Влияние структуры посева и нормы высева семян на формирование урожайности сои сорта Китросса

Влияние структуры посева и нормы высева семян на формирование урожайности сои сорта Китросса

Formation of crop rotations and structure of sown areas for obtaining the given quantity of product taking into account natural resource potential

A. S. Akimenko

All-Russian Research Institute of Farming and Soil Protection from Erosion,

Kursk Federal Agrarian Scientific Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation

Abstract. The work aimed to develop methodological fundamentals of improving crop rotations for obtaining the given quantity of product. Achieving this goal is possible only with the necessary natural resources, primarily heat and moisture, depending on the availability of which the productivity of agricultural zones varies 1.2-2.9 times. The formation of the structure of sown areas is limited by erosion danger, soil protecting properties of crops and soil suitability for them and that is why potential productivity is realized by 65-85%. An increase in the realization of the resource potential in the forest-steppe zone is facilitated by the inclusion of intermediate crops in the crop rotation, and in the dry-steppe zone -by the limitation of bare fallow proportion to 15-20%. Energy estrangement with crop yield entails soil fertility discharge which stipulates the decrease in ploughland productivity. In the case of an increase in nitrogen rates, in parallel with an increase in arable land productivity, humus loss decreases similarly to the influence of perennial grasses. Gross yield is determined by the sown area and yield per hectare depending on crop place in a crop rotation and applied fertilizers. Modern varieties and hybrids respond positively to increased nitrogen rates but in this case, water consumption increases and soil moisture supplies by the time of cereal earing decrease by 30-50% as compared with the untreated variants which predetermines yield decrease with the lack of precipitation. The possibilities of choosing the specialization of a farm are limited by the increase in erosion hazard in the agrolandscape. The methodological basis for the formation of crop rotation is to assess the potential productivity of arable land; to choose the specialization in terms of agrolandscape; to develop the structure of sown areas, taking into account the effect of the alternation of crops and fertilizers on the productivity.

Keywords: crop rotation; structure of sown areas; moisture supplies; warm period durability; energy; nitrogen; humus.

Author Details: A. S. Akimenko, D. Sc. (Agr.), head of the laboratory (e-mail: kursk-farc@mail.ru).

For citation: Akimenko AS [Formation of crop rotations and structure of sown areas for obtaining the given quantity of product taking into account natural resource potential]. Zemledelie. 2020; (4): 19-22. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10405.

doi: 10.24411/0044-3913-2020-10406 УДК 633.34:631.53.04:631.53.048

Г. П. ЧЕПЕЛЕВ, старший научный сотрудник (e-mail: chegripet@yandex.ru) М. П. МИХАЙЛОВА, старший научный сотрудник (e-mail: mihaylovamariya@mail.ru) Всероссийский научно-исследовательский институт сои, Игнатьевское ш., 19, Благовещенск, Амурская обл., 675027, Российская Федерация

Исследования проводили с целью изучения продукционных процессов нового среднеспелого сорта сои Китросса в зависимости от способов посева и норм высева семян для оптимизации агротехники его возделывания. Работу выполняли в Амурской области в 2017-2018 гг. Почва опытного участка - луговая черно-земовидная, тяжёлая по механическому составу. Общая площадь делянки - 3,6 м2, учетная - 1,8 м2, повторность 6-кратная. Схема опыта предусматривала изучение двух факторов: А - способ посева (ширина междурядья 15, 30 и 45 см), Б - норма высева семян (200, 400 и 600 тыс. шт./ га). Состояние фотосинтетического аппарата сои фиксировали флуориметром MINI-PAM в основные фазы ее развития по двум показателям: квантовый выход фотосинтеза и флуоресценция хлорофилла. В среднем за два года квантовый выход фотосинтеза за вегетационный период в зависимости от нормы высева и способа посева был самым высоким в начальный период роста (0,708...0,757 отн.у.ед.) и во время формирования урожая (0,730.0,780 отн.у.ед.). Это свидетельствует о высокой активности работы фотосинтетического аппарата в указанные периоды развития сои. В среднем за годы исследований наибольший квантовый выход флуоресценции хлорофилла (615,1 отн.у.ед.) отмечен в фазе цветения, что свидетельствует о слабом использовании квантов света хлорофиллом в этой фазе. Самый высокий сбор семян (3,82 т/га) отмечен в благоприятных условиях 2017 г. при рядовом посеве с нормой 400 тыс. шт./ га. В сложных метеоусловиях 2018 г. наибольшая урожайность (2,0 т/га) зафиксирована при норме высева 600 тыс. шт./га и посеве с междурядьями 30 и 15 см.

Ключевые слова: соя (Glycine max (L.) Merrill), норма высева, способы посева, квантовый выход фотосинтеза, квантовый выход флуоресценции хлорофилла, урожайность.

Для цитирования: Чепелев Г. П., Михайлова М. П. Влияние структуры посева и нормы высева семян на формирова-

ние урожайности сои сорта Китросса // Земледелие. 2020. № 4. С. 22-25. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10406.

Основной физиологический процесс, определяющий продуктивность агроценоза, - фотосинтез, в результате которого создается до 90 % и более сухого вещества растений. Любой агротехнологический прием будет эффективен, если он направлен на формирование оптимальной площади листьев, улучшение освещенности листового аппарата и увеличение продолжительности его активной деятельности [1, 2, 3].

В последние годы при возделывании сои отмечена тенденция к увеличению густоты стояния растений при посеве. В загущенных агроценозах смыкание рядов происходит на ранних фазах развития, поэтому листья нижних ярусов получают недостаточное количество света. Они преждевременно желтеют и опадают, что приводит к угнетению и прекращению цветения и, как следствие, к образованию небольшого количества бобов [4, 5, 6]. Однако некоторые исследователи указывают на наличие пластичных сортов, которые не реагируют или слабо реагируют на изменение освещенности [7]. Создавать благоприятные условия для поглощения и максимального использования солнечной энергии крайне необходимо, так как это может быть важным средством повышения урожайности [8]. Поэтому вопрос оптимального выбора способа посева и нормы высева семян следует решать исходя из особенностей сорта и местности, где его планируют выращивать.

Цель исследований - изучить продукционные процессы нового среднеспелого сорта сои Китросса в зависимости от способов посева и норм высева для оптимизации агротехники его возделывания.

Работу проводили во Всероссийском научно-исследовательском институте сои в 2017-2018 гг. (с. Садовое Тамбовского района Амурской области). Почва - луговая черноземовидная. Мощность гумусового слоя (А+АВ) - 20...30 см.

Содержание гумуса (по И. В. Тюрину в модификации Б. А. Никитина) -4...5 %, его запасы в метровом слое - 200.250 т/га. Реакция почвенного раствора (потенциоме-трическим методом) - слабокислая (рН=5,2). Почва характеризуется значительными запасами валового азота - 0,28.0,43 % и относится к средневодопроницаемым, её объемная масса колеблется от 1,02 до 1,10 г/см3, пористость - 43,8 %.

Объект исследований - растения сои среднеспелого сорта Китрос-са (совместной селекции России и КНР), включённого в Госреестр селекционных достижений в 2016 г На сегодняшний день он входит в число наиболее востребованных у сельхозпроизводителей Амурской области (посевные площади превышают 10000 га).

Метеорологические условия 2017-2018 гг. различались по температурному режиму и количеству осадков. Вегетационный период 2017 г. характеризовался переменным температурным режимом, недостатком влаги в отдельные фазы развития растений. Третья декада мая была прохладной - на 1.2 °С ниже среднемноголетней. Сумма осадков за май месяц составила 42 мм, или 108 % от нормы. В начале июня отмечали резкие перепады температур по дням от 9,5 до 21,5 °С. Среднемесячная температура воздуха составила 19 °С, что несколько выше нормы. Осадков выпало 77,2 мм, или на 9 % ниже сред-немноголетнегоколичества. Резкие перепады температур и недостаток влаги тормозили рост и развитие растений. Июль характеризовался высокой температурой воздуха и недостатком влаги - осадков выпало 64 % от нормы. Температура воздуха во всех трех декадах находилась в пределах многолетних значений. Температурный режим в июле был несколько повышенным. Дожди прошли в основном во второй декаде месяца. В августе температура варьировала от 7,4 до 26,0 °С. Сумма осадков превышала норму на 49 %.

Вегетационный период 2018 г отличался неустойчивым температурным режимом, частыми дождями, высокой относительной влажностью воздуха. В фазе 3-го тройчатого листа среднемесячная температура воздуха составила 17,9 °С, что ниже климатической нормы на 0,9 ° С, осадков выпало 188,2 мм,или 221 % от нормы. В фазе цветения большое количество осадков, которое на 71 % превысило норму, вызвало переувлажнение почвы,что способствовало частичному угнетению растений

и увеличению продолжительности периода вегетации сои. В августе и сентябре наблюдали недостаток влаги - 61 и 45 мм, что ниже нормы на 32.40 % соответственно.

Схема опыта предусматривала изучение двух факторов: способ посева (фактор А) - ширина междурядья 15, 30 и 45 см, норма высева семян (фактор Б) - 200, 400 и 600 тыс. шт./га.

Рисунок. Влияние способа посева и нормы высева семян сои сорта Китросса на квантовый выход фотосинтеза (среднее за 2017—2018 гг.): а) норма высева семян 200 тыс. шт./га; б) норма высева семян 400 тыс. шт./га; в) норма высева семян 600 тыс. шт./ га: Ш — способ посева семян на 45 см; Ш — способ посева семян на 30 см; | — способ посева семян на 15 см.

Ы

Ф

з

ь

ф

д

ф ь

Ф

-Ь

О м о

1. Влияние способа посева и нормы высева семян сои сорта Китросса на квантовый выход флуоресценции хлорофилла (среднее за 2017-2018 гг.), отн.у.ед.

Фаза роста и развития сои Ширина междурядья А)

200 400 600

Третьего тройчатого листа 45 484,9 489,6 509,2

30 527,4 534,7 499,9

15 494,4 477,9 483,1

НСр05 средних частных - 17,0; А - 9,8; В - 9,8; АВ - 14,5

Цветения 45 589,0 534,8 561,4

30 600,2 502,1 543,8

15 615,1 546,2 503,1

НСр05 средних частных - 56,1; А - 32,4; В - 32,412; АВ - 47,9

Образования бобов 45 550,2 526,2 505,2

30 536,3 525,1 503,0

15 578,3 556,6 530,3

НСр05 средних частных - 32,1; А - 18,5; В - 18,5; АВ - 27,4

Налива семян 45 389,3 380,9 334,5

30 410,6 383,9 455,4

15 350,3 342,1 318,9

НСР05 средних частных - 47,3; А - 13, 7; В - 13, 7; АВ - 27,7

о см о см

ш ^

Ф

и

ф

^

2

ш м

Общая площадь делянки - 3,6 м2, учетная - 1,8 м2, повторность 6-кратная, расположение делянок - блочно-рендомизированное. Агротехника возделывания включала следующие операции: глубокое безотвальное рыхление в два следа, ранневесеннее боронование, внесение почвенного гербицида, культивация.

В ходе эксперимента оценивали состояние фотосинтетического аппарата в основные фазы развития сои (третьего тройчатого листа, цветения, образования бобов и налива семян) с использованием флуориметра М!М-РАМ по следующим показателям: квантовый выход фотосинтеза, характеризующей количество усвоенных фотонов, влияющих на фотохимические процессы от их общего количества поступившего в систему; квантовый выход флуоресценции хлорофилла, определяющий количество неусвоенных фотонов солнечной энергии и излученных в виде флуоресценции. Уборку осуществляли вручную, обмолот снопов - на стационарной молотилке.

Статистическую обработку данных выполняли методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа по Б. А. Доспехову (М., 1979).

В среднем за два года исследований в течение вегетационного периода квантовый выход фотосинтеза независимо от нормы высева

и способа посева в фазы третьего тройчатого листа и налива семян, был выше, чем в фазы цветения и образования бобов. Так, величина этого показателя в фазе третьего тройчатого листа варьировала в пределах 0,708.0,757 отн.у.ед., что указывает на высокую активность работы фотосинтетического аппарата (см. рисунок). Самым высоким (0,757 отн.у.ед.) в этот период он был при норме высева 400 тыс. шт./ га и посеве с шириной междурядий 15 см. В фазе цветения при увеличении нормы высева с 200 до 600 тыс. шт./га при ширине междурядий 45 см происходило снижение величины этого показателя на 17,0.24,6 %. Такая картина объясняется тем, что по мере уплотнения посева условия освещения растений и, следовательно, использование солнечной энергии в процессе фотосинтеза ухудшаются [9]. Наибольший (0,573 отн.у.ед.) квантовый выход фотосинтеза отмечен в варианте с широкорядным способом посева с нормой высева 200 тыс. шт./га, наименьшим (0,432 отн.у.ед.) - при норме высева 600 тыс. шт./га. Рост активности работы фотосинтетического аппарата наблюдали в фазе образования бобов. Самый высокий квантовый выход фотосинтеза (0,665 отн.у.ед.) отмечен в варианте с нормой высева 400 тыс. шт./га в посевах с междурядьями 30 см, самый низкий (0,568 отн.у.ед.) - при рядовом посеве (15 см) и норме высева 400 тыс. шт./га.

2. Урожайность сои сорта Китросса в зависимости от способа посева и нормы высева семян, т/га

Независимо от способа посева самые высокие величины этого показателя наблюдали в фазе налива семян в вариантах с нормой высева 400 тыс. шт./га, что было выше, чем при норме высева 200 и 600 тыс. шт./га, на 5,1.6,5 и 4,0.6,4 % соответственно.

В среднем за два года исследований наибольший квантовый выход флуоресценции хлорофилла отмечали в фазе цветения, что указывает на снижение фотохимических процессов в этот период. При рядовом способе посева повышение нормы высева вело к снижению величины этого показателя. Так, в варианте с нормами 400 и 600 тыс. шт./га, по сравнению с 200 тыс. шт./га, он был меньше на 11,2 и 18,0 % (табл. 1).

В фазе образования бобов различия межу вариантами(способ посева и норма высева) не превышали 13 %. Самый высокий выход флуоресценции хлорофилла независимо от нормы высева зафиксирован при рядовом посеве, что подтверждает предположение о слабом использовании солнечной энергии в этот период в таких условиях. Наименьшим он был в фазе налива семян. Увеличение нормы высева при рядовом посеве способствовало снижению величины этого показателя. Так, в вариантах с нормой 400 и 600 тыс. шт./га, по сравнению с 200 тыс. шт./га, выход флуоресценции хлорофилла был меньше на 2,4 и 9,0 % соответственно. Квантовый выход

Ширина междурядья, см

200 400 600

2017 г. 2018 г. среднее 2017 г. 1 2018 г. I среднее 2017 г 2018 г 1 среднее

45 3,8 1,5 2,6 3,7 1,6 2,6 3,4 1,7 2,5

30 3,4 1,8 2,6 3,7 1,9 2,8 3,4 2,0 2,7

15 3,3 1,6 2,5 3,8 2,0 2,9 3,4 2,0 2,7

НСР05 2017 г. 05 частных различий - 0,36, А - 0,16 В - 0,22, АВ - 0,34

НСР05 2018 г. 05 частных различий -1,77, А - 0,10, В - 0,20, АВ - 0,28

флуоресценции хлорофилла - обратная величина квантовому выходу фотосинтеза и характеризует количество не усвоенных фотонов. Чем его величина меньше, тем лучше. Наименьшей (318,9 отн.у.ед.) она была при норме высева 600 тыс. шт./ га и рядовом способе посева. Это свидетельствует о том, что в этом варианте все растения равномерно размещены на единице площади и наиболее полно используют солнечную энергию.

В среднем за два года в зависимости от способа посева, нормы высева и сложившихся метеоусловий сбор семян изменялся от 2,5 до 2,9 т/га (табл. 2). Наиболее благоприятным для роста и развития сои был вегетационный период 2017 г Ее урожайность в этот год находилась на уровне 3,32...3,82 т/га. Наибольший сбор (3,82 т/га) семян культуры отмечен при рядовом посеве с нормой высева 400 тыс. шт./га.

В 2017 г. при широкорядном посеве наибольшая урожайность (3, 8 т/га) зафиксирована в варианте с нормой высева 200 тыс. шт./га. При увеличении нормы до 600 тыс. шт./га она снижалась на 0,33 т/га. В посевах с междурядьями 30 и 15 см наибольший сбор семян отмечен при посеве с нормой 400 тыс. шт./га (2,0 т/га). Ее увеличение или снижение приводило к уменьшению урожайности на 0,3.0,5 т/га.

В сложных метеоусловиях 2018 г. растения сои по-разному реагировали на способ посева. Самая высокая урожайность (2,0 т/га) отмечена при норме 600 тыс. шт./га и посеве с шириной междурядий 30 и 15 см, а также при рядовом способе посева с нормой высева 400 тыс. шт./ га (см. табл. 2), наименьшая (1,5 т/ га) - в варианте с нормой 200 тыс. шт./га при широкорядном способе, в то время как в 2017 г. в этом же варианте урожайность была в 2,5 раза больше.

Установленная тесная корреляция между квантовым выходом фотосинтеза в фазе налива семян и урожайностью сои (г=0,639 при г =0,254;

* ' 1 крит. ' '

dyx=0,408) свидетельствует о том, что его изменение на 40 % определяет варьирование сбора семян изучаемого сорта.

Таким образом, в среднем за 2 года наибольший квантовый выход фотосинтеза независимо от нормы высева и способа посева отмечали в начальный период роста (0,708.0,757 отн.у.ед.) и во время формирования урожая (0,730.0,780 отн.у.ед.). Наименьший квантовый выход флуоресценции хлорофилла (318,9.455,4 отн.у.ед.) отмечен в фазе налива семян сои, что сви-

детельствует о высокой эффективности поглощения света листовой поверхностью в этот период развития.

Самый высокий сбор семян (3,82 т/га) наблюдали в благоприятных условиях 2017 г при рядовом способе посева нормой 400 тыс. шт./га. В сложных метеоусловиях 2018 г наибольшая урожайность (2,0 т/га) зафиксирована при норме высева 600 тыс. шт./га и посеве с междурядьями 30 и 15 см. В среднем за годы исследования самый высокий сбор семян (2,9 т/га) отмечен в варианте с нормой 400 тыс. шт./га при рядовом посеве.

Литература.

1. Землянская Ю. Е., Синеговская В. Т. Посевы новых сортов и сортообразцов сои как фотосинтезирующие системы // Пути воспроизводства плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в Приамурье: сб. научн. тр. ДальГАУ. Благовещенск: Изд-во: ДальГАУ, 2004. Вып. 10. 191 с.

2. Синеговская В. Т. Сортовые агро-технологии возделывания в Приамурье // Вестник ДальГАУ. 2007. № 3. С. 51-57.

3. Синеговская В. Т., Толмачев М. В. Душко О. С. Изучение процессов фотосинтеза сортов сои амурской селекции // Аграрные проблемы научного обеспечения Дальнего востока: сб. науч.тр. по материалам науч.-практ. конференции. Благовещенск: ООО «Типография», 2013. Т. 1. С. 57-63.

4. Сырмолот О. В., Синеговская В. Т. Использование биопрепаратов для повышения фотосинтетической и семенной продуктивности сои // Зерновое хозяйство России. 2014. № 5. С. 67-71.

5. Толмачев М. В., Синеговская В. Т. Влияние технологических приемов возделывания на фотосинтетическую деятельность и продуктивность сортов сои // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2009. № 12 (62). С. 5-8.

6. Икоева Л. П., Хаева О. Э., Бацазо-ва Т. М. Влияние сроков посева и норм высева на урожайность сои в условиях предгорной зоны РСО-Алания // Известия Горского государственного аграрного университета. 2019. Т. 56. № 1. С. 25-30.

7. Муратов А. А., Оборская Ю. В. Сортовая специфика возделывания сои российской и китайской селекции // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 6 (128). С. 59-63.

8. Conley S. P., Santini J. B. Crop management practices in Indiana soybean production systems // Integrated Crop Management Conference - Iowa State University. 2006. P. 27-37.

9. Шпилев Н. Б., Михайлова М. П. Продукционные процессы сои сорта Китросса в зависимости от структуры посева // Научное обеспечение производства сои: проблемы и перспективы: сб. научн. статей по материалам Международной научно-практической конференции,

посвящённой 50-летию образования Всероссийского НИИ сои. Благовещенск: ИПК «ОДЕОН», 2018. С. 338-345.

Influence of crop structure and seeding rate on the yield formation of soybean Kitrossa

G. P. Chepelev, M. P. Mikhailova

All-Russian Research Institute of Soybean Breeding, Ignat'evskoe sh., 19, Blagoveshchensk, Amurskaya obl., 675027, Russian Federation

Abstract. The studies were carried out to investigate the production processes of Kitrossa - the new mid-ripening soybean variety - depending on sowing methods and seeding rates to optimize the agricultural technology of its cultivation. The work was carried out in the Amur Region in 2017-2018. The soil of the experimental plot was meadow chernozem-like, heavy in mechanical composition. The total plot area was 3.6 m2, the registration area was 1.8 m2. The experiment was repeated 6 times. The experimental design involved the study of two factors: A - sowing method(row-spacing width of 15, 30 and 45 cm), B - seeding rate (200, 400 and 600 thousand seeds/ha). The state of the soybean photosynthetic apparatus was recorded with a MINI-PAM fluorimeter in the main phases of plant development according to two indicators: quantum yield of photosynthesis and fluorescence of chlorophyll. On average, over two years, the quantum yield of photosynthesis during the growing season, depending on the seeding rate and sowing method, was the highest in the initial period of growth (0.708-0.757 relative units) and during the formation of the crop (0.730-0.780 relative units). This indicates a high activity of the photosynthetic apparatus during the indicated periods of soybean development. On average, over the years of the research, the highest quantum yield of chlorophyll fluorescence (615.1 relative units) was observed in the flowering phase, which indicates the weak use of light quanta by chlorophyll in this phase. The highest seed yield (3.82 t/ha) was noted under favourable conditions in 2017 with row sowing at the rate of 400 thousand seeds/ha. Under difficult weather conditions in 2018, the highest yield (2.0 t/ ha) was recorded at the sowing rate of 600 thousand seeds/ha and sowing with row-spacing of 30 and 15 cm.

Keywords: soybean (Glycine max (L.) Merrill); seeding rate; sowing methods; quantum yield of photosynthesis; quantum yield of chlorophyll fluorescence; yield. W

Author details: G. P. Chepelev, senior g research fellow (e-mail: chegripet@yandex. W ru); M. P. Mikhailova, senior research fellow g (e-mail: mihaylovamariya@mail.ru). §

For citation: Chepelev GP, Mikhailova W MP. [Influence of crop structure and seed- z ing rate on the yield formation of soybean Kitrossa]. Zemledelie.2020;(4):22-5. Russian. 2 doi:10.24411/0044-3913-2020-10406. о

_ N>

о