Введение к работе
Актуальность исследований. Соя является непревзойдённой культурой по качеству и химическому составу семян, биологической ценности, универсальности использования в перерабатывающей, пищевой, фармацевтической промышленности и различных отраслях сельского хозяйства.
Восстановление и развитие животноводства в России требует увеличения производства сои и продуктов её переработки, в том числе шрота, цельносоевой муки и других (Кулинцев, 2011).
Вследствие увеличения численности и плотности населения возрастает потребность в функциональных пищевых соевых продуктах и добавках (Медведев, 2006; Бегеулов, 2010).
Соя относится к азотфиксирующим культурам интенсивного типа, способным внести существенную лепту в решение вопросов стабилизации, биологизации, экологизации растениеводства и энергосбережения в отрасли, которые не возможны без роста наукоемкости технологий, создания и использования новых сортов, оптимизации приемов их возделывания в том числе на основе изучения и усиления биологической азотфиксации (Кобозев, Тюльдюков, Парахин, 1995). В связи с этим Правительство РФ приняло ряд постановлений о развитии соеводства в стране, в том числе и в Предкавказье.
Цель исследований. Научное обоснование целесообразности и эффективности возделывания сортов сои разных экотипов в условиях Предкавказья на основе интенсификации биологической азотфиксации и фотосинтетической деятельности агроценозов, управления их семенной, белковой, масличной продуктивностью и качеством урожая.
Задачи исследований:
- сравнить и усовершенствовать существующие методы изучения биологической азотфиксации в посевах разных культур, в том числе сои;
- определить зональные, погодные, видовые, сортовые, сезонные и суточные закономерности симбиотической азотфиксации, дать им количественную оценку;
- определить влияние экотипа сорта, зональных и погодных условий, орошения, внесения макро- и микроудобрений, повреждений листового аппарата, норм высева, сроков и способов посева на рост, развитие, симбиотическую, фотосинтетическую деятельность, скороспелость, урожайность, белковую и масличную продуктивность сои, качество семян, содержание в них аминокислот, жирных кислот, минеральных веществ, витаминов, ингибиторов трипсина;
- выяснить закономерности формирования элементов продуктивности сортов сои разных экотипов в зависимости от приемов возделывания в условиях Восточного Предкавказья;
- разработать рекомендации по возделыванию и рациональному использованию сортов сои разных экотипов в условиях Предкавказья;
- изучить влияние условий возделывания и сортовых особенностей сои на удельные затраты N, P, K посевами в расчёте на 1т семян и усовершенствовать методику их расчёта;
- испытать «гребневую» технологию возделывания сои на орошаемых землях и разработать оптимальные режимы её орошения;
- дать энергетическую и экономическую оценку возделывания разных сортов сои в условиях Предкавказья.
Научная новизна.
Впервые проведено сравнение методов определения количества биологически фиксированного азота воздуха в посевах разных культур и сои. Доказано преимущество балансового метода по сравнению с другими методами (ацетиленовым, меченых атомов, по удельной активности симбиоза (УАС), методом сравнения бобовой и небобовой культуры, методом инокуляции).
Впервые установлено, что инокуляция и другие приёмы, повышающие уровень азотфиксации в агроценозе, увеличивают потребление азота бобовыми культурами и соей при сохранении уровня содержания этого элемента в почве, при этом симбиотрофный тип питания азотом имеет преимущество перед автотрофным.
Впервые с привлечением разных методов определения установлено, что внесение минерального азота угнетает симбиоз, при этом выявлены различия по величине коэффициентов использования азота удобрений инокулированными и неинокулированными посевами, доказано, что при отсутствии развитого симбиотического аппарата значения коэффициента потребления азота у бобовых и злаковых близки.
Установлено, что эффективность азотных удобрений кислой формы увеличивается при повышении щёлочности и засолённости почвы, при этом их отрицательное действие на развитие и деятельность симбиотического аппарата люцерны и сои на солонцеватых чернозёмах ослабевает и выражено в меньшей степени, чем на чернозёмах с нейтральной реакцией почвенного раствора при отсутствии засолённости.
На основе усовершенствованного использования ацетиленового метода определен уровень азотфиксации у разных видов бобовых культур, выявлены видовые, сортовые и зональные особенности её суточного хода.
Доказано, что увеличение в световом спектре УФ-лучей, высокая температура и низкая влажность воздуха и почвы приводит к снижению интенсивности азотфиксации, при этом у культур длинного дня по сравнению с короткодневными эта тенденция выражена сильнее.
Установлено, что в условиях засухи применение мелкодисперсного освежительного дождевания на посевах сои в период формирования генеративных органов является эффективным приемом повышения продуктивности посевов.
Впервые показано, что повреждение листового аппарата (искусственное или вследствие поражения болезнями и вредителями) снижает азотфиксирующую и фотосинтезирующую способность посевов, его отрицательное действие усиливается по мере повышения скороспелости и детерминантности сортов, что обуславливает повышенные требования к соблюдению агротехнических требований при их возделывании.
Впервые показано, что инокуляция сои ультраскороспелых сортов северного экотипа должна осуществляться более высокими дозами инокулята, чем южных, менее скороспелых сортов.
Впервые в условиях Предкавказья проведено сравнительное изучение сортов сои северного и южного экотипов по влиянию зональных, погодных условий, инокуляции, орошения, макро и микроудобрений, норм, способов и сроков посева на рост и развитие растений, симбиотическую и фотосинтетическую деятельность посевов, урожайность зелёной массы и семян, белковую и масличную продуктивность, химический состав семян (содержание аминокислот, жирных кислот, витаминов и ингибиторов трипсина).
Впервые выявлено, что при увеличении скороспелости сорта, в том числе из-за погодных условий, в семенах повышается содержание незаменимых аминокислот, особенно метионина, триптофана, гистидина и фенилаланина, а также полиненасыщенных жирных кислот, особенно линоленовой. Показано влияние условий произрастания и генетических особенностей сорта на атрагирующую способность генеративных органов и семян разработана методика её определения, выявлено значение этой способности в формировании продуктивности сои.
Впервые в посевах сои определены удельные затраты азота, фосфора и калия на формирование 1 т семян в зависимости от вышеуказанных факторов. Выявлено, что ухудшение азотфиксации и фотосинтетической активности посева сои снижает уровень потребления элементов питания в агроценозе, уменьшает семенную продуктивность, увеличивая расход элементов питания.
Практическая значимость работы. На основании многолетних исследований, проведенных в лесостепной зоне Чеченской Республики изучены биологические особенности сортов сои разных экотипов и разработаны сортовая агротехника и рекомендации по возделыванию, уборке и рациональному использованию урожая, обеспечивающие без орошения получение до 2,0…2,5 т/га, при орошении до 3,0…3,5 т/га зерна (при содержании в семенах до 40 % белка и до 20 % жира).
Разработана гребневая технология возделывания сои, позволяющая при орошении получать до 4,2…4,5 т/га зерна, при снижении затрат поливной воды.
Доказано, что возделывание сои в условиях лесостепи Предкавказья обеспечивает получение условного чистого дохода 10,0…14,3 тыс. руб./га, при рентабельности производства 71…100 %, при энергетическом коэффициенте возделывания сои 409…453 %, прибавке энергии 50…69 ГДж/га.
Основные положения, выносимые на защиту.
Рост, развитие и скороспелость сои в зависимости от сортовых особенностей, погодно-климатических условий и агротехнических приёмов возделывания.
Сравнительный анализ разных методов определения биологической азотфиксации и зависимость этого процесса от генетических особенностей видов и сортов сельскохозяйственных культур, а также от погодно-климатических условий, агротехники и других факторов.
Динамика формирования семенной, белковой и масличной продуктивности сои при использовании различных приемов агротехники.
Повышение продуктивности и эффективности возделывания сои за счет оптимизации условий бобоворизобиального симбиоза.
Биохимический состав семян сои, в том числе фракционный и аминокислотный состав белка, содержание жирных кислот, а также минеральных элементов, витаминов и ингибиторов трипсина в зависимости от генетических особенностей сорта, погодно-климатических условий и агротехнических приемов.
Энергетическая и экономическая оценка возделывания сои в условиях Предкавказья.
Апробация работы. Результаты работы доложены и одобрены: на Учёном совете агротехнологиченского факультета Чеченского государственного университета (2000…2010), Учёном совете Чеченского НИИСХ (2004…2008), на Научно-практической конференции Чеченского ГУ (2006), Республиканской научно-практической конференции «Роль аграрной науки в развитии агропромышленного комплекса Чеченской Республики», посвящённой 60-летию Чеченского НИИСХ Россельхозакадемии (2006), Научно-практической конференции в Ингушетии (2009), Международной научно-практической конференции «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий» (Владикавказ, 2011), на Международных научно-практических конференциях в РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева (2009, 2010, 2011.), на Международных научно-практических конференциях МГАУ имени В.П. Горячкина (2005, 2006, 2010, 2011), на Международной научной конференции Уманьского ДАУ (2008, 2011) и др.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 54 работы, в том числе 20 изданы в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК РФ.
На основании результатов исследований разработаны и изданы (в соавт.) «Методические рекомендации по возделыванию сои северного экотипа в Нечерноземной зоне РФ» (2007), «Рекомендации по возделыванию сои в Чеченской республике» (2010), монография «Возделывание скороспелых сортов сои» (2011).
Материалы исследований используются в учебном процессе агрономического факультета Чеченского государственного университета (ЧГУ), усовершенствованные методы определения азотфиксации в научно-исследовательских работах ЧГУ, ЧНИИСХ, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и др.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 397 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству. В работе содержится 154 таблицы, 5 рисунков,43 приложения. Список литературы включает 273 наименования, в т.ч. 68 на иностранных языках.
Личное участие автора в выполнении диссертационных исследований. Исследования 1987…1990 гг. на орошаемых землях Ставропольского края в зоне Большого Ставропольского канала (БСК) проведены совместно с д.с.-х.н., профессором И.В. Кобозевым (по заданию Севкавгипроводхоза и Минводхоза РСФСР), 1982…1986 гг. совместно с сотрудниками и аспирантами кафедры растениеводства МСХА (под руководством д.с.-х.н., профессора Г.Г. Посыпанова). Опыты 2000…2010 гг. – в Чеченской республике на опытном поле Чеченского НИИСХ.
Личное участие автора в получении, обобщении экспериментального материала и оформлении его в виде данной диссертации составляет 80 %.
