднем Поволжье бывают годы, когда эта сумма снижается до 2300 С. В 1993 г. в экологическом сортоиспытании было 13 сортов, из которых 6 сортов венгерской и три сортолиний местной селекции были вовлечены вновь. Это сорта: Бой-38, БШ-254, БШ-274, БШ-404, БШ-47, БШ-384 и сортолиний №№1015,1016 и 1017. Продолжено испытание сорта Рассвет и сортолиний №№ 1001,1004, 1012.
Суммарное водопотребление
В научной литературе по нормам высева семян сои, площади питания растений и способам их размещения можно встретить различные мнения, порой прямо противоположные. Вопрос этот, являясь очень важным, постоянно находится в поле зрения исследователей (В.Б. Енкен, 1935, Н.Я. Ицков, 1935, З.П. Цой, 1963, И.Ф. Беликов, 1963, А.Г. Воложенин, 1963, Б.А. Тютюнник, 1963, 1983, А.К. Лещенко, 1963, А. Мордашев, 1963, Е. Суманов, 1964, И.И. Сигягин, 1966, С. Карлович, 1978, В.В. Мальченко, 1979, В.А. Гордиенко, П.М. Голбан, 1970, А.Н. Гайдученко, Г.И. Караваева, 1983, В.П. Прокопец, 1984, Н.М. Степкин, 1985, М.Г. Гершевич, Г.Ф. Калинин, Н.С. Довбенко, 1984, В.Ф. Баранов, А.И. Лебедовский , 1985, В.Ф. Баранов, А.И. Лебедов-ский, А.К. Зелай, 1984, З.М. Медведева, 1985, В.В. Клыков, 1988).
Особенно важно установить оптимальные площади питания при внедрении в производство новых скороспелых сортов сои, для которых не всегда приемлемы нормы высева и способы посева, разработанные для среднепозд-неспелых и среднеспелых сортов.
Исследованиями ВолжНИИГиМ по влиянию густоты травостоя растений сои на урожайность было установлено, что при возделывании на зерно среднеспелых сортов сои ВНИИС-1 и ВНИИС-2 увеличение густоты травостоя увеличивает их урожайность (П.Е. Губанов, 1975, 1983, Н.А.Пронько, 1999).
Загущение травостоя может происходить двумя способами: сужением ширины междурядий при сохранении густоты в рядке и загущением в рядке при неизменной ширине междурядий. В первом случае сужение междурядий не лимитируется и возможно до пределов, определенных расстояниям между сошниками существующих сеялок, а при ручном посеве до 1-3 м, во втором -загущение в рядке также беспредельно, и возможно до беспрерывной сплошной ленты. Чтобы установить оптимальное размещение растений как в рядке, так и между рядками, исследования необходимо вести в обоих направлениях.
С целью установления оптимальной ширины междурядий растений скороспелых сортов сои нами в 1990-1996 гг. были проведены полевые опыты по схеме веерного посева. Лучи веера расходились из начальной точки таким образом, что через каждый погонный метр ширина междурядья увеличивалась на 7,5 см и изменялась от 0 до 75 см. Благодаря постоянному увеличению ширины междурядий при одинаковом загущении в рядке (25 растений на 1 погонный метр) достигалась различная густота травостоя и площадь питания растений, различная конфигурация этой площади. Размещаясь внутри массива сои веерные посевы получали тот же комплекс агромелиоративных мероприятий, что и соевое поле в целом.
В таблицах 4.1 - 4.5 представлены результаты анализа структуры урожая по наиболее важным ее элементам, густоте травостоя и урожайности. В них показатели структуры урожая, густота травостоя и урожайность во все годы приведены в среднем по двум веерам, т.е. за все годы исследований было проанализировано всего 10 вееров.
Согласно данным таблицы 4.1, число растений в расчете на гектар к уборке значительно уменьшалось, составив 50-69% от расчетной нормы высева семян по вариантам ширины междурядий. В количественном отношении число выпавших растений увеличивается по мере загущения травостоя и процесс этот в основном происходит в период вегетации растений от всходов до уборки. Полевая всхожесть семян не зависит ни от нормы высева, ни от ширины междурядий и за все годы исследований колебалась от 75 до 87%.Наибольший выпад растений отмечался у самой вершины веера (50%) и на последующем метре от нее (41%), во всех остальных случаях он колебался от 37 до 31%.
