Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 История возделывания сои 9
1.2 Народнохозяйственное значение культуры 13
1.3 Ботанико-биологическая характеристика сои 17
1.4 Технология возделывания и особенности семеноводства сои 24
2 Условия и методика проведения исследований 34
2.1 Почвенно-климатические условия Приморского края 34
2.2 Агроклиматические условия в годы проведения исследований
2.3. Схема и методика проведения исследований 39
3 Особенности роста и развития новых сортов сои в зависимости от уровня минерального питания 45
3.1 Биологические особенности развития сои 45
3.2 Высота растений 47
3.3 Влияние приема чеканки на рост, развитие новых сортов сои 49
3.4 Плотность агроценоза 53
3.5 Формирование азотфиксирующих бактерий и микробиологические процессы в почве 54
3.6 Пораженность посевов болезнями в зависимости от фона питания... 59
3.7 Влажность и содержание элементов питания в почве, засоренность посевов 62
4 Продуктивность и качество семян разных сортов сои в зависимости от уровня минерального питани 68
4.1 Качество семян и подготовка их к посеву 69
4.2 Продуктивность растений сои 77
4.3 Травмированность семян 79
4.4 Посевные качества полученного семенного материала 85
4.5 Содержание сырого протеина и масла в семенах сои в зависимости от уровня минерального питания 92
4.6 Содержание тяжелых металлов в семенах 97
5 Экономическая эффективность возделывания сои на семена 101
Выводы 105
Предложения производству 108
Список литературы
- Народнохозяйственное значение культуры
- Агроклиматические условия в годы проведения исследований
- Влияние приема чеканки на рост, развитие новых сортов сои
- Травмированность семян
Народнохозяйственное значение культуры
Как культурное растение соя сформировалась в условиях теплого климата северных широт, примыкающих к экватору. Этим и определяются ее биологические особенности, требования к условиям внешней среды. За период ряда столетий зона возделывания сои намного расширилась. И хотя наиболее интенсивно она выращивается на широте 35-45с.ш. скороспелые, и холодостойкие ее сорта вызревают в районах вечной мерзлоты почти до 58 северной широты. Поэтому эта культура может культивироваться в широком диапазоне активных тепловых ресурсов в вегетационный период – от 1700 до 3200С в зависимости от сорта и зоны возделывания. При благоприятном сочетании природных факторов – тепловой, водный, воздушный, световой, пищевой и другие режимы – соя дает полноценный и высокий урожай зерна. Требования растений этой культуры к условиям произрастания неравнозначны, поэтому, каждое из них следует рассматривать в отдельности [1]
Соя – культура короткого светового дня. Она принадлежит к группе растений, для которых идеальным является день равный 12-13 часам. С продвижением в более северные широты продолжительность дня увеличивается, что ведет к увеличению периода вегетации, при этом процесс созревания приходится на период низких температур и семена сои не достигают полной зрелости, считают В.М. Степанова [34], Z. Actek [35].
Как отмечают А.А. Ничипорович [36,37] , Г.П. Устенко [38], И.П. Холупен-ко [39], И.Ф. Беликов [40], K. Balumer [41], З.М. Медведева [42], М.С. Кузьмин [43], Р.В. Хауэл [44] основным процессом, определяющим формирование урожая, является фотосинтез, который регулирует многие процессы, связанные с развитием растений.
Световое насыщение фотосинтеза у листьев сои наблюдается при интенсивности света 23,7 тыс. люксов, хотя эта величина составляет 20 % интенсивности солнечного света над растениями в дневное время [45]. Однако исследованиями ВНИИ сои установлено, что сорта и линии со слабой реакцией на продолжительный световой день способны в условиях пониженных температур осени формировать семена высоких посевных кондиций. Это очень важный тезис для селекции амурских сортов.
Исследованиями, проведенными в Приморском крае Калмыковой В.В., установлено, что при выращивании сои в более северных широтах возрастает потребность сортов в тепле, хотя и неодинаково, и в зависимости от сорта составляет 35-50С на каждый градус перемещения по широте местности. Светолюбие возрастает с понижением температуры и, наоборот, снижается, если температура повышается [45].
Для нормального развития растения сои нуждаются в свете высокой интенсивности. При её снижении на 50 %, у них образуется значительно меньшее число узлов, стеблей и бобов, нарушаются коррелятивные связи между длиной вегетационного периода и урожаем. Удлинение светового дня увеличивает период вегетации растений, затягивает отдельные фазы ее развития (В.В. Калмыкова [45], П.И. Колосков [46], Т.Г. Демиденко и В.П. Голле [47], Л. Конова и Горанова [48], В.И. Сичкарь и В. Хангильдин [49], F. Guiamet и F. Nakayama [50], И.Н. Теренть-ева [51], Г. М. Псарев [52, 53] и др.). Эти особенности являются серьезным препятствием к продвижению её на север.
В настоящее время получают распространение сорта сои, слабо реагирующие на фотопериод, что позволяет исключить влияние этого фактора на продвижение этой культуры в более северные районы.
Соя хорошо адаптируется к условиям пониженной освещенности. П.И. Колосков [46], В.Б. Енкен [7], В. А.Золотницкий [54], N. Douglas и J. Rose [55]. Ряд авторов – А.Е. Алешин и В.М. Пенчуков [56], А.Я. Ала [57], К.С. Малышев [58] и др. полагают, что сорта Амурской селекции практически не реагируют на изменение фотопериода, но увеличивают вегетативную массу растений, которая не всегда успевает реализоваться в урожае зерна, особенно у среднеспелых сортов, и может быть использована на корм.
Как показывают наблюдения, на рост и развитие растений сои оказывает влияние рассеянный свет в пасмурную погоду. На Дальнем Востоке в июле, августе облачных дней бывает 60-70 %, что вполне естественно для этой зоны. По нашим наблюдениям сорта с продолжительным периодом вегетации особенно реагируют на этот фактор. Так, растения среднепоздних сортов в годы с малым количеством солнечных дней вытягиваются в росте, а количество бобов на растении заметно снижается. Такое явление периодически отмечается в Приморье, а в связи с грядущими изменениями климата будет повторяться все чаще [1].
Одним из важнейших факторов, влияющих прямо или косвенно на растения сои, является ветер. Установлено, что слабый ветер (1-1,5 м/сек) улучшает газообмен в посевах. Ветер большей силы (3 м/сек и более) препятствует лету тли, трипсов и др. насекомых-переносчиков болезней, но он вращает листья, нарушает их ориентир к солнцу, повреждает и подтирает их листовые пластинки. Сильный ветер снижает продуктивность [59].
Соя предъявляет повышенные требования к теплу. Роль температуры возрастает от прорастания семян к всходам. Я.Г. Момот [60], Э.Я. Король [61], В.П. Черноголовин и В. А.Золотницкий [62], И.А. Минкевич и В.Е. Боровский [63], К.К. Малыш [64, 65], В.В. Калмыкова [66], D. Mattheus и P. Hayes [67], В. Шере-питко и Т. Балошов [68], О.Н. Сухарев и П.А. Каленов [69], I.C. Balumer [41] считают, что минимальная температура для прорастания семян – 6-7С, достаточно благоприятная – 12-14С, оптимальная – 20-22С, лучшая для роста – 18-22С.
В условиях Дальнего Востока соя возделывается в агроклиматических районах с суммой активных температур 1800-2600С. Продолжительность безморозного периода здесь составляет 85-180 дней, т.е. колебания по тепловым ресурсам между крайними точками возделывания культуры составляют два раза.
Исследованиями Калмыковой В.В. [45], проведенными в регионе доказано, что урожайность этой культуры зависит в большей степени от термической напряженности 3 и 4-го месяцев вегетации, чем от общего прихода тепла. За вегетационный период при одной и той же сумме активных температур ( +10) урожай сои находится почти в прямой зависимости от средней температуры августа и сентября.
Агроклиматические условия в годы проведения исследований
Поражение растений сои болезнями в период вегетации является одной из основных причин снижения её продуктивности и посевных качеств семян при возделывании в Приморском крае. В условиях муссонного климата при высокой температуре и влажности воздуха значительный ущерб производству сои наносят прежде всего грибные болезни, обуславливающие снижение урожайности и ухудшение качества семян.
На Дальнем Востоке, где возделывание сои имеет давнюю историю, и она занимает большие площади, патогенная микрофлора очень разнообразна. Наиболее вредоносные болезни – септориоз, пероноспороз, церкоспороз, фузариоз и ряд других [196]. Вред, наносимый ими, снижает всхожесть и массу семян, при этом ухудшаются товарные качества. Однако в настоящий период поражение семян грибными болезнями заметно уменьшилось, что объясняется внедрением в производство новых более устойчивых сортов, повышением общей культуры земледелия, использованием высокоэффективных протравителей [197]. Одни и те же условия возделывания сказываются по-разному на различных сортах сои. Поражен-ность их может быть не одинаковой в зависимости от группы спелости [198].
На проявление грибных и других заболеваний сои влияет агрохимический фон поля, обеспеченность растения элементами почвенного питания. Отдельные виды болезни по-разному реагируют на различные фоны вносимых удобрений (таблица 9, приложение 4).
Из грибных заболеваний наибольшее поражение отмечено септориозом – самым вредоносным патогеном в посевах сои. Распространенность его в период вегетации составляла 36,0-51,9 %, возрастание вредоносности отмечено с увеличением дозы внесения минеральных удобрений у испытуемых сортов и при чем на всех сортах почти одинаково.
Наибольшее поражение растений пероноспорозом отмечено у сорта сои Приморская 81 – от 15,4 до 19,4 %, тогда как у других сортов – на одну треть меньше. Влияние фона удобрений на распространенность пероноспороза по сортам сои не отмечено.
Церкоспорозом все сорта сои поразились в равной степени, как в контрольном варианте, так и при внесении научно рекомендованной или повышенной дозы удобрений.
Несколько иная картина просматривается в вариантах с внесением удобрений в рядок и посевом сои в озимую рожь. В первом случае отмечено крайне низкое поражение растений всех сортов пероноспорозом 0,5-0,6 % и наиболее высо 61 кое – церкоспорозом – 13,3-16,2 %. При посеве сои в озимую рожь поражаемость болезнями заметно сильнее, вследствие ослабленности растений сои и угнетения рожью.
Таким образом, процент поражаемости болезнями разных сортов при влиянии интенсифицирующих факторов носит неоднозначный характер. Однако четко определить степень влияния пораженности болезнями сои на урожайность и выход семян в наших исследованиях не представлялось возможным, так как показатели были практически равнозначны во всех вариантах опыта и сортах сои, а контрольный вариант с фунгицидами отсутствовал. Тем не менее, практика производства семян сои последних трех лет, дает нам основание утверждать о возрастающем негативном влиянии болезней сои на урожайность и качества семян. Так, проведенные в 2013 году производственные опыты с участием лабораторий семеноводства и селекции сои Приморского НИИСХ по сравнительной оценке различных сортов сои (Приморская 4, Приморская 86, Приморская 81) и их реакции на интенсифицирующие агроприемы подтвердили наши наблюдения (таблица 10).
При обработке вегетирующих растений сои фунгицидом Оптимо все испытуемые сорта в среднем поразились на 60 % меньше по сравнению с контролем. Наименьшее поражение отмечено у нового сорта приморской селекции – Приморская 4, который обладает высоким иммунным статусом и толерантностью к основным вредоносным грибным заболеваниям сои Приморского края, т.е. способностью формировать высокий урожай при высокой степени поражения мест ными расами патогена.
Из данных таблицы видно, что максимальная прибавка урожайности от применения препарата «Оптимо» была получена в вариантах с новыми сортами Приморская 4 и Приморская 86 и составила 5,3 и 2,1 ц/га соответственно. Данные опыта наглядно демонстрируют генетическую устойчивость новых сортов сои к негативным факторам и в тоже время более высокой положительной динамикой на обработку посевов средствами защиты, в данном случае фунгицидом «Опти-мо».
Наличие влаги и элементов питания в почве является одним из основных условий нормального роста и развития сои. Прежде всего, это относится к её возделыванию в условиях Дальнего Востока с тяжелыми отбеленными почвами, где более 90 % всей корневой системы находится в горизонте 0-20 см. По своим биологическим особенностям она является влаголюбивой культурой. Оптимальные условия создаются при выпадении осадков в летние месяцы в количестве 300-350 мм при средней влажности воздуха 70-75 % [13]. По сообщению Бурлака В.В. количество и характер выпадения летних осадков в соесеющих районах Дальнего Востока в основном благоприятны для её произрастания. Учитывая, что у этой культуры основная масса корней находится в верхнем слое почвы, для получения высокого урожая решающее значение имеет оптимальное увлажнение почвы, не менее 20 мм [1]. Естественно, что наличие сорной или другой растительности вблизи растений сои в период вегетации, отнимающей часть влаги из почвы, обязательно негативно скажется на продукционном процессе культуры.
Влияние приема чеканки на рост, развитие новых сортов сои
В 2011 и 2012 гг. производили расчеты экономической эффективности возделывания сои на семенные цели при разных дозах и способах внесения минеральных удобрений, а также при выращивании сои в целях получения экологически чистого продукта. Это особенно важно, так как при высоких ценах на минеральные удобрения, гербициды, пестициды, протравители и т.д. себестоимость семенной продукции и другие экономические показатели могут быть неоправдано высокими, а уровень рентабельности недостаточно высокий для стабильного ведения производства.
Как установлено Н.В Чайка, Ю.С. Капустиным, Е.М. Пятнициной [267], для условий Приморского края с учетом негативного влияния факторов территориальной удаленности, уровень рентабельности должен составлять не менее 50 %. В этом случае обеспечивается стабильное ведение производства в этом крае.
В расчетах принимались во внимание статьи затрат (в руб.): зарплата трактористов-машинистов и других рабочих; амортизация тракторов и машин; текущий ремонт техники; автотранспорт; электроэнергия; стоимость пестицидов; стоимость минеральных удобрений; стоимость семян.
Как следует из данных таблицы 24 влияние различных доз и способов их внесения под сою по-разному отразилось на величине экономических показателей. В основном, чем выше доза вносимых удобрений, тем выше прибавка в урожайности семян сои по отношению к контролю и тем ниже величина их экономических показателей. Во всех вариантах с удобрениями увеличиваются производственные затраты на гектар в 1,33; 1,58; 2,11 раза соответственно. При этом только при одновременном посеве и внесении удобрений производственная себестоимость самая низкая.
Использование удобрений увеличивает чистый доход по сравнению с контролем на 2,1-2,2 тыс. рублей с гектара. Чем выше была доза вносимых удобрений, тем ниже получен чистый доход. В нашем опыте – в пропорции 1:0,79:0,55 соответственно. Одновременно снижается окупаемость затрат при применении удобрений на выращивании сои. Так, по стандартному сорту Приморская 81 один затраченный рубль при минимальной дозе (в рядок) окупается в урожае семян 2,60-2,86 рублями, а при повышенной дозе – 1,25 рубля. Аналогичное положение складывается по окупаемости затрат по выращиванию сои других сортов, т. е. с увеличением дозы удобрений при посеве сои экономическая эффективность их снижается.
Что касается рентабельности производства в рассматриваемом случае, в особенности с возрастающими дозами внесения, то изменение этого показателя следует той же тенденции, что и чистый доход и окупаемость затраченных средств на их внесение. В основном, уровень рентабельности производства во всех вариантах сравнительно невысокий для ведения стабильного сельскохозяйственного производства. Однако этот показатель был отмечен тем выше, чем ниже доза вносимых удобрений, приемлемый в вариантах с внесением удобрений в рядок и при научно рекомендованной дозе удобрений. Что касается сортов, то этот показатель был самым высоким при использовании удобрений высокоурожайным сортом Приморская 86, достигая 127,7 %. У этого сорта получен самый высокий чистый доход и высокая окупаемость затраченного рубля на удобрения.
Результаты однофакторного дисперсионного анализа при сравнении урожайности сои испытуемых сортов в технологии без применения интенсифицирующих факторов показывают на существенность различий между стандартным сортом Приморская 81 и сортом Приморская 86 (таблица 25).
Из приведенных данных следует, что тенденция в получении экономических показателей – аналогична предыдущему опыту с внесением минеральных удобрений, гербицидов, ядохимикатов.
При всем этом сорт сои Приморская 86 по своим биологическим особенностям обеспечил получение чистого дохода на 5,9-27,1 % выше, по сравнению со стандартным сортом Приморская 81 и сортом Приморская 4, соответственно. Уровень рентабельности у этого сорта также превышал остальные сорта на 3,3-12,2 %.
Таким образом, внесение под посев сои минеральных удобрений, гербицидов, пестицидов и других химикатов способствует повышению урожайности семян сои на 56-85 %. Одновременно имеет место снижение уровня рентабельности производства при урожайности ниже 20 ц/га до 42,9-47,8 % и окупаемости затрат на внесение удобрений с 2,6 рублей (на контроле) до 1,25 рублей. Более высокая урожайность обеспечивает уровень рентабельности выше 50 %. В этом случае обеспечивается стабильное ведение производства. Наиболее экономичный способ внесения минеральных удобрений под сою – посев сои и минеральных удобрений в один рядок. Наиболее высокие экономические показатели при возделывании сои установлены у нового испытуемого сорта Приморская 86 при внесении удобрений в рядок.
Травмированность семян
Микроэлементы также повышают качество урожая бобовых культур. На содержание белка в семенах сои наибольшее влияние оказывает молибден и кобальт. Более высокий урожай зерна получен при обработке молибденом, кобальтом и бором, из которых молибден в наибольшей степени повышает урожай и содержание белка в семенах, так как под действием его стимулируется фиксация атмосферного азота бобовыми растениями. Кроме этого отмечено, что и при обработке бором получают наибольший урожай [244, 263].
Нашими исследованиями выявлена определённая закономерность по содержанию белка и масла в зависимости от фона удобрений. А именно, внесение минеральных удобрений при всех дозах приводит к снижению содержания белка в семенах. Причем, чем выше доза вносимых удобрений, тем более низкое содержание белка. Отклонения в зависимости от дозы минеральных удобрений составили 0,6-2,0 % по отношению к контролю. При внесении удобрений в рядок, содержание белка также снижается до уровня варианта с высокой дозой, что можно объяснить тем, что при этом способе использования удобрений их гранулы находятся близко к корневой системе растений. В варианте посев сои в озимую рожь почти не снижается белковость сои (таблица 22, приложение 10).
Влияние фона питания на содержание масла в семенах сказывается обратным образом. Внесение удобрений способствует увеличению масличности на 0,3-1,4 %. В варианте посев по фону ржи содержание масла почти не изменяется по отношению к контролю.
Среди изучаемых новых сортов наибольшим содержанием белка отмечается стандартный сорт Приморская 81 (39,9-41,1 %), а по накоплению масла – сорт сои Приморская 86 (20,3-21,7 %). Нами установлена зависимость – при увеличении содержания масла, снижении содержания белка – всхожесть семян возрастает. Кроме того мы считаем, что повышение содержания масла в семенах способствует прорастанию семян при более низких температурах. Так, в варианте с удобрением, вносимым в рядок, у сорта Приморская 86 содержание белка составило 38,2 %, масла – 21,7 %, всхожесть – 97,5 %, а в контроле – 40,8 %, 20,3 % и 92,7 % соответственно. Таблица 22 – Содержание белка и масла в семенах сои, %
В настоящий период технология производства сои предусматривает проведение более 20 агротехнических мероприятий. Среди них значительное количество связано с использованием химических веществ: ядохимикатов при протравливании семян, минеральных удобрений, гербицидов, подкормочных химикатов и др. Кроме того, на состояние посевов оказывают влияние соли тяжелых металлов из выбросов выхлопных газов при эксплуатации транспорта. Естественно, часть действующего вещества этих препаратов проникает в растение и семена и остается в зерне, используемом для приготовления пищевых продуктов, корма для животных. Использование удобрений, гербицидов, других химикатов оправдано не 98 обходимостью борьбы с болезнями, вредителями, сорняками, получением более высокой урожайности.
Однако, это усложняет экологическую обстановку при возделывании сои. Например, при внесении гербицидов может уничтожаться часть полезной микрофлоры в почве, энтомофагов, освобождающих растения от вредных насекомых – тлей, кистехвостов, личинок плодожорки и др. Соответственно, возрастает количество вирусных, грибных болезней и др. Поэтому поиски приемов возделывания сои при применении минимальных количеств химикатов или без них в настоящий период являются острой необходимостью.
Исследования по выращиванию экологически чистой сои проводятся в ряде регионов. Например, в южных районах России по данным Н.Ф. Гринева [264] экологически чистую сою можно получить, если срок посева перенести на 30-40 дней позднее традиционных сроков, что нарушает биологическую цепочку развития болезней и вредителей сои. В результате защита растений сои будет сведена к минимуму, или применению только биологических препаратов. Это позволит отказаться от инсектицидов. Поздние посевы дают возможность бороться с сорняками агротехническими средствами. Однако автор считает, что при этом можно вносить минеральные удобрения, хотя по результатам исследований других исследователей их применение, в особенности с органическими, приводит к повышению содержания солей тяжелых металлов кадмия, цинка, кобальта [265]. По данным Р.У. Гусманова, К.Ю. Кимаева, О.В. Чернова эти элементы, а также медь и свинец являются наиболее опасными для человека и животных [264].
Исследованиями В.И. Голова [266] установлено, что в почвах Дальнего Востока содержится более 10 наименований тяжелых металлов, хотя их количество не превышает ПДК.
Кроме этих негативных факторов, влияющих на получение экологически чистого продукта, следует помнить об огромных выбросах в атмосферу выхлопных газов с содержанием в них свинца. Таким образом, при возделывании сельскохозяйственных культур в растениях может накапливаться большое количество вредных для организма веществ. При исключении из агромероприятий тех из них, которые ведут к загрязнению продукта, естественно будет снижена урожайность культур, и себестоимость сельскохозяйственной продукции повысится. Исследования, проводимые рядом ученых, показывают, что урожайность экологически чистых продуктов снижается на 15 % и более. В результате потребительская стоимость экологически чистого продукта значительно повышается [266].
Одним из путей решения вопроса борьбы с сорняками, ввиду отсутствия внесения гербицидов, в одной из сопредельных стран – Республике Корея сою высевают в озимую рожь весеннего посева без прохождения ею стадии яровизации. При этом рожь не колосится, но раскустившись, препятствует росту сорняков в междурядьях. В данном случае возделывание сои без гербицидов и других химикатов способствует получению экологически чистого продукта.
Поскольку при выращивании сои на семена часть зерна используется на кормовые и пищевые цели, нами проведены исследования на содержание тяжелых металлов в урожае. Определялось количество свинца, меди, цинка и кадмия в семенах во всех изучаемых вариантах.
По данным наших исследований (таблица 23, приложение 11) в наименьшем количестве в семенах был кадмий (0,08-0,11 мг/кг), в большем – свинец (0,9-1,4 мг/кг), затем медь (3,6-7,2 мг/кг) и цинк (до 13,6 мг/кг). При этом превышение ПДК в семенах было отмечено только по наличию свинца. У большинства сортов и вариантов эта величина была в 1,4-2,8 раза большей, что объясняется наличием свинца в воздухе из-за использования автотранспорта.
Исследования также показывают, что между сортами различий по содержанию тяжелых металлов не обнаружено. Фон минеральных удобрений почти не оказывает влияние на содержание изучаемых элементов в семенах сои. Отмечено лишь некоторое снижение накопления меди и цинка при посеве сои с удобрениями в рядок.
