Стабільність врожаю - головна мета сучасного етапу вирощування сої
Насіння сої є природним концентратом високоцінних білка та олії, споживання яких профілактично діє на поліпшення здоров ̓я людей, тварин і птиці, запобігаючи таким найбільш поширеним хворобам як серцево- судинні й онкологічні. Враховуючи це соя вже багато років належить до найважливіших культур світового землеробства,її вирощують на всіх континентах, вона відіграє вирішальну роль у зерновому, харчовому і кормовому балансах. Наведені вище переваги спричинили «соєвий бум» і в нашій країні. Якщо в 2001 році соя займала всього 73 тисячі гектарів, то у 2013 році її площі посіву досягли 1362 тисяч гектарів. Відповідно збільшився і валовий збір насіння з 74 до 2700 тисяч тонн. У цьому році соєві поля будуть складати біля 1,5млн.гектарів. У наші часи на перше місце виступає її роль як важливого поліпшувача ґрунтів. Завдяки біологічній азотфіксації, вона нагромаджує у ґрунті 80-150кг/га азоту, що рівноцінно внесенню 300-400 кг/га селітри. Бульбочки, які розвиваються на корінні рослин, є центром навколо якого формується комплекс корисних мікроорганізмів,куди входить, крім бульбочковоутворюючих , також певна кількість асоціативних. Вся ця сукупність мікроорганізмів розміщена в прикореневій зоні, важливу роль виконують також мікоризоутворюючі гриби, які перетворюють недоступні для рослин сполуки фосфору в засвоювану форму. Таким чином, при вирощуванні сої у ризосфері рослин створюється важливий комплекс мікроорганізмів, які засвоюють азот із атмосфери, перетворюють нерозчинні сполуки фосфору в доступні, а також збагачують ґрунт органічною речовиною. У процесі такого співіснування продукти метаболізму одних видів слугують як харчові компоненти для других, в результаті чого у ґрунтах не нагромаджуються токсичні сполуки. Необхідно відмітити, що в останнє десятиріччя, пройшли суттєві переміни в розміщенні посівів сої в Україні.
Основний приріст площ у цьому сторіччі мав місце у Лісостепу та Поліссі, причому в таких областях як Житомирська, Сумська, Хмельницька її виробництво збільшилось у 200-600 разів. Таку ситуацію спричинили суттєві зміни погодних умов , які пройшли на протязі останніх десятиліть. Помітне підвищення температур повітря і ґрунту, тривалі міждощові періоди, перерозподіл опадів за сезонами та місяцями привели до різкого зниження урожайності сої в суходільних умовах степової зони та значного недобору валового збору. Такі умови виявили недостатній рівень адаптивності існуючих сортів до термічного та водного режимів, сильне пригнічення рослин дією високих температур повітря, ґрунту та недостатнього зволоження ґрунту. Другими словами можливо сказати, що селекція сої, а також інших сільськогосподарських культур, не встигає за темпами зміни кліматичних умов. Термічний і водний режими, які швидко змінюються, потребують суттєвої перебудови структури сільськогосподарського виробництва, основу якого повинні складати нового типу сорти, волого- та ресурсозберігаючі технології вирощування сільськогосподарських культур, більш ефективні засоби боротьби зі шкідниками. У зв ̓язку з цим сільськогосподарському виробництву необхідні високо адаптивні сорти, які б давали задовільні врожаї навіть за несприятливих умов довкілля. Хоча соя виділяється дуже високою потенціальною урожайністю, вона рідко коли реалізується. Наприклад, максимальний урожай одержаний у США, досяг 104ц/га, хоча в середньому тут збирають в межах 30ц/га. У нашій країні багато господарств одержують по 40-45ц/га за умов зрошення і 30-32 ц/га на суходолі, тоді як середній урожай знаходиться на рівні 15-20ц/га. Особливо погіршилися погодні умови в останні роки. Якщо проаналізувати урожайність сої за останні 7 років у центральній зоні Одеської області, де розташований наш інститут, то в 2007,2009,2011,2012і 2013 роках мала місце помітна посуха. Так у 2007 році урожай занесених до державного реєстру сортів коливався в межах 1,4-4,2ц/га, у 2009 році - 3,7-6,3ц/га, у 2013 році - 2,3-9,3ц/га. Середня урожайність окремих сортів за 7-річний період знаходилась на рівні 7-9,7ц/га. Досить специфічним виявився 2013 рік, особливістю якого була середня забезпеченість вологою першої половини вегетації сої, але у другій половині липня та в серпні мала місце дуже сильна посуха. У результаті цього спостерігали досить рідкісну в нашому регіоні ситуацію, коли урожай більш пізньостиглих сортів виявився значно меншим порівняно зі скоростиглими. Це пояснюється тим, що в період формування бобів і наливу насіння, найбільш критичний для рослин сої, мав місце водний стрес та дуже високий температурний режим, що негативно вплинуло на репродукційний процес. Сортам з більш коротким вегетаційним періодом вдалось в певній мірі ухилитись від цих несприятливих факторів, поскільки процес плодоутворення у них розпочався значно раніше. Ці дані підтверджують нашу думку, що на даному етапі селекції найбільш важливою ознакою, яка потребує поліпшення селекційним шляхом, є посухостійкість. У минулому році в середині серпня я проїхав від Одеси до Чернігова, де спостерігав значну кількість посівів сої і кукурудзи, які також страждали від посухи у Київській та Чернігівській областях. Таким чином умовна лінія дефіциту вологи постійно рухається на північ і поширюється у даний період на південну лісостепову зону. Мабуть нам необхідно усвідомити, що працювати прийдеться на великих площах за суттєвого дефіциту вологи і на вирішення питань з одержання економічно вигідних врожаїв за таких умов повинні бути направлені головні зусилля як вчених, так і практиків. Поскільки соя, як культура еволюціонувала за умов мусонного клімату, то головна ознака, яку потрібно суттєво поліпшити за умов нашої країни, це посухостійкість. Як вже вказувалось раніше, ми постійно спостерігаємо у весняно-літній період тривалі міждощові інтервали, які іноді тривають 20-30 днів за дуже високої температури повітря. Тому впровадження більш стійких до таких умов сортів буде сприяти стабільності урожаю. Сорти такого типу менше страждають від несприятливих умов, у них з мінімальними втратами пластичних речовин проходять відновлювальні процеси після того, як наступить період з комплексом оптимальних для росту і розвитку факторів. Крім того, потрібно більш ретельно добирати сорти для вирощування в окремих природно - кліматичних зонах. У перспективі буде мати місце більш широкий набір сортів зі специфічним комплексом адаптивних ознак. Таким чином, для виробництва необхідні, з одного боку, стабільні сорти, які б мінімально знижували свою продуктивність при наступанні несприятливих умов, але одночасно були здатні реалізувати високий урожайний потенціал за інтенсивних факторів довкілля. Крім того, необхідно мати вузькоспеціалізовані сорти для окремих екологічних зон країни. По-перше, виробники степової частини України потребують посухостійких сортів для вирощування їх за суходільних умов. Їх особливість полягає в тому, що за екстремально високих температур повітря, а також водних стресів, їх продуктивність знижується мінімально. Необхідні також холодостійкі на початкових етапах росту форми для поліської та північної лісостепової зон. Дослідження посухостійкості сої показали, що у одних сортів вона обумовлена розвитком більш потужної кореневої системи, у інших- генетичною здатністю економно витрачати вологу в процесі росту і розвитку. При цьому на протязі онтогенезу змінюється характер обміну речовин і хімічні властивості протоплазми. Найбільш інтегральними показниками посухостійкості є висока продуктивність сортів, яка визначається не однією ознакою чи якістю, а всією генетичною системою рослин. За посушливих умов найвищий урожай сої формується за оптимального об ̓єднання окремих елементів продуктивності і господарсько цінних ознак, серед яких найбільше значення мають надземна маса рослин, кількість бобів і насінин на рослині, а також незначне зниження маси 1000 насінин. На рівень продуктивності сої суттєво впливає також загальна площа листкової поверхні та динаміка її формування. Кожна група стиглості сої повинна мати свою оптимальну площу листкової поверхні, недостатній або надмірний розвиток якої негативно позначається на урожаї. Стабільні за врожайністю генотипи сої характеризуються спроможністю за посушливого періоду сповільнювати ділення клітин і за рахунок цього зменшувати площу листкової поверхні. У результаті цього відбувається адаптація рослин до доступної кількості вологи. Багаторічні наші дослідження свідчать про те, що шляхом селекції можливо поліпшувати ознаку посухостійкості. Але процес цей довготривалий, одним махом його не вирішити. Для виявлення стійких до посухи форм щорічно випробовуємо десятки тисяч потомств від схрещування спеціально добраних батьківських форм, вивчаємо ознаки тих із них, які виділились кращою продуктивністю за водного стресу. Крупність насіння у більшості випадків суттєво не впливає на рівень продуктивності. Це значить, що для вирощування можливо рекомендувати сорти з різною масою насіння, тобто як крупнонасінні, так і дрібнонасінні. Як показали наші дослідження, за умов півдня України максимальною прямою дією на продуктивність виділяються маса надземної частини рослини, число бобів і насінин на ній. Суттєвий вплив на урожайність має також збиральний індекс. З іншого боку, на рівень надземної маси рослини позитивно впливають такі ознаки, як висота рослин, гіллястість, число вузлів, бобів і насінин на головному стеблі та бокових гілках, число бобів у вузлі та кількість насінин у бобі. Одержані різними селекційними установами результати свідчать про те, що адаптивність сорту є досить складною ознакою, на яку впливає як генотип, так і комплекс факторів довкілля. Для зони Степу найбільш важливими серед них є наявність вологи в ґрунті та рівень температури повітря в літній період. Показано, що посухостійкість сорту може обумовлюватись не одним, а комплексом факторів. Наші дослідження свідчать про те, що існують форми, які виділяються підвищеною водоутримною здатністю листків. Це означає, що за водного стресу в них у меншій мірі пригнічені метаболічні процеси, які проходять в листках, особливо фотосинтез і дихання. Інші генотипи переносять посуху, поскільки у них краще розвинута коренева система і за рахунок неї вони добувають додаткову вологу. При цьому розвиток більш потужної кореневої системи може йти двома шляхами. Перший із них - це формування глибоко проникаючих в землю коренів, які використовують для росту рослин воду із нижніх горизонтів ґрунту. Крім того, можуть існувати форми, у яких розвивається дуже розгалужена поверхнева коренева система, завдяки якій тут більш ефективно зв ̓язується волога. Непрямим показником посухостійкості може слугувати також рівень вільного проліну в листках. Наші багаторічні дані свідчать про те, що колір опушення, форма листків, тип росту слабо впливають на рівень адаптивності в степових умовах. Наприклад, сорт Аркадія одеська протягом більше 25 років проявляє високий адаптивний потенціал. Він відноситься до ранньостиглої групи, характеризується детермінантним типом росту, добре гілкується і має підвищену надземну масу. З іншого боку, сорти Васильківська та Романтика є недетермінантними, скоростиглими, з меншою кількістю бічних гілок. Вони також виділяються високим рівнем пристосованості до посушливих умов довкілля. Значна кількість сортів середньостиглої групи, вегетація яких складає 121-130днів, у оптимальні за кількістю опадів роки формує досить високий урожай насіння за рахунок більш розтягнутих періодів цвітіння, формування та наливу бобів. Але коли в липні-серпні наступають тривалі бездощові періоди, а температура сягає за 35ᴼС, вони дуже різко знижують урожайність. В окремі роки в цей час проходять дощі,тоді такі форми за врожайністю майже вдвічі перевищують ранньостиглі генотипи. При проведенні випробувань за умов недостачі вологи на особливу увагу заслуговують високопродуктивні форми з подовженим періодом вегетації, оскільки посухостійкість у них обумовлена генетичними факторами, а не униканням від посухи, як це часто буває у скоростиглих сортозразків. Якраз на створення таких сортів і направлена наша селекційна програма. Наша мета полягає у створенні так званих сортів універсального типу, особливістю яких є високий рівень пристосованості до занальних умов вирощування. За сильної посухи їх урожай повинен складати 8-12ц/га, за середньої кількості опадів - 18-22ц/га, за оптимальних умов вирощування - 30-32ц/га, при зрошенні - 44-45ц/га. Важливо відмітити, що такі сортозразки уже існують. Високоадаптивні сорти сої повинні мати високий рівень технологічності. Вони виділяються таким комплексом ознак як прискорений розвиток кореневої системи і надземної маси, високорослість (90-110см), високе прикріплення нижніх бобів( більше 10-12см), міцність головного стебла і бокових гілок, дружність дозрівання бобів і їх не розтріскування за повної стиглості. При цьому необхідно відмітити високий зв ̓язок між загальною висотою рослин сої і відстанню від поверхні ґрунту до першого бобу. Тому значну перспективу мають високорослі сорти, які не вилягають при формуванні високого врожаю. Для механізованого збирання сорт сої повинен характеризуватись зжатим кущем з вуглом відходження бокових гілок від стебла 15-25ᴼта дружнім дозріванням. Висота формування нижніх бобів суттєво залежить від довжини перших міжвузлів підсім ̓ядольного та надсім ̓ядольного коліна. Якщо довжина нижніх частин стебла є значною, то навіть у скоростиглих сортів перші боби закладаються на такій висоті, яка дозволяє збирати сою без втрат. Суттєвий вплив на цей показник справляє також довжина квіткової китиці та місце розміщення на ній окремих квіток. Якщо квіткова китиця є досить довгою, а більшість квіток формуються на її верхівці, то перші боби зав ̓язуються досить високо від поверхні ґрунту. Важливо відмітити, що, як правило, висота прикріплення нижніх бобів у скоростиглих сортів значно менша порівняно з більш пізньостиглими. Тому при доборі сорту для певної зони необхідно мати на увазі крім тривалості вегетації, також рівень його технологічності. Особливо це важливо для зон, де часто повторюються посухи, поскільки вони різко знижують як загальну висоту рослин, так і відстань від першого бобу до поверхні ґрунту. За суворої посухи іноді цей показник падає до 3-4 см. За таких умов, крім дуже низької урожайності, втрати при збиранні сягають 30-40%. Враховуючи сказане вище, можна рекомендувати господарствам вирощувати не один сорт, а декілька, які різняться тривалістю вегетаційного періоду. На нашу думку, де це можливо, перевагу слід надавати так званим повносезонним сортам, які є більш технологічними і в повній мірі використовують для формування врожаю такі фактори середовища як сонячна енергія, вода, вуглекислий газ. Вони дозрівають в кінці вересня- на початку жовтня, в цей час, як правило, погодні умови дозволяють провести якісне збирання без суттєвих втрат урожаю. У технологічних сортів бокові гілки повинні закладатись відносно високо. Дослідження свідчать, що фаза гілкування розпочинається при формуванні першого й другого трійчатого листка, тобто через 5-7 днів після появи сходів. Важливо зауважити, що в цей період ріст проростків сої досить повільний і складає в середньому 0,3-0,5 см за добу. Поскільки гілкування у скоростиглих сортів сої розпочинається досить швидко, то нижні гілки закладаються близько від поверхні ґрунту, що сприяє формуванню бобів на невеликій висоті. Сучасна селекція сої направлена на те, щоб вивести такі сорти, у яких фаза «сходи-початок цвітіння» була б дуже короткою, а наступний період розвитку «тривалість цвітіння- налив бобів» був максимально розтягнутим. Тому у виробництво потрібно впроваджувати сорти з досить інтенсивним початковим ростом, особливо за наявності знижених температур весною, які за короткий весняний період змогли б сформувати високий головний пагін. Соя, як головне джерело високоякісного білка в світі, є важливим підтримувачем родючості ґрунтів, що в даний час набуває дуже важливого значення. Порушення сівозмін, насичення їх такими енергетичними культурами як соняшник і ріпак, привело до виснаження ґрунтів, втрати ними структурної будови, нагромадження специфічних хвороб і шкідників. Введення у сівозміну сої приводить до накопичення доступного азоту в ґрунті за рахунок симбіотичної азотфіксації. Шляхом вдалого добору сорту і штаму бульбочкових бактерій можливо суттєво підвищити рівень біологічної азотфіксації.
Знизити від ̓ємний вплив глобального потепління можливо лише за комплексного системного підходу, який включає більш адаптивні сорти та вологозберігаючі технології їх вирощування. Агротехнічними заходами ми повинні забезпечити оптимізацію потреб певного сорту факторами довкілля і по можливості повністю зняти їх негативний вплив. Шляхом обробітку ґрунту, способу сівби, догляду за посівами, системи добрив можливо регулювати ростові процеси з врахуванням специфічності регіону і за рахунок цього підтримувати стабільність урожайності. Ми можемо дуже чітко регулювати густоту стояння рослин в залежності від сорту, використовувати сорти з різною тривалістю вегетаційного періоду, впливати на строки сівби, вносити різні види та дози мінеральних добрив. Для сої дуже важливо створювати оптимальні умови для життєдіяльності бульбочкових бактерій, що дозволить суттєво збільшити зв ̓язувати азоту із атмосфери. Для цього процесу особливе значення мають такі фактори як наявність достатньої кількості інших макро- і мікроелементів і вологи у ґрунті, добра його аерація, внесення ефективних штамів цього виду бактерій у вигляді бактеріальних добрив, оптимальний термічний режим ґрунту. За цих умов за рахунок симбіотичної азотфіксації повністю забезпечуються потреби рослин сої у азоті, створюється добрий базис для фотосинтезу і на цій основі формується високий урожай насіння. Симбіотичний азот діє значно краще на рослини порівняно з мінеральним, поскільки він іде в основному на формування насіння, а більша частина останнього поступає у вегетативні органи, що часто призводить до надмірного росту надземної маси. Відомо, що «критичним» періодом сої є фаза формування бобів. Наявність достатньої кількості вологи у цей період сприяє суттєвому збільшенню насіннєвої продуктивності. У сортів сої з неоднаковою тривалістю вегетаційного періоду ця фаза наступає у різні строки. Тому сівба декількох сортів, які різняться строками дозрівання, дозволяє в певній мірі створити стійкішу систему продуктивності, поскільки існує ймовірність більш подовженого загального « критичного» періоду. Якщо під посуху попадають скоростиглі сорти, то урожай середньостиглих може в значній мірі його компенсувати. Така ситуація мала місце в центральній та південній зонах Одеської області у досить посушливому 2005 році. Урожай сортів скоростиглої групи знаходився в межах 3,6-7,3ц/га, але за рахунок опадів, які випали в середині серпня урожай середньоранніх і середньостиглих сортів зріс до 5,3-12,3ц/га. У ще більш посушливому 2007 році ситуація була протилежною. Це пов ̓язано з тим, що пік посухи у цьому році припав на липень-серпень місяці, тобто на період формування і наливу бобів у більш пізньостиглих форм . Суттєво збільшити продуктивність сої за даних умов можливо також впровадженням прогресивних систем її вирощування. За глобального потепління значно змінюються строки сівби та проходження основних фенологічних фаз на більш ранній період. За рахунок цього, як вже указувалось раніше, існує можливість вирощування більш пізньостиглих сортів з підвищеною насіннєвою продуктивністю. До глобальних змін, які намічаються в найближчий період, це посилення розкладання гумусу за рахунок підвищення температури верхнього шару ґрунту. При цьому різко падає водоутримна здатність, поскільки відомо, що органічна речовина зв ̓язує у 5-10 разів вологи більше, ніж мінеральна фракція. Сповільнити цей процес можливо шляхом насичення ґрунту органічною речовиною, яка залишається після збирання урожаю. Солому, полову, створки бобів у процесі підготовки ґрунту потрібно обов ̓язково заробляти або залишати на поверхні, що в наступному призведе до зниження ерозії, покращення інфільтрації дощової вологи, зниження температури верхнього шару, меншого випаровування. Подрібнені після збирання рештки у поверхневому шарі ґрунту і на поверхні гасять кінетичну енергію дощових крапель, запобігають запливанню ґрунту і утворенню поверхневої кірки, зв ̓язують залишковий азот, який в перспективі піде на формування нового врожаю при розкладанні органічної маси. Особливо пагубна роль чистого пару в деградації ґрунтів у степовій зоні України. Тому їх заміна сидеральними, чи зернобобовими культурами має вирішальне значення у збереженні високої родючості для наступних поколінь.Позитивний вплив на урожай може дати впровадження мінімальних і нульових технологій вирощування. Досвід США, Канади, Бразилії, Аргентини та інших країн свідчить про те, що соя добре росте і розвивається за умов, які створюються за цих нових систем обробітку ґрунту.
Мінімальна технологія вирощування сої включає поверхневий обробіток дисковими знаряддями зі заробкою післяжнивних решток у ґрунт. Глибока оранка, як основна технологічна операція за традиційної системи, повністю відсутня. За цієї технології періодично в сівозміні бажано застосовувати плоскорізне розпушування ґрунту, особливо якщо його щільність перевищує 1,3г/см³. Більш радикальною є нульова система обробітку ґрунту, за якої сівба проводиться безпосередньо в стерню попередньої культури без будь-якого рихлення ґрунту. При цьому всі післязбиральні рештки залишаються на поверхні й створюють мульчуючий шар, який захищає ґрунт від вивітрювання, насичує його органічною речовиною, добре зберігає вологу. За даної технології на полі виконується дві операції - сівба й збирання. Для проведення сівби використовують сівалки, які обладнані спеціальними ножами або дисками для розрізання поверхні ґрунту, формування вузької полоси і ложа, куда кладеться насіння. Таким чином, така сівалка за один прохід якісно готує ґрунт для сівби, заробляє насіння і вносить мінеральні добрива. При цьому більше 90% поверхні ґрунту залишається необробленою. За нульовою технологією вирощують сільськогосподарські культури на площі 55млн.га в США, 18млн.га- Аргентині, 12 млн.га- в Бразилії, 6 млн.га- Канаді й 4млн.га в Китаї. Головними перевагами системи No-till (нульова) є підвищення родючості та поліпшення структури ґрунту, захисту його від водної і вітрової ерозії, покращення водного і температурного режимів, зменшення затрат енергії та матеріальних ресурсів на вирощування культури, особливо паливо- мастильних матеріалів, що в цілому приводить до збільшення рівня рентабельності сільськогосподарського виробництва. Особливого значення нульова технологія вирощування сої набуває у степовій зоні України, де має місце значна недостача вологи. Наявність шару пожнивних залишків на поверхні ґрунту суттєво знижує випаровування вологи, зменшує температуру, затримує сніг і краще впитує талі води. У ризосфері рослин формується активний комплекс мікроорганізмів, який включає азотфіксувальні бактерії Bradyrhizobium japonicum, вільноживучі та фосфатмобілізивні, тощо. Вони поступово розкладають органічні рештки з виділенням вуглекислого газу, який потім перетворюється у вуглекислоту, яка розчиняє труднодоступні фосфатні сполуки, перетворюючи їх в придатні для засвоєння рослинами. З нових проблем, які виникають при впровадженні нульової технології вирощування сої, серйозно постає питання боротьби з бур ̓янами.За цієї системи знищення бур ̓янів можливе лише за допомогою страхових гербіцидів. Потрібно зауважити, що на сьогоднішній день для сої є достатній їх асортимент як проти злакових, так і широколистяних бур ̓янів. Важливо також те, що відмова від ґрунтових гербіцидів сприяє покращенню екологічного стану верхнього шару ґрунту, що створює комфортні умови для діяльності комплексу мікроорганізмів. За цих умов дуже важливо впроваджувати науково обґрунтовану сівозміну, що не сприяє пристосуванню певних бур ̓янів до споріднених гербіцидів. При чергуванні культур застосовують різні гербіциди з неоднаковим механізмом дії, що забезпечує знищення всіх видів бур ̓янів на протязі певного відрізку часу. Наявність великої кількості пожнивних залишків на поверхні ґрунту, поступове підвищення температури внаслідок глобального потепління сприяють поширенню хвороб і шкідників. За цих умов необхідний постійний моніторинг їх кількості та якісного складу на протязі всього вегетаційного періоду. Крім того, суттєво зростає значення стійких сортів. Тому селекція на підвищення стійкості до хвороб і шкідників набуває особливого значення.
Січкар В.І., доктор біол.н., професор, завідувач відділу селекції, генетики та насінництва бобових культур.
|
