Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современное состояние науки по применению десикантов на сое (обзор литературы) 8
1.1. Хозяйственное значение и использование сои 8
1.2. Морфобиологические особенности сои 15
1.3. Требования сои к условиям окружающей среды 18
1.4. Применение десикации в технологии возделывания сои 21
1.5. Регуляторы роста растений и их действие 31
ГЛАВА II. Программа и методика проведения исследований 38
ГЛАВА III. Объекты и условия проведения исследований 42
3.1. Объекты исследования 42
3.2. Почвенно-климатические условия места проведения исследований 45
3.3. Метеорологические условия в годы проведения исследований 47
ГЛАВА IV. Результаты исследований 50
4.1. Фенологические фазы развития сои сорта Ланцетная 50
4.2. Динамика физического состояния растений сои в зависимости от сроков применения десикантов 51
4.3. Структура урожая сои перед уборкой 73
4.4. Урожайность семян сои в зависимости от применения десикантов 76
4.5. Посевные качества семян сои в зависимости от применения десикантов и регуляторов роста 82
4.6. Влияние десикации на содержание белка и масла в семенах сои 85
4.7. Содержание остаточных количеств пестицидов в семенах сои после обработки посева десикантами 86
ГЛАВА V. Эффективность применения десикантов на сое 90
5.1. Экономическая эффективность десикации сои 90
5.2. Энергетическая эффективность 91
Выводы 93
Предложения производству 95
Литература
- Требования сои к условиям окружающей среды
- Почвенно-климатические условия места проведения исследований
- Динамика физического состояния растений сои в зависимости от сроков применения десикантов
- Энергетическая эффективность
Требования сои к условиям окружающей среды
В южном полушарии сою выращивают на больших площадях в странах Латинской Америки и в Австралии, где зона ее возделывания достигает 48—50 ю. ш. За последние 50 лет мировое производство сои возросло в 10 раз (М. В. Мирошниченко, 2005; А. Ю. Ваулин, 2006). Ее посевные площади в целом достигают 91,4 млн. га, валовой сбор более 209,6 млн.т. (В. П. Бражник, 2000; В. Ф. Баранов, 2004; В. М. Лукомец, 2004; А. М. Медведев, 2006; В. В. Коломейченко, 2007). Так, например, в 2003 году валовой сбор соевого зерна в мире достигал 190 млн. т. с посевной площади 80 млн. га, в 2006 году он составил 210 млн. т. с площади под соей 84,5 млн. га (В. И. Зотиков, А. А. Боровлев, 2008).
В России за период с 1998 по 2011 год площади посевов увеличились с 453,0 до 1205 тыс. га, валовой сбор - с 297,0 до 1220 тыс. т, урожайность колебалась в пределах 0,65 - 1,17 т/га. Первое место по объему производства сои занимает Амурская область, второе - Приморский край, третье - Краснодарский край. На долю Дальневосточного региона приходиться 75 % посевных площадей, на Южный Федеральный округ 20-22 %. Остальная доля площадей посева сои приходиться на Центральный, Поволжский, Уральский, Западно-Сибирский регионы (Т. В. Горпиченко, 2007; С. И. Антонов, 2010).
В структуре производства всех зернобобовых культур сое может отводиться около 80 %. Лидирующее место в производстве этой культуры занимают США -75,4 млн. тонн (площадь - 29,1 млн., урожайность - 2,5 т/га), где зерно сои главным образом идет на экспорт и используется в качестве сырья для производства биотоплива (А. И. Алтухов, 2007).
Бурное увеличение производства сои во второй половине XX столетия обусловлено дефицитом протеиновых кормов и высокобелковых пищевых продуктов. Соя не только дает отличный белковый корм, но и в значительной степени используется для приготовления ценных пищевых продуктов в таких странах, как Китай, США, Индонезия, Япония, Филиппины и некоторых других. Длительное возделывание сои человеком способствовало детальному освоению агроприемов ее выращивания, а труд многих поколений земледельцев и селекционеров превратил это растение в культуру, хорошо приспособленную к механизированному проведению всех технологических процессов выращивания - от посева до уборки (А. Г. Новак, 1964).
Соя — важнейшая белково-масличная культура мирового значения. Ее семена содержат в среднем 37 - 42 % белка, 19-27 % масла и до 20 - 23 углеводов; вегетативная масса, убранная в фазу налива бобов, богата белками (16-18 %), углеводами и витаминами (Е. В. Гуреева, 2007; С. П. Присяжная, Г. В. Желудева, 2008).
Большинство культур не могут сравниться с соей по суммарному содержанию белка и жира. Зерновые хлеба содержат в 2,5-4 раза меньше белка и почти не содержат жира. Масличные культуры содержат больше масла, но меньше белка и он не такого высокого качества. В семенах сои белка содержится в 3-4 раз больше, чем в куриных яйцах и в 2-2,5 раза больше, чем в говядине. По содержанию жира она превосходит эти продукты соответственно в 4-5; 1,5-2 и 1,5 раза. По калорийности соя уступает только свинине (А. П. Гуцаленко,1991; Э.Минделл,1997).
Благодаря своему богатому и разнообразному химическому составу соя широко используется как продовольственная, кормовая и техническая культура. По аминокислотному составу соя содержит восемь незаменимых для человека аминокислот. Это лизин, треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, триптофан, а для детского организма дополнительно -гистидин и аргинин. Белок сои состоит в основном из водорастворимых фракций: 80-95 % альбуминов и псевдоглобулинов и отличается хорошей усвояемостью - 80-95% (Р.Аткинс,2000).
Соевое масло относится к группе линолево-олеиновых полувысыхающих. Представляет собой бесцветную жидкость, плотность которой 0,91-0,93, йодное число 107-137, число омыления - 190-212. Его используют для пищевых и технических целей. В нем преобладают ненасыщенные жирные кислоты - олеиновая (до 25 %), линолевая (43-59 %) и линоленовая (7-10 %); насыщенных кислот мало - около 15 % (2,4-6,8% пальмитиновой, 4,4-7,3% стеариновой, 0,4-1% арахисовой кислот). По питательности (9,37 кал/г) и усвояемости (94-100%) оно близко к подсолнечному маслу и мало уступает сливочному (Б. А. Румов, 1994; М. С. Garcia, 1998).
В соевом масле содержится много полезных веществ - фосфатиды, ка-ратиноиды, витамины и др. Из витаминов в семенах сои содержатся: Bi - 11-17 мг/кг, В2 - 2,1-2,7, ВЗ - 13-16, В6 - 4-9, РР - 22-34, Р - 1000-1600, К - 1,5-2,5, С - 100-200 мг/кг и др. В масле содержание ряда витаминов больше, чем в семенах (Г.Т. Бакалай,2005).
Соевые фосфатиды, в частности, лецитин и кефалин, которых в масле содержится до 1,8-2,5 %, широко применяют при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий. Добавление к муке пшеницы 1% фосфатидов увеличивает объем и мелкопористость хлебобулочных изделий на 10-15 %, задерживает их очерствение, улучшает вкус и аромат. Фосфатиды входят в состав клеточных структур человека, особенно много их в клетках мозга и нервных тканях, они регулируют жировой и углеводный обмен (СВ. Кады-ров,1998; А.В. Подобедов,1998; Л. А. Трисвятский, 1995).
Углеводы в сое представлены растворимыми сахарами - глюкозой, фруктозой, сахарозой, раффинозой, стахиозой, а также гидролизуемыми полисахаридами (крахмалом и др.) и нерастворимыми структурными полисахаридами (гемицеллюлозой, пектиновыми веществами, слизями и другими соединениями, образующими клеточные стенки). Содержание углеводов в семенах сои колеблется, как правило, от 14 до 24 % (максимально до 35 %) и состав их весьма разнообразен. В сухих веществах семян содержится 0,07-2,2 % моносахаридов, 3,31-13,5 % сахарозы, 1,0-1,6 % раффинозы, 3-6 % стахио-зы, 3,10-8,97 % крахмала и декстринов (причем, крахмала очень мало, его удается обнаружить только в зародыше по реакции с йодом).
Почвенно-климатические условия места проведения исследований
Исследования проводились на кафедре растениеводства Орел ГАУ. Полевые и лабораторные опыты закладывались в 2011-2013 гг. на полях лаборатории семеноведения и первичного семеноводства ВНИИЗБК. Опыты закладывали по общепринятой методике на делянках с учётной площадью 10 м , в четырёхкратной повторности. Размещение делянок рендомизированное. Общее количество делянок - 120. Посев проводился селекционной сеялкой СКС-6-10. Ширина междурядий - 45 см. Норма высева всхожих семян сои - 0,6 млн. шт/га. Фон минеральных удобрений - N3o, Р45, К45 Технология выращивания - общепринятая в условиях Орловской области. Уборка урожая проводилась одновременно на всех вариантах опыта прямым комбайнированием комбайном Sampo-130.
Порядок проведения десикации сои в полевом опыте представлен в схеме опыта. Опрыскивали растения ручным пневматическим опрыскивателем ОП-1,5 в безветренную сухую погоду. Фактические календарные сроки десикации зависели от хода температуры, динамики развития растений и скорости потери влаги в зерне и стеблях сои. Влажность семян и стеблей определяли ежедневно с помощью влагомера Wille - 55. Схема опыта № 1 (полевой): обработка сои десикантами
В опыте проводилось определение всхожести, энергии прорастания семян по ГОСТ 12038-84. Для этих целей отсчитывали четыре пробы по 100 семян в каждой. Семена помещали в растильни. Проращивание проводилось в термостате при температуре 20-25 градусов на дистиллированной воде.
Опыт № 3 (лабораторный) был поставлен для изучения влияния регуляторов роста на проростки семян сои, полученных после обработки посева десикантами.
Планирование опыта связано с тем, чтобы повысить всхожесть семян сои на случай отрицательного влияния на нее десикантов, особенно при раннем их применении. Проращивание вели в рулонах фильтровальной бумаги.
Для проведения опыта использовали два препарата: Бинорам Ж и Гумат К. по уже испытанным нормам - 50 мл/т семян. Влияние действия препаратов на интенсивность роста ростков и корешков проростков оценивали путем замера их длины. Обработанные семена проращивали в термостате. Наряду с органическими препаратами, мы испытывали и действие суперфосфата, так как последний должен положительно сказываться на развитии корневой системы, что является аксиомой в агрономии. Для приготовления рабочей жидкости брали 20 г суперфосфа та простого и растворяли в 1л воды.
Схема опыта № 3 (лабораторный) Варианты Препараты Суперфосфат простой Бинорам Ж (мл) Гумат калия (мл) Контроль (обработка водой) - - Реглон супер (1,5-2,0-2,5) 50 мл/т семян 50 мл/т семян 20г/1лН2О Торнадо (2,0 - 2,5 - 3,0) 50 мл/т семян 50 мл/т семян Ран (2,0-2,5-3,0) 50 мл/т семян 50 мл/т семян В опытах проводились следующие наблюдения и исследования: 1. Фенологические наблюдения. Во время вегетационного периода на посевах сои фиксировались следующие основные фазы роста и развития: прорастание, всходы, образование первого тройчатого листа, ветвление, бутонизация, цветение, созревание семян. 2. Биометрические наблюдения.
В фазу полной спелости семян на каждом варианте отбирали пробы растений для анализа структуры урожая. Элементы структуры урожая определяли по пробным снопам из 25 растений с каждой делянки в 4-х кратной повторности. При этом подсчитывали число продуктивных узлов, количество бобов и зерен на растении, массу семян на растении, массу 1000 семян, измеряли высоту стебля.
Уборку урожая осуществляли одновременно на всех вариантах опыта селекционным комбайном Sampo - 130. Урожай учитывали поделяночно.
Содержание белка и масла в семенах сои определяли с помощью прибора Ин фратек - 1241 - FOSS. Анализатор «Инфратек 1241» предназначен для экспресс анализа зерна. Прибор зарегистрирован в Госреестре РФ. Он является всемирно признанным и официально одобренным прибором для точного, быстрого и надежного анализа зерна основных зерновых и бобовых культур, в том числе и сои. В «Инфратеке» свет проникает сквозь цельное зерно и поэтому отражает реальный химический его состав.
Остаточное количество пестицидов в семенах сои - ГХЦГ изомеров и ДДТ с его метаболитами (мг/кг) - устанавливали с помощью «Методики определения микроколичеств пестицидов в продуктах, кормах и внешней среде», тт. 1,2,- М:. «Колос», 1992. - МУК. Анализы на остаточные количества пестицидов провели в Инновационном научно - исследовательском центре Орел ГАУ.
Данные экспериментов за отдельные годы были подвергнуты дисперсионному анализу (Доспехов Б. А., 1985). Обработка проводилась по схеме трехфакторного дисперсионного анализа. Для этого применялся одноименный режим работы надстройки «Пакет анализа» MS Excel.
Экономическую эффективность изучаемых приемов оценивали по совокупным материальным затратам, рассчитанным по типовым технологическим картам и стоимости продукции в рыночных ценах. Для расчетов энергетической эффективности была взята современная типовая технологическая карта возделывания и уборки сои. Расчеты велись по методике, разработанной на кафедре растениеводства Орел ГАУ (М.А. Внукова, 2011).
Динамика физического состояния растений сои в зависимости от сроков применения десикантов
Урожайность - один из основных показателей эффективности тех или иных агроприемов, при проведении исследований в агрономии, в т. ч. и в семеноводстве сельскохозяйственных культур. В семеноводстве немаловажное значение имеют посевные качества семян. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что десиканты в незначительной степени снижают урожай семян, особенно при повышенных нормах их применения. О том, что десиканты должны хотя в какой-то мере снижать урожай культуры можно объяснить тем, что они во-первых на 5-7 дней сокращают вегетационный период. Во - вторых, десиканты обезвоживают ткани растений, разрушая коллоиды протоплазмы, что резко снижает водоудерживающую способность клетки, уменьшает количество связанной воды в растении. В противном случае нужно искать объяснение в каком-то ускорении или стимуляции продукционного процесса. Но в наших исследованиях при применении общепризнанных десикантов это не наблюдалось. Данные по урожайности представлены на рисунке 9, а также в приложениях 3-8.
Урожайность семян сои в зависимости от норм обработки посе вов десикантами в среднем за 3 года (2011-2013 гг). На рисунке видно, что урожайность семян сои по мере увеличения нормы расхода Реглона супер с 1,5 до 2,5 л/га несколько снижается в среднем за три года - с 22,2 до 21,3 ц/га при урожайности на контроле 22,7 ц/га. Разница в урожайности на вариантах с повышенными нормами внесения десикантов по годам математически доказана, хотя она небольшая, менее 6 %.
Безусловно, действие десикантов на урожайность семян сои в значительной степени связано с погодными условиями вегетационных периодов 2011-2013 гг. и зависит от состояния растений, когда они применялись.
Наиболее эффективным, можно сказать, жестким было действие Реглона супер. В его характеристике сообщается, что он действует на водный баланс растений довольно быстро и за 6-8 дней подсушивает семенные посевы до состояния, когда их можно убирать прямым комбайнированием.
По данным наших исследований, действие Реглона супер зависело не только от норм и сроков обработки посева. При первом сроке обработки (влажность семян 60-65 %) уборку напрямую можно было производить через 14-17 дней, а при обработке тем же десикантом при влажности семян 45 % - через 7-8 дней. Все зависит от состояния растений, в каком они находятся на момент применения десикантов. Естественно, чем влаги в растениях содержится больше, более продолжительное время потребуется на их подсыхание.
В технологии возделывания поздно убираемых культур, в том числе и сои, узким местом являются сроки уборки. Можно вырастить высокий урожай, но не убрать его из-за неблагоприятной погоды в сентябре - октябре. Наши исследования свидетельствуют о том, что сою раннеспелых сортов можно убрать на 7 - 10 дней раньше, если применять десиканты.
Судя по погодным условиям 2011 и 2012 гг., типичным для Орловской области, сою можно убрать в конце августа - начале сентября, если применять Рег-лон Супер в норме 1,5-2,0 л/га. А это дает возможность убрать ее в более благоприятное время и получить более качественные семена. В производственных условиях применение десикантов на сое дает возможность использовать ее как предшественник озимой пшеницы, что и практикуется в «ООО Дубовицкое», «ООО Березки» и других сельхозорганизациях. Следует отметить, что в производстве пока не применяют десиканты на сое при влажности 60-65%, но наши исследования свидетельствуют о том, что это вполне возможно. Разница в урожае семян между первым и вторым сроком применения у нас составляет в среднем за три года 0,3 ц/га.
Вызывает определенный интерес то, что время уборки сои прямым комбай-нированием совпадает при первом (60-65 %) и втором - 45 % влажности семян и наступает в конце августа - начале сентября. На наш взгляд, десиканты можно применять как во второй срок, так и в первый без риска снижения урожая семян. Применение десикантов часто позволяет исключить сушку семян сои.
Кроме того, первый срок применения десикантов дает гарантию не опоздать с их внесением, а эффект оказывается практически одинаковым. В силу специфики зерна сои, как и гороха, их часто приходится пропускать через сушилку дважды с интервалом на охлаждение (2013 г).
Даже в такие экстремальные по избыточным осадкам годы, как 2013 г, нужно применять десиканты, в т. ч. и при влажности семян 60-65 %. Конечно, в такие годы десиканты слабо срабатывают, но мы же не знаем, когда прекратятся осадки, а даже подвяленные растения быстрее высыхают при прекращении дождей.
По данным наших исследований, в 2013 году десиканты в период до дождей оказали свое действие на семена сои, они начали подсыхать, но при ежедневных, практически не прекращающихся осадках оставались в таком состоянии до их прекращения.
Что касается третьего срока применения десикантов, он малоэффективен, так как в этом случае посевы к уборке подходят практически одновременно, как с ними так и без них.
Десиканты Торнадо и Pan действуют мягче, чем Реглон супер, так как в своем составе имеют одно и то же действующее вещество - глифосат. К уборке напрямую посев сои подходит через 15-18 дней после их применения в фазе начала пожелтения нижних листьев на растениях.
В таблице 17 представлены данные по урожайности семян сои в зависимости от норм и сроков обработки посевов десикантами в среднем за 2011- 2013 гг. Таблица 17 - Урожайность семян сои в зависимости от норм и сроков обра ботки посевов десикантами в среднем за 2011- 2013 гг.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что при применении Реглона супер урожайность семян сои снижается на 1,0 ц/га, или 4,5 %, при применении Торнадо - на 0,6 ц/га, или 2,7 %, Pan соответственно на 0,9 ц/га и 4,0 %. Надо отметить, что потери эти для производства небольшие на фоне того, что применение десикантов дает возможность гораздо меньше снизить урожай при проведении уборки в более благоприятных погодных условиях.
Таким образом, анализ данных по урожайности за 2011-2013 годы показал, что десиканты незначительно, тенденциозно снижают урожайность семян сои, особенно при применении повышенных норм их использования: Реглон супер-более 1,5-2,0 л/га, Торнадо и Рал более 2,5 л/га. Раннее применение десикантов, при влажности семян сои 60-65 % (видимый признак - начало пожелтения нижних листьев растения) приравнивается по эффективности к их внесению при влажности 45 % (видимый признак - побурение бобов в нижнем и среднем ярусе).
Энергетическая эффективность
Энергию прорастания и всхожесть семян сои мы определяли через 2 месяца после уборки, т.е. когда они физиологически дозрели и стали максимально всхожими. Практически все агроприемы в той или иной степени влияют на посевные качества семян, в т. ч. и десиканты на сое, особенно при их раннем применении -в начале пожелтения нижних листьев на растениях. Наряду с энергией прорастания и всхожестью, мы определяли и влияние ростстимулирующих препаратов на развитие проростков семян сои. Десикация посевов сои существенно не повлияла на энергию прорастания и всхожесть семян сои.
По результатам трехлетних данных (табл. 18) видно, что энергия прорастания по всем вариантам опыта довольно высока и составляет от 84,6 % до 92,3 %, всхожесть - от 93,6 % на варианте Pan (3 л/га) до 98,6 % на контроле.
При этом отмечено, что применение десикантов в ранние сроки - при пожелтении нижних листьев (влажность семян 60-65 %) практически не снижает энергию прорастания и всхожесть семян. Видимо, уже в этом состоянии растений в семенах накапливается максимальное количество пластических масс для полноценного воспроизводства семян.
Отмечена тенденция некоторого снижения энергии прорастания и всхожести, по сравнению с контролем, на вариантах, где применялись максимальные нормы десикантов.
Так, если в первые сроки применения десикантов на контроле энергия прорастания была 92,3 %, то на варианте с Реглоном супер 1,5 л/га она составляла 89,6 %, т. е. на 2,7 % ниже. На варианте с нормой 2,5 л/га она снижалась еще на 1,3 %.
Во второй срок применения того же Реглона супер энергия прорастания была несколько выше, чем в первый, а всхожесть - практически на том же уровне.
На вариантах с применением Торнадо и Pan наблюдалась та же тенденция -с увеличением нормы расхода препарата энергия прорастания и всхожесть семян были несколько ниже, чем при меньших их нормах и на контроле. Таблица 18 - Влияние десикации сои на посевные качества семян (в среднем за 2011-2013 гг.)
Регуляторы роста изучали на семенах сои, полученных на вариантах 1-го срока применения десикантов. Данные, полученные в результате исследований приведены в таблице 19. Они характеризуют развитие проростков в результате последействия десикантов и действия ростстимулирующих веществ, что является косвенным показателем всхожести и энергии прорастания семян. Результаты исследований свидетельствуют о том, что как органические препараты, так и суперфосфат простой положительно влияют на развитие проростков и действуют примерно одинаково. В связи с тем, что фосфор по эффективности действия не уступает органическим стимуляторам роста, можно отдать предпочтение первому, применяя его в качестве припосевного внесения в рядки в обычной норме Р10-20
Из данных таблицы 19 видно, что микробиологический препарат Бинорам Ж действует более эффективно на корешки проростков, чем препарат гуминовых кислот Гумат калия. Так, если на контроле длина корешков составляет 3,9 см, то на варианте с Бинорамом ж она была на 1,0-1,6 см больше.
В среднем по Реглону супер длина корешков составляла 5,2, по Pan-1,5 см, т.е. на 1,3 см больше, чем на контроле.
Длина ростков под действием Бинорама Ж в среднем по Реглону супер была больше на 0,8 см, на варианте с Гуматом калия - на 1,5 см, чем на контроле.
Действие суперфосфата простого на длину проростков было примерно одинаковым по сравнению с биологическими препаратами. Длина корешков в среднем на Реглоне супер была больше на 0,9 см, по Рал - на 1,2 см, чем на контроле. Длина ростков была соответственно по Реглону супер на 0,4 см и по Pan - на 1,1 см, больше, чем на контроле.
Следовательно, можно сделать заключение, что действие суперфосфата на развитие проростков было примерно одинаковым по сравнению с органическими препаратами Бинорамом Ж и Гуматом калия. Таблица 19 - Влияние регуляторов роста на проростки семян сои (в среднем за Основным достоинством семян сои является высокое содержание белка и масла в семенах. В связи с этим важной частью исследований является оценка их по химическому составу (табл. 20) Таблица 20 - Влияние десикации на содержание белка и масла в семенах сои
Применение десикантов в наших исследованиях тенденционно снижало содержание белка и масла, особенно с увеличением нормы расхода препарата. Десикация при влажности семян 60-65 % приводила к незначительному уменьшению содержания белка в семенах. Отмечена тенденция некоторого снижения содержания белка и повышение содержания масла на вариантах с десикацией, что отражает антагонизм этих веществ в семенах сои. Содержание белка на контроле в среднем за 3 года составило 39,1 %. Лучший результат был получен на варианте Реглон супер и Торнадо в норме 2,0 л/га и составил 39,4 %. В 2012 г. десикация практически не повлияла на снижение белка в семенах сои, а находилась примерно на одинаковом уровне с контролем. По данным 2012 года необходимо отме 86 тить тенденцию некоторого увеличения содержания белка и уменьшения содержания масла по сравнению с 2011 годом, на вариантах с Реглоном супер и Торнадо.
Содержание масла за годы исследований изменялось незначительно в зависимости от вариантов опыта. В среднем за три года исследований содержание его на контроле оказалось 21,9 %. Наименьшее его содержание было на варианте, где применяли Pan в норме расхода препарата 3,0 л/га - 21,3 %. Из данных таблицы видно, что десикация сои в разные сроки и нормы обработки не приводила к резкому его снижению на всех вариантах опыта.
