Влияние зональных эколого-географических условий репродуцирования семян скороспелых сортов сои на их посевные качества и продуктивность растений в Вологодской области

Введение. Связующим звеном в сфере отношений «генотип-среда» являются семена как носители отселектированного генома и сформировавшегося в процессе репродуцирования фенотипа. На основании результатов многолетнего изучения различных отечественных и зарубежных сортов сои в условиях Ленинградской области (лаборатория ВИР) М.Г. Агаев [1] обосновал теорию популяционной изменчивости при культивировании растений на особых дифференцирующих фонах. Он установил, что путем направленного многократного отбора на базе внутривидовой изменчивости в нетипичных для сои климатических условиях выращивания (долгота дня, интенсивность освещения, дефицит тепла) можно не только улучшить селекционные сорта, но и создавать новые более скороспелые адаптивные и продуктивные сорта-фитопопуляции для Северо-Западной зоны России.

Условия репродуцирования семян несомненно накладывают отпечаток на фенотипические особенности сортов. В этом аспекте не только зональные природные факторы (тип почвы, погодные условия, характер солнечной радиации, рельеф, гидрологические особенности), но и антропогенные воздействия приемами возделывания (удобрения, обработка почвы, сроки и способы посева, мероприятия по уходу за посевами, сроки и способы уборки) оказывают влияние на продуцирование агрофитоценозов. Оптимизация условий выращивания растений особенно важна на семеноводческих посевах для гарантированного получения высококачественных по посевным и урожайным свойствам семян.

Исследованиями С.В. Зеленцова (2) установлены причины снижения жизнеспо- собности семян скороспелых сортов сои в условиях Краснодара. Здесь фазы налива семян и созревания таких сортов совпадают с сухой жаркой погодой второй половины июля и первой - августа, что приводит к формированию плотной водонепроницаемой оболочки семени, затрудняющей набухание и прорастание сформировавшихся «твердых» семян. Усугубляет ситуацию и запаздывание с уборкой семян, так как из-за перестоя растений в поле возникает опасность повреждения их патогенной микрофлорой, что приводит к снижению их всхожести. Перепады дождливой, сухой и жаркой погоды в период созревания резко снижают посевные качества семян сои.

Проведенное сотрудниками лаборатории технологии возделывания сои ВНИИМК [3] изучение сроков посева скороспелых и раннеспелых сортов сои Лада, Лира, Руно, Быстрица 2 показало, что получить кондиционные по посевным качествам семена в условиях Кубани можно только в поздние сроки посева, способствующие прохождению фаз налива и созревания семян в более мягкий по температурным условиям осенний период. Июньские (15– 25 числа) сроки посева скороспелых сортов могут надежно решать проблему получения здесь высококачественных семян.

Возможно осуществить эту задачу и путем переноса семеноводства в более благоприятные по погодным условиям зоны. В Краснодарском крае такой зоной может быть южно-предгорная, где в условиях высокогорья выпадает большее количество осадков и умеренный тепловой режим благоприятствуют формированию жизнеспособных семян скороспелых сортов сои.

Значение зонирования в семеноводстве сои для получения семян с высокими посевными качествами и урожайными свойствами подтверждено исследованиями ВНИИ сои (г. Благовещенск). По данным опытов Ю.В. Оборской и Л.А. Каманиной [4], скороспелые сорта сои Соната, Лидия и Актай формировали наиболее качест- венные семена при выращивании в северной зоне Амурской области, характеризующейся равномерным поступлением тепла и влаги за период вегетации, а среднеспелые Гармония, Лазурная - в центральной зоне, где были лучшие условия для налива и созревания семян, чем для скороспелых сортов.

Предыдущими нашими исследованиями 2006–2010 гг. были выявлены надежные по созреванию в условиях Вологодской области сорта сои Касатка и Светлая селекции Рязанского НИПТИ АПК и СибНИИК 315, созданного Сибирским НИИ кормов [5]. Учитывая высокую значимость эколого-географических условий репродуцирования семян для достижения их высоких посевных качеств, представляло интерес проведение сравнительного испытания семян этих сортов, полученных в г. Краснодаре (45° с. ш.) и в Вологде (59° с. ш.) при выращивании их в условиях северо-западной зоны.

Материал и методы. Исследования проводили в д. Фадеево Кадуйского района Вологодской области, условно названной нами Северным опорным пунктом (СОП) методом полевого мелко-деляночного опыта.

Объектами исследований были три скороспелые сорта сои.

Касатка, выведенный в ГУ Рязанский НИПТИ АПК, включен в Государственный реестр разрешенных к возделыванию селекционных достижений (Госреестр) с 2006 г. по центральному и ВолгоВятскому регионам. По данным учрежде-ния-оригинатора, вегетационный период его составляет 75–85 суток. Растения де-терминантного типа роста с промежуточной формой куста, рыжевато-коричневого опушения, высотой 50–60 см. Листья мелкие, овальной формы. Цветки фиолетовые. Бобы коричневые. Семена округло-удлиненные, желтые с коричневым рубчиком. Масса 1000 семян 125–135 г. Содержание в семенах белка 39-42 %, масла - 17-20 %. Устойчив к полеганию и осыпанию, толерантен к ржавчине. Дос- тигнутый в опытах максимальный уровень урожайности - 3,24 т/га.

Светлая , созданный также в ГУ Рязанский НИПТИ АПК, включен в Госреестр с 2000 г. по четырем регионам, в том числе по северо-западному и центральному. Вегетационный период 85–95 суток. Растения детерминантного типа роста, высотой 60–80 см, полусжатой формы куста, опушение серой окраски, листья светлозеленые, овально-ромбовидные. Цветки белые, бобы коричневые. Семена шаровидно-приплюснутые, желтые, рубчик коричневый. Масса 1000 семян 120–130 г. Содержание в семенах белка 40-41 %, масла - 17-19 %. Максимальная полученная урожайность зерна - 2,84 т/га. Устойчив к полеганию и растрескиванию бобов.

СибНИИК 315 , выведенный в Сибирском НИИ кормов, включен в Госреестр с 1991 г. по Волго-Вятскому, СреднеВолжскому, Уральскому, Западно-Сибирскому и Восточно-Сибирскому регионам. Вегетационный период от всходов до созревания 92–105 дней. Показал высокие адаптивные способности к разным условиям возделывания. Растения промежуточного типа роста, высотой 70–85 см, со сжатой формой куста, образуют 1–4 ветви, 10–12 узлов. Подсемядольное колено фиолетовой окраски, листья яйцевидные, слабозаостренные, опушение стебля, листьев и бобов светло-коричневое (рыжеватое). Соцветие - многоцветковая (2-5 цветков) кисть; цветки с фиолетовым венчиком. Семена удлиненно-овальной формы, с желтой кожурой и коричневым рубчиком. Масса 1000 семян 160–180 г. Содержание в семенах белка 35-40 %, масла - 17-20 %. Зафиксированный максимальный урожай семян в госсортоис-пытании - 2,86 т/га. Устойчив к полеганию и осыпанию.

Для сравнения использовали семена этих сортов, полученные в предыдущий год в двух контрастных экологогеографических зонах РФ - СевероЗападной (Вологодская область) и Северо-Кавказской (г. Краснодар).

Размещение делянок систематическое, вариантов – рендомизированное. Всего в опыте было 6 вариантов, 24 делянки; общая площадь под ним с защитными рядками и дорожками – 94 м2. Делянки 3-ряд-ковые, общей площадью 2,02 м2 (1,5 × 1,35 м), с междурядьями 0,45 м – типичными для данных условий выращивания. Учетный – центральный рядок с размером площадки 0,5 м2 (0,45 × 1,11 м). Повторность 2-кратная в 2011 и 2012 гг. и 4-кратная в 2013 г.

Посев сои проводили инкрустированными по методике КПИС семенами вручную под тяпку, раскладывая пунктирно в каждый рядок (1,5 м) по 50 штук заранее подготовленных семян. Срок посева 23 мая в 2011 и 2012 гг. и 22 мая – в 2013 г. Появление всходов 1–6 июня. В период вегетации проводили фенологические наблюдения за прохождением основных фаз роста и развития растений: всходы, 3й настоящий лист, цветение, формирование бобов, налив семян, созревание.

Уход за посевами состоял из прополок делянок и рыхления почвы в междурядьях вручную. Уборку осуществляли вручную в первой половине сентября по мере достижения уборочной спелости срезанием растений секатором с последующим проведением структурного анализа учетных снопов. Полученные семена с учетного снопа (0,5 м2) взвешивали в лаборатории на электронных весах ACOM JW-1 (с точностью 0,01 г), с одновременным определением влажности семян влагомером РМ-400 (с точностью до 0,1 %). По результатам этих анализов рассчитывали величину урожая на стандартную (14 %) влажность. Посевные качества семян сои определяли по методике ГОСТ 12038-84. Содержание белка, масла и ТИА в семенах сои определяли в лаборатории биохимии ВНИИМК на инфракрасном анализаторе Nir System-4500.

Погодные условия в месте проведения опыта (СОП) за вегетационный период складывались довольно контрастно по годам. Во все годы сумма активных тем- ператур (> 10 °С) за период вегетации сои (с 22 мая до 10 сентября) была выше среднемноголетней величины. Наиболее теплообеспеченным был 2011 г., когда сумма активных температур на 198 °С, а среднесуточная температура воздуха в июле – на 3,3 °С были выше нормы. Наиболее близким к среднемноголетним величинам по теплообеспеченности был 2012 г. В 2013 г. сумма активных температур на 164 °С превысила норму, а среднесуточные температуры воздуха в летние месяцы были равномерными или близкими: от 16,1 за август до 17,5 °С за июнь (табл. 1).

Таблица 1

Среднесуточная температура воздуха и сумма осадков за вегетационный период сои в условиях Вологодской области

(по данным Череповецкой метеостанции, ближайшей (в 40 км) к месту исследований)

Месяц	Среднесуточная температура воздуха, °С, по годам:				Сумма осадков, мм, по годам:
	средняя многолетняя	2011	2012	2013	средние многолетние	2011	2012	2013
Май	10,5	10,5	11,9	13,2	45	53	39	37
Июнь	14,9	15,8	14,8	17,5	76	40	101	34
Июль	17,5	20,8	18,0	17,4	72	73	88	131
Август	14,7	15,9	14,6	16,1	77	48	150	41
Сентябрь	9,4	11,0	10,8	9,4	57	115	85	31
Средняя температура воздуха и сумма осадков за вегетацию сои (22.05–10.09)	13,4	14,8	14,0	14,7	327	329	463	274
Сумма активных температур за вегетацию сои (22.05–10.09)	1665	1863	1690	1822	-	-	-	-

По влагообеспеченности обилием выпадающих осадков характеризовался 2012 г., когда за летние месяцы выпало 339 мм дождей, в том числе 150 мм в августе. Всего с мая по сентябрь в этом году выпало 463 мм осадков, что на 136 мм больше среднемноголетней величины. В 2011 за вегетацию сои выпало осадков в пределах нормы, а в 2013 г. на 61 мм меньше среднемноголетнего показателя.

Таким образом, для жизнедеятельности растений сои наиболее благоприятным по теплообеспеченности был вегетационный период 2011 г., а по вла-гообеспеченности – 2012 г. В целом, по гидротермическим условиям произрастания сои наиболее оптимальным был 2013 г., когда по распределению осадков в критические по водопотреблению фенофазы (цветение и формирование бобов) выпал 131 мм, и по равномерности поступления тепла за летние месяцы (16,1–17,5 °С) он положительно отличался от других лет проведения опыта. Поэтому в среднем по всем вариантам опыта биологическая семенная продуктивность сои была максимальной в этом году (346 г/м2), в то время как в 2012 г. она составила 308, а в 2011 – 259 г/м2. Эти данные свидетельствуют о достаточности природных гидротермических ресурсов северо-западной зоны Вологодской области для получения высоких урожаев скороспелых сортов сои.

Результаты и обсуждение. Одним из важных показателей жизнеспособности семян является их всхожесть в условиях выращивания. На нее оказывают влияние как посевные качества семян, определяемые в лабораторных условиях (энергия прорастания и всхожесть), так и складывающиеся условия для набухания и прорастания их непосредственно в поле. Подсчеты густоты всходов на учетных рядках из высеянных 50 семян и наблюдения за их ростом показали явное замедленное прорастание, недружность и изреженность их в вариантах, посеянных семенами, выращенными в г. Краснодаре, в сравнении с вологодскими. Основной причиной этого явилось наличие «твердых» семян и пониженная энергия их прорастания. Особенно контрастно (разница в 2,5–3,3 раза) по вариантам снизилась густота всходов краснодарских семян в 2012 г., что объясняется засушливой погодой в послепосевной период (III декада мая–I декада июня). В среднем за 4 года наблюдений полевая всхожесть семян местного (вологодского) репродуцирования была в 2,0–2,2 раза выше всхожести семян краснодарского репродуцирования (табл. 2). В первом варианте отмечалось более дружное и быстрое развитие всходов на 9–10 сутки после посе- ва, а во втором полные всходы были получены на 4–5 дней позднее. В последующие фазы развития рост растений выравнивался.

Таблица 2

Влияние зоны репродуцирования семян скороспелых сортов сои на их полевую всхожесть в условиях Вологодской области

Северный опорный пункт (СОП)

Сорт	Экологогеографическая зона репродуцирования семян	Полевая всхожесть семян, %, по годам:
		2010	2011	2012	2013	средняя
Касатка	Северо-Западная (СЗ)	80	48	66	52	62
	Северо-Кавказская (СК)	46	22	20	24	28
Светлая	СЗ	60	62	60	52	59
	СК	46	22	24	28	30
СибНИИК 315	СЗ	80	64	58	50	63
	СК	36	28	22	46	33

Некоторое отставание (на 2–3 дня) наступления фазы полного цветения растений и затягивания фазы созревания отмечалось в варианте с использованием для посева семян краснодарского репродуцирования в сравнении с вологодскими. Законченный период вегетации сои от посева до полной (уборочной) спелости в среднем за 3 года здесь составил 100 и 103 суток у сорта Касатка, 103 и 106 – у сорта Светлая, 106 и 112 суток у сорта СибНИИК 315 соответственно по вариантам посева семенами вологодского и краснодарского репродуцирования (табл. 3).

Таблица 3

Продолжительность периода вегетации скороспелых сортов сои в условиях Вологодской области в зависимости от зоны репродуцирования семян

СОП

Сорт	Экологогеографическая зона репродуцирования семян	Суток от посева до уборочной спелости по годам
		2011	2012	2013	средняя за 3 года
Касатка	СЗ	107	102	94	100
	СК	107	106	95	103
Светлая	СЗ	107	105	96	103
	СК	107	111	100	106
СибНИИК 315	СЗ	113	107	99	106
	СК	123	111	101	112

Вегетация по второму из этих вариантов была на 3–6 суток длиннее в сравнении с первым. Рассматривая продолжительность вегетационного периода сои по годам, следует отметить заметное сокращение его в 2013 г. по причине благоприятного гидротермического режима и возрастание его в остальные годы из-за избытка осадков в августе–сентябре.

Особенно сильное увеличение вегетационного периода проявилось у сорта Сиб-НИИК 315 в 2011 г.: от 113 суток при посеве семенами, выращенными в вологодских условиях, до 123 суток – в краснодарских. Из всех испытанных сортов этот характеризовался самым продолжительным вегетационным периодом (106–112 суток), а наименьшим – сорт Касатка (100–103 суток).

По биометрическим параметрам растений также отмечаются некоторые различия между вариантами опыта. Так, наименьшей (55–56 см) высота растений была у сорта Касатка, у остальных сортов она была на уровне 66–77 см. Если у сортов Касатка и СибНИИК 315 различий по этому показателю между местами репродуцирования семян не отмечалось, то у сорта Светлая наблюдалось увеличение на 11 см высоты растений в варианте с использованием краснодарских семян в сравнении с вологодскими (табл. 4). В этом же варианте отмечено и снижение высоты прикрепления нижних бобов на 1,6 см, составившее 8,4 см.

Следует отметить значительные (в 2 раза) различия в густоте стояния растений: от 18–24 шт./м2 в варианте с посевом краснодарскими семенами до 38–45 – вологодскими. Такие контрасты в густоте стеблестоя отразились на индивидуальной продуктивности растений. В более редких посевах (в вариантах с краснодарскими семенами) больше образовывалось на растениях ветвей, бобов, семян, увеличивалась почти в 2 раза масса семян с одного растения, но по массе 1000 семян различий между этими вариантами не было. Это свидетельствует о больших резервах в повышении семенной продуктивности таких сортов за счет формирования большего количества и массы семян на каждом отдельном растении по причине возрастания площади их питания.

Таблица 4

Структура продуктивности посевов сои в зависимости от эколого-географических условий зоны репродуцирования семян

________________________ СОП, 2011-2013 гг.

Сорт	Зона реп-ро-дуци-рова-ния семян	Густота стояния растений, шт./м2	Высота, см		Количество на 1 растении, шт.			Масса семян, г
			растения	прик-репле-ния нижнего боба	ветвей	бобов	се мян	с 1 растения	1000 штук
Касатка	СЗ	39	55	9,1	2,0	23	55	7,40	136
	СК	18	56	8,8	2,1	44	105	13,50	132
Светлая	СЗ	38	66	10,0	2,1	24	57	6,97	123
	СК	19	77	8,4	4,0	45	98	12,45	125
СибНИИК 315	СЗ	45	76	12,5	2,2	25	48	8,75	184
	СК	24	74	12,2	3,4	39	79	13,92	184

По формированию семенной продуктивности с единицы площади во все годы отмечается преимущество посевов семенами местного репродуцирования по сравнению с краснодарскими (табл. 5). Наиболее контрастные различия по этому показателю в пользу вологодских семян отмечены у всех сортов в 2012 г.: 82 % у сорта Светлая, 68 – у Касатки и 38 % – у СибНИИК 315. В среднем за 3 года увеличение семенной продуктивности в варианте с использованием семян вологодского репродуцирования по сравнению с краснодарскими составило 34 % у сорта Касатка, 27 % – у Светлой и 40 % – у сорта СибНИИК 315. Эти данные четко подтверждают роль эколого-географических условий выращивания семян сои в формировании их продукционных свойств.

Таблица 5

Семенная продуктивность сортов сои в зависимости от зональных экологогеографических условий репродуцирования семян

СОП

Сорт	Зона репро-дуци-рования семян	Семенная продуктивность, г/м2, по годам:				Прибавка
		2011	2012	2013	Средняя за 3 года	г/м2	%
Касатка	СЗ	302	350	343	332	84	34
	СК	228	217	298	248	-	-
Светлая	СЗ	227	415	326	323	69	27
	СК	219	228	314	254	-	-
СибНИИК 315	СЗ	494	383	413	430	123	40
	СК	286	253	381	307	-	-
НСР 05		-	-	46	37	-	-

По биохимическому составу семян отмечается тенденция возрастания их белковости и снижения трипсинингиби-рующей активности при использовании семян краснодарского репродуцирования по сравнению с вологодскими. Особенно контрастно такие различия проявились у сорта Светлая: содержание белка в семенах увеличилось на 1,8 %, а показатель ТИА снизился на 3,0 мг/г (табл. 6).

Таблица 6

Биохимический состав семян в зависимости от зональных экологогеографических условий репродуцирования их при выращивании в условиях Вологодской области

СОП, 2011–2013 гг.

Сорт	Зона репродуцирования семян	Содержание в семенах
		белка, %	масла, %	ТИА, мг/г
Касатка	СЗ	40,2	19,3	20,9
	СК	40,8	19,2	19,7
Светлая	СЗ	40,6	19,7	20,6
	СК	42,4	18,3	17,6
СибНИИК 315	СЗ	41,4	19,2	19,6
	СК	41,7	19,3	18,3

Наряду с продукционными и биохимическими показателями представляло интерес выявить и последействие испытанных вариантов на посевные качества семян сои, выращенных в Вологодской области. Полученные результаты свидетельствуют о преимуществе вариантов с использованием семян вологодского репродуцирования над краснодарскими (табл. 7). Так, энергия прорастания семян урожая 2012 г. возрастала на 6 % у сорта Касатка и на 7 % – у Светлой, а в семенах, полученных в 2013 г., на 11 и 22 % соответственно у этих сортов.

Лабораторная всхожесть семян соответственно по этим вариантам увеличивалась на 5 и 9 % у Касатки и на 9 и 13 % – у Светлой. У сорта СибНИИК 315 эти различия были меньше – всего 2–5 % в пользу семян, полученных в условиях Вологодской области. Таким образом, можно констатировать, что через факторы функционирования посевов семена сои, полученные в местных (вологодских) ус- ловиях, проявляют положительное последействие на выращенные из них семена следующего поколения.

Таблица 7

Влияние зональных экологогеографических условий репродуцирования семян на посевные качества их в последействии при выращивании в условиях Вологодской области

СОП

Сорт	Зона репро-дуци-рова-ния семян	Урожай 2012 г., срок анализа 11–18 марта 2013 г.		Урожай 2013 г., срок анализа 10–17 декабря 2013 г.
		энергия прорастания, %	всхожесть, %	энергия прорастания, %	всхожесть, %
Касатка	СЗ	83	94	78	94
	СК	77	89	67	85
Светлая	СЗ	87	97	91	97
	СК	80	88	69	84
СибНИИК 315	СЗ	88	96	59	81
	СК	86	91	56	79

Выводы. В результате исследований, проведенных в условиях Вологодской области (59° 22´ с. ш. и 37° 12´ в. д.), в полевом мелкоделяночном опыте по изучению влияния зональных экологогеографических условий репродуцирования семян трех скороспелых сортов сои (Касатка, Светлая, СибНИИК 315) на их посевные качества установлено явное преимущество семян, выращенных здесь в сравнении с семенами, полученными в г. Краснодаре (45° 03´ с. ш. и 39° 03´ в. д.) по следующим параметрам:

• -    полевая всхожесть семян увеличилась в 2,0–2,2 раза;

• -    дружнее и быстрее развивались всходы;

• -    сократился период вегетации сои на 3–6 дней;

• -    повысилась семенная продуктивность посевов на 27–40 %;

• -    улучшились посевные качества семян в последействии по показателям лабораторной всхожести у сортов рязанской селекции Касатка и Светлая на 5–13 %, у сорта СибНИИК 315 – на 2–5 %.

В условиях Вологодской области на примере 2013 г. благоприятные гидротермические условия для продукционного процесса посевов и формирования высоко-

ISSN 0202–5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ.

Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (157–158), 2014

кондиционных семян с высокими посевными качествами создаются при равномерном распределении осадков и тепла в летние месяцы.

Результаты этих рекогносцировочных исследований свидетельствуют о значительной роли эколого-географических условий функционирования семеноводческих посевов для получения высококачественных семян скороспелых сортов сои.