Личный вклад автора. Диссертационная работа обобщает материалы исследований, проведённых автором в период аспирантской подготовки (2005 - 2008 гг.). Наблюдения, учёты, анализы, обработка полученного экспериментального материала и его обобщение, подготовка публикаций, формулирование выводов и предложений производству выполнены лично автором.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста, содержит 29 таблиц, 2 рисунка, состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций, 4 приложений. Список литературы включает 184 источника, в т. ч.11 на иностранных языках.

Погодные условия, исходный материал и методика исследований. Работа выполнена в 2005 - 2008 гг. на опытном поле кафедры растениеводства в учебно-научно-производственном комплексе "Борский" КрасГАУ. Почва участка представлена чернозёмом выщелоченным среднемощным среднегумусным тяжелосуглинистым, в пахотном горизонте которого содержится гумуса (по Тюрину) - 7,8%, P₂O₅ (по Чирикову) - 176, K₂O - 198, N-NO₃ - 54,5 мг/кг почвы, pH KCI 6,5 (Волошин, 2006).

Зона проведения исследований характеризуется резкой континентальностью климата. Сумма активных температур за вегетационный период превышала среднемноголетние значения и варьировала от 1873 до 2010єС. Май и июнь 2005 г. были прохладными и избыточно увлажнёнными, вторая половина лета отличалась повышенными среднесуточными температурами в совокупности с дефицитом осадков, что в целом способствовало формированию высокого урожая зерна сои. Вегетационный период 2006 г. был самым прохладным, с избыточным увлажнением в июле - августе и ранним приходом осенних заморозков (III декада августа), что привело к формированию зерна с низкой всхожестью, массой 1000 семян, наименьшим содержанием в них белка и жира. Лето 2007 г. можно охарактеризовать как избыточно увлажнённое и недостаточно обеспеченное теплом, что вызвало вторичный рост сои и отрицательно сказалось на уровне урожайности. Гидротермические условия вегетативного периода в 2008 г. складывались благоприятно для роста культуры: высокая теплообеспеченность сопровождалась повышенным количеством осадков. В критический период цветение - налив зерна наблюдалась хорошая обеспеченность влагой и недостаточная - теплом.

Полевые эксперименты выполнены в четырёхпольном зернопаропропашном севообороте: чистый пар - картофель - соя - зерновые. Подготовка почвы под сою состояла из ранневесеннего боронования, проводимого при физической спелости зубовыми боронами в два следа. При первом сроке посева проводили предпосевную культивацию на глубину 5 - 6 см культиватором КПС - 4. При втором сроке посева выполняли промежуточную культивацию на ту же глубину и в то же время, что и предпосевную при первом сроке посева. По этой же технологии выполнялась и предпосевная культивация. Вслед за посевом поле прикатывали.

В полевых опытах изучали следующие варианты:

нормы высева: 0,6 млн. всхожих семян на 1 га;

0,8 млн. всхожих семян на 1 га;

1,0 млн. всхожих семян на 1 га;

сроки посева: первый при температуре почвы на глубине заделки семян 8 - 10єС, что в годы наших исследований приходилось на 15 мая; второй - спустя 10 суток после первого (25 мая);

способы посева: рядовой (ширина междурядий 15 см);

широкорядный (30 см).

Опыты закладывали в соответствии с рекомендациями методики проведения полевых исследований (Доспехов, 1985). В ходе вегетации отмечали наступление фаз развития растений культуры на двух несмежных повторениях согласно методики ГСИ (1985). Общая площадь делянок 10 м², учётная - 8 м², повторность опытов четырёхкратная, размещение рандомизированное. Посев осуществляли сеялкой ССФК-7. Исходный материал был представлен сортами: Светлая, Дина, Магева, СибНИИСХоз 6, Гармония, Соната, Соер 4, СибНИИК-315. Площадь листьев определяли в период налива зерна в среднем ярусе у сортов Светлая, Дина, СибНИИСХоз 6 на 10 растениях по вариантам опыта с использованием программы Loaf Sqare 1.0 beta Сибирского физико-технического института аграрных проблем. Структурный анализ проводили на растениях, отобранных с площади 0,25 м² по всем вариантам опыта. В лаборатории учитывали выживаемость растений к уборке, биомассу, высоту растений и расстояние до первого плода, число ярусов на растении, количество плодов, семян и их массу. Посевные качества семян (всхожесть и энергия прорастания) определяли по ГОСТ 12038 - 84 (Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести); массу 1000 семян по ГОСТ 12042 - 80 (Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения массы 1000 семян). Влажность зерна определяли с помощью электровлагомера VALLE 500, урожайность приводили к 14% влажности и 100% чистоте. Биохимический анализ семян сои (содержание жира и белка) был проведён в центральной аналитической лаборатории КрасГАУ.

Статистическая обработка результатов исследований проведена методами корреляционного и дисперсионного анализов (Снедекор, 1961; Доспехов, 1985) в лаборатории информатики Института агроэкологического менеджмента. Экономическую оценку сортов и агроприёмов рассчитывали по результатам анализа затрат трудовых, материальных ресурсов и выхода продукции в стоимостном выражении на основании технологических карт по нормативам и расценкам, действующим в зоне в 2005 - 2008 гг. Биоэнергетическую эффективность определяли по общепринятым методикам, изложенным Г.С. Посыпановым (1997).

Результаты исследований

Рост и развитие растений сои в зависимости от сортовых особенностей и элементов агротехники. Сроки и темпы прохождения фенологических фаз, а также продолжительность вегетационного периода сортов сои зависели от погодных условий. Период вегетации сои у скороспелых сортов (СибНИИСХоз 6, Дина, Светлая) варьировал от 91 до 96 дней; соответственно у среднеспелого сорта Гармония - от 103 до 107 дней (табл.1). Самым скороспелым был сорт СибНИИСХоз 6, созревающий в среднем за 91 день при сумме температур 1424°С и количестве осадков 198 мм за период полные всходы - опадение листьев. Более продолжительный вегетационный период показал сорт дальневосточной селекции Гармония, с суммой среднесуточных температур воздуха 1732°С.

Таблица 1. Продолжительность межфазных периодов развития сортов сои, сут. (2005 - 2008 гг.)

В годы исследований последние весенние заморозки пришлись на вторую, третью декады мая, за исключением 2007 г., когда заморозок был зафиксирован 2 июня. Майские заморозки были небольшой интенсивности (-1,4 (2006 г.), - 2єС (2005, 2008гг.)) и не задержали появления всходов. В 2007 году фаза полных всходов наступила у сорта СибНИИК 315 31 мая, Светлой - 1 июня, сорта СибНИИСХоз 6 - 2 июня. Заморозок силой - 3,7°С, зафиксированный 2 июня ГМС "Сухобузимское" не повредил всходы сои.

Продолжительность межфазных периодов и всего вегетационного периода у растений сои зависит от количества тепла и суммы осадков за май - сентябрь (табл.2).

Продолжительность фазы всходы - цветение в сильной степени определялась суммой осадков (r= 0,870) и среднесуточных температур воздуха (r= 0,950) за данный период. Период от начала цветения - созревание достоверно определяется количеством осадков (r= 0,435) и суммой среднесуточных температур воздуха (r= 0,535). Напротив, увеличение суммы среднесуточных температур воздуха и количества осадков в первый период вегетации незначительно задерживали фазу цветения. Общая продолжительность периода вегетации сортов сои в средней положительной степени определялась суммой среднесуточных температур воздуха за вегетацию и не зависела от количества осадков. Изменчивость корреляции основных элементов структуры урожая происходит под влиянием сорта, нормы высева, способов посева.

Выживаемость растений к уборке снижалась с увеличением нормы высева по-разному у изученных сортов. Выживаемость растений к уборке у сорта Светлая уменьшалась с 87% при норме высева 0,6 до 76% при 1,0 млн. всхожих семян на 1 га. У сортов СибНИИСХоз 6 и Гармония выживаемость растений по представленным нормам высева была ниже на 7% и 8%. У сорта Дина отмечен рост выживаемости растений с 80 до 84% с увеличением нормы высева.

Таблица 2. Коэффициенты корреляции (r) межфазных и вегетационного периодов с гидротермическими условиями (2005-2008 гг.) *

^*уровень достоверности при n=31, r= ±0,349.

X₁-сумма среднесуточных температур за период посев-всходы; X₂-сумма среднесуточных температур за период всходы-цветение; X₃-сумма среднесуточных температур за период цветение-созревание; X₄-сумма среднесуточных температур за вегетацию; X₅-осадки за период посев-всходы; X₆-осадки за период всходы-цветение; X₇-осадки за период цветение-созревание; X₈-сумма осадков за вегетацию.

Широкорядный способ посева с нормой 0,6, 0,8 млн. всхожих семян на 1 га не отразился на выживаемости растений к уборке сорта Светлая. Снижение на 8%, в сравнении с рядовым способом, отмечено при высеве 1,0 млн. /га всхожих семян. Второй срок посева показал увеличение выживаемости растений у всех изученных сортов. Независимо от срока посева увеличение нормы высева приводило к снижению количества плодов, семян с растения, массы 1000 семян (табл.3). По количеству плодов (13 штук) и семян (25 шт.) на одно растение выделился сорт Светлая при норме 0,6 млн. всхожих семян на 1 га. Более высокую массу тысячи семян имел сорт СибНИИСХоз 6 (149 г), низкую - Гармония (90 г). Сорт Гармония выделился большим количеством семян в плоде (2,4 шт.) по сравнению с сортами Дина (1,8), СибНИИСХоз 6 и Светлая (1,9 шт.).

При широкорядном способе посева (30 см) у сорта Светлая увеличивается количество плодов и семян с растения, возрастает масса 1000 семян по всем нормам высева.

У сортов Светлая, СибНИИСХоз 6 наблюдалось снижение урожайности во второй срок посева. Оптимальное количество растений на единицу площади было при высеве 800 тысяч всхожих семян на 1 гектар. Высота прикрепления первых плодов важный технологический признак сортов, поскольку определяет величину потерь при уборке урожая.

Нормы высева 0,6 - 1,0 млн. всхожих семян на 1 га вызывали увеличение расстояния до первого плода с 13 до 14 см у сорта Светлая, с 12 до 15 см - Дина, 12 - 14 см - СибНИИСХоз 6. Низкая закладка первых плодов (10 см) зафиксирована у сорта Гармония с нормой высева 0,6 млн. всхожих семян на 1 га при рядовом способе посева, сорта Светлая - широкорядном посеве семян.

Таблица 3. Влияние норм высева и сроков посева на элементы структуры и биометрические показатели сортов сои (2005-2007 гг.)

*среднее за 2007 - 2008 гг.

При втором сроке высева наблюдали повышение высоты растений (с 51 до 54) см и расстояния до первого плода (на 1 - 2 см). Среднеспелые сорта (Соер 4, Гармония и Соната) в условиях Красноярской лесостепи не формировали высокий габитус растений. Сорт Соната выделился более высоким расстоянием до первого плода (16 см)

Различия между сортами по числу листьев на 1 растение незначительные. Облиственность одного растения была очень низкой. На одно растение приходилось от 7 до 14 листьев по всем вариантам опыта (табл.4). Увеличение нормы высева, независимо от срока посева приводило к увеличению общей площади листьев на единицу площади при одновременном снижении листовой поверхности одного растения. Максимальная урожайность сои получена при индексе листовой поверхности (ИЛП) 3,1 - 4,0 при первом сроке посева, 3,2 - 4,3 - втором и 5,9 - широкорядном способе высева. Изучаемые сорта отличались по фотосинтетическому потенциалу (ФП) посевов в зависимости от погодных условий периода вегетации и элементов агротехники. Самый высокий ФП при всех нормах высева был у сорта Светлая (1,55), затем - Дина (1,46) и СибНИИСХоз 6 (1,2). При втором сроке сева ФП снизился у сорта Светлая на 0,1, Дины - на 0,26. У сорта СибНИИСХоз 6 отмечено незначительное увеличение ФП на 0,1. При широкорядном посеве у сорта Светлая ФП (2,0) достоверно превосходил рядовые посевы других изученных сортов.

Таблица 4. Показатели фотосинтетической активности посевов сои у скороспелых сортов (2006 - 2007 гг.)

Сорта Дина, Светлая, СибНИИСХоз 6 имеют детерминантный тип роста, поэтому слабо отличаются между собой по доле зерна в общем урожае биомассы. Наблюдалось снижение хозяйственного коэффициента (К_хоз) при первом сроке посева с увеличением нормы высева на 1 - 3%. Наиболее высокий К_хоз зафиксирован у сорта СибНИИСХоз 6 (34%) при норме высева 0,6 млн/га всхожих семян. Самый низкий К_хоз получили у сорта Светлая (0,28 - 0,29).

Второй срок посева вызвал снижение доли семян в общем урожае биомассы на 1 - 4% по сравнению с первым сроком. Повышение хозяйственной годности на 1% наблюдали при увеличении нормы высева с 0,6 до 0,8 млн. всхожих семян на 1 га (сорта Дина и СибНИИСХоз 6). При широкорядном способе посева сорта Светлая происходил рост доли семян, особенно при коэффициенте высева 0,8 млн. всхожих семян на 1 га.

Получена положительная связь площади листовой поверхности (табл.5) с количеством растений на единице площади и листьев при первом сроке посева, числом листьев у всех сортов при втором и количеством растений на единице площади у сорта Светлая. Корреляционная связь между биологической урожайностью и площадью листьев была средней отрицательной при первом сроке посева у сорта Светлая, при втором - у всех изученных сортов. Масса 1000 семян сортов Светлая, СибНИИСХоз 6 имела сильную отрицательную связь с площадью листьев и среднюю отрицательную - у Дины при обоих сроках высева. Связь между площадью листьев, биологической урожайностью и массой 1000 семян была сильной обратной при широкорядном посеве у сорта Светлая. С количеством растений на единице площади установлена средняя отрицательная связь.

Таблица 5. Коэффициенты корреляции (r) площади листьев скороспелых сортов сои с элементами структуры урожая (2006-2007 гг.) *

*уровень достоверности при n=23, r= ±0,396

Влияние сорта и элементов агротехники на урожайность сои. Урожайность сортов и потери при уборке зависели от нормы высева, сроков и способов посева (табл.6).

Более высокая урожайность получена в благоприятном по погодным условиям 2005 г. Достоверно превышает стандарт (сорт Светлая с нормой высева 0,6 млн. /га всхожих семян) сорт СибНИИСХоз 6 на 0,07 т/га при норме высева 0,6 и на 0,8 т/га при норме высева 0,8 млн. всхожих семян на 1 га. В 2006 г. из-за раннего заморозка (27 августа) у всех сортов сои погибла листовая поверхность, поэтому среднеспелые сорта не сформировали полноценных семян, а урожайность скороспелых сортов значительно уменьшилась. По биологической урожайности достоверная прибавка получена у скороспелого сорта СибНИИСХоз 6 (0,58, 1,05 и 0,52 т/га при коэффициентах высева 0,6, 0,8 и 1,0 млн. всхожих семян на 1 га соответственно). В 2007 году выпало на 44% больше нормы осадков, что привело к значительному увеличению вегетативной массы сои. В этот год достоверной прибавки по урожайности не показал ни один сорт. В среднем за годы исследований существенную прибавку урожайности получили по сорту СибНИИСХоз 6 при норме высева 0,8 (0,37 т/га) и 1,0 млн. всхожих семян на 1 га (0,06 т/га). Такая же тенденция прослеживается и по фактической урожайности в первый срок посева, по фактической и биологической - во второй.

Таблица 6. Влияние норм высева и сроков посева скороспелых сортов на урожайность и потери при уборке (2005 - 2007 гг.)

Достоверное снижение величины потерь при уборке связано с увеличением коэффициента высева у сортов Дина и СибНИИСХоз 6 в 2005 и 2006 гг., сорта Светлая - в 2006 - 2007 гг. За годы исследований достоверное снижение уборочных потерь отмечено при первом сроке посева и коэффициенте высева 1,0 млн. всхожих семян на 1 га у сорта Светлая и СибНИИСХоз 6. Увеличились потери при уборке во второй срок посева при увеличении нормы высева у сорта Светлая в 2005 и СибНИИСХоз 6 в 2006 г. При втором сроке посева за годы исследований у сортов Светлая, Дина, СибНИИСХоз 6 не отмечено достоверного снижения потерь при уборке.

Достоверная прибавка урожайности отмечена при широкорядном способе возделывания у сорта Светлая в 2006 г. (0,04 т/га при норме высева 0,6 млн. /га всхожих семян) и в 2007 г. (0,67 и 0,27 т/га при норме высева 0,8, 1,0 млн. /га всхожих семян соответственно) биологической, (0,71 и 0,32) фактической урожайности. В среднем за годы исследований, биологическая урожайность при широкорядном способе посева достоверно превышает рядовой с нормой высева 0,8 млн. /га всхожих семян (на 0,13 т/га), фактическая - с нормой высева 0,8 и 1,0 млн. /га всхожих семян (на 0,19 и 0,02 т/га соответственно). Достоверное снижение потерь зерна при уборке (0,026 т/га) отмечено у сорта Светлая при широкорядном способе посева в 2007 г. В среднем за годы исследований достоверное снижение потерь при уборке выявили при широкорядном способе посева с нормой высева 0,6 млн. всхожих семян на 1 га.

Самая низкая урожайность в группе среднеспелых сортов была у сорта Гармония (0,73 т/га). Сорта Соер 4 и Соната показали урожайность существенно больше (1,07 и 1,44 т/га).

Достоверная корреляционная связь биологической урожайности с количеством плодов и семян с растения у скороспелых сортов отмечена при обоих изучаемых сроках посева (табл.7). У сорта Светлая при широкорядном способе посева урожайность формируется в основном за счёт массы 1000 семян и биомассы с единицы площади.

Таблица 7. Коэффициенты корреляции (r) между биологической урожайностью и элементами структуры урожая у скороспелых сортов (2005-2007 гг.)

^*уровень достоверности при n=35, r= ±0,325; ^**уровень достоверности при n=23, r= ±0,396

Х₁ - фактическая урожайность, г/м²; Х₂ - высота растения, см; Х₃ - количество растений к уборке, шт. /м²; Х₄ - высота до первого плода, см; Х₅ - количество плодов на растении, шт.; Х₆ - количество семян с растения, шт.; Х₇ - потери при уборке, г/м²; Х₈ - биомасса, г/м²; Х_{9 -} масса 1000 семян, г.

Лабораторная всхожесть семян у изученных сортов (Светлая, Дина и СибНИИСХоз 6) существенно отличалась по срокам посева. В первый срок посева у сорта СибНИИСХоз 6 лабораторная всхожесть (82%) соответствовала категории репродукционных семян, у сортов Светлая (76%) и Дина (71%) она была ниже гостовской нормы. Всхожесть семян сорта Светлая снизилась на 17% при позднем посеве. У западносибирских сортов Дина и СибНИИСХоз 6 во второй срок посева всхожесть была ниже, чем в первый, на 13% и 14% соответственно. Сорт СибНИИСХоз 6 отличался наиболее высокой всхожестью семян при обоих сроках посева. Налив и созревание зерна проходили у среднеспелых сортов Гармония и Соер 4 в условиях избыточного увлажнения и пониженных среднесуточных температур воздуха, поэтому всхожесть семян была пониженной (68% и 67% соответственно). Такую лабораторную всхожесть семян при первом сроке посева можно объяснить тем, что период созревания скороспелых сортов приходится на начало сентября, когда складываются более благоприятные условия освещения и суммы среднесуточных температур воздуха. При втором сроке посева для среднеспелых и раннеспелых сортов период созревания семян приходится на конец сентября, и протекает при низких среднесуточных температурах воздуха, что существенно влияет на снижение оттока ассимилятов.

Наибольшую массу 1000 семян показали скороспелые сорта при раннем сроке посева. Масса 1000 семян варьировала у сорта СибНИИСХоз 6 от 110 до 149 г., Светлой - от 95 до 136, Дины - 95 - 125 г. Поздний посев (25 мая) привёл к снижению массы 1000 семян: у сорта Светлая на 10 - 29 г., СибНИИСХоз 6 - на 5 - 22 г., Дины - на 1 - 8 г. У среднеспелых сортов масса 1000 семян была значительно ниже. Она варьировала по годам от 70 до 90 грамм у сорта Гармония и от 74 до 107 г. - Соер 4.

Биохимические анализы, (2005 - 2007 гг.) показали, что на накопление протеина и жира значительное влияние оказали сроки посева культуры (табл.8). В благоприятные по погодным условиям годы (2005, 2007гг.) в зерне сои при первом сроке посева аккумулировалось более 40% белка и от 16,7% до 19,6% жира. При позднем посеве количество накопленного протеина и жира в семенах изученных сортов снижалось.

Таблица 8. Содержание сырого белка и жира в зерне сои при разных сроках посева, %

В условиях Красноярской лесостепи эффективно возделывание раннеспелых сортов: Светлая, Дина, СибНИИСХоз 6, СибНИИК 315, Магева с вегетационным периодом 91 - 96 день. Продолжительность вегетации сои в наибольшей степени определяется суммой среднесуточных температур за период "всходы-созревание" (r= 0,647).

Установлено, что основными элементами структуры урожая скороспелых сортов сои являются количество плодов (r= 0,459 - 0,731) и семян с растения (r= 0,470 - 0,745). Лимитирующим фактором величины урожайности является высота закладки первых плодов (r=-0,460 - 0,597).

Максимальная урожайность у сортов Светлая и СибНИИСХоз 6 получена при посеве их в первый срок (15 мая). Смещение срока посева на середину третьей декады мая приводит к снижению урожайности у сорта Светлая на 13 - 16%, СибНИИСХоз 6 - 16 - 22% в зависимости от нормы высева. При широкорядном способе посева урожайность сорта Светлая увеличивается по сравнению с рядовым на 8 - 18%.

По содержанию масла в первый срок посева выделились сорта: Светлая (18,2%), СибНИИСХоз 6 (18,1%), белка - Светлая (39,9%). При посеве во второй срок установлено снижение содержания белка (на 3 - 4%) и масла (0,2 - 0,6%) в семенах.

Высокие посевные качества семян, и прежде всего масса 1000 семян, формируются при раннем сроке посева. При затягивании сроков посева снижались масса 1000 семян и их всхожесть.

Оптимальные условия для формирования листового аппарата у сортов Светлая и СибНИИСХоз 6 складывались во второй срок посева, сорта Дина в первый. При широкорядном способе посева у сорта Светлая увеличивались: число листьев с растения (на 3-5 шт.), индекс листовой поверхности (0,5-2,4) и фотосинтетический потенциал (на 0,17 - 0,96 млн. м² дней/га).

Более высокий уровень рентабельности получен при норме высева 0,8 млн. всхожих семян на 1 га у сортов: Светлая (86%), СибНИИСХоз 6 (191%) в первый срок посева, Дина (110%) - во второй. При широкорядном способе возделывания у сорта Светлая уровень рентабельности был выше на 14 - 30% по сравнению с рядовым. Максимальный энергетический доход получен при норме высева 0,8 млн. всхожих семян на 1 га при обоих сроках посева.

Наиболее перспективным для возделывания является сорт СибНИИСХоз 6, фактическая урожайность которого в первый срок посева с нормой 0,8 млн. всхожих семян на 1 га достигала 1,94 т/га при энергетической его себестоимости 1,55 ГДж/т.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения высокой урожайности товарного зерна посев сои раннеспелых сортов Светлая, Дина и СибНИИСХоз 6 следует проводить во второй декаде мая. Оптимальными условиями для обеспечения высокой всхожести, наибольшей массы 1000 семян и наивысшего содержания в них белка и жира является посев во второй декаде мая рядовым способом с нормой 0,8 млн. всхожих семян на 1 га.

Сорт западносибирской селекции СибНИИСХоз 6 рекомендуется для возделывания в хозяйствах Красноярской лесостепи, т.к. он при посеве в оптимальный срок (вторая декада мая) обеспечивает самые высокие из сравниваемых сортов показатели урожайности, уровня рентабельности и энергетической эффективности.

Список работ, опубликованных по теме диссертации