CC BY
27
удобрений на динамику содержания органического углерода и азотный режим дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1365-1372.
14. Стулин А. Ф., Стахурлова Л. Д. Продуктивность подсолнечника на черноземах выщелоченных в длительном опыте с удобрениями // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 2. С. 39-43.
15. Мокрушина А. В., Богатырева А. С., Акманаев Э. Д. Семенная продуктивность сортов ярового рапса в зависимости от доз минеральных удобрений в условиях Среднего Предуралья // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 1 (52). С. 46-52.
16. Иванова Т. И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей. М.: Агропромиздат, 1989. 235 с.
17. Цыгуткин А.С. Особенности планирования и конструкции неполной фактори-альной схемы 1/16(8х8х8) с последующей подготовкой данных опыта для статистической обработки // Доклады РАСХН. 2001. №2. С. 30-32.
18. Завьялова Н.Е. Влияние минеральных удобрений на трансформацию калийного фонда дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы / Н.Е. Завьялова, М.Т. Васбиева, Д.Г. Шишков, и др. // Агрохимия. 2022. №1. С. 3-9.
19. Перегудов В.Н., Иванова Т.И. Эффективность метода блоков в уточнении данных полевых многофакторных опытов с удобрениями. Сообщение 2. // Агрохимия. 1980. №2. С.135-140.
20. Перегудов В.Н., Иванова В.Н. К вопросу о главных эффектах и взаимодействии факторов в многофакторных опытах с удобрениями. Сообщение 1 // Агрохимия. 1979. №9. С. 110-118.
21. Цыгуткин А. С. Двухфакторная неполная факториальная схема опыта %(6х6) и её использование в полевом опыте // Агрохимия. 2013. № 4. С. 81-86.
22. Цыгуткин А.С., Логвинов И.В. Использование регрессионного анализа для изучения влияния удобрений и способов основной обработки почвы на урожай гороха // Достижения науки и техники АПК. 2022. №5. С. 61-66.
23. Тютюнов С.И., Цыгуткин А.С., Логвинов И.В. Урожай сахарной свёклы в зависимости от севооборота, способа основной обработки почвы, доз минеральных и органических удобрений // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. №1. С. 3-7.
24. Цыгуткин А.С., Азаров А.В. Изучение влияния технологий возделывания сельскохозяйственных культур и почвы, как саморазвивающейся системы, на содержание гумуса // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 6. С. 44-49.
25. Влияния способов обработки почвы, минеральных и органических удобрений в различных севооборотах на содержание гу-
СЧ муса в чернозёме типичном / С.И. Тютюнов, О В.Д. Соловиченко, А.С. Цыгуткин, и др. // ^ Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. ® №5. С. 7-12.
26. Цыгуткин А.С. Главные эффекты и ® взаимодействия факторов в многофакторном ^ опыте // Вестник Российской академии сельско-^ хозяйственных наук. 2001. №5. С. 53-56.
® 27. Цыгуткин А.С. Информативность опыта 5 и её оценка // Химия в сельском хозяйстве. ® 1996. № 6. С. 45-46.
Features of a field experiment with mineral fertilizers based on an incomplete factorial scheme 1/9 (6x6x6)
A.S. Tsygutkin1, M.T. Vasbieva, D.G. Shishkov2
1Williams Federal Scientific Center of Fodder Production and Agroecology, Nauchnyi gorodok, k. 1, Lobnya, Moskovskaya obl., 141055, Russian Federation
2Perm Federal Research Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, ul. Kul'tury, 12, s. Lobanovo, Permskii r-n, Permskii krai 12614532, Russian Federation
Abstract. The work was carried out in 2016-2018 and aimed to consider the features of setting up a field experiment using an incomplete factorial scheme 1/9 (6*6*6) to study the effect of nitrogen, phosphorus and potash (NPK) fertilizers on the yield of spring barley using mathematical models obtained by processing data by regression analysis. The experiments were carried out in a field test established in 1978. Barley was cultivated in the fifth rotation of an eight-field crop rotation on soddy-podzolic heavy loamy soil in the Cis-Ural region. The range of fertilizer doses varied from 0 to 150 kg a.i. Regression equations were obtained that characterize the regularities of the effect of various combinations and doses of NPK on the yield of spring barley, depending on the conditions of moisture during the growing season of the crop: in dry conditions in 2016, Y = 1.57 - 0.34N0.5 + 0.30N + 0.06(NP)0.5 + 0.08(NK)0.5 - 0.05(PK)0.5; with sufficient moisture in2018, Y = 2.67 + 0.58N0.5 + 0.39P0.5 + 0.20K0.5 - 0.20(NP)0.5 - 0.17(NK)0.5. The research results showed a high closeness of the relationship between the actual and calculated values. The correlation coefficient was 0.986and0.845. The weather conditions of the growing season had a significant impact on the efficiency of the application of mineral fertilizers. In arid conditions, the application of phosphorus and potash fertilizers without the use of nitrogen fertilizers was not effective. Nitrogen fertilizers provided an increase in yield by 20%, and when combined with phosphorus-potassium fertilizers, by31-76%. The use of pure nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers and their pair combinations was effective under conditions of normal moisture. Nitrogen fertilizers provided the largest increase in yield - 1.3 c/ ha. The smallest increase was observed when using potash fertilizers.
Keywords: spring barley; mineral fertilizers; productivity; regression analysis; incomplete factorial experimental design.
Author Details: A.S. Tsygutkin, Cand. Sc. (Biol.)(e-mail: ASZ.RU@mail.ru);M.T. Vasbieva, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow, D.G. Shishkov, junior research fellow.
For citation: Tsygutkin AS, Vasbieva MT, Shishkov DG [Features of a field experiment with mineral fertilizers based on an incomplete factorial scheme 1/9 (6*6*6)]. Zemledelie. 2022(6):22-6. Russian. doi: 10.24412/00443913-2022-6-22-26.
doi: 10.24412/0044-3913-2022-6-26-31 УДК 633.34:631.445.4:631.559(571.13)
Продуктивность сои
в различных
условиях
выращивания
на юге
Западной
Сибири
A. Ю. ТИМОХИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: timokhin@anc55.ru)
B. С. БОЙКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Л. В. ОМЕЛЬЯНЮК, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник А. М. АСАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Омский аграрный научный центр, просп. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация
Исследования проводили с целью изучения продуктивности и качества семян сои при различных условиях минерального питания на богаре и при орошении. Работа выполнена в 2019-2020 гг. в южной лесостепи Западной Сибири (Омская область). Схема опыта включала следующие варианты: условия влагообеспеченности (фактор А) - богара (без полива), орошение (оросительная норма400м3/га); фосфорное минеральное удобрение (фактор В) - Р0, Р6Ю; азотное минеральное удобрение (фактор С) - Ы0, Ы30, N0 сорт (фактор D) - Сибирячка (стандарт), Эльдорадо, Золотистая, Черемшанка. Почва -лугово-черноземная, среднемощная, тяжелосуглинистая с содержанием органического вещества в слое 0...0,2 м - 4,35...4,65 %. Полив в фазе цветения сои сгладил погодный стресс и обеспечил содержание влаги почве в оптимальном интервале 70,0.77,8 % НВ до 10-14 августа. Орошение увеличило сбор семян, по сравнению с богарой, на 0,83 т/ га, или 61 %. Эффективность азотного удобрения (N0 при орошении была невысокой (+0,16 т/га в сравнении с вариантом без их использования), но достоверной, что связано, вероятно, с достаточным содержанием элемента в почве. Фосфорное удобрение Р60 обеспечило повышение урожайности в вариантах без полива с 1,24 до 1,47 т/га (на 19 %), при орошении - с 2,02до 2,37 т/ га (на 17 %), в сравнении с Р0 (НСР05=0,07). Сочетание изучаемых факторов увеличивало сбор сои с 1,21 до 2,44 т/га. Содержание белка в семенах в среднем по опыту превы-
шало 41 %, достоверно снижаясь с 42,22 % на богаре до 39,95 % на орошаемом фоне. Внесение минеральных удобрений (NfS0PfS0) значительно повышало величину этого показателя с 40,34 до 41,84 % (НСР05=0,75). Содержание жира слабо зависело от изучаемых факторов и в среднем по опыту составило 14,30 %.
Ключевые слова: минеральные удобрения, орошение, оросительная норма, влажность почвы, соя, белок, жир.
Для цитирования: Продуктивность сои в различных условиях выращивания на юге Западной Сибири/ А.Ю. Тимохин, В.С. Бойко, Л.В. Омельянюк и др. // Земледелие. 2022. № 6. С. 26-31. doi: 10.24412/0044-39132022-6-26-31.
Соя - одна из ведущих культур мирового сельского хозяйства. Это важный и дешевый источник белка, масла и энергии, что имеет большое значение в решении проблемы обеспечения продовольствием населения мира, которое по численности к 2050 г может достигнуть девяти миллиардов человек [1, 2, 3].
В последние годы семена сои находят разностороннее применение, в частности, их используют при производстве «мяса» растительного происхождения благодаря высокому качеству белка [4, 5, 6]. Сою ценят как масличную культуру, поскольку более 85 % мирового объема ее производства служит сырьем для изготовления растительного масла, удовлетворяющего половину спроса на такую продукцию [7, 8]. В 2020 и 2021 гг производство сои в мире достигло 356,7 млн т, которые собрали с площади около 127,8 млн га при средней урожайности 27,9 ц/га [8].
Засуха - основной фактор, который создает широкий спектр проблем для растениеводства и негативно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур [9, 10, 11]. Для любого живого организма, в том числе для растений, характерна постоянная потребность в воде. Эффективность её использования зависит во многом от развития корневой системы, площади листовой поверхности и др. [12].
Водный баланс в наземных культурах в значительной степени зависит от эвапотранспирации. Это совокупность двух независимых процессов, связанных с потерями воды из почвы. Один из них - испарение из верхнего корнеобитаемого слоя почвы, второй -потеря воды, содержащейся в тканях растений в результате транспирации [13]. По мере роста растений транс-пирация усиливается из-за увеличения площади листьев. В то же время это оказывает обратное влияние на испарение с поверхности почвы, которое прогрессивно уменьшается. Ответ растения на засуху сложен и включает в себя взаимодействие между различными молекулярными, биохимическими и
физиологическими процессами. Засуха становится все более частым явлением, а выращивание многих сельскохозяйственных культур в условиях орошения -необходимостью.
Несмотря на повышение урожайности сои (Glycine max L.), достигнутое благодаря созданию сортов, адаптированных к сложным условиям произрастания, и более эффективных методов ведения сельского хозяйства, ее продуктивность и стабилизацию производства соевыхбобов определяют вла-гообеспеченностью в период вегетации [14, 15]. Стресс от засухи влияет как на вегетативную, так и на репродуктивную систему сои, уменьшая площадь листьев, увеличивая количество опадающих цветков и бобов, а также уменьшая размер плодов и семян.
Формирование высоких урожаев сои возможно при комплексном взаимодействии таких факторов, как фиксация азота корневыми клубеньками и использование минеральных удобрений. Влияние экзогенного азота на образование клубеньков и фиксацию этого элемента из атмосферы зависит от его концентрации, места внесения, времени обработки и многих других факторов [16]. Высокая концентрация азота может подавлять рост корневых клубеньков, ускорять их старение и снижать эффективность симбиотической азотфиксации, а также задерживать скорость созревания агрокультуры.
При реализации агротехнологий современного земледелия необходима оптимизация условий питания растений макро- и микроэлементами [17], особенно актуально это в условиях орошения. Недостаток азота, особенно в период налива семян, когда углеводы оттекают в репродуктивные органы и не поступают в корни и клубеньки, снижая интенсивность азотфиксации, ограничивает уровень урожайности сои [18, 19]. К факторам, оказывающим влияние на фиксацию биологического азота растениями сои, относят влажность и температуру почвы, реакцию почвенного раствора [20].
Достижение существующего высокого генетического потенциала новых сортов сельскохозяйственных культур остается сложной задачей при выращивании их в условиях дефицита влаги и ненадлежащего удовлетворения потребностей растений в питательных веществах.
Цель исследований - изучить продуктивность и качество семян сортов сои в различных условиях минерального питания на богаре и при орошении.
Работу проводили в 20192020 гг. на опытном поле научно-производственного хозяйства «Омское» - филиал ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» в южной лесостепи Западной Сибири.
Объект исследований - четыре сорта сои селекции ФГБНУ «Омский АНЦ»: Сибирячка - официальный стандарт в селекции и государственном сортоиспытании в 10 регионах (включен в Госреестр РФ в 2013 г), Эльдорадо (2010 г), Золотистая (2013 г), Черем-шанка (2017 г ). Все сорта скороспелые с показателем CHU (Crop Heat Units) от 1800 до 1850 и существенно не различаются по продолжительности фенологических фаз.
Схема опыта включала следующие варианты: условия влагообеспечен-ности (фактор A) - богара (без полива), орошение; фосфорное минеральное удобрение (фактор B) - Р0, Р60; азотное минеральное удобрение (фактор C) -N0, N30, N60; сорт (фактор D) - Сибирячка (стандарт), Эльдорадо, Золотистая, Черемшанка. Таким образом, все сорта испытывали в вариантах минерального питания: N Р , N Р , N Р , N , N , N
60 60 30 60 0 60 60 30 0
(без удобрений, контроль) на богарном и орошаемом фонах.
Структуру урожая и биохимические показатели семян сои определяли в контрастных вариантах: условия влаго-обеспеченности - богара (без полива), орошение; минеральные удобрения -N60P60 (максимальный уровень химизации), N0 (без удобрений, контроль). Площадь делянки - 144 м2, учетная - 34 м2. Повторность - трехкратная.
Аммофос и аммиачную селитру вносили под сою локально (сеялка СУЗТ-4) в соответствующих вариантах весной, до предпосевной культивации. Основная обработка почвы - отвальная вспашка на глубину 20...22см. Норма высева семян - 0,8 млн шт. Уборку и учет урожайности семян сои проводили прямым комбайнировани-ем (Sampo 130).
Полив сои дождевальной машиной барабанного типа Ocmis VR-4 с поливочной консолью обеспечивал равномерное распределение оросительной воды по поверхности даже в ветреную погоду. Оросительная норма - 400 м3/га.
Почва - лугово-черноземная, сред-немощная, среднегумусная, тяжелосуглинистая с содержанием органического углерода в слое 0.20 см -4,35.4,65 %, мощность гумусового горизонта - 0,45 м. Реакция почвенной среды в пахотном слое нейтральная, рН водной вытяжки - 7,2. Обеспеченность нитратным азотом (по Грандваль-Ляжу) ы перед посевом сои в вариантах без о внесения минеральных удобрений - л средняя (14,8 мг/кг), подвижным фос- 2
кг), калием - очень высокая (377 мг/кг s почвы). Структура пахотного горизон- z та - комковато-пылеватая.
Посевы сои в фазе 1.2 тройчатых
О) 2
листьев обрабатывали гербицидом 2 избирательного действия Пивот, ВК
фором (по Чирикову) - высокая (209 мг/ л
(0,6.0,8 л/га), что позволило снизить уровень засоренности до слабой.
За динамикой влаги в метровом слое почвы наблюдали в 2019 г в течение вегетационного периода. Полив проводили в фазе цветения. Содержание общей влаги в метровом слое определяли методом высушивания (до посева, в основные фазы вегетации, после уборки). Образцы отбирали буром послойно через 10 см до глубины 1 м в двухкратной повторности. Оптимальное содержание влаги в почве, при котором она наиболее доступна растениям, находится в интервале от влажности разрыва капилляров (ВРК) до наименьшей влагоемкости (НВ). Для метрового слоя лугово-черноземной почвы в хозяйстве величины этих показателе были равны соответственно 208 мм и 297 мм [21].
Агрохимический анализ отобранных перед посевом почвенных образцов проводили по общепринятым методикам: рН - по ГОСТ 26423-85; содержание органического вещества - по ГОСТ 26213-91; нитратов - по методу ЦИНАО (ГОСТ 26488-85); подвижных соединений фосфора и калия - по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91).
Содержание азота в абсолютно сухой массе семян определяли на автоматическом анализаторе «KjeltekAuto 1030 Analyzer» (коэффициент пересчета азота на белок для сои - 6,25) (Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. 3-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 255 с.); сырого жира - в аппарате Сокслета по разности обезжиренного и не обезжиренного остатка (Методические рекомендации по оценке качества зерна в процессе селекции. Харьков, 1982. 56с.).
Метеорологические условия вегетационного периода 2019 г. характеризовались превышением нормы увлажнения почвы весной на 30.40 %. Первая половина вегетации была прохладнее средних многолетних значений на 0,3.2,5 оС при повышенной сумме (167 %) осадков в июне. Во второй половине вегетации установилась жаркая (17,9.20,4 оС) и сухая (осадки 44.74 % от средних многолетних значений) погода, что отрицательно повлияло на налив семян.
В 2020 г увлажнение почвы к периоду посева оставалось близким к наименьшей влагоемкости (НВ) - 175 мм в слое почвы 0.50 см, что выше нормы в среднем на 22 %. В целом период ве-° гетации (май - август) оказался теплее «о обычного на1,8 °С(18,5 °С),втом числе ^ май - на 4,9 °С. Более прохладным был о» только июнь (16,1 °С). Во второй поло-El вине вегетации установилась жаркая (19,3.21,1 °С) и засушливая (ГТК -® 0,20.0,89) погода. S Урожайность сои в условиях юга За-$ падной Сибири сильнее всего сопряже-
на с суммой осадков в июле, особенно во второй декаде, когда у растений сои отмечается интенсивный прирост зеленной массы и активное цветение [22]. В годы наших исследований вторая-третья декада июля отличались засушливыми условиями: в 2019 г выпало 0.22 % осадков от нормы, в 2020 г - 9.15 %.
В таких нестабильных условиях тепло- и влагообеспеченности особенное значение приобретает орошение, которое позволяет компенсировать погодный стресс, обусловленный засухой. Низкая обеспеченность водой в критические стадии роста оказывает прямое влияние на продуктивность культуры, снижая накопление биомассы и синтез хлорофилла, блокирует процессы азотфиксации, приводит к уменьшению количества семян и их крупности, что в конечном итоге уменьшает урожайность.
В начальный период вегетации 2019 г. содержание влаги в почве было оптимальным (94,3% НВ, или 280 мм), как на богарном, так и на орошаемом фонах. Благодаря обильным июньским осадкам влажность почвы не опускалась ниже уровня ВРК и находилась в этом интервале до III декады июля (рис. 1). В конце июля и начале августа установилась жаркая и сухая погода. За 1 декаду августа содержание влаги в почве на богаре уменьшилось до 55,2 % НВ, или 164 мм.
Проведенный в критическую фазу развития сои (цветение) полив сгладил погодный стресс и обеспечил сохранение влаги в оптимальном интервале 70,0.77,8 % НВ до 1-ой декады августа.
Высота растений и высота прикрепления нижних бобов служат признаками технологичности сои. В условиях орошения высота растений достоверно возрастала с 50,9 до 62,8 см. Применение удобрений способствовало увеличению линейного роста на богарном и орошаемом фонах при незначительных различиях между сортами (табл. 1).
Высота прикрепления нижнего боба как генетически обусловленный признак
слабо зависела от изучаемых факторов. Величина этого показателя в вариантах опыта (10,4.15,9 см) соответствовала требованиям для обеспечения качественной уборки агрокультуры.
Высота растений сои оказывала достоверное положительное влияние на формирование ее репродуктивных органов - коэффициент корреляции (г) с количеством семян с растения был равен 0,754±0,124; с массой семян с растения 0,793±0,117; с массой 1000 семян также положительная, но менее выраженная связь 0,567±0,156.
Семенная продуктивность сои - комплексный показатель, определяемый соотношением таких компонентов структуры урожая [24], как количество семян с растения и масса 1000 семян: г = 0,925±0,072 и 0,718±0,132 соответственно.
Анализ элементов продуктивности растений сои показал, что в среднем за годы исследований количество семян при оптимизации условий увлажнения достоверно увеличивалось на 8,1 шт./раст., в сравнении с вариантом без полива. Сочетание изучаемых факторов (применение удобрений на фоне орошения) положительно влияло на величину этого показателя. В среднем по сортам она составляла 35,7 шт./раст., а максимальной в опыте она была у сорта Сибирячка -41,4 шт./раст. Сорт Эльдорадо уступал по количеству семян с растения другим генотипам в неполивных условиях на 2,5.6,4 шт., при орошении - на 8,4.9,6 шт.
Масса 1000 семян также в большей степени зависела от условий влагообе-спеченности, существенно повышаясь со 155,3 г на богаре до 167,3 г при орошении. Отзывчивость на применение минеральных удобрений выражалась тенденцией роста величины этого показателя на 2,4 и 3,3 г в условиях богары и орошения соответственно. Среди изучаемых сортов Черемшанка достоверно превосходил сорт-стандарт Сибирячка на 16,4.32,8 г в среднем по фонам влагообеспеченности. Сорт Эль-
110
по \ 1 О ---- >лив 907 Ч \ / /
I /0 / /• / /• 4Y У
J* J> л»* J* ^ „<?* & & <У "VV ❖
Рис. 1. Динамика общей влаги в метровом слое почвы в зависимости от полива (2019 г.): —— — Богара; — орошаемый участок; — НВ; —— — ВРК.
1. Хозяйственно ценные признаки сортов сои в зависимости от условий вла-гообеспеченности и минерального питания (среднее за 2019-2020 гг.)
Влаго-обеспечен-ность Минеральные удобрения Сорт Высота растений, см Количество семян, шт./раст. Масса семян, г/раст. Масса 1000 семян, г
Богара К* Сибирячка 48,2 22,7 3,3 157,3
Эльдорадо 44,9 21,9 2,5 125,0
Золотистая 53,2 31,4 4,2 146,1
Черемшанка 55,7 25,8 4,5 187,9
среднее 50,5 25,4 3,6 154,1
У* Сибирячка 54,0 28,4 4,1 157,2
Эльдорадо 46,8 23,2 2,9 132,2
Золотистая 49,3 26,6 3,4 144,0
Черемшанка 55,2 24,5 4,3 192,4
среднее 51,3 25,7 3,7 156,5
среднее Сибирячка 51,1 25,5 3,7 157,3
по фону Эльдорадо 45,8 22,6 2,7 128,6
Золотистая 51,3 29,0 3,8 145,0
Черемшанка 55,5 25,1 4,4 190,1
среднее 50,9 25,6 3,7 155,3
Орошение К У среднее по фону Сибирячка 57,8 30,6 4,6 164,8
Эльдорадо 66,4 26,3 4,0 163,0
Золотистая 62,3 33,7 4,8 156,1
Черемшанка 57,1 35,9 5,9 178,8
среднее 60,9 31,6 4,8 165,7
Сибирячка 62,9 41,4 6,4 170,9
Эльдорадо 61,4 27,5 3,7 150,4
Золотистая 67,9 39,3 5,8 164,8
Черемшанка 66,8 34,8 5,9 189,8
среднее 64,8 35,7 5,4 169,0
Сибирячка 60,4 36,0 5,5 167,9
Эльдорадо 63,9 26,9 3,8 156,7
Золотистая 65,1 36,5 5,3 160,5
Черемшанка 62,0 35,3 5,9 184,3
среднее 62,8 33,7 5,1 167,3
НСР05 A B C ABC 3.4 3.5 4,9 9,7 4.3 4.4 6,1 12,2 0,6 0,7 1,0 2,1 10,1 10,3 14,6 29,2
"К - без удобрений, У - минеральные удобрения (N60P60)
дорадо отличался наименьшей в опыте массой 1000 семян: на 28,7 г на богаре и на 11,2 г при орошении меньше, чем у сорта-стандарта.
Относительно стабильными среди проанализированных элементов структуры урожая сои были высота растений (коэффициент вариации V = 12,4 %) и масса 1000 семян (V = 12,0 %). Количество и масса семян с растения характеризовались, соответственно, средней (V = 19,3 %) и очень высокой степенью изменчивости V = 25,1 %).
По урожайности семян отмечена сортовая специфика отзывчивости сои на применяемые агроприемы - наименьшими коэффициентами вариации характеризовались сорта Золотистая (V = 17,2 %) и Сибирячка (V = 19,2 %), наибольшими - Черемшанка (V = 30,0 %) и Эльдорадо (V = 35,6 %).
Положительное влияние орошения на урожайность сои в опыте очевидно. В среднем по фактору А прибавка составила 0,83 т/га семян, или 61 % (табл. 2).
Внесение перед посевом азотных удобрений на богаре оказывало слабое влияние на сбор семян сои. В условиях орошения прибавка урожайности от применения была невысокой (0,16 т/га), но достоверной. Слабая отзывчивость сои на внесение аммиачной
селитры связана, вероятно, с достаточными запасами азота в почве.
Оптимизация условий питания фосфором обеспечивала повышение уро-
жайности на богаре с 1,24 до 1,47 т/га, или на 19 %, при орошении - с 2,02 до 2,37 т/га, или на 17 %. Сочетание изучаемых факторов увеличивало сбор семян сои с 1,21 до 2,44 т/га, или в 2 раза.
Наиболее отзывчив на приемы интенсификации новый сорт Черемшан-ка - средняя урожайность на орошаемом фоне достигала 2,51 т/га, что на 0,30...0,52 т/га выше, чем у других сортов, с максимальной в опыте величиной этого показателя в варианте с применением удобрений в дозе Р6С^30 -2,77 т/га.
Содержание белка в семенах сои -один из ключевых показателей, определяющих закупочную стоимость продукции. Минимальная белковость в абсолютно сухом веществе, ниже которого реализация продукции для переработки проблематична, составляет 38 %. В среднем по опыту величина этого показателя составила 41,09 %. Увеличение урожайности на фоне орошения по всем сортам привело к достоверному снижению белковости семян в среднем по фактору влагоо-беспеченности с 42,22 до 39,95 %, или на 2,27 % (рис. 2), особенно в варианте контроля (сорт Сибирячка) без удобрений. Внесение минеральных удобрений ^60Р60) способствовало повышению содержания белка в среднем по сортам с 40,34 до 41,84 %, или на 1,5 %. У сорта Сибирячка выявлена рекордная белковость в опыте - 43,68 % при использовании удобрений без полива. В целом, оптимизация условий минерального питания при орошении обеспечила формирование семян с содержанием белка 41,12 %.
2. Урожайность сои в зависимости от условий влагообеспеченности и минерального питания (среднее за 2019-2020 гг.), т/га
Влагообе- Фосфор (фактор B) Азот (фактор С) Сорт (фактор D)
спеченность (фактор A) Сибирячка Эльдорадо Золотистая Черемшанка средняя
Богара 0 0 1,17 1,06 1,31 1 ,30 1,21
N30 N60 среднее 0 1,31 0,94 1,39 1,32 1,24
1,30 0,91 1,47 1,41 1,27
P 60 1,26 1,52 0,97 1,15 1,39 1,64 1,34 1,52 1,24 1,46
среднее 1,49 1,25 1,69 1,39 1,46
1,54 1,25 1,69 1,50 1,50
1,52 1,22 1,67 1,47 1,47
среднее 0 1,35 1,11 1,48 1,41 1,33
по фону среднее 1,40 1,10 1,54 1,35 1,35
1,42 1,08 1,58 1,46 1,38
1,39 1,10 1,53 1,41 1,36
Орошение 0 0 1,88 1,85 1,89 2,09 1,93
N60 1,88 2,02 1,87 2,19 1,99
1,99 2,14 1,81 2,59 2,13
среднее 1,92 2,00 1,86 2,29 2,02
P 60 0 1,97 2,36 2,29 2,68 2,32
N30 2,03 2,37 2,15 2,77 2,33
среднее 2,20 2,49 2,34 2,75 2,44
2,07 2,41 2,26 2,73 2,37
среднее по 0 1,93 2,10 2,09 2,38 2,13
фону среднее 1,96 2,20 2,01 2,48 2,16
2,09 2,32 2,08 2,67 2,29
1,99 2,21 2,06 2,51 2,19
НСР05: А - 0,06; В - 0,07; С - 0,08; D - 0,10; для частных средних различий - 0,33. Доля влияния факторов, %: А - 73,3; В - 8,7; С - 0,9; D - 6,0; АВ - 0,4; АС - 0,2; AD -
7,9; BC - 0,1; BD - 0,3; CD - 0,2; ABC - 0,0; ABD - 0,6; ACD - 0,4; BCD - 0,4; ABCD - 0,6
Ы (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
О)
О м м
// Sustainability. 2022. No. 14 (4). 2433. URL: https://doi.org/10.3390/su14042433 (дата обращения: 25.04.2022).
9. Effect of environmental changes on vegetable and legume yields and nutritional quality / P.F.D. Scheelbeek, F.A. Bird, H.L. Tuomisto et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2018. Vol. 115. No. 26. P. 6804-6809. doi: 10.1073/pnas.1800442115 (дата обращения: 25.04.2022).
10. Усовершенствование системы земледелия на мелиорируемых землях Омской области / В.С. Бойко, А.Ю. Тимохин, С.П. Гавар и др. Омск: ИП Макшеевой Е.А., 2018. 32 с.
11. Vegetation indices and NIR-SWIR spectral bands as a phenotyping tool for water status determination in soybean / P. Braga, L.G.T. Crusiol, M.R. Nanni, et al. // Precision Agriculture. 2020. Vol. 22. No. 1. P. 249-266. doi: 10.1007/ s11119-020-09740-4.
12. Water: the most important 'molecular'component of water stress tolerance research / V. Vadez, J. Kholova, M. Zaman-Allah, et. al. // Functional Plant Biology. 2013. No. 40(12), P. 1310-1322. doi: 10.1071/FP13149.
13. Consoli S., Vanella D. Mapping crop evapotranspiration by integrating vegetation indices into a soil water balance model // Agricultural Water Management. 2014. No. 143. P. 71-81.
14. A Simple and Accurate Method Based on a Water-Consumption Model for Phenotyping Soybean Genotypes under Hydric Deficit Conditions / S. Simondi, E. Casaretto, G. Quero, et.al. // Agronomy. 2022. No. 12. P. 575. URL: https://doi.org/10.3390/agronomy12030575 (дата обращения 25.04.2022).
15. Zhang T., Lin X. Assessing future drought impacts on yields based on historical irrigation reaction to drought for four major crops in Kansas // Science of The Total Environment. 2016. Vol. 550. P. 851-860. doi: 10.1016/j. scitotenv.2016.01.181
16. Завалин А.А., Соколов О.А., Шмелева Н.Я. Экология азотфиксации // М.: РАН. 2019. 252 с.
17. Лукин С.В., Жуйков Д.В. Мониторинг содержания марганца, цинка и меди в почвах и растениях Центрально-Черноземного района России // Почвоведение. 2021. №1. С. 60-69. doi: 10.31857/S0032180X21010093.
18. Соя в России / В.А. Федотов, С.В. Гончаров, О.В. Столяров и др. // М.: Агролига России. 2013. 432 с.
19. Синеговская В.Т., Ануфриева И. В., Урюпина А. А. Влияние обеспеченности растений минеральным азотом на развитие симбиотического аппарата и урожайность сои // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 6. С. 28-32. doi: 10.24411/0235- 24512020-10605.
20. Храмой В.К., Сихарулидзе Т.Д., Гуреева Е.В. Влияние минеральных удобрений на формирование симбиотического аппарата и усвоение азота воздуха соей в условиях центрального района нечерноземной зоны РФ // Масличные культуры. 2016. №. 3 (167). С. 48-52.
21. Бойко В.С., Якименко В.Н., Тимохин А.Ю. Изменение калийного состояния почв лесостепи Западной Сибири при длительном сельскохозяйственном использовании // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 11. С. 66-71. doi: 10.18412/1816-03952019-11-66-71.
22. Влияние гидротермического обеспечения вегетационного периода на урожайность
46,00
и 44,00 е;
® 42,00 ф
я *
Q.
Ф
ч о и
40,00
38,00
36,00
17,00
16,00
ra"
15,00 Q. s
*
14,00 Ф
s
13,00 X я ¥
12,00 Ж . ф
Ч
11,00 О и
10,00
Сибирячка Эльдорадо Золотистая Черемшанка
Рис. 2. Содержание белка и жира в семенах сортов сои в зависимости от условий влагообеспеченности и минерального питания (среднее за 2019—2020 гг., НСР05: вла-гообеспеченность — 0,76; минеральные удобрения — 0,75; сорт — 1,07; для частных средних различий — 2,15), %: ■ш— богара без удобрений белок; ^ш— богара N0Р00 белок; — орошение без удобрений белок; — орошение белок; — — бога-
N N О N «О
Ш
S ^
ф
и
ф
^
2
ш м
ра без удобрений жир; богара ^Р60 жир;
—— — орошение ^Р60 жир.
Содержание жира, особенно у сорта Черемшанка, слабо зависело от изучаемых факторов, в среднем по опыту оно составило 14,30 %. Семена сорта Сибирячка, выращенные на богаре, отличались повышенным содержанием жира (15,70 %), по сравнению с другими генотипами (13,72...14,79 %).
Таким образом, включение сои в орошаемые севообороты в южной лесостепи Западной Сибири целесообразно и эффективно, но требует объективного выбора сорта. Орошение невысокими почвоохранными нормами (400 м3/ га) в критические фазы развития растений позволяет в условиях дефицита или неравномерного распределения атмосферных осадков в течение вегетации поддерживать влажность почвы в оптимальном интервале.
Относительно стабильными из проанализированных элементов структуры урожая сои были высота растений и масса 1000 семян. Количество и масса семян с растения имели, соответственно, среднюю и очень высокую степень изменчивости. Выявлена сортовая специфика отзывчивости сои на проводимые агроприемы: наименьший в опыте коэффициент вариации урожайности отмечен у сорт Золотистая (V = 17,2 %), наибольший - Эльдорадо (V = 35,6 %).
В условиях орошения применение умеренных доз минеральных удобрений ^30 60Р60) обеспечивает более эффективное использование влаги, повышает урожайность сои семян с 1,21 т/га до 2,44 т/га. Наиболее высокой величиной этого показателя отличался сорт Черемшанка, у которого средний сбор семян на фоне орошения достиг 2,51 т/га, что на 0,30.0,52 т/га выше, чем у других генотипов.
Максимальное в опыте накопление белка в семенах сои отмечено в варианте с применением удобрений
— орошение без удобрений жир;
выращенной продукции соответствует предъявляемым требованиям и составляет в среднем по опыту 41,09 %, при достоверном снижении белковости в условиях орошения (-2,27 п. п.) и положительном влиянии минеральных удобрений (+ 1,5 п. п.).
Литература.
(N60P60) на богаре у сорта Сибирячка -43,68 %. В целом, содержание белка в
1. Water Stress Alters Morphophysiological, Grain Quality and Vegetation Indices of Soybean Cultivars / C.J. Tavares, W.Q. Ribeiro Junior, M.L.G. Ramos et al. // Plants. 2022. Vol. 11 (4). 559 p. URL: https://doi.org/10.3390/plants11040559 (дата обращения: 25.04.2022).
2. Physiological changes in soybean cultivated with soil remineralizer in the Cerrado under variable water regimes / L.F. Pereira, W.Q. Ribeiro Junior, M.L.G. Ramos, et al. // Pesquisa Agropecuaria Brasileira. 2021. Vol. 56. 01455. URL: https://doi. org/10.1590/S1678-3921.pab2021.v56.01455 (дата обращения: 25.04.2022).
3. Бойко В.С., Тимохин А.Ю. Повышение продуктивности сои на лугово-черноземных почвах Омского Прииртышья // Земледелие. 2017. № 8. С. 21-23.
4. Soil health indicators impacted by long-term cattle manure and inorganic fertilizer application in a corn-soybean rotation of South Dakota / E. Ozlu, S.S. Sandhu, S. Kumar et al. // Scientific reports. 2019. Vol. 9. No. 1. С. 1-11. URL: https:// doi.org/10.1038/s41598-019-48207-z (дата обращения: 25.04.2022).
5. Получение и использование фермен-толизата соевых бобов при производстве продуктов питания / Ю.В. Николаева, В.В. Тарасова, А.Р Кузина, и др. // Пищевая промышленность. 2021. № 11. С. 80-82. DOI 10.52653/PPI.2021.11.11.017.
6. Тимохин А.Ю., Бойко В.С. Зернобобовые культуры в системе орошаемого агроценоза. Омск: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Омский аграрный научный центр», 2021. 164 с.
7. Зотиков В.И., Вилюнов С.Д. Современная селекция зернобобовых и крупяных культур в России // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25. № 4. С. 381-387. DOI 10.18699/VJ21.041.
8. Integrated fertilizers synergistically bolster temperate soybean growth, yield and oil content / M.A. Iqbal, R.Z. Raza, M. Zafar, et al.
скороспелой сои в южной лесостепи Омской области / Л.В. Омельянюк, А.М. Асанов, А.Х. Танакулов // Масличные культуры. 2012. № 1 (150). С. 80-83.
Soybean productivity under various growing conditions in the south of Western Siberia
A. Yu.Timokhin, V.S. Boiko, L. V. Omelyanyuk, A. M. Asanov
Omsk Agrarian Scientific Center, prosp. Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation
Abstract. The research aimed to study the productivity and quality of soybean seeds under various conditions of mineral nutrition on rainfed land and under irrigation. The work was completed in 2019-2020 in the southern forest-steppe of Western Siberia (Omsk region). The experimental design included the following options: conditions of moisture supply (factor A) - rainfed (without irrigation), irrigation (irrigation rate 400 m3/ha); phosphorus mineral fertilizer (factor B) - Р0, Р60; nitrogen mineral fertilizer (factor C) - N0, N30, N60; crop (factor D) - Siberian (standard), Eldorado, Golden, Cheremshanka. The soil was meadow-chernozem, medium-thick, heavy loamy with the content of organic matter in a layer of 0-0.2 m - 4.35-4.65%. Irrigation in the blooming phase of soybean smoothed out weather stress and provided soil moisture content in the optimal range of 70.0-77.8% HB until August 10-14. Irrigation increased the collection of seeds, compared with rainfed, by 0.83 t/ha, or 61%. The efficiency of nitrogen fertilizer (N60) under irrigation was low (+0.16 t/ha compared to the variant without their use), but significant, which was probably due to the sufficient content of the element in the soil. Phosphorus fertilizer P60 provided an increase in yield in the variants without irrigation from 1.24 to 1.47 t/ha (by 19%), with irrigation - from 2.02 to 2.37 t/ha (by 17%), in comparison with P0 (НСР05=0.07). The combination of the studied factors increased the soybean harvest from 1.21 to 2.44 t/ha. The content of protein in seeds on average in the experiment exceeded 41%, significantly decreasing from42.22% on rainfed soils to 39.95% on an irrigated background. The application of mineral fertilizers (N60P60) significantly increased the value of this indicator from 40.34 to 41.84% (НСР05=0.75). The fat content weakly depended on the studied factors and averaged 14.30% during the experiment.
Key words: mineral fertilizers; irrigation; irrigation rate; soil moisture; soybean; protein; fat.
Author Details: A. Yu. Timokhin, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow(e-mail: timokhin@ anc55.ru).; V.S. Boyko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; L.V. Omelyanyuk, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; A. M. Asanov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.
For citation: Timokhin AYu, Boiko VS, Omelyanyuk LV, et al. [Soybean productivity under various growing conditions in the south of Western Siberia] Zemledelie. 2022;(6):26-31. Russian. doi: 10.24412/0044-39132022-6-26-31.
Сск 10.24412/0044-3913-2022-6-31-36 УДК 633.367.2: 631.
Симбиотическая деятельность и формирование урожая люпина узколистного и сои в контрастных погодных условиях
Е.В. ГОЛОВИНА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. группы (e-mail: kat782010@mail.ru) Р.В. БЕЛЯЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н., Орловская обл., 302502, Российская Федерация
Сорта зернобобовых культур нового поколения должны обладать способностью противостоять абиотическим стрессорам и стабильно формировать урожай высокого качества, что невозможно без учета физиологических особенностей, контролирующих продукционный процесс. Цель исследований состояла в изучении влияния контрастных погодных условий на симбиотические признаки, продуктивность и качество надземной массы и семян сортов люпина узколистного и сои. Опыты с 7 сортами люпина узколистного проведены в 2018-2020 гг., с 7 сортами и 2 линиями сои - в 2018-2019 гг. в ЦентральноЧерноземном регионе РФ. Почва опытных участков тёмно-серая лесная суглинистая. В годы исследований отмечали контрастные метеоусловия. Неблагоприятная погода (неравномерное распределение осадков и перепады температуры, избыточная влажность и недостаток тепла) снижает симбиотическую деятельность люпина и сои в среднем на 60 %; урожайность надземной массы люпина - на 50 %, сои - на 11 %; семян - соответственно на 54 и 83 %. В слабозасушливых условиях, по сравнению с избыточным увлажнением, у сортовлюпина на 15...17% увеличилась масса корня. Урожайность семян у сортов сои и люпина узколистного в благоприятных условиях составила 3,3.3,7 т/га; сбор сырого протеина с зеленой массой -1,2.1,3 т/га, с семенами -1,2 т/га. Установлены корреляционные связи на среднем и высоком уровне у люпина и сои между симбиотическими показателями и продуктивностью с накоплением сырого протеина в семенах и зеленой массе. Погодные условия оказывают значительное влияние на рост и развитие, симбиотическую деятельность, количественную и качественную продуктивность сортов люпина узколистного и сои, в связи с чем высокую значимость имеет введение в производство новых адаптированных сортов люпина.
Ключевые слова: люпин, соя, продукционный процесс, симбиотическая деятельность, урожайность, сырой протеин.
Дляцитирования: Головина ЕВ., БеляеваР.В. Симбиотическая деятельность и формирование урожая люпина узколистного и сои в контрастных погодных условиях // Земледе-
лие. 2022. № 6. С. 31-36. doi: 10.24412/00443913-2022-6-31-36.
Решение проблемы производства полноценного растительного белка невозможно без расширения посевов таких ценных культур, как люпин и соя. По количеству, сбалансированности незаменимых аминокислот и переваримости белок люпина, согласно принятым международным стандартам, равнозначен белку сои. Во многих странах мира люпин используют в пищу человека. Характерная особенность муки из его семян - отсутствие проламинов (глюте-новая группа), которые входят в состав белков клейковины у злаков. Таким образом, люпин может служить ценным источником для безглютенных пищевых продуктов, обладающих диетическими и лечебно-профилактическими свойствами. Семена сои обладают уникальным биохимическим составом, содержат незаменимые аминокислоты, витамины, пищевые минералы, фосфолипиды, полиненасыщенные жирные кислоты. Сою используют при производстве пищевых продуктов, кормов, медицинских препаратов, технических средств [1, 2, 3].
Средообразующая роль сои и люпина в адаптивном земледелии обусловлена способностью формировать эффективный симбиоз с клубеньковыми бактериями, что позволяет повысить продуктивность последующих культур в севообороте, значительно улучшить почвенное плодородие при одновременном снижении затрат энергетических ресурсов. Люпин характеризуется практически полностью симбиотрофным азотным питанием, накапливая до 150.256 кг/ га азота. Его продуктивность в минимальной степени зависит от удобрений. Корневая система сои использует мало доступные для злаков трудно растворимые минеральные соединения не только из пахотного, но и из более глубоких слоев почвы. Запаханная зеленая масса люпина обогащает почву органическим веществом, повышает содержание гумуса, значительно улучшает ее физико-химические и биологические свойства и плодородие [4, 5, 6].
В бобово-ризобиальном симбиозе между партнерами устанавливаются положительные обратные связи, которые определяются обменом С- и ^метаболитов: фиксация бактериями азота стимулирует
Ы (D 3 ь
(D д
(D Ь 5
(D
О) 2
О м м
