CC BY
328
УДК 574.24:[633.34:(631.539+631.576.331.2-021.46)] Е. Н. ОЗЯКОВА
Н. А. ПОПОЛЗУХИНА
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА СОИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЕЙСТВИЯ
АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ГЕНОТИПИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ
Показано влияние гидротермических условий выращивания и генотипа сортов на формирование урожайности и качества зерна сои, экспериментально доказана их взаимообусловленность.
Ключевые слова: абиотические факторы, соя, урожайность и качество зерна, генотип сорта.
№
Интенсивное землепользование, предусматривающее массированное применение удобрений и химических средств защиты, уступает место экологически сбалансированному (sustainable) землепользованию, основанному на реализации адаптивного потенциала растений в системе агроценоза [1]. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства ориентирует на необходимость более полного использования неисчерпаемых природных ресурсов за счет мобилизации адаптивного потенциала культур.
Высокая и устойчивая урожайность — это результат высокой адаптивности сорта к условиям возделывания, изменяющимся в довольно широком диапазоне. Следует отметить, что потенциально возможная продуктивность всех сортов сои, в т. ч. и самых скороспелых, реализуется лишь на 30 — 70 %.
Однако нельзя не признать, что остаются недостаточно изученными механизмы поддержания высокой продуктивности создаваемых сортов, их адаптации к условиям выращивания, устойчивости к абиотическим и биотическим факторам [2].
Таким образом, адаптивная стратегия развития сельскохозяйственного производства должна быть направлена на возделывание такого набора сортов, которые обладают комплексной устойчивостью к местным, в т.ч. неблагоприятным и экстремальным условиям внешней среды.
Объекты и методы. Исследования проводились на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ГНУ СибНИИСХ в 2007 и 2008 гг. В качестве объекта исследований использовали сорта сои, включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ и рекомендованные к использованию в 10-м Западно-Сибирском регионе: Алтом, Дина, Омская 4, СибНИИСХоз 6, СибНИИК 315, Эльдорадо.
Полевые опыты закладывались на делянках площадью 10 м2, повторность четырехкратная, размещение делянок рендомизированное. Предшественник — яровая пшеница после кукурузы, норма высева — 1 млн всхожих зерен на гектар. Посев проводили сеялкой ССФК — 7,0, уборку — комбай-
ном «Хеге 125» в фазу полной спелости. Агротехника — общепринятая для зоны южной лесостепи Западной Сибири. Агрометеорологические условия изучались по материалам наблюдений Омской метеорологической станции.
Результаты и их обсуждение. Действие абиотических факторов в годы исследований было различным, но достаточно типичным для климата южной лесостепи Западной Сибири. Годы проведения опытов различались как по количеству выпавших осадков и температуре воздуха, так и по характеру их распределения в течение вегетационного периода (рис. 1). Это позволило более полно проанализировать требования сои к условиям выращивания. В целом для 2007 г. характерно количество атмосферной влаги (347 мм), значительно превосходящее среднемноголетние показатели, 2008 г. отличался наименьшей суммой осадков (205 мм). Температура воздуха исследуемых лет была на уровне средне-многолетних показателей с недобором тепла в первой половине вегетации 2007 г.
Значительное влияние на уровень продуктивности изучаемых генотипов сои оказали гидротермические условия в годы проведения опытов. Формированию наибольшего урожая в 2007 г. способствовало большое количество осадков и оптимальный температурный режим в период вегетации сои. В менее благоприятных погодных условиях 2008 г. (уменьшение интенсивности увлажнения) отмечено снижение продуктивного потенциала сортов сои, что говорит о слабой адаптивности сортов к экстремальным по увлажнению условиям (табл. 1).
Сорт Алтом имел существенные преимущества над стандартом: прибавка урожайности составила 0,37 т/га в 2007 г. и 0,34 т/га 2008 г. Сорта Омская 4 и Эльдорадо в 2007 г. характеризовались почти равными значениями по уровню урожайности и обеспечили прибавку 0,12; 0,14 т/га соответственно. Однако в 2008 г. их урожайность была на уровне стандарта СибНИИК 315.
Установлена отрицательная связь температуры воздуха с урожайностью зерна в фазы полное цветение — начало созревания (г= —0,60), начало
с—' \ \
4/ /7 ■ и \ \ V л. \ / \ \
_ / / \ / ' \ V ^ \ 1
\
3
май
~Г~Г~Г 3 июнь
июль
IV:
август
Рис. 1. Гидротермическое обеспечение вегетационного периода сои, 2007—2008 гг.
Таблица 1
Урожайность зерна сои
1 ' 2 сентябрь
Сорт 2007 г. 2008 г. В среднем за 2007 — 2008 гг.
т/га ± к ст-ту т/га ± к ст-ту т/га ± к ст-ту
СибНИИК 315, стандарт 2,72 — 2,05 — 2,39 —
Омская 4 2,84 + 0,12 2,02 -0,03 2,43 + 0,04
Алтом 3,09 + 0,37 2,39 + 0,34 2,74 + 0,35
Дина 2,79 + 0,07 2,08 + 0,03 2,44 + 0,05
Эльдорадо 2,86 + 0,14 1,98 — 0,07 2,42 + 0,03
СибНИИСХоз 6 2,66 -0,06 1,73 — 0,32 2,19 — 0,20
Среднее по сортам 2,83 — 2,04 — 2,44
0,31 0,29
Таблица 2
Элементы структуры урожая сои (в среднем за 2007—2008 гг.)
НСР05
Сорт Длина стебля, см На одно растение
высота прикрепления первого боба, см число продуктивных узлов, шт. число бобов, шт. число семян, шт. масса семян, г масса 1000 семян, г
СибНИИК 315, стандарт 84,9 13,2 11,4 24,2 47,1 7,1 149,5
Омская 4 91,4 15,0 11,5 21,4 46,2 6,3 140,1
Алтом 88,5 16,7 12,1 21,0 49,1 8,0 164,6
Дина 94,5 13,3 11,9 22,0 47,2 7,1 144,6
Эльдорадо 97,5 16,8 11,5 23,9 56,4 7,0 125,4
СибНИИСХоз 6 78,9 10,4 10,6 19,0 41,7 6,1 140,7
10,7 1,9 1,6 3,3 7,0 1,0 21,6
НСР 05
созревания — полное созревание (г=—0,69) и положительная связь с суммой осадков во все межфазные периоды (от г=+0,46 до г=+0,72).
Важными показателями являются элементы структуры урожая. Длина стебля у сои обусловлена генетически. При одинаковых условиях выращивания изменчивость этого признака у различных со-| ртообразцов сои на 80 — 90 % определяется генотипе пом. Полегаемости побегов за годы исследований т не наблюдалось. В первый год исследования все изучаемые сорта сои были более высокорослыми из-за сложившихся условий вегетационного перио-
да. Сорта Омская 4, Дина, Эльдорадо сформировали в оба года исследований наиболее длинный стебель 91,4 — 97,5 см по сравнению с другими сортами (табл. 2).
Высота прикрепления нижнего боба является важным в технологическом отношении признаком. Изменчивость данного признака лишь на 28 % определяется наследственными факторами, 72 % приходится на условия возделывания культуры [3]. В нашем опыте высота прикрепления первого боба у сои находилась в интервале от 13,2 до 16,8 см. Более низким прикреплением бобов в оба года
Доля влияния факторов на проявление урожайности зерна сои и элементов ее структуры, % (в среднем за 2007—2008 гг.)
Таблица 3
Фактор Элементы структуры урожая Урожайность зерна
длина стебля высота прикрепления первого боба число продуктивных узлов число бобов число семян масса семян масса 1000 семян
Условия года (А) 73,1"" 2,2 3,2 26,8" 41,6"" 94,4"" 89,0"" 91,8""
Сорт (В) 23,4" 80,9"" 38,7"" 35,1" 37,8" 1,3 10,7" 6,6"
Сочетание факторов (АВ) 3,5 16,9" 58,1" 38,1" 20,6" 4,3 0,3 1,6
№
* — достоверно при Р < 0,05; ** — достоверно при Р < 0,01
Содержание белка и жира в зерне сои, %
Таблица 4
Сорт 2007 г. 2008 г.
Белок ± к ст-ту Жир ± к ст-ту Белок ± к ст-ту Жир ± к ст-ту
СибНИИК 315, стандарт 41,3 — 16,3 — 37,8 - 16,6 —
Омская 4 42,1 + 0,8 16,6 + 0,3 37,8 0,0 17,0 + 0,4
Алтом 41,0 -0,3 16,7 + 0,4 38,1 + 0,3 16,9 + 0,3
Дина 42,0 + 0,7 16,3 0,0 38,7 + 0,9 16,9 + 0,3
Эльдорадо 41,5 + 0,2 16,4 + 0,1 38,4 + 0,6 16,8 + 0,2
СибНИИСХоз 6 41,7 + 0,4 16,1 — 0,2 37,7 — 0,1 17,3 + 0,7
Среднее по сортам 41,6 — 16,4 — 38,1 — 17,0
1,1 0,5 0,9 0,6
НСР 05
Таблица 5
Коэффициенты корреляции между содержанием белка в зерне сои и гидротермическими условиями
Показатель Коэффициент
корреляции
2007 г. 2008 г.
Среднесуточная температура воздуха:
полные всходы — полное цветение — 0,12 + 0,07
полное цветение — полное созревание + 0,42" — 0,14
полные всходы — полное созревание + 0,31" + 0,12
Сумма осадков:
полные всходы — полное цветение — 0,13 + 0,19
полное цветение — полное созревание + 0,21 — 0,20
полные всходы — полное созревание + 0,16 — 0,10
* — достоверно при Р < 0,05
исследований характеризовался сорт СибНИИСХоз 6 —
10.4 см.
Число продуктивных узлов на растении являлся наиболее стабильным признаком. В среднем за исследуемый период у сои сформировалось
11.5 шт. продуктивных узлов. Показатели число бобов и семян на растении являлись варьирующими признаками. В среднем по годам на растениях образовалось около 22,0 бобов и 48,0 семян. При этом наибольшие значения этих показателей отмечены в 2007 г. у сортов Дина и Эльдорадо — 25,3; 54,2 и 24,7; 59,1 соответственно, а наименьшие — в 2008 г. у сорта СибНИИСХоз 6 — 18 бобов и 37,3 семян. У всех изучаемых сортов сои бобы в основном были двусемянными.
Показатели массы семян в наиболее благоприятном по гидротермическим условиям для роста
и развития растений сои 2007 г. превышали значения изучаемого признака в 1,3 раза по сравнению с 2008 г. Следует отметить, что сорт Алтом выделился по максимальному значению семенной продуктивности растения в оба года исследований. Остальные сорта, имеющие наибольшие значения данного признака в первый год исследования, не проявили своего превосходства в условиях второго года, характеризовавшегося как менее благоприятный для произрастания сои.
Повышение семенной продуктивности растения может быть обусловлено и увеличением крупности семян. Выделившийся по массе семян с растения сорт Алтом характеризовался сравнительно крупными семенами — масса 1000 семян составила 164,6 г. Эльдорадо сформировал более мелкие семена по сравнению с другими сортами — 125,4 г. Сорт
Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои
Таблица 6
Сорт 2007 г. 2008 г. В среднем за 2007 — 2008 гг.
кг/га ± к ст-ту кг/га ± к ст-ту кг/га ± к ст-ту
СибНИИК 315, стандарт 1124 — 775 — 950 —
Омская 4 1196 + 72 764 — 11 980 + 30
Алтом 1267 + 143 911 + 136 1089 + 139
Дина 1172 + 48 805 + 30 988 + 38
Эльдорадо 1187 + 63 760 — 15 974 + 24
СибНИИСХоз 6 1109 — 15 652 — 123 881 — 69
Среднее по сортам 1176 — 778 — 977
НСР„,
58,8
38,9
Таблица 7
Сбор жира с урожаем зерна сои
Сорт 2007 г. 2008 г. В среднем за 2007 — 2008 гг.
кг/га ± к ст-ту кг/га ± к ст-ту кг/га ± к ст-ту
СибНИИК 315, стандарт 443 — 340 — 392 —
Омская 4 471 + 28 343 + 3 407 + 15
Алтом 516 + 73 404 + 64 460 + 68
Дина 455 + 12 352 + 12 404 + 12
Эльдорадо 470 + 27 335 — 5 402 + 10
СибНИИСХоз 6 428 — 15 300 — 40 364 — 28
Среднее по сортам 464 — 346 — 405
23,2 17,3
НСР05
СибНИИК 315 превосходил другие сорта по массе 1000 семян — 149,5 г, уступив только сорту Алтом.
Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показывают, что наибольшее воздействие на элементы структуры урожая сои (длина стебля, масса семян, масса 1000 семя) оказывают условия года (А) (табл. 3). Генотип сорта оказывал определяющее влияние на проявление признака высота прикрепления первого боба (80,9 %). Урожайность зерна в значительной мере определялась условиями года — 91,8 %. Взаимодействие изучаемых факторов (АВ) на урожайность зерна и элементы ее структуры было незначительным, за исключением показателя — число продуктивных узлов.
Белковость является количественным признаком, для которого характерны полигенное наследование и высокая чувствительность к изменениям условий среды, которые часто превышают влияние генотипа [4]. В условиях благоприятной влажности сорта сои полностью обеспечивают себя биологически фиксированным азотом воздуха, и поэтому могут реализовать свой генетический потенциал — содержание белка в семенах повышается до 48 % [5].
В благоприятные по увлажнению и температурному режиму годы, каким был 2007 г. сложились оптимальные условия для эффективного симбиоза [6] и накопления белка (табл. 4). Среди изучаемых сортов наибольшее содержание белка в зерне за годы исследований отмечалось у сорта Дина с колебаниями по годам от 38,7 % в 2008 г. до 42,0 % в 2007 г. Следует отметить, сорт Омская 4, который в 2007 г. превзошел сорт стандарт и сформировал максимальное содержание белка 42,1 %.
Связи признака высокого содержания белка с другими признаками сложные, максимально проявляются лишь во влажные годы, благоприятные
для роста и развития сои, и индивидуальны для каждого генотипа. Влияние факторов среды часто превалирует над межсортовыми различиями. В нашем опыте наблюдается проявление зависимости содержания белка в зерне сои от гидротермических условий (табл. 5). В 2007 г. была установлена положительная связь средней силы с температурой в периоды полное цветение — полное созревание, полные всходы — полное созревание.
В 2007 г. отмечен максимальный сбор белка с гектара сои: на 398 кг/га больше, чем в 2008 г., что обусловлено большей урожайностью и высоким содержанием белка в зерне. За годы исследований по сбору белка лидером являлся сорт Алтом — 1089 кг/га, превосходя другие сорта в среднем на 134,4 кг/га (табл. 6).
Выделившиеся по сбору белка в 2007 г. сорта Омская 4 (1196 кг/га) и Эльдорадо (1187 кг/га), характеризовались повышенными показателями урожайности семян и содержанием белка в зерне, в 2008 г. из-за снижения урожайности зерна результаты по сбору белка были значительно ниже.
Для сои как масличной культуры важно содержание жира в семенах. Содержание жира изменяется в широком диапазоне в зависимости от условий выращивания. По данным Г. С. Посыпанова, у сортов южного экотипа, выращиваемых при высокой напряженности инсоляции, содержание жира в семенах сои всегда выше — 24,0 — 27,0 %, чем у сортов умеренных широт — 18,0 — 22,0 %, и тем более у сортов сои северного экотипа — 15,5—17,0 %, созданных и выращиваемых при меньшей напряженности инсоляции [7]. В наших опытах в семенах сои в среднем за годы исследований содержание жира составило 16,7 % (табл. 4). При наименьшем процентном содержании белка в зерне
количество жира в 2008 г. было наибольшим (17,0 %). У сорта СибНИИСХоз 6 содержание жира в первый год исследования было наименьшим (16,1 %) из-за высокого содержания белка в зерне, во второй год исследования данный сорт обеспечил наибольшую прибавку жира — 0,7 %. Сбор жира с урожаем семян сои различался по годам опытов. Установлено, что наибольший сбор жира отмечен в 2007 г. из-за большего урожая зерна (на 118 кг/га выше в сравнении с 2008 г.) (табл. 7). Сравнительное изучение сортов сои показало, что самый высокий сбор жира наблюдался у сорта Алтом — 460 кг/га (прибавка 68 кг/га).
Заключение. Проведенные исследования позволили установить, что на формирование урожайности, элементов ее структуры и качество зерна сои существенное влияние оказывают гидротермические условия года и генотипические особенности. Установлено, что в изменчивость урожайности зерна сои вносят вклад условия года (91,8 %), геноти-пические особенности (6,6 %), их взаимодействие (1,6 %). Выявлено, что содержание белка в зерне сои и его сбор с гектара в большей мере определялось условиями года. Наиболее благоприятным для получения наибольшего выхода с гектара белка и жира был 2007 г.
Библиографический список
1. Тихонович, И. А. Пути использования адаптивного потенциала систем «растение — микроорганизм» для конструирования высокопродуктивных агрофитоценозов / И. А. Тихонович, Н. А. Проворов // Сельскохозяйственная биология. — 1993. — № 5. - С. 36-46.
2. Беляева, Р. В. Влияние интрогрессии мутантных генов на особенности формирования продукционного процесса и
адаптивную способность сортов гороха зернового использования : дис. канд. с.-х. наук : 06.01.05. / Р. В. Беляева. — Орел, 2007. — 140 с.
3. Шаманин, В. П. Курс лекций по частной селекции и генетике зернобобовых культур (горох, соя, фасоль, вика, бобы) : учеб. пособие / В. П. Шаманин, Н. Г. Казыдуб. — Омск : ОмГАУ, 2003. — С. 35.
4. Павловская, Н. Е. Белковый комплекс семян зернобобовых культур и перспективы повышения его качества / Н. Е. Павловская // Научное обеспечение производства зернобобовых культур : сб. тр. — Орел, 2004. — С. 56 — 66.
5. Методы создания сортов сои северного экотипа / Посыпа-нов Г. С. [и др.] // Сельскохозяйственная биология. — 2006. — № 5. — С. 29 — 33.
6. Озякова, Е. Н. Влияние агроэкологических условий и генотипа сорта на формирование и функционирование сим-биотического аппарата сои / Е. Н. Озякова, Н. А. Поползухина // Омский научный вестник. — 2014. — № 1 (128). — С. 161.
7. Посыпанов, Г. С. Методические аспекты изучения симбиоти-ческого аппарата бобовых культур в полевых условиях / Г. С. Посы-панов // Известия ТСХА. — 1983. — № 5. — С. 17—26.
№
ОЗЯКОВА Екатерина Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии, природопользования и биологии. Адрес для переписки: [email protected] ПОПОЛЗУХИНА Нина Алексеевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры экологии, природопользования и биологии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 04.06.2014 г. © Е. Н. Озякова, Н. А. Поползухина
УДК 574.3:591.6 С. Б. ЧАЧИНА
Омский государственный технический университет
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ: НАВОЗНЫЙ ЧЕРВЬ (E. FETIDA) И КАЛИФОРНИЙСКИЙ ЧЕРВЬ (E. ANDREI) ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ_
Навозный червь E.fetida более устойчив к загрязнению почвы промышленными отходами. Таким образом, навозного червя можно использовать для утилизации промышленных отходов с получением вермикомпоста.
Ключевые слова: дождевые черви, микроорганизмы, отходы.
Еще в 1965 г. М. С. Гиляров предложил использовать почвенных животных в качестве индикаторов нарушения биогеоценозов, поскольку педобионты не только четко реагируют на изменения в почве, но и долго хранят полученную информацию. Достаточно давно известно об отрицательном влиянии нефтяных загрязнений на свойства почвы и живые организмы [1]. Негативное воздействие нефтяного загрязнения осуществляется двумя путями: непосредственный контакт
организмов с токсикантами; опосредованно — из-за изменения физических и химических свойств почвы, вымирания растительности. Наиболее токсичными считаются легкие фракции нефти, которые сразу воздействуют на педобионтов. Отрицательный эффект тяжелых компонентов проявляется позже, именно длительность токсического воздействия нефти определяет особую опасность таких загрязнений для окружающей среды [2].
