Отзывчивость сортов сои на орошение в степи Западной Сибири

52-61.

Введение. Из всех абиотических стрессов именно засуха является основным лимитирующим фактором на пути стабильного производства сои, так как сокращает урожай семян этой агрокультуры до 50 % [1–5]. Ответ растения на засуху очень сложен и включает в себя взаимодействие между различными молекулярными, биохимическими и физиологическими процессами [6]. В мире, в котором засуха – все более распространенное явление, выращивание многих сельскохозяйственных культур на орошении становится не просто модным трендом, а необходимостью [7–9]. Например, в Республике Казахстан в 2016 г. посевные площади сои составили 106 тыс. га, из которых 98 тыс. га сосредоточены в поливных условиях юга и юго-востока страны [10]. Все больше агрономов в ЦФО России обращают внимание на сою, поскольку эта культура, несмотря на высокие затраты на ее возделывание, является высокорентабельной, как в богарных условиях, так и на поливе [11]. Доказано, что орошение обеспечивает получение стабильных урожаев зерна сои, значительно превышающих ее урожайность на богарных землях [12–14]. В связи с изменениями климата ареал сои тоже изменяется – появляется новая работа для селекционеров, которым нужно соз- давать сорта, отзывчивые на влагу, либо засухоустойчивые. Так и происходит: на юге РФ уже выращиваются засухоустойчивые сорта либо сорта на орошении [11].

Цель исследования – изучить отзывчивость сортов сои селекции Омского АНЦ на оптимизацию условий увлажнения и минерального питания в засушливых условиях степи Омской области.

Материал и методы. Исследование проводилось в 2019 и 2020 гг. в СПК «Плодопитомник Черлакский» Черлакского муниципального района (степная зона) Омской области – 43°15′ с.ш., 76°54′ в.д. Полевые опыты заложены на одном почвенном участке и двух фонах – неполивном (богарном) и орошаемом. Предшественник – пшеница яровая мягкая.

Почва – чернозем южный легкосуглинистый. В результате агрохимического обследования участка перед посевом выявлено низкое содержание гумуса (3,1 %), нитратного азота 0–0,4 м (6,00–6,45 мг/кг почвы); содержание подвижного фосфора (328–367 мг/кг) и обменного калия (396–436 мг/кг) в пахотном слое – очень высокое, рН = 7,2.

Полевой эксперимент реализован путем наложения сортов сои на различные варианты мине- рального питания. Схема опыта включала следующие факторы: А – допосевное внесение фосфорсодержащего минерального удобрения (аммофос) (контроль – без удобрений и 60 кг д.в./га (P0 и P60)); B – допосевное внесение азотного минерального удобрения (аммиачная селитра) (контроль – без удобрений, 30 и 60 кг д.в./га (N0, N30 и N60)); C – сорта сои омской селекции, включенные в Государственный реестр селекционных достижений с допуском по 10-му региону (Сибирячка (стандарт), Эльдорадо, Золотистая, Черемшанка).

Основная обработка почвы – отвальная на 0,20–0,22 м. Минеральные удобрения вносили локально сеялкой СЗП-3,6 в соответствующие варианты весной до предпосевной культивации. Норма высева сои – 0,8 млн шт. на гектар. Посев во II декаде мая сеялкой СЗП-3,6. Площадь: делянки – 129,6 м2, учетная – 12,9 м2. Повторность – трехкратная.

Оптимальный режим влажности почвы поддерживался за счет спринклерного орошения. Проведено по три полива: II декада июля, I и II декада августа – поливная норма 300 м3/га, оросительная норма 900 м3/га.

В период вегетации (8–12 июня) для снижения доли сорной растительности посевы обработаны гербицидом «Пивот», ВК (0,8 л/га). Уборка и учет урожайности семян сои проводилась 15–20 сентября комбайном Sampo 130.

Агрохимический анализ почвенных образцов, отобранных перед посевом сои, сделан в ФГБУ Центр агрохимической службы «Омский» по общепринятым методикам: ГОСТ 26423-85 – методы определения рН; ГОСТ 26213-91 – методы определения органического вещества; ГОСТ 26488-85 – определение нитратов по методу ЦИНАО; ГОСТ 26204-91 – определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО.

Определение биохимических показателей в зерне образцов из вариантов опыта проводили в лаборатории физиологии и биохимии растений Омского АНЦ: содержание азота определяли в абсолютно сухой массе на автоматическом анализаторе KjeltekAuto 1030 Analyzer (коэффициент пересчета азота на белок для зерна сои – 6,25) [15]; содержание сырого жира – в аппарате Сокслета по разности обезжиренного и необезжиренного остатка [16].

Индекс засухоустойчивости STI (Stress tolerance index) рассчитан по формуле STI = (Yp×Ys)/ Ȳ p2, где Yp – урожайность генотипа при орошении; Ys – урожайность при стрессе засухи (на богаре); Ȳ p – среднее значение урожайности всех испытываемых образцов при орошении [17]. Статистическую обработку полученных данных проводили по пособию Б.А. Дос-пехова [18].

В Черлакском районе в период посева и появления всходов сои наблюдалась жаркая и сухая погода: средняя температура воздуха за II и III декады мая 21,6 и 20,7 °С соответственно в 2019 и 2020 гг., при практически полном отсутствии осадков – 7 и 3 мм. В летний период избыточно влажным был лишь июнь 2019 г. (ГТК 2,69), в июне 2020 г. наблюдалось недостаточное увлажнение (ГТК 0,72), погода в остальные летние месяцы была очень засушливой (ГТК от 0,18 до 0,42) (табл. 1). В целом период май – сентябрь в 2019 г. был недостаточно увлажненным (ГТК 0,83), в 2020 г. – очень засушливым (ГТК 0,46). Учитывая, что соя – растение муссонного климата и во второй половине лета в период цветения – налива бобов требовательна к влаге [11, 19], можно сделать вывод о том, что погодные условия в степной зоне в годы проведения опытов были неблагоприятными для этой агрокультуры.

Таблица 1

Метеорологические условия в годы исследования

Период	Среднесуточная температура воздуха, °С		Сумма осадков, мм			ГТК
	2019 г.	2020 г.	2019 г.	2020 г.	Среднее многолетнее	2019 г.	2020 г.
Май	13,8	19,2	13,4	10,1	30,0	0,35	0,17
Июнь	16,1	17,7	128,0	38,0	42,0	2,69	0,72
Июль	21,3	20,9	12,0	27,0	54,0	0,18	0,42
Август	19,7	20,3	13,0	24,0	49,0	0,21	0,38
Сентябрь	12,0	12,2	37,0	24,0	30,0	1,18	0,84
Май – сентябрь	16,6	18,1	203,4	123,1	205,0	0,83	0,46

Результаты и их обсуждение. Применение удобрений N 60 P 60 в сочетании с поливом (вариант ПУ) положительно сказалось на развитии сои – у всех сортов по сравнению с контролем (вариант БК) увеличились: высота растений – на 14–22 см, количество бобов – на 6–10 шт., семян – на 7–20 шт., масса 1000 семян – на 48– 85 г (табл. 2). Но у сортов Сибирячка и Золотистая достоверно (на 4 см) снизилась высота прикрепления нижнего боба. В варианте ПУ у Эльдорадо отмечены максимальные в опыте показатели по высоте стебля – 70 см, количеству бобов и семян на растении – 20 и 43 шт. соответственно; самый крупносемянный сорт Че-ремшанка – масса 1000 шт. 197 г.

Установлено, что в среднем по сортам применение минеральных удобрений положительно сказывается на засухоустойчивости сортов сои. Наименьшее значение коэффициента засухоустойчивости (STI) в контроле (без внесения удобрений) и в варианте P60 – 0,38 и 0,30 соответст- венно; наибольшее – в вариантах N60P60 и N60 – 0,81 и 0,96 (рис. 1). Результаты исследований подтверждают вывод, сделанный нами ранее, о повышенной засухоустойчивости сорта Эльдорадо [20]. Этот сорт имеет наибольший STI в опыте, особенно в вариантах N60 и N30 P60 – 1,35 и 1,34 соответственно. Корреляционный анализ урожайности и STI испытываемых сортов, как и в опытах Р.С. Ержебаевой с соавторами [19], показал сильную положительную связь – r = 0,836.

Сорт Эльдорадо в среднем по богаре был самым урожайным – 1,49 т/га с максимумом в варианте N 30 P 60 1,69 т/га – прибавка к стандарту Сибирячка 0,67 и 0,85 т/га соответственно. Но в условиях орошения среднее по этим сортам практически равнозначно – 1,8 т/га, при этом соя Сибирячка показала максимальный в опыте результат 2,92 т/га в варианте N 60 P 60 , сорт Эльдорадо был вторым с отставанием в 0,36 т/га в варианте N 60 (табл. 3).

Таблица 2

Показатель (НСР 05 ***)		Вариант**	Сибирячка, стандарт		Эльдорадо		Золотистая		Черемшанка
			К	У	К	У	К	У	К	У
о 05 1— О о со	растения (6,5)	Б	41	42	48	52	39	47	41	45
		П	41	55	45	70	31	56	39	58
	прикрепления нижнего боба (2,9)	Б	11	10	7	7	13	11	9	10
		П	7	7	8	9	7	9	9	7
1—' 3 o' со о ^	бобов (3,7)	Б	8	8	14	15	7	11	9	11
		П	15	16	15	20	8	15	10	19
	семян (5,8)	Б	15	16	36	40	12	21	15	23
		П	23	29	31	43	16	26	18	35
Масса 1000 семян, г (21,0)		Б	105	126	112	120	100	129	112	128
		П	121	162	129	160	120	160	143	197

Примечание : (*) – здесь и далее средние значения за 2019 и 2020 гг.; (**) – К – контроль; (***) – для частных средних; У – N 60 P 60 ; Б – богара; П – орошение.

Таблица 3

Вариант		Сорт (фактор C)				Среднее по фактору
Фосфор (фактор A)	Азот (фактор B)	ГО СО 2 О °	о со о о	СК 05 1— О 1— о о со	05 05 ф Ф ZT	A	B
кг д.в./га
Богара
Р 60	N 60	1,03	1,51	1,20	1,30	1,14	1,30
	N 30	0,84	1,69	1,11	1,07
	0	0,68	1,58	0,96	0,74		1,18
0	N 60	0,92	1,49	1,49	1,46	1,13
	N 30	0,87	1,48	1,17	1,18		0,94
	0	0,57	1,20	1,05	0,70
Среднее, C		0,82	1,49	1,16	1,07	1,14
НСР 05 : А – 0,10; В – 0,12; С – 0,13; для частных средних – 0,33
Орошение
Р 60	N 60	2,92	1,91	1,79	2,17	1,77	2,08
	N 30	2,09	2,23	1,69	1,67
	0	1,27	1,16	1,26	1,13		1,77
0	N 60	1,75	2,56	1,70	1,85	1,59
	N 30	1,61	1,63	1,46	1,80		1,19
	0	1,35	1,45	1,09	0,83
Среднее, C		1,83	1,82	1,50	1,57	1,68
НСР 05 : А – 0,19; В – 0,23; С – 0,27; для частных средних – 0,65

Структура урожая сортов сои на богаре и поливе в зависимости от условий минерального питания*

средний коэффициент

□ P60N60 BP60N30 0Р6О BN60 BN30 ■ РО NO (контроль)

Рис. 1. Коэффициент засухоустойчивости сортов сои в зависимости от условий минерального питания

Урожайность сортов сои на богаре и поливе в зависимости от условий минерального питания, т/га

Наиболее значимым фактором, определяющим пригодность соевого сырья для переработки, является биохимический состав зерна, от которого во многом зависят питательная ценность и потребительские свойства готовых продуктов [21]. На контроле (без удобрений) все сорта, за исключением Эльдорадо на богаре, были низкобелковыми (по градации ВИР [22]): 30,49–35,48 % на богаре; 31,14–31,94 % на орошении (табл. 4). Очевидно влияние низкого содержания нитратного азота в пахотном горизонте почвы. На удобренном фоне без полива показатели повысились до среднего уровня – 36,93–38,05 %, при этом у сорта Золотистая белковость семян улучшилась на 7,56 %. На орошении этот сорт также перешел в ранг среднебелковых – 38,17 %, а наилучший результат получен по сорту Черемшанка – 39,96 %.

Таблица 4

Содержание сырого белка и жира в абсолютно сухом веществе семян сортов сои на богаре и поливе в зависимости от условий минерального питания, %

Фон	Вариант	Сорт				Среднее по фону	Среднее по варианту
		s' m ю 5 О °	о го: 05 о го: го о	СК со 1— 1— о со	си ф ZT
Белок
Богара	К	33,23	35,48	30,49	32,52	35,19	32,93
	У	36,93	37,72	38,05	37,08		37,45
Орошение	К	31,32	31,90	31,94	31,14	34,03	31,58
	У	34,37	33,43	38,17	39,96		36,48
Среднее по сорту		33,96	34,63	34,66	35,18
Жир
Богара	К	21,93	20,51	21,07	22,83	20,60	21,59
	У	20,96	19,07	18,32	20,08		19,61
Орошение	К	22,14	23,04	21,41	22,60	20,99	22,30
	У	20,29	21,14	18,59	18,73		19,69
Среднее по сорту		21,33	20,94	19,85	21,06

Примечание : К – контроль; У – N 60 P 60 .

По содержанию жира в семенах изучаемые сорта в основном можно отнести к группе среднемасличных. На орошении на неудобренном фоне сорта Сибирячка, Черемшанка и особенно Эльдорадо, имеющий максимальный показатель в опыте 23,04 %, проявили себя как высокомасличные генотипы.

Выявлено повышение белковости семян на удобренном фоне по сравнению с контролем: на богаре – на 4,52 %, при орошении – на 4,90 %, – и снижение масличности на 1,98 и 2,61 % соответственно. Это вполне объяснимая ситуация, так как в соотношении содержания белка и жира в семенах сои существует отрицательная корреляция, на которую указывают многочисленные исследования [21]. В нашем опыте особен- ности сортов и условий их выращивания значительно изменяли силу этой зависимости, а в варианте «орошение-контроль» связи не выявлено (рис. 2), так как при стабильно низкой белковости – от 31,14 до 31,94 % (максимум × 100 / минимум = 102,6 %), масличность семян значительно различалась в зависимости от сорта – от 21,41 до 23,04 % (107,6 %). В остальных условиях связь очень высокая, но лишь в варианте «богара-удобрения» она прямолинейная. Наиболее сильно сортовое разнообразие по качеству семян проявилось на удобренном участке при орошении: белок – от 33,43 до 39,96 % (119,5 %), жир – от 18,59 до 21,14 % (113,7 %), что отражает линия тренда 4ПУ.

1 БК – вариант 1 «богара-контроль», 2 БУ – вариант 2 «богара-удобрения», 3 ПК – вариант 3 «орошение-контроль», 4 ПУ – вариант 4 – «орошение-удобрения»

Рис. 2. Корреляционная связь содержания белка и жира в абсолютно сухом веществе семян сортов сои на богаре и поливе в зависимости от условий минерального питания

Заключение. Таким образом, двухлетнее изучение 4 сортов сои сибирского генотипа свидетельствует о их сортовой специфичности на изменение условий увлажнения и минерального питания в степи Омской области. Сорт Эльдорадо был самым засухоустойчивым и в среднем по вариантам опыта на богаре наиболее урожайным – 1,49 т/га с максимумом в варианте N 30 P 60 1,69 т/га (прибавка к стандарту Сибирячка 0,67 и 0,85 т/га соответственно). В условиях орошения соя Сибирячка показала максимальный в опыте результат 2,92 т/га в варианте N 60 P 60 , вторым, с отставанием в 0,36 т/га, был сорт Эльдорадо в варианте N 60 . Выявлено повышение белковости семян на удобренном фоне в сравнении с контролем: на богаре – на 4,52 %, при орошении – на 4,90 %, – и снижение масличности на 1,98 и 2,61 % соответственно. На удобренном фоне без полива белковость семян у всех сортов были на среднем уровне – 36,93–38,05 %, при этом у сорта Золотистая показатель улучшился на 7,56 %. На орошении этот сорт также перешел в ранг среднебелковых – 38,17 %, а наилучший результат получен по сорту Черемшанка – 39,96 %.

Сорта Сибирячка, Черемшанка и особенно Эльдорадо, имеющий максимальное в опыте содержание жира в семенах 23,04 %, проявили себя на орошении на неудобренном фоне как высокомасличные генотипы.