Розділ 2. Аналіз науково-виробничої інформації по біології та технології вирощування сої

Ботанічні та морфо-біологічні особливості сої

Культура соя – Glycine hispida (Mocnch) Мax. – трав’яниста однорічна рослина з грубим, стрижневим, порівняно коротким головним коренем і великою кількістю довгого бічного коріння, яке доходить до 2 м. Головний корінь товстіший за бокові лише у верхній частині на відстані 10-15 см від поверхні ґрунту. Тонкі корінці становлять близько 60% коріння, що вказує на міцність кореневої системи. Розміри, глибина і характер залягання кореневої системи залежать від особливостей сорту, типу ґрунту, його зволоженості і температури. Основна маса коріння залягає в орному шарі. Стебло має різну висоту, від 25 см до 2 м, грубе, товсте, пряме або тонке. Рослини з товстим стеблом стійкіші до полягання. Гілок 1-го порядку до 7 і більше. Бокові гілки можуть утворюватися по всій довжині стебла. При достиганні стебло набуває пісочного, буро-жовтого або рудого кольору низькорослість не відбивається на величині плодів і насіння [5].

Дослідження багатьох вчених показали, що елементами продуктивності рослин сої є число продуктивних вузлів стебла, число квіток у кисті, число запліднених квіток (зав’язаних бобів), число збережених бобів до дозрівання, число насінин у бобі, величину насінин (маса 1000 насінин). Основними органами рослин і функціями, що забезпечують розвиток елементів продуктивності, є листя і корені, а також стебла, на яких формується врожай сої [6,7].

Виходячи з літературних даних, можна вважати 6-7°С за мінімальну температуру для проростання насіння сої, 12-14°С – за сприятливу і 15-20°С – цілком сприятливу, а для сходів відповідно – на 2-3°С вищу. Для інтенсивного росту соя потребує досить значні температури, але не вище 32-35 °С, причому з невеликим коливанням протягом доби . Більшість авторів визначають потрібну для сої за період вегетації суму активних температур повітря від 1700 до 2900-3200°С [1].

На підставі багаторічних досліджень, проведених на Кубанській дослідній станції ВІР, зроблено висновок, що соя відноситься до числа середньопосухостійких культур. Разом з тим, указується, що нестача вологи під час цвітіння і наливу зерна згубно впливає на продуктивність даної культури. Цю ж точку зору розділяють і багато інших дослідників [5,2]. Завдяки опушеності стебла – фактором, що зменшує випаровування, – з одного боку, і сильно розвинутій кореневій системі, – з іншого боку, соя є дуже посухостійкою рослиною [6].

При гідротермічному коефіцієнті від 1 до 1,7 умови для росту і розвитку сої сприятливі, при 0,8-0,9 – вологозабезпеченість менша, при 0,6-0,7 – недостатня і при 0,4-0,5 – настає посуха. Цей коефіцієнт визначають (за методом Г.Т. Cелянинова, 1928) діленням суми опадів за певний період вегетації на суму середньодобових температур, зменшену в 10 разів [8].

У різні періоди життя рослини сої споживають неоднакову кількість вологи. Для набрякання і проростання насіння необхідно 130-160% води від їхньої повітряно-сухої маси. З моменту появи сходів кількість вологи, що витрачається, невелика, але з наростанням вегетативної маси збільшується і споживання вологи, досягаючи максимуму під час цвітіння і формування насіння. Для одержання врожаю зерна 20-24 ц/га в період цвітіння і формування зерна потрібно 200-250 мм вологи а вологість шару (0-70 см) повинна знаходитися на рівні 75-80 % НВ [2,8]. Волога соєю найінтенсивніше споживається з верхнього шару ґрунту до 30-32 см, хоча рослини здатні здобувати воду по мірі росту і з більш глибоких горизонтів ґрунту [1].

Соя переносить високий рівень ґрунтових вод і  рН ґрунтового розчину від 5,5 до 8,5, однак оптимальна для неї рН 6,5-7,0. На ґрунтах з рівнем рН 3-4 загибель сої спостерігається після сходів через 40-50 днів [9].

На відміну від інших культур соя є не тільки споживачем азоту й інших поживних речовин, але і накопичує ґрунтовий азот. Її можна вирощувати на малогумусових ґрунтах, бідних на органічну речовину, з поганими фізичними властивостями і підвищеною кислотністю [10].

Соя сприяє розмноженню вільно існуючих азотфіксаторів у кореневому шарі ґрунту. У прикореневій зоні сої азотфіксуючих бактерій було більше, ніж у ґрунті без коренів, у фазу 1-го трійчастого листка – у 42 рази, цвітіння – у 95, дозрівання – у 13 разів [11]. Найважливішою біологічною особливістю сої вважається її здатність до симбіозу з бульбочковими бактеріями, завдяки чому в біологічний кругообіг залучається велика кількість атмосферного азоту. Після збирання врожаю чимало азоту залишається в ґрунті [6,8]. За сприятливих умов соя здатна залишати в ґрунті до 320 кг/га азоту (у середньому 50-80 кг/га). Азот сої, на відміну від азоту мінеральних добрив (а іноді й органічних), не забруднює навколишнє середовище, легко засвоюється іншими рослинами. І тому соя є не тільки азотфіксатором, але і найціннішим попередником для багатьох сільськогосподарських культур. Збільшення врожайності зернових після сої досягає 86-113% [2,8].

Ущільнений посів сої дає можливість вирощувати два урожаї зерна за один рік на одній площі. При цьому способі вирішальне значення має висока вологість ґрунту. Частіше сою висівають у міжряддя озимого ячменю, озимої пшениці, ярого ячменю, які висівають широкорядно з міжряддями 30 і 45 см. Сою висівають у середину цих міжрядь. Сорт сої за тривалістю вегетаційного періоду для ущільненого посіву повинен бути таким, щоб можна було повніше використати другу половину вегетації, а норма висіву – такою самою, як і при весняному строкові сівби, можливо з надбавкою до норми висіву 8-10% [1,2,3].

Місце сої у сівозмінах

У зрошуваній сівозміні сою рекомендується розміщувати після культур, що залишають поле чистим від бур'янів. Це – озима пшениця, ярі колосові, кукурудза, ряд овочевих культур. На півдні України при вивченні різних попередників сої дослідники прийшли до висновку щодо доцільності розміщення її також і після цукрового буряка. Правильне розміщення сої в сівозміні, на думку дослідників, не тільки підвищує врожай цієї культури, але і наступних культур, що обумовлено її біологічними особливостями. Добре розвинута коренева система сої поліпшує фізичні властивості ґрунту, виносить поживні речовини з глибших шарів у верхні горизонти, збагачує ґрунт азотом, завдяки чому є одним із кращих попередників для багатьох сільськогосподарських рослин [12].

Соя може бути з вигідно використана в багатьох сівозмінах, однак якої-небудь єдиної, стандартної схеми сівозміни, придатної для всіх господарств, не можна пропонувати. Ряд авторів отримали позитивні результати при посіві сої після зернових культур, але не рекомендують висівати сою після бобових культур і соняшника [12,13]. Соя в якості попередника покращує фізичний стан ґрунту, завдяки затіненню міжряддя й запобіганню ущільнення ґрунту дощами. Діяльність її коренів і бактерій сприяє розпушуванню ґрунту і проникності для вологи і повітря, що створює хороші умови для наступної сільськогосподарської культури. Вона залишає важкі щільні ґрунти у значно кращому фізичному стані [6,9]. Вплив сої як попередника зернових культур в сівозміні рівнозначний чистим парам, до того ж розвиток виробництва сої сприяє загальному збільшенню виробництва зерна [1].

Технологія вирощування сої в умовах зрошення

Херсонська, область та Автономна Республіка Крим відносяться до зони України, де виробництво сої доцільно лише за умов зрошення [2].

Вплив способів посіву на продуктивність сої

Сою висівають широкорядним, стрічковим, широкополосним і суцільним способами. Способи посіву взаємопов’язані з нормами висіву і залежать від цілей і умов вирощування сорту. У більшості районів її вирощування як просапної культури, сою висівають широкорядним способом з міжряддями 45, 60 і 70 см. Для вирощування скоростиглих сортів застосовується однорядковий посів з міжряддями 45 і 60 см, при посіві високорослих сортів – з міжряддями 70 см. Відзначається, що в господарствах з високою культурою зрошуваних полів і на добре дренованих ґрунтах застосовують посів двохстрічним способом з міжряддям 60 см і відстанню між рядками 15 см. На чистих від бур'янів, добре водопроникних ґрунтах сою сіють суцільним способом з відстанню між рядами 15 см [2,14].

Кращим є такий спосіб сівби, який у конкретній зоні найбільше відповідає біологічним особливостям сорту і сприяє кращому використанню рослинами ґрунтової родючості, вологи і світла, а також з урахуванням наявної техніки [14, 15]. Найпоширеніший при зрошенні широкорядний спосіб сівби з шириною міжрядь 45-60 см, який забезпечує полив дощуванням і по борознах та механізований догляд за посівами. За даними дослідів, проведених у ВНДІКу в 1974-1975 рр., урожай зерна сої на удобреному фоні при широкорядному способі з міжряддями 45 см становив 34,6 ц/га, при 70 см – 33,7, а при суцільному рядковому – 30,2 ц/га [15].

В останні десятиріччя в багатьох країнах світу намітилася тенденція до впровадження вузькорядних посівів із шириною міжрядь 15-30 см. Це стало можливим завдяки значному розширенню набору гербіцидів для боротьби з бур'янами на посівах сої і створенню нових низькорослих скоростиглих сортів, придатних до вузькорядної сівби. Інтенсивно вузькорядні посіви впроваджуються в США [2].

За даними УНДІЗЗ, посіви сої з міжряддями 60, 45 і 45+15 см забезпечували приблизно однакові врожаї – 25,5-26,2 ц/га, а при міжряддях 70 см врожаї були на 2,0-2,1 ц/га меншими. Перед збиранням врожаю, за умови високої культури землеробства, в пізньостиглих і середньопізніх  сортів сої було 300-350 тис. рослин на 1 га, 350-400 тис. – у середньостиглих  і 400-500 тис. – у скоростиглих. Результати досліджень дозволили зробити висновок про перспективність суцільного рядового посіву (15 см) з нормою висіву до 800 тис. схожих насінин на гектар, за умови, що цей спосіб застосовують на чистих від бур'янів полях або при наявності високоефективних гербіцидів [12].

З морфологічних властивостей рослин сої для цілеспрямованості агрозаходів важливе значення має їхня гіллястість, висота, форма куща, облистяність стебла. Ці показники пов'язані, насамперед, з вибором оптимальної площі живлення рослин. Установлено, що слабкогіллясті сорти чутливі до загущення, ніж добре гіллясті. Так, у дослідах вчених Краснодарського СГІ середньостиглі добре гіллясті сорти Рання 10 і Ходсон формували стійку продуктивність при щільності стеблостою 200-250 тис. га, а слабкогіллястий сорт ВНІІМК 3895 – при 300-350 тис. га. Встановлено також, що слабкогіллясті сорти більш чутливі і до звуження міжрядь до 45 і 15 см у порівнянні з 70 см [13]. В умовах Болгарії в 1975-1976 рр. на дослідній станції сої при вивченні різних способів посіву найвищий урожай зерна був отриманий при вузькорядному, суцільному посіві з міжряддями 15 см, (як при внесенні добрив, так і без добрив). При стрічковому посіві (двохрядкова стрічка 60+30 см) врожай був меншим, а при рядовому (з міжряддями 70 см) – найнижчим. Соя, як просапна культура, вимагає широкорядного посіву, тому що ширина міжрядь дуже впливає на її врожай. На думку дослідників, ширину міжрядь можна зменшувати по мірі скорочення вегетаційного періоду [2,15].

На зрошуваних землях високу продуктивність середньостиглого сорту одержано при площі живлення однієї рослини 200-250 см², середньостиглого – 250-300, середньопізнього і пізнього 285-300 см² [14, 15].

Таким чином способи посіву і норми висіву сої, як фактори, дуже важливі для сучасних технологій її вирощування.

Вплив фону живлення на продуктивність сої

Соя пред’являє високі вимоги до родючості ґрунту, особливо до умов мінерального живлення. За даними наукових установ нашої країни, на формування врожаю її зерна витрачається велика кількість поживних речовин. Але при розрахунку доз азотних добрив під запланований урожай необхідно враховувати, що вона здатна на ¹/₂-³/₄ забезпечувати себе цим елементом живлення за рахунок симбіотичної азотфіксації. Рівень азотного живлення при цьому в значній мірі залежить від запасів органічної речовини і ступеня її мінералізації [2,3,13].

На формування 1 ц зерна вона витрачає 7,7- 10 кг азоту, 1,4-4 кг фосфору, 3,2-4 кг калію. За оптимальних умов живлення, забезпеченості водою, світлом і теплом соя може сформувати до 60 ц/га насіння [13]. Застосування мінерального добрива, при зрошенні в дослідах УНДІЗЗ призвело до кращого розвитку рослин і підвищення продуктивності сої. При внесенні під оранку азотно-фосфорних добрив в дозі N₆₀P₆₀ (N₃₀ в підживлення) врожайність зерна сої була найвища і становила 23,0 ц/га (на 2 ц/га або на 10,1% більше порівняно з контролем) [2]. При оптимальному забезпеченні рослин сої водою і елементами живлення потенційно високоврожайні сорти (з багатоквітковими кистями, що утворять велику кількість бобів) можуть дати врожай 50-70 ц/га [5].

На зрошуваних землях органічні й мінеральні добрива забезпечують більший приріст урожаю сої, ніж без зрошення. У дослідах Херсонського СГІ в середньому за 5 років внесення 20 т/га гною підвищувало врожай сої порівняно з неудобреними ділянками без зрошення на 2,7, а на зрошуваних землях – на 8,1 ц/га. В дослідах ВНДІКу у середньому за 7 років урожай зерна сої на зрошуваних землях від внесення добрив підвищувався на 7,1 ц/га, або на 24,2%. У степових районах на чорноземах у роки з достатнім запасом вологи в ґрунті ефективність удобрення була досить значною, а в посушливих умовах її майже не відзначали. У СРСР під сою витрати на добрива в цілому були невеликими і наближалися до аналогічних показників у США, де за 1983-1985 рр. питома вага витрат на добрива складала у середньому по країні 5,4% усіх витрат на виробництво сої . Під час формування врожаю соя дуже нерівномірно споживає поживні речовини: від сходів до цвітіння вона засвоює 16,6% азоту, 10,4 – фосфору, 24,7% – калію; від цвітіння до початку формування насіння і до початку його наливання відповідно 78,5, 50 і 82,2% [14, 15]. На формування 1 ц насіння соя витрачає 7,2-10 кг азоту, 1,7-4 фосфору, 2,2-4,4 кг калію. Винос поживних речовин залежить від родючості ґрунту, рівня врожаю, сорту, ґрунтово-кліматичних умов [14, 15]. Добре відомо, що в період формування бобів і насіння рослини сої мають потребу в досить значній кількості елементів живлення [16]. Але багато дослідників відзначають, що внесення азотних добрив призводить до незначного збільшення врожаю сої. Це явище автори поясняють тим, що бульбочкові бактерії розвиваються на її корінцях, а значить вплив на врожай сої інокуляції (зараження насіння бульбочковими бактеріями) є більшим, ніж азотних мінеральних добрив [13].

На спроможність коренів сої, в основному, задовольнити потреби рослин в азоті за рахунок бульбочок (при нормальному їх утворенні в результаті фіксації бульбочками атмосферного азоту) вказують також багато авторів [2,3]. Встановлено, що поглинання кисню бульбочками у 2-3 рази вище його поглинання корінням сої [8,16].

Велике значення в живленні рослин сої має фосфор, але надмірна кількість фосфору в ґрунті на початку вегетації затримує ріст рослин. Засвоєння цього елементу з ґрунту починається з періоду утворення перших корінців і відбувається в перші 1,5-2 місяці від сходів з поступовим зростанням, з максимумом у фазі формування бобів, а далі залишається майже на одному рівні до пожовтіння листя. Так забезпечується максимальний урожай насіння. Фосфор, внесений в рядки при сівбі, доступний для рослин і в другій половині вегетації. При цьому підвищується в них і вміст білків в зерні сої [17]. У період до початку цвітіння соя споживає не тільки азот у незначній кількості але і фосфор. Потреба в останньому зростає починаючи з цвітіння і досягає максимуму в періоди утворення бобів і наливу насіння. Фосфорні добрива сприяють кращому розвитку рослин, бульбочок і в такий спосіб підсилюють постачання рослин сої біологічним азотом [2]. Фосфор особливо необхідний рослинам у 1-й період їх росту, коли коріння ще слабо розвинуте і засвоює фосфор з ґрунту в недостатній кількості. За нестачі фосфору ріст рослин затримується [13]. Фосфорні й калійні добрива не тільки підвищують урожайність, а й прискорюють дозрівання, підвищують стійкість рослин до хвороб [1,3,6]. Калійні добрива внесені окремо не мають вирішального значення для росту і розвитку сої, але при поєднанні азотних, фосфорних і калійних добрив спостерігається інтенсивний ріст і розвиток рослин, формується високий урожай [14, 17].

На ґрунтах, збіднених на калій, соя особливо чутлива до його внесення з добривом [17]. Відзначається, що соя значно підвищує врожай від внесення азотних і азотно-фосфорних добрив, але найвищий урожай отримали від внесення повного мінерального добрива. На бідних ґрунтах соя реагує на збільшення норм азоту на фоні фосфору і калію [16]. Система удобрення сої складається з основного удобрення, допосівного і підживлення. Основне удобрення розраховане на забезпечення потреб сої в елементах живлення протягом вегетації. Особливо в період найбільш інтенсивного споживання рослинами мінеральних елементів – від цвітіння до наливу бобів. Найбільш ефективно вносити добрива під осінню оранку (збільшення врожаю в порівнянні до весняного складає 1-3 ц/га зерна) [2].

Органіку на кожне поле сівозміни вносили через 4-5 років, звичайно під попередню сої культуру. В Херсонському державному аграрному університеті на каштанових ґрунтах від внесення тільки фосфору врожай насіння сої майже не підвищувався, а фосфор, внесений з азотом, сприяв значному підвищенню її врожаїв, проте ще кращі результати одержані при внесенні 20 т/га гною [2,3].

Загальна кількість азоту, що залишається в ґрунті після вирощування сої, досягає 50 кг/га, що дорівнює 10-15 т гною [1,3,].

Режими зрошення сої

У багаторічних дослідах Інституту зрошуваного землеробства врожайність зерна сої при зрошенні складає більше 25-30 ц/га, а без зрошення вона у 2-3 рази менша [16]. Способи поливу не мають великого значення для сої. У дослідах, що проведені у 1980-1981 рр. середній врожай сої при поливах дощуванням склав 27,2 ц/га, а при поливах по борознах - 28,7 ( при  НІР₀₅ = 1,7 ц/га). Відзначено, що при поливі по борознах необхідне особливо ретельне планування поля; його ухил не повинен бути більшим 0,01- 0,002˚ [2].

Критичний період щодо водоспоживання сої приходиться на фазу цвітіння, формування та наливу бобів, що відмічають багато дослідників [3,8]. Вони вважають, що у цей період необхідно провести 2 поливи у дуже ранніх та ранніх сортів і 3 поливи у середньостиглих, а закінчувати поливи сої слід через 10-15 днів після повного наливу бобів середнього ярусу [6,13].

При вирощуванні сої в посушливі роки необхідно проведення 3-4 вегетаційних поливів в залежності від скоростиглості сорту. Найбільшу віддачу від зрошення визначають за призначення поливів у фазах цвітіння, утворення бобів та наливу зерна [13]. На підставі проведених досліджень рекомендується проводити черговий полив сої при досягненні концентрації соку рослин у листках о 10-11 годинах дня 10-10,5% сухих речовин до цвітіння і 8,8-9,2% у фази цвітіння і наливу бобів [1,6].

Для набубнявіння і нормального проростання насіння соя потребує 130-160% води від своєї маси. Проросток при нестачі вологи сильно пригнічується. Тому для нормальних сходів необхідна оптимальна вологість і температура ґрунту. У 1-й період вегетації – від сходів до початку цвітіння – вона споживає 15-30 м³/га води на добу і визначається достатньо високою посухостійкістю [14, 15]. За даними 3-річних дослідів, проведених в учгоспі «Приозерне» Херсонського СГІ, при оптимальному режимі зрошення приріст урожайності зерна сої сорту ВНІІМК 9186 становив 12,7 ц/га, при врожайності на контролі 8,1 ц/га [161]. Поливи по фазах розвитку сої рекомендується застосовувати з урахуванням погодних умов. У дослідах 1970-1973 рр., що проведені в Краснодарському краї найбільшу врожайність зерна (23,1 ц/га) одержано при проведенні 3-х поливів по 600 м³/га у фази бутонізації, цвітіння і наливу насіння. Двох поливів у фази цвітіння і наливу насіння було достатньо тільки у вологому 1973 р., а один полив підвищив урожайність тільки на 2,8 ц/га порівняно з 15,1 ц/га на контролі (без поливу) [3].

За даними досліджень ІЗПР УААН, для формування високих урожаїв соя вимагає значної кількості води в умовах посушливого Степу України [2]. У багаторічних дослідах, проведених автором у 1963-1978 рр., коефіцієнт водоспоживання на зрошуваній ділянці по сорту Херсонська 1 коливався від 1150 до 2532 м³/т при врожайності зерна 22-29,8 ц/га. Найбільш ефективними були поливи, проведені в періоди закінчення цвітіння, утворення бобів, росту і наливу насіння. На неполивній ділянці врожайність зерна сої коливалася від 6,2 до 17,9 ц/га, а коефіцієнт водоспоживання складав 1226-2787 м³/т [2,3].

Коефіцієнт водоспоживання, що характеризує загальні витрати води на одиницю врожаю насіння сої, коливається залежно від сорту й умов вирощування у значних межах. Так, в умовах оптимального зволоження ґрунту він, як правило, нижче, ніж при недостачі води у критичні фази розвитку