Вариационная изменчивость качества зерна сои в зоне сухих степей Нижнего Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вариационная изменчивость качества зерна сои в зоне сухих степей Нижнего Поволжья

Целью исследований являлось изучение изменчивости содержания белков и жиров в семенах сортов сои раннего (ВНИИОЗ 76), очень раннего (ВНИИОЗ 86) и среднераннего (Волгоградка 1) сроков созревания. Исследования проведены по материалам полевого эксперимента, реализованного на орошаемых землях сухостепной зоны светло-каштановых почв Волгоградской области в 2007-2012 гг. В многолетнем разрезе изучена вариация содержания белка и жира в семенах сои с оценкой влияния факторов сорта, способа посева, условий водного и минерального питания. Доказано преимущественное влияние на содержание указанных компонентов соевых семян фактора сорта (доля показателей в общей дисперсии - 60,0 % по белку и 71,5 % по жиру) и условий влагообеспеченности (доля показателей в общей дисперсии - 14,3 % по белку и 28,9 % по жиру). Содержание белка в зерне сои увеличивается пропорционально повышению уровня минерального питания (корреляция Пирсона - 0,29) и снижается при увеличении порога предполивной влажности почвы (корреляция Пирсона - 0,38).

Наиболее стабильным качеством в природных условиях Нижнего Поволжья семена сои отличаются при внесении минеральных удобрений дозой не менее N95P160K150 и поддержании уровня предполивной влажности почвы в фазы цветения, формирования и налива бобов не ниже 80 % НВ. Коэффициент вариации содержания белка и жира при этом не превышает 2,0-3,2 %. Выполнение указанных условий в посевах сорта Волгоградка 1 и ВНИИОЗ 86 позволяет получать семена с содержанием белка до 37,1 %. В посевах сорта ВНИИОЗ 76 этим же сочетанием факторов стабильно обеспечивается содержание жира в семенах на уровне 24,8 %, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сырью для масложирового производства.

Семена сои представляют собой уникальную многокомпонентную систему, включающую целый ряд как полезных, так и антипитательных веществ. В семенах сои отмечено повышенное содержание жизненно важных, биологически активных компонентов - фосфолипидов, токоферолов, витаминов группы В, некоторых минеральных элементов [1]. Однако важнейшими из биохимических соединений в зерне сои, имеющими самое большое применение в пищевой и кормовой отраслях народного хозяйства, являются белки и жиры [2].

Материалы и методы. Цель исследований, результаты которых приведены в настоящей статье, заключалась в изучении изменчивости указанных выше показателей качества перспективных сортов сои для оценки возможностей использования агротехнических и мелиоративных мероприятий для их регулирования.

Для получения экспериментального материала ежегодно в 2007-2012 гг. проводили полевые опыты с вариантами различных сочетаний следующих факторов [3, 4]:

- сорта (использовано 3 сорта: раннего - ВНИИОЗ 76, очень раннего - ВНИИОЗ 86 и среднераннего - Волгоградка 1 срока созревания);

- уровня водообеспеченности (регулировался посредством орошения способом дождевание с поддержанием постоянного (70 % НВ) порога предполивной влажности почвы - вариант 1, с повышением предполивного порога до 80 % НВ в фазу цветения - вариант 2 и в фазы цветения, формирования и налива бобов - вариант 3);

- уровня минерального питания (удобрения вносили дозами N30P40K30, N70P100K90, N95P160K150, ориентированными на формирование планируемого уровня урожайности, соответственно, 2, 3 и 4 т/га);

- способа посева (использовали способы посева сплошной и комбинированный, обеспечивающий формирование разновысотной архитектоники).

Полевые исследования были проведены на орошаемых землях Заволжской оросительной системы в ЗАО «Агрофирма «Восток» Николаевского района Волгоградской области. Почвы опытного участка светло-каштановые среднесуглинистые. Плотность сложения пахотного слоя почвы 1,23-1,24 т/м3, общая порозность 51,6-51,8 %, наименьшая влагоемкость в слое 0,4 м - 25,6 %, в слое 0,6 м - 24,2 % от веса сухой почвы. Грунтовые воды залегают на глубине 8-10 м. Обеспеченность легкогидролизуемым азотом - 19,8-25,0 мг/кг почвы и подвижным фосфором - 22,0-25,6 мг/кг низкая, обменным калием - 172-297 мг/кг - высокая. Содержание гумуса в пахотном слое почвы 1,5-1,8 %. Емкость почвенно-поглощающего комплекса 18,4-22,2 мг-экв., на долю натрия приходится менее 2,5 %. Реакция почвенной среды (рН) изменяется от 6,6-6,8 в пахотном слое до 7,4 на глубине 0,6 м.

Метеорологические условия в годы проведения исследования существенно отличались, что характерно для рассматриваемой территории. Сумма среднесуточных температур воздуха за период с 1 мая по 1 сентября изменялась от 2563 °С в 2009 году (наименее обеспеченный теплом период) до 3042 °С в 2010 году (наиболее обеспеченный теплом период). По обеспеченности осадками, поступившими на опытное поле за этот же период, 2007 и 2008 годы близки к среднемноголетнему уровню (124 и 128 мм соответственно), 2009 год - средневлажный (159 мм осадков), а 2011 и 2012 гг. - засушливые (выпало, соответственно, 69 и 75 мм осадков). В 2010 году атмосферные осадки поступили в объеме 166 мм, однако большая их часть выпала в мае - начале июня в форме ливней, что существенно снизило эффективность их использования посевами сои.

Агротехника возделывания сои в опытах формировалась с учетом требования зональных систем земледелия. Использование комбинированного способа посева предполагало высев сои в 20 рядах с междурядьями 0,075 м и формированием 6 растений на 1 п. м. в каждом рядке к уборке с последующим высевом 3 рядов с междурядьями 0,6 м и формированием 10 растений на 1 п. м. к уборке. Весь технологический процесс комбинированного посева сои реализуется обычными зерновыми сеялками (СЗ-3,6, СЗП-3,6 и их аналогами отечественного и зарубежного производства). При этом важно правильно расставить сошники по ширине междурядий. Для выравнивания междурядий использовали специальную доску, на которой размечено местоположение сошников для разных схем посева. Сошники в сборе при открепленных паводках и вилках есть возможность смещать по сошниковому брусу, что и использовали при выравнивании междурядий. Для реализации комбинированного способа посева в сеялке закрывали часть сошников по следующей схеме: оставляем 20 сошников открытыми, затем закрываем 7 сошников, 8-й оставляем открытым, закрываем следующие 7 и т. д. Оставив 3 ряда с междурядьями 0,6 м, следующие 20 сошников оставляли вновь открытыми. Архитектоника при таком способе посева сои дифференцирована как по плотности размещения растений, так и по высоте, что создает оптимальные условия для использования солнечной радиации.

Поливы проводили консольным дождевальным агрегатом

ДДА-100 МА. Для поддержания порога предполивной влажности почвы на уровне 70 % НВ в слое 0,6 м поливы проводили поливной нормой 460 м3/га, для поддержания предполивного уровня 80 % НВ поливы потребовалось проводить чаще, поливная норма при этом составила 310 м3/га. Оросительная норма, необходимая для обеспечения оптимального режима водообеспеченности (с поддержанием дифференцированного порога предполивной влажности почвы 70-80-80 % НВ), изменялась в годы с разными метеорологическими условиями от 1550 м3/га (2009 год) до 2480 м3/га (2012 г.) по очень скороспелому сорту ВНИИОЗ 86, от 2170 м3/га (2009 г.) до 3100 м3/га (2012 г.) для скороспелого сорта ВНИИОЗ 76 и от 2480 м3/га (2009 год) до 3720 м3/га (2010 год) для среднераннего сорта Волгоградка 1.

Закладку опытов и расчет компонентов общей дисперсии проводили общепринятыми методами [5, 6] с использованием современного программного обеспечения для персональной ЭВМ.

Результаты и обсуждение. Результаты статистической обработки экспериментального материала подтверждают преимущественное влияние биологических особенностей сорта на формировании биохимического состава семян сои (таблица 1).

Таблица 1. Долевая оценка участия факторов в формировании изменчивости содержания сырого протеина и жира в семенах сои в Нижневолжском регионе

соя биологический сорт

На долю сорта приходится в среднем 71,6 % общей дисперсии содержания сырого протеина в семенах и 60,0 % общей дисперсии содержания сырого жира. По 30-40 % общей дисперсии исследуемых параметров качества соевого сырья приходится на влияние агротехнологических приемов возделывания сои (уровень минерального питания и режим орошения).

Опытные данные показали, что в засушливых условиях региона Нижней Волги орошение имеет большое значение в формировании биохимического состава семян сои. На долю влияния условий водного питания на растения приходится в среднем 14,3 % общей дисперсии содержания сырого протеина в семенах сои. Еще в большей степени от условий водного питания растений зависит масличность семян: в среднем 28,9 % общей дисперсии показателя.

Уровень минерального питания наиболее значим для формирования белковой компоненты зерна сои. В среднем 12,2 % общей дисперсии содержания сырого протеина в семенах сои приходится на долю этого фактора. Влияние уровня минерального питания на масличность сои оценивается 7,7 % общей дисперсии показателей в опыте.

Способ посева оказывал минимальное влияние на содержание сырого протеина в семенах сои и масличность зерна.

Таким образом, условия выращивания сои наряду с сортовыми особенностями оказывают самое непосредственное влияние на формирование качества соевого сырья и определяют его пригодность для той или иной области применения. В таблице 2 приведены результаты корреляционного анализа опытных данных, из которых видно положительно или отрицательно влияет тот или иной фактор на качество зерна сои.

Содержание протеина в зерне сои увеличивается пропорционально повышению уровня минерального питания и снижается при увеличении порога предполивной влажности почвы. Корреляции, как и компоненты общей дисперсии содержания белка в сое, мало отличаются, и, следовательно, можно говорить о равных по силе факторах, действующих в противоположных направлениях. Корреляция содержания белка в семенах со способом посева сои статистически не существенна.

Таблица 2. Результаты корреляционного анализа влияния приемов возделывания на качество зерна сои

Также не коррелирует способ посева сои с содержанием жира в семенах. Вместе с тем отмечены существенные положительные корреляции содержания жира в семенах сои с уровнем предполивной влажности почвы и условиями минерального питания. В таблице 3 приведены значения коэффициента вариации основных показателей качества соевого зерна, рассчитанные по результатам полевых экспериментов 2007-2012 гг.

Таблица 3 Вариабельность качества зерна сои по годам исследований, 2007-2012 гг.

Расчеты показывают, что повышение уровня минерального питания обеспечивает снижение коэффициента вариации содержания сырого протеина и жира в зерне сои и повышает стабильность биохимического состава семян.

Улучшение условий водообеспечения сои способствовало стабилизации уровня содержания жира в зерне: коэффициент вариации значений этого показателя в годы исследований сокращался в 2-3 раза при повышении порога предполивной влажности почвы с 70 до 80 % НВ в периоды цветения, формирования и налива бобов. Вместе с тем вариация белковости семян сои сохранялась при разных уровнях водообеспеченности.

Комбинирование способов посева сои способствовало уменьшению коэффициента вариации всех исследуемых показателей качества зерна, однако эффект этот в полной мере проявлялся только при поддержании порога предполивной влажности почвы в фазы цветения, формирования и налива бобов не ниже 80 % НВ.

Более стабильными по содержанию белка в семенах сои в годы проведения исследований оказались сорта ВНИИОЗ 86 и Волгоградка 1, но вариация их масличности была существенно выше у сорта ВНИИОЗ 76.

Анализ выше изложенного материала показал, что сочетая в той или иной комбинации агротехнологические приемы совместно с регулированием мелиоративного режима на участках возделывания сои можно добиться стабильного производства соевого сырья требуемого качества (таблица 4).

соя биологический сорт

Таблица 4. Средние значения показателей качества семян сои при возделывании в условиях орошения (2007-2012 гг.)

Наиболее высоким содержанием белка в опытах отличались сорта Волгоградка 1 и ВНИИОЗ 86, что определяет возможность их использования в пищевой и кормовой отрасли народного хозяйства. Сочетание дозы внесения минеральных удобрений N95P160K150, дифференцированного порога предполивной влажности почвы 70-80-80 % НВ и комбинированного способа посева сои сорта ВНИИОЗ 86 позволяет получить зерно с содержанием сырого протеина около 37,1 %, что весьма привлекательно при использовании соевого сырья в пищевых целях для целого ряда направлений переработки. Валовый сбор белка при этом достигает 1,01 т/га (таблица 5). Снижение уровня водообеспеченности сои сорта ВНИИОЗ 86 позволяет повысить содержание белка в семенах до 38,6 %, но при этом существенно снижается урожайность и валовой сбор белка. Такое же сочетание факторов в посевах сои сорта Волгоградка 1 позволяет получить семена с содержанием около 35,9 % сырого протеина, однако крупность зерна ниже, чем у сорта ВНИИОЗ 86. Поэтому использование сорта Волгоградка 1 привлекательно преимущественно для кормовых целей. Наибольший валовой сбор белка по сорту Волгоградка 1 достигал 1,29 т/га. Наиболее масличным в опытах оказался сорт ВНИИОЗ 76. Сочетание дозы внесения минеральных удобрений N95P160K150, дифференцированного порога предполивной влажности почвы 70-80-80 % НВ и комбинированного способа посева сои этого сорта позволяет получить зерно с содержанием жира не менее 24,8 %, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сырью для масложировой отрасли народного хозяйства. Сбор сырого жира при этом достигает 1,03 т/га. Следует отметить, что при невысоком относительном содержании белка в семенах сои сорта ВНИИОЗ 76, наибольший валовой сбор белка, за счет повышения общей продуктивности посевов, возрастал до 1,33 т/га. Это характеризует возможность использования сорта как в масличной промышленности, так и для переработки в пищевых или кормовых целях.

Таблица 5. Валовый сбор белка и жира при выращивании сои в условиях орошения (2007-2012 гг.)

Выводы

Таким образом, содержание белка в зерне сои увеличивается пропорционально повышению уровня минерального питания (корреляция Пирсона - 0,29) и снижается при увеличении порога предполивной влажности почвы (корреляция Пирсона - 0,38). Содержание сырого жира в семенах возрастает как с улучшением условий минерального питания, так и при повышении водообеспеченности. Однако преимущественное влияние на содержание указанных компонентов соевых семян оказывает фактор биологической особенности сорта.

Наиболее стабильным качеством в природных условиях Нижнего Поволжья семена сои отличаются при внесении минеральных удобрений дозой не менее N95P160K150 и поддержании уровня предполивной влажности почвы в фазы цветения, формирования и налива бобов не ниже 80 % НВ в слое почвы 0,6 м. Выполнение ука-занных условий в посевах сорта ВНИИОЗ 76 обеспечивает стабильное повышение масличности семян до 24,8 %, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сырью для масложирового производства. В посевах сорта ВНИИОЗ 86 этим же сочетанием факторов обеспечивается стабильное содержание белка в семенах не менее 37,1 %, что позволяет их использовать в качестве соевого сырья в пищевых целях для целого ряда направлений переработки.

Список использованных источников

1. Соя. Биология и технология возделывания / под ред. В. Ф. Баранова, В. М. Лукомца. - Краснодар: ВНИИМК, 2005. - 433 с.

2. Балакай, Г. Т. Соя: экология, агротехника, переработка / Г. Т. Балакай, О. С. Безуглова. - Ростов н/Д.: Феникс, 2003. - 157 с.

3. Способ возделывания сои на зерно на орошаемых землях: пат. 2178632 Рос. Федерация: МПК(7) А 01 В 79/02 / Бородычев В. В., Колганов А. В., Салдаев А. М., Лытов М. Н.; заявители и патентообладатели Бородычев В. В., Колганов А. В., Салда-ев А. М., Лытов М. Н. - № 2000120091/13; заявл. 27.07.00; опубл. 27.07.00, Бюл. № 3. - С. 56-62.

4. Бородычев, В. В. Формирование оптимальной структуры агроценоза сои на мелиорированных землях Нижнего Поволжья / В. В. Бородычев, М. Н. Лытов, Д. А. Пахомов // Плодородие. - 2008. - № 5. - С. 27-28.

5. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М., 1979. - 416 с.

6. Вуколов, Э. А. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов STATISTICA и EXCEL / Э. А. Вуколов. - М.: «ФОРУМ», 2008. - 464 с.

Размещено на Allbest.ru