ОРОШЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СОИ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

И.С. Алексейко, И.Н. Шишова, А.А. Яременко

ФГОУ ВПО ДГАУ, г. Благовещенск, Россия

В мировом земледелии соя занимает первое место среди зерновых бобовых культур по площади посева, ее возделывают более чем в 70 странах мира. В Российской Федерации более 80% посевных площадей сои сосредоточено на Дальнем Востоке. Это традиционно основные районы сое сеяния – Амурская область, Приморский и Хабаровский края. Однако на фоне глубоких экономических реформ произошел спад в производстве сель­скохозяйственных культур. В 2003 г. производство сои в Амурской области в сравнении с 1990 г. уменьши­лось в 3,5 раза. Это объясняется сокращением посевных площадей области, снижением урожайности сои и падением естественного плодородия почвы. Основным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур является мелиорация земель, особенно в сложных природно-климатических условиях Приамурья.

Почвы Приамурья развиты на породах тяжелого механического состава и обладают плохой водопроницаемостью. Пахотный слой подстилается плотными слабопроницаемыми глинами. В период муссонных дождей в пахотном слое надолго задерживается верховодка. Это затрудняет впитывание влаги и проникновение ее из верхних горизонтов в нижние. Маломощный активный слой почвы быстро пересыхает при засухе и переувлажняется при дождях. Корневая система растений почти не проникает в подпахотные слои. Основой осушения тяжелых оструктуренных почв Приамурья признан закрытый дренаж. Обязательным агромелиоративным приемом осушения на тяжелых почвах всех типах является выращивание пропашных культур на гребнях и грядах, обеспечивающих при ливнях быстрый сброс поверхностных вод и освобождение пахотного слоя почвы от верховодки.

Если рассматривать режим влажности тяжелых почв в условиях эффективного осушения, то в отдельные годы и отдельные периоды каждого года можно наблюдать недостаток влаги, особенно в пахотном горизонте. Неравномерное распределение осадков внутри года приводит к тому, что ранние культуры чаще всего угнетаются засухой и дают низкие урожаи, а поздние испытывают вредное воздействие сначала засухи, а в период формирования урожая – избытка влаги в почве. В этих условиях требуется мелиорация земель с двусторонним регулированием водного режима почв: ликвидация избыточного увлажнения во второй половине лета и осенью, восполнение дефицита влаги в почве весной и в первой половине лета.

В связи с этим актуальным вопросом является разработка научноь обоснова­нных режимов орошения сельскохозяйственных культур, которые полностью учитывали особенности климата и почв Приамурья, а также специфику агромелиоративных мероприятий.

Большинство разработанных в настоящее время биологически оптимальных режимов орошения предусматривает интенсивное обеспечение растений водой в течение всего вегетационного периода с применением больших оросительных норм. Однако при возрастающем дефиците водных ресурсов и увеличении удельного веса водотребовательных культур это создает большие трудности в оптимальном урегулировании водного режима почвы, особенно в летние периоды.

При этом не всегда учитывается основное требование к режиму орошения - получение максимального количество продукции на единицу оросительной воды. Решение этого вопроса возможно при разработке водосберегающих режимов орошения путем дифференцирования нижнего порога влажности с учетом отзывчивости культур на условия водообеспеченности по периодам роста и развития растений. Дифференцирование предполивной влажности почвы по фазам развития сои снижает оросительную норму, коэффициент водопотребления, повышает качество зерна сои.

В настоящее время накоплен обширный материал по интервалу доступной влаги между верхними и нижними пределами, который для различных культур и зон возделывания колеблется от 60 до 90% НВ. Однако для условий Приамурья исследования по дифференцированному режиму орошения сои не проводились.

Для изучения взаимосвязи урожайности и водообеспечения сои была разработана схема опыта с дифференцированием предполивного порога влажности почвы по периодам развития сои, учитывающая особенности муссонного климата Приамурья (табл. 1).

Таблица 1

Схема опыта по изучению водопотребления и режима орошения сои в слое почвы 0…30 см (влажность почвы, % от НВ)

Вариант	Периоды
	посев - начало цветения	начало цветения – бобообразование	бобообразование - созревание
Без орошения (контроль)
I	90	80	60
II	60	60	80
III	60	80	80

В основу рабочей гипотезы при проведении исследований была положена идея о возможности получения стабильных урожаев сои в условиях муссонного климата Приамурья за счет рационального увлажнения почвы – дождевания. Исследования проводились на опытно-производственном участке в СХПК «Волковский» Благовещенского района Амурской области с 2001 по 2003 гг. Предложенные варианты дифференцированных режимов орошения позволяют определить критические периоды потребности сои во влаге, ее отзывчивость на орошение, зависимость урожайности от водопотребления, на основании чего можно определить оптимальный вариант и планировать водоподачу для лет различной водообеспеченности.

В результате проведенных исследований урожайность зерна сои с одного гектара в среднем за три года при I режиме орошения составила 1,56 т/га и имела наивысшую прибавку урожая 44,4% к контролю. При III режиме орошения зерновая урожайность снизилась до значения 1,43 т/га и имела прибавку к контролю 32,4%. Самая низкая урожайность была получена на делянках со II режимом орошения – 1,34 т/га и, соответственно, составила 24,1% к контролю (табл. 2.). Значительное расхождение значений прибавки урожайности объясняется большой зависимостью от метеорологических условий года.

Таким образом, оптимальным вариантом является I режим орошения, обеспечивающий максимальную прибавку урожая 44,4% по отношению к контролю. Для получения устойчивых урожаев сои в условиях муссонного климата Приамурья нужно использовать режим орошения, при котором влажность почвы в слое 0-30 см на уровне 90% НВ поддерживается в период посев-начало цветения, 80% НВ в период начало цветения-бобообразование и 60% НВ в период бобообразование-созревание.

Для повышения естественного плодородия почвы предложено внесение сапропелей различными дозами, при этом существенно повышалась урожайность сои (табл. 3).

Таблица 2

Урожайность сои при различных режимах орошения

Варианты	2001 г.		2002 г.		2003 г.		В среднем за 3 года
	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %
Контроль	0,89	-	1,35	-	1,02	-	1,08	-
I	1,63	83,1	1,95	44,4	1,10	7,8	1,56	44,4
II	1,38	55	1,63	20,7	1,02	-	1,34	24,1
III	1,48	66,2	1,79	32,6	1,03	0,9	1,43	32,4

Таблица 3

Урожайность сои при различных дозах внесения сапропелей

Варианты	2001 г.		2002 г.		2003 г.		В среднем за 3 года
	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %	Урожайность, т/га	Прибавка, %
1) Контроль	0,89	-	1,35	-	1,02	-	1,08	-
2) 20 т/га	1,03	15,7	1,57	16,3	1,17	14,7	1,25	15,7
3) 40 т/га	1,2	34,8	1,85	37	1,31	28,4	1,45	34,2
4) 80 т/га	1,41	58,4	2,13	57,7	1,59	55,8	1,71	58,3
5) 160 т/га	1,54	73,0	2,17	60,7	1,84	80,4	1,85	71,3
НСР05, т/га	0,06	-	0,1	-	0,1	-	-	-

Доза сапропеля 20 т/га повышала урожай сои во все годы исследований на 0,1…0,22 т/га относительно контроля и в среднем за 3 года составила 0,14 т/га. Увеличение дозы сапропеля до 40 т/га повысило урожайность сои относительно дозы сапропеля 20 т/га на 1,11…1,17 т/га, а в среднем на 0,2 т/га. Дальнейшее повышение дозы сапропеля до 80 т/га сопровождалось ростом урожая относительно дозы сапропеля 40 т/га на 0,26 т/га. Доза сапропеля 160 т/га повышала урожай сои на 1,01…1,15 т/га относительно контроля, что в среднем составило 71,3%. Таким образом, под сою наиболее эффективно применение средних и повышенных доз сапропелевых удобрений.

Принимая во внимание, что самая высокая урожайность сои была получена при интенсивном режиме орошения, а на вариантах с внесением сапропелей - при максимальной его дозе можно сделать вывод, что с повышением влажности почвы необходимо увеличивать и дозы внесения сапропеля. В этом случае сумма прибавок от совместного действия данных агроприемов будет высокая. При изучении эффективности норм внесения питательных веществ под ту или иную культуру очень важно установить, на какие элементы структуры урожая положительно или отрицательно действуют условия среды: природно-климатические и созданные посредством внесения в почву удобрений; как это отражается на конечном продукте – урожайности. При различных дозах внесенного сапропеля увеличение урожая сои складывалось за счет формирования большего числа и массы зерен на одно растение. На варианте без внесения сапропеля количество зерен с одного растения изменялось от 9,5 до 10,3 шт. в зависимости от условий вегетационного периода.

Внесение сапропеля в дозе 160 т/га повысило озерненность на 0,2 штук относительно контроля. Масса зерна на одно растение при внесении 160 т/га сапропеля возросла на 0,3 г относительно контрольного варианта. Повышение плодородия почвы за счет внесения расчетных доз сапропелей значительно увеличивало общую массу растений, количество завязавшихся бобов, а также способствовало формированию более крупных семян и, в конечном счете, повышало зерновую продуктивность растений. Самая низкая зерновая урожайность сои была отмечена на делянках с естественным плодородием почв 1,08 т/га. Общий вес одного растения в среднем равнялся 4,6 г, а его зерновая составляющая не превышала 2,3 г. Внесение даже малой дозы сапропелевого удобрения активизировало биологические процессы. В результате суммарный вес зерен с одного растения увеличился до 2,4 г, а зерновая урожайность на этом варианте на 0,2 т/га превзошла контроль. Вероятно, большую роль здесь сыграли клубеньковые бактерии, темпы развития и активность которых увеличились при внесении малой дозы сапропеля.

При изучении эффективности внесения сапропелевых удобрений под сою установлено, что с увеличением уровня питания активизируются ростовые процессы. Накопление надземной массы сои росло с увеличением доз сапропелевых удобрений. В зависимости от метеорологических условий года, величина массы изменялась, но тенденция к возрастанию при увеличении доз сапропеля сохранялась. В среднем за 3 года сухая надземная масса в варианте без внесения сапропелевых удобрений составила 2,3 г. Возрастающие дозы сапропелевых удобрений увеличивали массу сои почти пропорционально дозе, что подтверждает высокую активность ростовых процессов и дает возможность прогнозировать достаточно высокую эффективность повышенных доз сапропеля под сою. Масса 1000 зерен в варианте без внесения сапропеля составляла 120,4 г и повышалась при внесении сапропелевых удобрений до 131,4 г.

Важную роль для увеличения фактического урожая зерна сои играет приспособленность сорта к механизированной уборке. В этом смысле необходимо учитывать высоту прикрепления нижнего боба, которая оказывает существенное влияние на величину потерь урожая при уборке. Вместе с тем, высота прикрепления нижнего боба в значительной степени изменяется в зависимости от многих внешних факторов. В наших исследованиях улучшение водного режима почвы повлекло за собой увеличение высоты прикрепления нижнего боба. Максимальной высотой прикрепления отличался вариант с наиболее интенсивным режимом орошения 90-80-60 % НВ, что говорит о высокой приспособленности к механизированной уборке. Повышение плодородия почвы за счет внесения расчетных доз сапропеля способствовало увеличению высоты прикрепления нижнего боба. Так, сапропель, вносимый дозой 20 т/га при I режиме орошения, увеличивал высоту на 6 см по сравнению с контролем, а доза 40, 80 и 160 т/га увеличивала данный показатель соответственно на 6,6; 7,2 и 7,5 см. В то же время в условиях естественного плодородия почвы высота расположения нижнего боба за годы исследований не превышала 8,7 см, что говорит о необходимости использования специальных приспособлений для проведения механизированной уборки без потерь.

Таким образом, в условиях орошения пищевой режим становится одним из основных факторов, влияющих на развитие и продуктивность растений. При выращивании сои по интенсивной технологии в условиях орошения главной задачей является повышение ее продуктивности при высоком качестве зерна. Соя относится к числу немногих растений, богатых белком и жиром, общее содержание белка и масла в зрелых ее семенах колеблется в зависимости от сортовых особенностей, условия выращивания, воздействия различных факторов. Примерно половина всей потребности организма человека и животных в белках покрывается за счет продуктов переработки зернобобовых культур, поэтому повышение содержания белка в этих продуктах, улучшение его фракционного и аминокислотного состава – весьма важная задача. Качество зерна сои, прежде всего, характеризуется наличием в зерне достаточного количества белка. Внесение сапропелевых удобрений повышает содержание сырого белка в зерне сои.

Данные таблицы 4 показывают, что даже минимальная доза сапропеля 20 т/га повышает белковость семян сои на 1,7%. Повышение дозы сапропеля до 40 т/га увеличивает содержание сырого белка на 2,83 % относительно контроля. Доза сапропеля 80 т/га повышает белковость семян во все годы исследований относительно варианта 40 т/га на 2,83%. При внесении сапропеля дозой 160 т/га наблюдалось максимальное содержание сырого белка в зерне сои 40%. Биохимический анализ образцов зерна сои показал, что при орошении наблюдается тенденция к снижению белковой составляющей.

Наименьший процент «сырого белка» был отмечен в вариантах с интенсивным режимом орошения 90…80…60% НВ. Численные значения доли протеина в среднем за три года исследований для II и III режима орошения составили, соответственно, 35,1 и 34,9%. Повышение плодородия почвы за счет внесения сапропеля при тех же режимах орошения способствовало улучшению качества семян сои, повышению их белковости. Так, даже внесение малой дозы сапропеля 20 т/га увеличило содержание протеина на 1 кг абсолютно сухого вещества зерна сои до 36,2…37,1%.

Таблица 4

Содержание протеина в семенах сои в зависимости от режима орошения и доз сапропеля (среднее за 2001-2003 гг.), %

Режим орошения	Дозы внесения сапропеля, т/га
	Контроль	20	40	80	160
Контроль (без орошения)	35,91	37,61	38,74	39,37	40,01
I режим орошения	34,2	36,2	37,0	38,2	39,2
II режим орошения	35,1	37,1	38,1	39,1	40,0
III режим орошения	34,9	36,8	37,5	38,1	39,7

Дальнейший рост искусственного плодородия почвы также увеличивал процент содержания «сырого белка». При внесении сапропеля дозой 40 т/га доля белка в зерне сои составляла 37,0…38,1% , а увеличение дозы до 160 т/га способствовало увеличению этого показателя, соответственно, до 39,2…40,0%. Снижение интенсивности режима орошения при разных дозах сапропеля увеличивало качество семян сои, повышая содержание белка. Максимальная доля протеина была отмечена на вариантах с поддержанием предполивного порога влажности почвы на уровне 60…60…80 % НВ при максимальных дозах внесения сапропеля.

Таким образом, повышение уровня влагообеспеченности почвы, несмотря на некоторое снижение процента содержания протеина в семенах сои, увеличивало валовой сбор белка с площади посевов за счет внесения расчетных доз сапропелей и общий выход белка с единицы площади. Искусственное повышение плодородия почвы за счет применения сапропеля способствовало как росту долевого содержания белка в зерне сои, так и общему выходу протеина с гектара посева.

Полевые опыты, проведенные нами в 2001-2003 гг., выявили заметное влияние режима увлажнения почвы на содержание жира в семенах сои (табл. 5). Причем, если доля протеина в зерне сои при повышении водообеспеченности уменьшается, то содержание жира растет пропорционально увеличению предполивного уровня влажности почвы.

Таблица 5

Содержание жира в семенах сои в зависимости от режима орошения и доз сапропеля (среднее за 2001-2003 гг.), %

Режим орошения	Дозы внесения сапропеля, т/га
	Контроль	20	40	80	160
Контроль (без орошения)	17,78	18,79	18,49	18,4	17,25
I режим орошения	18,2	19,0	19,1	19,2	18,1
II режим орошения	17,8	18,7	18,4	18,3	17,4
III режим орошения	18,0	18,9	18,7	18,5	17,9

Содержание жира в одном килограмме зерна сои было минимальным на вариантах, в которых поливы давались при снижении влажности почвы до 60…60…80 % НВ. Значение величины доли жира в семенах сои на этих вариантах изменялось в пределах 17,4…18,7%. Наибольший выход жира с единицы площади посевов был на варианте с интенсивным режимом орошения 90…80…60 % НВ. Содержание жира здесь достигло 19,2%.