Попит зростатиме
Істотне розширення посівних площ і збільшення валових зборів сої свідчить про її надзвичайно важливу роль в аграрному секторі України. За 2001-2015 рр. її посіви збільшилися із 73 до 2143 тис. га, урожайність зросла вдвічі — з 1,0 до 2,1 т/га. Тенденція росту як посівних площ, так і врожаїв збережеться і в перспективі. Основа такої тенденції полягає у високій цінності як соєвого білка, так і олії. Обидва ці продукти є важливим джерелом харчування людей. Крім того, світове виробництво тваринницької продукції, особливо птахівництва і свинарства, засноване на використанні соєвого протеїну. На сьогодні Україна за обсягами виробництва сої посідає перше місце в Європі.
Який сорт краще брати у виробництво?
Збільшення посівів сої зумовлене появою за останні десятиріччя низки високопродуктивних сучасних сортів. Сьогодні у Реєстрі сортів рослин, придатних для поширення в Україні, нараховується 171 сорт сої, з них 107, або 63% — вітчизняної селекції. Серед загальної зареєстрованої кількості сортів 85% належать до ультраранньої, ранньо- і середньоранньої груп. Створені сучасні сорти сої мають генетичний потенціал продуктивності 4,5-5,0 т/га і більше.
У державному Реєстрі поступово зростає кількість сортів сої іноземної селекції. Всі сорти пройшли оцінку в мережі державного сортовипробування, перевищили за рівнем продуктивності національні стандарти і рекомендовані до вирощування у певних зонах України. Середній рівень урожайності сої у сортовипробуванні перебуває в межах 2,1-2,4 т/га, максимальний сягає 3,7 т/га, а у виробничих умовах дещо нижче.
Середня врожайність цієї культури втричі нижче високоврожайної кукурудзи з типовим С4-фотосинтезом культурою, яка формує насіння з високим вмістом вуглеводів. Соя як бобова культура належить до типу С3-фотосинтез з великим вмістом білка та жиру, що обмежує високий рівень продуктивності порівняно із зерновими культурами. Зачасти ці сорти не показують відповідний запланований рівень продуктивності у виробництві.
Наявність такої кількості сортів сої різного генетичного характеру унеможливлює розповсюдження всіх відповідно зазначених у Реєстрі зон вирощування, і тому перед соєвиробником стоїть дилема, який сорт взяти у виробництво, тому що ознаки продуктивності, які розвиваються за генетичними програмами, визначаються взаємодіями систем ознак з умовами життєзабезпеченості (умовами довкілля). Конструювання адаптивних біосистем в кожному регіоні соєсіяння і на кожному полі є передумовою підвищення потенційної її продуктивності та екологічної стійкості.
Урожай — це маса насіння з одиниці площі, яка визначається сукупністю елементів індивідуальної продуктивності рослини і густотою рослин (рис. 1).
Рис. 1. Структура урожаю сої
Формування урожайності
та продуктивності
Формування продуктивності йде через призму фотосинтетичної активності посіву інтегрованої у часі. Спроможність насіння до накопичення сухої речовини в процесі наливання насіння є важливою складовою технологічного процесу урожайності, що відображає феномен цілої рослини і фітоценозу (посіву).
Формування врожаю відбувається у три фази: період вегетативного розвитку (формування вегетативних органів); формування генеративних органів (бутонізація, цвітіння, закладання бобів), накопичення і транслокація поживних речовин (наливання насіння). У першій та частково другій фазах відбувається формування вузлів і листкової площі. У другій фазі з’являються компоненти індивідуальної продуктивності рослин (кількість плодоелементів (бобів, насінин) на одиницю площі, тоді як у третій — розмір насінин (крупність). Чим довший другий період, тим більше утворюється бобів та насінин, при цьому зменшення крупності насіння. Він характерний для груп середньо- і пізньостиглих сортів.
Посів сої у пізні строки призводить до скорочення періоду цвітіння та бобоутворення. Рослина при цьому за висотою нижче, ніж при оптимальних строках сівби, укорочені міжвузля, менша вегетативна маса, кількість бобів та насінин, що в кінцевому результаті призводить до зниження індивідуальної продуктивності.
Урожайність сортів сої є комплексним показником, і його реалізація значною мірою залежить від значних показників індивідуальної продуктивності: кількості продуктивних вузлів, бобів у вузлі, кількості насінин у бобі, крупності насіння; морфологічного — детермінантний тип росту; технологічного — висота закладання нижнього бобу тощо. Як правило, у найбільш продуктивних форм сої або поєднуються середні значення основних елементів продуктивності, або деякі з них мають максимальні значення, а інші — середні.
Кількість продуктивних вузлів може збільшуватись за рахунок висоти рослин (сорти з незакінченим типом росту — інтердетермінантні), проте ця ознака небажана через затінення нижніх ярусів, при цьому зменшується надходження сонячної інсоляції до рослини. У подальшому виникає боротьба за асимілянти між вегетативною масою рослини та генеративною, де перший показник привалює. Така ознака притаманна старим сортам і сортам, які вирощуються на зрошенні в умовах достатнього забезпечення теплом.
Розподіл асимілянтів у кінцевому результаті прослідковується через кількість сухої маси в різних частинах рослини. Зачасти для характеристики показника розподілу їх при дозріванні багатьох сільськогосподарських культур, в тому числі сої, використовую індекс урожаю (збиральний індекс). Індекс урожаю — це відношення маси насіння до загальної біомаси при дозріванні.
У середньому цей показник становить 0,50 і змінюється в межах від 0,35 до 0,65. Зміщення у розподілу асимілянтів від вегетативних до репродуктивних органів призводить до підвищення урожайності. Тому занадто облистяні посіви сої ведуть до зменшення насіннєвої продуктивності.
Гілкування та густота посіву
В останній час з’явились сорти компактні детермінантні та напівдетермінантні, які здатні формувати до 8 і більше гілок на рослині. За рахунок них може формуватись від 30 до 55% загального врожаю насіння.
Поряд з цією ознакою має велике значення у підвищенні індивідуальної продуктивності рослин сої і укорочені міжвузля, що не дає лишніх витрат аисмілянтів на вегетативну масу.
Гілкування стає пріоритетним у формуванні густоти посіву, а точніше у кількісному та просторовому розміщенні на площі поряд із групою стиглості сорту, де раніше ця ознака була найбільш впливовою. Оптимальна густота посіву є необхідною умовою для формування високої індивідуальної продуктивності, а в кінцевому результаті врожаю з одиниці площі. У загущених посівах сої простежується ірраціональне підняття висоти закладки нижнього бобу, але при цьому ми втрачаємо продуктивність, через відсутність гілкування у пазухах 1, 2, 3 і можливо 4-го трійчастого листка, а це є значний потенціал продуктивності, не кажучи про пазухи примордіальних листків.
Висока закладка нижнього бобу повинна бути сформована на генетичному рівні та може регулюватись у межах норми реакції сорту від стартової сили росту за рахунок видовження гіпокотилю. Це відповідає біологічним особливостям сорту без втрати рівня продуктивності.
Найкращим способом сівби є звичайний рядковий із міжряддями 15 см для рослин, які не гілкуються або ж утворюють до трьох гілок. Зачасти це сорти ранньостиглої групи з детермінантним типом росту. Площа живлення однієї рослини становить від 125-167 см² при густоті від 800 до 600 тис. шт./га. При цьому в середньому формується 25-32 бобів, 45-50 шт. насінин, маса 1000 насінин коливається у межах 132-170 г. Рівень урожайності можна чекати в межах 2,6-3,2 т/га. Для цієї групи сортів посів із міжряддями 30 см і більше небажаний через те, що змикання міжрядь відбувається пізніше на 15-17 діб, а це, в свою чергу, призводить до втрат вологи з ґрунту та безперешкодної появи нової хвилі бур’янів.
Збільшення густоти не гарантує підвищення урожайності, що пов’язано з меншою ефективністю використання сонячної інсоляції. У цьому напрямі працює американська фірма Стайне. Попередній досвід у них є з кукурудзою, наявність гібридів цієї культури дозволяє ущільнювати посів до 150 тис. шт./га і отримувати урожай на рівні 20-22 т/га.
Для сортів, що утворюють більше трьох гілок, слід розглядати посів із міжряддями 30 см і більше, а густоту рослин — від 550 до 380 тис. шт./га. При цьому змінюється форма живлення, а площа становитиме 180-260 см². При такому розміщенні рослин на площу в середньому формується до 62-78 бобів, 116-122 шт. насінин, маса 1000 насінин коливається у межах 125-170 г. Рівень урожайності можна чекати в межах 2,8-3,5 т/га. Хоча біологічна урожайність при таких показниках повинна сягати більше 6,0 т/га.
Наявний рівень продуктивності в генплазмі сучасних сортів показує урожайність у межах 2,4-3,2 т/га у мінливих умовах довкілля при вирощуванні сортів із різною кількістю бокових гілок. Це обумовлено компенсаційною дією складових індивідуальної продуктивності, а саме: при збільшенні кількості насінин їхня маса зменшується і навпаки. Якщо у фазі наливання насіння є наявність дефіциту вологи та несприятливий температурний режим, відбувається зменшення маси насіння при сформованій уже їх кількості, що веде до значних втрат врожаю.
Кількість бобів та крупність насіння
Поряд з тим крупність насіння має певні вади. При збиранні насіннєва оболонка значною мірою піддається мікротравмуванню, в яких відбувається заселення збудників насіннєвої інфекції (бактерії, гриби), а отримання дружніх рівномірних сходів значно важче, ніж у дрібнонасінних сортів, оскільки при проростанні насіння необхідно близько 160% води від маси насінини. А нерівномірні сходи не дають можливість на високому рівні проводити технологічні прийоми відповідно до біологічних вимог культури.
Показник — кількість бобів на рослині суттєво залежить від умов довкілля. У пазусі листка формується від трьох до 35 квіток, проте через велику абортивність їх (36-81%), яка пов’язана зі стресовими факторами довкілля та індивідуального розвитку рослини, може сформуватись до 12 бобів, а у верхівковій китиці до 30.
Маса насіння з однієї рослини може коливатись від 0,1 до 30 г, залежно від умов довкілля перш за все та сорту.
Дослідження мінливості ознак
Посіви сорту в різні роки генотипічно відмінні за продуктивністю рослин на 20%, тоді як коефіцієнт модифікаційної мінливості за цим показником перебуває на рівні 50-60%. Таким чином, цінні генотипові відхилення маскуються модифікаціями. Найбільш точна оцінка генотипів можлива за показниками, що мають низьку екологічну дисперсію, оскільки в цьому випадку практично вся фенотипова мінливість визначається генотиповими відмінностями в розрізі сортів.
Вивчення зв’язків між морфоанатомічними ознаками відіграє велике значення, оскільки вони можуть дати певною мірою оцінку за продуктивністю. Коефіцієнт кореляції є найбільш зручним показником для вивчення взаємної залежності кількісних ознак і представляє інтерес при оцінці та створенні адаптивних генотипів із необхідними показниками характеристик продуктивності.
Вивчення мінливості кількісних ознак сої проводили 150 сортів, при цьому аналізувалось по 15 рослин кожного сорту. Ступінь варіювання одних і тих же показників сортів, що вивчались у різні роки досліджень, порівнювали за величиною дисперсії (S2), а для порівняння мінливості різник ознак використовували коефіцієнт варіації (V).
На основі проведених досліджень виявлено, що найбільш стабільними є показники висоти рослини (V= 10,4%) та маси 1000 насінин (V= 10,9%), тому ці ознаки можуть використовуватись для оцінки сортів, оскільки генотипова мінливість значно перевищує показники фенотипового прояву. Крім того, відмічено відносно стабільні показники за кількістю вузлів на рослині (V= 19,9%) (табл. 1).
Таблиця 1. Мінливість абсолютних кількісних ознак сої
Мінливість таких показників, як надземна маса рослини (V= 32,6%) і кількість продуктивних вузлів (V= 34,5%) висока, тому проведення оцінки за цими показниками є не досить автотипною рівня продуктивності.
Такі показники, як маса насіння (V= 40,6%), кількість бобів (V= 37,7%) та кількість насінин з однієї рослини (V=40,1%) є складовою частиною продуктивності рослини, але оцінка за цими ознаками веде до низької об’єктивності цих ознак.
Абсолютні кількісні ознаки рослин сої через високу мінливість неможливо ефективно використовувати для оцінки сортів, крім висоти рослин та маси 1000 насінин, де коефіцієнти варіації становили 10,4% і 10,9% відповідно.
Поряд з цим, цікавою є оцінка сортів за відносними показниками, які відтворюють частку однієї ознаки, що приходиться на одиницю іншої. Наприклад, на одиницю маси рослини, на один вузол, на один біб тощо. Їх зачасти називають прості індекси, що визначають відношення величини однієї ознаки до величині другої. Відповідно, при вивченні були включені індекси, які відтворювали доцільний зміст певної направленості.
Ступінь варіювання простих індексів повною мірою відповідає ознакам, за якими вони розраховуються. Суттєвих відмінностей за ступенем варіювання індексів у різні роки не було виявлено. Мінливість деяких простих індексів більша, ніж мінливість ознак, які входять до розрахунку простого індексу.
Найбільш важливими є стабільні індекси, екологічна мінливість яких менша, ніж варіювання вихідних ознак. Середні значення коефіцієнтів варіації найбільш стабільних індексів подано в табл. 2.
Таблиця 2. Ступінь мінливості екологічно стабільних простих індексів у сої
Надземна маса рослини визначається сукупністю маси її складових частин: масою насіння, масою стебла та масою стулок бобів. Індекси 1, 2, 3 є відношенням кожного з них до маси рослини. Відмічені показники досить помірні (V відповідно 18,0, 18,6 і 17,5%). Відносний показник (маса насіння з рослини/масу рослини) збиральний індекс (1) широко використовується в оцінці сортів багатьох сільськогосподарських культур.
Якщо розглянути відношення між окремими показниками, які становлять надземну масу рослини, то спостерігається наступна картина. Так, відношення маси насіння з однієї рослини до маси стулок бобів (7) — показник мікророзподілу є стабільним показником (V= 15,2%). Варіювання індексу 8 (маса рослини/кількість вузлів на рослині), індексу 9 (маса рослини/кількість бобів на рослині) та індексу 10 (маса рослини/кількість насінин на рослині) знаходиться у межах від 20 до 25% (V відповідно: 24,5%, 20,8% і 24,7%).
Індекси 4, 5, 6 характеризують масу насіння, що приходиться на один вузол, на один біб і на одну насінину (величина насіння) рослини. Якщо два останніх показники є досить стабільними (V відповідно 15,0% і 11,1%), то перший із них варіює значно сильніше (V= 33,3%).
Індекси 11 і 14 (кількість насінин і маса стулок, що приходиться на один біб однієї рослини) є екологічно стабільними показниками (V відповідно 12,6% і 14,2%), а індекси 12, 13 і 15 (кількість бобів, насінин і маса стулок бобів, що приходяться на один вузол рослини) варіюють у досить широких межах (V відповідно 30,5%, 33,6% і 34,0%).
Для сої найбільш екологічно стабільними є наступні прості індекси: збиральний індекс (V= 18,0%), маса 1000 насінин, або однієї насінини (V= 11,1%), кількість насінин у бобі (V= 12,6%), а також показник мікророзподілу (V= 15,2%). Більш високою модифікаційною мінливістю відмічаються індекси, в яких розрахунок зроблено на один вузол рослини. Серед них: маса рослини (V= 24,5%), маса насіння (V= 33,3%), кількість бобів (V= 30,5%), кількість насінин (V= 33,6%) і маса стулок бобів (V= 34,0%).
При оцінці продуктивних форм на практиці (у польових умовах) найефективнішими індексами можуть бути: величина насінини, кількість насінин у бобі та кількість бобів у вузлі.
Вивчення внутрісортових кореляцій між кількісними ознаками рослин дозволяє визначити вклад окремих елементів структури врожаю в загальній біологічній і насіннєвій продуктивності рослин, виявити закономірність мінливості ознак рослин під впливом гідротермічних умов.
Продуктивність визначається більшою мірою п’ятьма елементами: кількістю насінин, кількістю бобів, кількістю продуктивних вузлів на рослині, довжиною стебла та кількістю бобів у вузлі.
Насіннєва продуктивність генотипів сої стабільно та тісно корелює із середнім значенням надземної маси рослин (r= 0,76-0,99), за винятком пізньостиглої групи (131-140 діб). Дещо слабший та менш стабільний зв’язок спостерігався між продуктивністю і кількістю вузлів на рослині. За групами стиглості та роками він змінювався від r= 0,10 у 2011 р. у групі пізньостиглих до r= 0,92 у 2013 р. — у групі середньостиглих сортів сої.
Продуктивність тісно корелює із середньою кількістю бобів і насінин на рослині. По всіх групах стиглості спостерігається кореляція практично однакової сили, особливо за ознакою кількості насінин на одній рослині. Однаковий характер кореляційних зв’язків між продуктивністю і кількістю бобів та кількістю насінин на рослині вказує на тісний зв’язок двох останніх показників між собою, коефіцієнт кореляції між ними за групами стиглості був вищим за середнє значення.
Кореляції між продуктивністю та іншими кількісними ознаками рослин мають такий же характер, як і внутрісортові кореляції, але відрізняються від останніх меншою силою і нижчою стабільністю.
У цілому показники індивідуальної продуктивності надто мінливі, де коефіцієнт варіації становить в основному 26-40%. Фактично рівень продуктивності залежить на 50-60% від умов довкілля, і це потрібно враховувати, особливо для цієї культури.
Соя досить чутлива до тривалості світлового періоду дня, тому про скоростиглість сорту можна говорити у відносному розумінні, залежно від певної географічної широти. Регіон 35° північної широти рахується формотворним процесом культурної сої та є початковим фізіологічним станом. Чим вище на північ, тим день стає довшим, і значна більшість генотипів затягує свій розвиток, а північніше 55° широти соя не дозріває, що вказує на вузьку адаптацію сортів, діапазон якого не перевищує 1° широти.
Наявність фотоперіодичної чутливості рослин сої у виробництві спостерігається у зміні габітусу рослини, а саме: розміщення сортів південного екотипу у північніші широти призводить до збільшення висоти рослин за рахунок подовження міжвузля, зростає вегетативна маса зі зменшенням насіннєвої продуктивності, збиральний індекс (урожайність) при цьому зменшується. А при розміщенні північних екотипів південніше відбувається навпаки, така ж картина спостерігається при посіві скоростиглих сортів у більш пізні строки (пожнивні та поукісні посіви).
Об’єктивною оцінкою продуктивності сортів можуть слугувати результати екологічного сортовипробування у певному регіоні протягом 3-х років.
