Влияние гидротермического обеспечения периода вегетации на урожайность скороспелых сортов сои в южной лесостепи Омской области

Введение. Соя является одной из ведущих сельскохозяйственных культур мира. За полвека кропотливой работы в ГНУ СибНИИСХ традиционными методами селекции создан уникальный генофонд скороспелых сортов сои, которая не является генетически модифицированной. Включены в Государственный реестр селекционных достижений РФ, допущенных к использованию по Западно-Сибирскому региону, сорта сои: Омская 4 (1993), Алтом (1998), СибНИИСХоз 6 (2000), Дина (2003), Эльдорадо (2010). Получены патенты на сорта СибНИИСХоз 6, Дина, Эльдорадо [1]. Во многом благодаря этим сортам и разработанной технологии их выращивания, площадь посева сои в Омской области увеличилась с 20 га в 2004 г. до 4182 га в 2011 г. [2]. Но зона лесостепи Западной Сибири до сих пор является нереализованным резервом в решении как проблемы производства растительного белка и масла, так и улучшения плодородия почв в регионе.

Для получения высоких и устойчивых урожаев сои необходимо учитывать ее биологические особенности и с помощью применения комплекса агротехнических мероприятий создавать оптимальные условия для реализации потенциала продуктивности сортов. В задачу исследований входило на основе пятилетних данных конкурсного сортоиспытания проанализировать влияние гидротермического обеспечения вегетационного периода на продолжительность развития и продуктивность скороспелых сортообраз-цов сои.

Материал и методы. Исследования проводили в 2007-2011 гг. на полях третьего селекционного севооборота ГНУ СибНИИСХ. Предшественник – озимая рожь на зерно. Основная обработка почвы – отвальная зябь. Весной проводилось боронование в два следа. Предпосевная культивация проводилась одновременно с внесением почвенного гербицида трефлан (2,5 л/га д.в.). Непосредственно перед посевом внесена стартовая доза азотного удобрения (аммиачная селитра – 100 кг/га). Площадь делянок 15 м², повторность 4-кратная. Посев сеялкой ССФК 7-рядковым способом, норма высева 0,8 млн. всхожих семян на гектар. Срок посева – оптимальный для местных условий (конец 2 декады мая). Время появления полных всходов – начало первой декады июня. Уборка комбайном Хеге-125 в фазе полной спелости. Урожайные данные приведены к 100 % чистоте и влажности 14 %. Дата наступления первых осенних заморозков фиксировалась автором непосредственно на опытном поле.

В анализ включены результаты изучения в КСИ 6 сортов, внесенных в Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Западно-Сибирском регионе; сортов Золотистая и Сибирячка, находящихся на государственном сортоиспытании и 6 перспективных линий се- лекции ГНУ СибНИИСХ. Стандарт – СибНИИК 315. Статистическая обработка полученных данных – по методике Б.А. Доспехова [3]. Графики криволинейной зависимости в виде полиномиальной линии тренда второй степени построены в программе Microsoft Excel. Критерий криволинейности рассчитан по формуле из методики Г.Н. Зайцева: η2 – r2 ≥ 0,1, где η – корреляционное отношение, r – коэффициент корреляции [4].

Годы проведения опытов различались как по количеству выпавших осадков и сумме температур, так и по характеру их распределения в течение вегетационного периода (рис. 1) [5]. Это позволило более полно проанализировать требования скороспелой сои к условиям выращивания. В целом для 2007, 2009 гг. характерно количество осадков, значительно превосходящее среднемноголетние показатели, 2008 и 2011 гг. – были умеренно увлажненными, 2010 г. отличался наименьшей суммой осадков.

Рисунок 1 – Сумма осадков и среднесуточная температура воздуха в мае-сентябре 2007-2011 гг. (ОГМС, г. Омск)

Результаты и обсуждение. Результаты исследований показывают, что продолжительность вегетации сои имела очень высокую положительную корреляционную связь с величиной гидротермического коэффициента (ГТК) этого периода – r = 0,95. В очень влажном 2009 г. (ГТК 2,24) вегетационный период сои был наи- более продолжительным – 120 суток, а самым коротким – в условиях засухи 2010 г. (ГТК 0,53) – 98 суток, т.е., согласно Международному классификатору СЭВ [6], продолжительность периода всходы–соз-ревание варьировала от среднего значения до короткого.

По данным дисперсионного анализа, уровень урожайности сои определялся как условиями произрастания, так и генотипическими особенностями изучаемых сортообразцов. Но доля влияния фактора «Год» была значительно выше, чем у фактора «Сорт», – соответственно 68 и 24 %.

Наиболее благоприятные абиотические условия для сои сложились в 2007 и в 2011 гг. – индекс среды соответственно +0,24 и +0,35 (табл. 1). Максимальную урожайность семян сформировал сорт Алтом в 2011 г. – 3,44 т/га. В целом по опыту, сортообразцы сои проявили высокий потенциал продуктивности – в 2-3 раза выше урожайности сои, выращиваемой в производственных условиях.

Таблица 1

Урожайность семян, продолжительность и гидротермическое обеспечение вегетационного периода сои

Показатель	2007 г.	2008 г.	2009 г.	2010 г.	2011 г.
Урожайность, т/га
- средняя	2,96	2,49	2,65	2,45	3,07
- максимальная сорт	3,13 Омская 4	3,06 Алтом	3,13 Л 42/06	2,78 Сибирячка	3,44 Алтом
- минимальная сорт	2,24 Сиб-НИИ-СХоз 6	2,24 Сиб-НИИ-СХоз 6	2,27 Сиб-НИИК 315	2,11 Сиб-НИИ-СХоз 6	2,65 Л 36/05
Вегетационный период
- индекс среды, т/га	+0,24	-0,24	-0,08	-0,28	+0,35
- продолжительность, сутки	115	110	120	98	106
- сумма осадков, мм	336,0	176,0	412,0	92,0	183,6
- сумма положительных температур, оС	1 962,5	1 874,4	1 840,1	1 745,0	1 801,9
- среднесуточная температура воздуха, оС	17,1	17,0	15,3	17,8	17,0
- ГТК	1,71	0,94	2,24	0,53	1,02
Первые осенние замо			розки ниже 0 оС
Дата	22.09	16.09	18.09	11.09	18.10

Выявлена прямолинейная отрицательная корреляционная связь урожайности с продолжительностью периода посев– всходы – r=-0,55 и криволинейное отношение с продолжительностью вегетационного периода – η=0,52. Расчеты показали, что сое в условиях южной лесостепи Западной Сибири для формирования максимальной урожайности более 2,8 т/га необходимо от 108 до 112 суток. При этом лимитирующим фактором среды могут стать первые осенние заморозки – связь урожайности с количеством дней от первого сентября до даты наступления первых заморозков прямолинейная и очень высокая r=0,85. Например, несмотря на положительные среднесуточные температуры воздуха в сентябре 2009 г., единственные за месяц заморозки (с 17 на 18 сентября) с температурой -1 оС, заставшие сою в зеленом состоянии в фазе плоских бобов, произвели эффект десикации. Гибель основной массы листьев сои остановила процессы фотосинтеза, и налив семян прекратился. В результате чего семена в бобах на средних ярусах растений оказались необычно плоскими, а в верхних бобах – погибли или были очень мелкими. Во время созревания сои в 2007 и 2011 гг. заморозков не зафиксировано – теплая погода в сентябре была очень благоприятна для формирования высокого урожая полновесных семян.

На основе анализа точечных графиков парных связей, расчетов коэффициентов корреляции и криволинейных зависимостей можно сделать вывод о том, что связь урожайности с условиями гидротермического обеспечения мая – сентября имеет в основном криволинейную направленность разной силы в зависимости от анализируемого периода времени (табл. 2), то есть соя проявляет специфическую реакцию на погодные условия в разные фазы развития растений.

Мнения многих исследователей в отношении критического периода в расходовании воды растениями сои в основном совпадают. Наблюдаются два максимума водопотребле-ния: первый – от всходов до ветвления, когда на образование сухого вещества расходуется воды в 2-3 раза больше, чем в последующем; второй – в период формирования и развития репродуктивных органов, когда транспирационный коэффициент самый высокий за вегетацию [7].

Таблица 2

Корреляционная связь, корреляционное отношение урожайности с суммой осадков и среднесуточной температурой воздуха

Показатель	Анализируемый период времени
	2-3 декада мая	июнь	июль	август	1 сентября - созревание	всходы-созревание
Сумма осадков за период, мм
r	0,01	0,43	0,38	0,27	-0,46	0,31
η	0,44*	0,50	0,82*	0,94*	0,50	0,69*
Среднесуточная температура воздуха за период, оС
r	0,10	-0,03	-0,18	-0,73	0,72	-0,09
η	0,87*	0,92*	0,59*	0,79	0,88*	0,63*
ГТК за период
r	-0,16	0,42	0,37	0,30	-0,61	0,29
η	0,96*	0,53	0,90*	0,95*	0,64	0,73*

* корреляционная зависимость криволинейная, т.к. критерий криволинейности превышает 0,1

В нашем опыте количество осадков в июне и сентябре оказывало разнонаправленное влияние на урожайность сои: в период ветвления (июнь) – положительное r = 0,43, а во время созревания (сентябрь) – отрицательное r = - 0,46. Среднесуточная температура воздуха наиболее сильное влияние на уровень урожайности оказывала в августе – отрицательное r = -0,73 и в сентябре – положительное r = 0,72.

На основе графиков криволинейной зависимости установлено, что оптимальная для сои месячная сумма осадков за период июнь– август находится в пределах от 60 до 100 мм, в мае требуется около 25 мм, а в сентябре – благоприятным для этой культуры является отсутствие дождей вообще. Положительно влияют на формирование репродуктивных органов температуры воздуха в июле в пределах 19-20 оС. Как снижение, так и повышение этого показателя отрицательно сказывается на продуктивности растений сои, так же как и среднесуточная температура в августе выше 18 оС и температурный режим ниже 13 оС в первой половине сентября.

Гидротермический коэффициент характеризует взаимосвязь уровня увлажнения и теплового обеспечения анализируемого временного периода. Данные таблицы 2 и рисунок 2, показывают, что соя наиболее толерантна к величине ГТК в начале и в конце своего развития (июнь, сентябрь) – корреляционная связь урожайности с ГТК прямая средней степени, но в июне положительная – r = 0,42, а в сентябре отрицательная – r = -0,61. В остальное время зависимость между анализируемыми признаками имеет ярко выраженную криволинейную направленность. В мае (период посева и появления всходов – η=0,96) оптимальным является ГТК на уровне 0,8-0,9; в июле–августе (во время цветения растений и формирования бобов – η = 0,90 – 0,95) сое требуется ГТК около 1,8.

* сентябрь – период 1 сентября – созревание

Рисунок 2 – Влияние ГТК в мае – сентябре на урожайность сои

Выводы. Таким образом, на основе пятилетнего изучения скороспелых сортообразцов сои, возделываемых в производстве, перспективных линий, находящихся в государственном сортоиспытании или являющихся потенциальными претендентами для передачи на ГСИ, выявлено, что соя проявляет специфическую реакцию на абиотические условия в разные фазы развития растений.

Несмотря на то, что из-за особенностей климата южная лесостепь Западной Сибири является зоной риска для возделывания сои, эта культура за 108-112 суток способна сформировать более 2,8 тонн семян с гектара. Связь урожайности с условиями гидротермического обеспечения мая – сентября имеет в основном криволинейную направленность разной силы в зависимости от анализируемого периода времени. Соя сравнительно толерантна к величине ГТК в начале и в конце своего развития (июнь, сентябрь). Наибольшее влияние на степень реализации потенциала скороспелых сортов оказывают показатели гидротермического обеспечения в июле–августе – в период интенсивного формирования генеративных органов. При этом лимитирующим фактором среды может стать дата наступления первых осенних заморозков.