Биология и агротехника сои


Нагорный В.Д.
Ляшко М.У.





                СОЯ: БИОЛОГИЯ И АГРОТЕХНИКА монография




                      Victor D. Nagorny, Marina U. Lyashko


            SOYBEAN: BIOLOGY AND AGROTECHNOLOGY (monograph)


Moscow, BIBLIO-GLOBUS, 2018




Москва БИБЛИО-ГЛОБУС 2018

УДК 633
ББК 42.11
Н 16


    Рецензенты:


     Зеленцов С.В. - доктор сельскохозяйственных наук, заведующий отделом сои Федерального государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В.С. Пустовойта»
     Дронов А.Д. - доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой агрономии, селекции и семеноводства ФГБОУ ВО Брянского ГАУ
     Кобозева Т.П. - доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка и высоких технологий в растениеводстве, ФГБОУ ВО РГАУ -МСХА имени К.А. Тимирязева


Биология и агротехника сои: монография. / Нагорный В.Д.,




Н ¹⁶ Ляшко М.У. - М.: БИБЛИО-ГЛОБУС, 2018. - 418 с.

ISBN 978-5-907063-07-5
DOI 10.18334/9785907063075



ISBN 978-5-907063-07-5

© Нагорный В.Д., Ляшко М.У., 2018

                      © Оформление и дизайн обложки, ООО Издательский дом «БИБЛИО-ГЛОБУС», 2018

СОДЕРЖАНИЕ

    ПРЕДИСЛОВИЕ                                 7
    1. МИРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО (СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ)                  14
    2. БИОЛОГИЯ СОИ                            22
    2.1. Происхождение и история культуры      22
    2.2. Морфологические особенности сои       24
    2.3. Биологические особенности сои         32
    2.4. Генетические                          45
    2.5. Идеотип растения и посева сои         51
    2.6. Динамика формирования основных компонентов продуктивности растений                     60
    3. СИМБИОТИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ
    АЗОТА АТМОСФЕРЫ                            72
    4. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ СОИ                118
    5. ДИАГНОСТИКА ПИТАНИЯ СОИ                185
    5.1. Урожайность сои и содержание элементов питаниявлистьях                           189
    5.2. Влияние форм азота на формирование симбиотического аппарата и активность нитрогеназы в клубеньках                              199
    5.3. Применение азотных удобрений         212
    5.4. Применение фосфорного удобрения      222
    5.5. Применение минеральных удобрений в период вегетации                        233
    5.6. Удобрение и качество зерна сои       246
    6. АГРОТЕХНИКА СОИ                        255

3

6.1. Подготовка почвы                  258
6.2. Посев                             260
6.3. Мульчирование почвы               266
6.4. Уплотнительные и смешанные посевы 267
6.5. Система удобрения                 268
6.6. Управление водным режимом         275
6.7. Борьба с сорняками                283
7. БОЛЕЗНИ СОИ И БОРЬБА С НИМИ         288
8. ВРЕДИТЕЛИ СОИ И БОРЬБА С НИМИ       297
9. СОЕВЫЕ НЕМАТОДЫ И БОРЬБА С НИМИ     319
10. ИННОВАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ                
В ТЕХНОЛОГИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ СОИ          335
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ                     
И ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ              346

     Рассмотрены биологические особенности, агрономические и экономические достоинства сои, предопределяющие интерес сельскохозяйственных производителей к этой культуре. Описаны морфология, биология, особенности минерального питания и функционирования симбиотического аппарата бобового растения в зависимости от условий внешней среды. Обобщены особенности основных элементов агротехники выращивания сои, изложены основы системы удобрения сои с учетом критериев почвенной и растительной диагностики минерального питания, описаны основные болезни, вредители сои и сорные растения на посевах сои, выделены основные проблемы, которые еще предстоит решить. Монография рассчитана на научных сотрудников, преподавателей и аспирантов, занимающихся проблемами развития производства сои в Российской Федерации, а также студентов и практиков, заинтересованных в углубленном познании этой важной культуры в сельскохозяйственном производстве.

CONTENTS


     FOREWORD                                                 7
     1.  WORLD PRODUCTION (STATE AND PROSPECTS) 14
     2.  BIOLOGY OF SOYBEAN                                  22
     2.1. Origin and history of crop                         22
     2.2. Morphological characteristics of soybean           24
     2.3. Biological characteristics of soybean               32
     2.4. Genetic characteristics of soybean                 45
     2.5. Plant and soybean plant ideotype                   51
     2.6. Dynamics ofthe formation of the main components of plant productivity             60
     3.  SYMBIOTIC ATMOSPHERIC
     NITROGEN FIXATION                                       72
     4.  MINERAL NUTRITION OF SOYBEAN                       118
     5.  DIAGNOSING SOYBEAN NUTRITION                       185
     5.1. Soybean yield and leaf nutrient content           189
     5.2. Effect of nitrogen forms on the formation of a symbiotic apparatus and nitrogenase
     activity in nodules                                    199
     5.3. Useof nitrogen fertilizers                        212
     5.4. Useofphosphoricfertilizer                         222
     5.5. Use of mineral fertilizer during vegetation       233
     5.6. Fertilizer and quality of soybean grain           246
     6.  AGROTECHNICS OF SOYBEAN                            255
     6.1.Soilpreparation                                    258
     6.2. Sowing                                            260
     6.3. Mulching                                          266
     6.4. Sealing and mixed crops                           267

5

      6.5. Fertilizer system
      6.6. Water management
      6.7. Weed control


268
275
283

    7. SOYBEAN DISEASES AND THEIR CONTROL    288

    8. SOYBEAN PESTS AND THEIR CONTROL      297

    9. SOYBEAN NEMATODES AND THEIR CONTROL  319

    10. INNOVATIVE ELEMENTS
    IN SOYBEAN GROWING TECHNOLOGIES         335

    BIBLIOGRAPHY                            346


SOYBEAN: BIOLOGYAND AGROTECHNOLOGY

Production and use of soybean grain are a strategic problem for the development of agricultural production in many countries. A large number of studies have been devoted to the study of the biological, physiological and agrotechnics characteristics of soybean, and especially to the understanding of the mechanism and conditions for the maximum manifestation of symbiotic nitrogen fixation. Significant progress in the technology of production of this crop is a cut-clear positive result of these works. However, both the average yield and the manifestation of symbiotic nitrogen fixation are still far from the real biological potential of soybean. The monograph presents modern ideas about the biology and agrotechnics of this crop, summarizes the results of studies carried out in different countries over the past 50 years and the authors' own experimental work on the impact of various factors on the productivity of soybean plants, on the formation and activity of the symbiotic apparatus. We describe characteristics of mineral nutrition and the impact of nitrogen forms on the activity of biological atmospheric nitrogen fixation; we outline the basics of soybean fertilizer system, taking into account the criteria for soil and plant diagnostics of mineral nutrition. We specify conceptual scientific issues and production challenges that still lie ahead.

Keywords: soybean, Rhizibium, symbiosis, biological nitrogen fixation, mineral nutrition, diagnostics, diseases, pests, agrotechnics

ПРЕДИСЛОВИЕ



     Одной из характерных особенностей современного сельского хозяйства в мире является интенсивное расширение производства и многообразного использования сои. До сравнительно недавнего времени эта культура считалась экзотической обитательницей ЮгоВосточной Азии, а соевые продукты были неотъемлемой частью пищевой диеты населения. И только в двадцатые годы прошлого века эта культура успешно прижилась в Америке, а с пятидесятых годов получила признание в Европе. Популярность сои заключается в том, что она, как ни одна другая культура, при соответствующей агротехнике оплачивает труд земледельца хорошими урожаями ценнейшего зерна, содержащего 35-42 % белка и 20-23 % масла и до 30 % углеводов и повышает плодородие почв.
     Соя, благодаря исключительному качеству её зерна, пользуется исключительным спросом как в пищевой промышленности, так и в производстве кормов и кормовых премиксов. Бройлерные технологии выращивания животных не могли бы быть такими эффективными, как сейчас, без применения соевой муки, шрота, жмыха и/или термически обработанного зерна сои без экстракции масла. В мировой группировке культур по направлениям использования сою относят к масличным культурам. В Северной Америке и Европе, например, сою считают основной масличной культурой, хотя широко применяются различные технологии производства разнообразной пищевой продукции. В других частях мира соя является основной продовольственной культурой. После соответствующей переработки и приготовления соевое зерно используется для приготовления изолятов, тофу, соевого молока, проростков, соевой пасты, приправ, соевых орехов и др. Соевое масло является сырьем для производства смазочных материалов, кремов.


7

     Исключительные продовольственные и кормовые достоинства зерна сои способствует поддержания интереса к производству этой культуры, ярким свидетельством которого является расширение площадей под ней во многих странах и продвижение этой субтропической культуры в нетрадиционные для нее северные районы умеренной зоны. Если в 1995 году прошлого века мировые площади под соей составляли 62 млн га, то в 2005 году они составляли 92,6 млн га, а в 2017 году - 333 млн га, из которых почти одна треть этого сбора приходится на США (http://www.oilworld.ru/ analytics/worldmarket/259276) (обращение, апрель 2018 г.).
     Основными производителями сои являются США, Бразилия, Китай, Аргентина, Индия, Канада. Высокое пищевое и кормовое значение зерна сои и высокая экономическая рентабельность производства этого зерна при применении технологий и сортов, адаптированных к местным условиям производства, побуждают и другие страны выращивать эту культуру.
     Сою выращивают как самостоятельную культуру в севообороте, так в смешанных и уплотненных посевах с другими, как правило, продовольственными культурами. При благоприятных условиях увлажнения почвы после уборки ранних зерновых культур за счет осадков или орошения сою можно выращивать в качестве пожнивной культуры. Однако существует ряд биологических и агротехнических ограничений при выращивании этой культуры. Преодоление этих ограничений является целью исследовательских программ в разных странах и регионах. За последние годы в различных странах проведено большое количество исследований в области генетики, селекции, агротехники, защиты растений от сорняков, болезней и вредителей. Это продиктовано стремлением найти более приемлемые способы повышения урожайности сои без применения химических средств защиты растений - гербицидов, фунгицидов и инсек-

8

тицидов. Генетические методы модификации генотипов сои позволяют создавать новые сорта, отличающиеся высокой зерновой продуктивностью, устойчивостью против болезней и вредителей и одновременно проявляющие более активный симбиоз с клубеньковыми бактериями.
     Большая заинтересованность в увеличении производства соевого зерна стимулирует научные исследования по биологии сои, селекции и совершенствованию агротехники сои применительно к конкретным условиям. Уже сейчас достигнуты положительные результаты в селекции новых сортов, благодаря которым производством сои стали заниматься как в новых регионах, где раньше ее не возделывали, так и в районы с пониженным тепловым ресурсом у 45-50 параллели. Получены генетически модифицированные сорта сои, которые невосприимчивы к системному глифосатному гербициду, что позволяет успешно бороться с сорняками в посеве сои и, тем самым, получать устойчивые урожаи соевого зерна. В 2017 году в основных странах-производителях соевых бобов общая площадь под соей составила 350 млн га, в том числе под генетически модифицированной соей около 140 млн га (источник: http://мниап.рф/analytics/Proizvodstvo-soi-prognoz-na-sezon-2017-18/. Обращение, апрель 2018 г.)
     Неоднозначное отношение к этому факту еще требует дополнительных исследований по биологической безопасности использования зерна генетически модифицированной сои.
     Имеющиеся селекционные и агротехнические достижения, кроме использования ГМО, уже сейчас позволяют получать устойчивые урожаи во многих традиционно соевых и новых регионах производства сои. Однако устойчивость и высокая рентабельность производства соевого зерна в таких странах, как Аргентинае, Канада, Парагвай и США, достигнута за счет инновационных техноло-9

гий, основанных на применении генетически модифицированных сортов и химических средств защиты растений. В большинстве стран, где имеются благоприятные климатические условия для выращивания сои, высокая и рентабельная урожайность этой культуры - это только перспектива на будущее. Средняя урожайность сои во многих странах остается весьма низкой, хотя потенциал производства оценивается в 3-4 т с гектара.
     Почему же эта культура, имея такие, казалось бы, неоспоримые преимущества перед другими зернобобовыми культурами, слабо распространяется по Южным регионам Российской Федерации и в Среднеазиатских государствах? Почему урожайность сои остается низкой и часто менее одной тонны с гектара?
     Причиной этому является ряд объективных факторов. Во-первых, многие, казалось бы, перспективные районы для выращивания сои имеют низкий тепловой потенциал (менее 2000оС за период вегетации) и короткий период вегетации (менее 110 дней). А там, где тепловой ресурс выше 2500оС, как правило, имеется большой дефицит влаги. Хотя соя считается теплолюбивой культурой, температура воздуха выше 25оС при относительной влажности воздуха ниже 40 % резко снижает зерновую продуктивность сои. А такие условия характерны для многих районов Российской Федерации, стран Средней Азии и Ближнего Востока, в которых проявляется интерес к этой культуре.
     Во-вторых, не полностью используется биологический потенциал растений сои, не выведены сорта с высокой урожайностью для конкретных экологических условий, не освоены все технические и технологические возможности получения устойчивой и рентабельной урожайности. Этот факт является причиной распространения субъективного мнения о том, что при существующем уровне тех-

10

нической, технологической вооруженности и структуре цен пока нецелесообразно выращивать эту культуру.

     И в-третьих, к сожалению, имеющаяся широкая информация по всем аспектам производства сои, опубликованная в научных журналах, статьях, докладах на конференциях и опубликованных производственных проспектах, не доходит до массового производителя, и особенно в районах, где сою выращивают впервые. Сплошь и рядом встречаются примеры применения неправильных или не оправданных агротехнических приемов, следствием которых являются низкая урожайность и дискредитация культуры как агрономически и экономически потенциально выгодной в структуре посевной площади.
     Целесообразность введения той или иной культуры в севооборот, как и зоны специализации по ее выращиванию, должны определяться не только на основе практических соображений, но и с учетом физиологических особенностей этой культуры, технических возможностей и экономической рентабельности ее выращивания.
     Так, при внедрении интенсивных технологий выращивания озимых культур (пшеницы, ячменя) в настоящее время в Краснодарском крае получают по 5-7 т/га озимой пшеницы, кукурузы 7-8 т/га, а озимого рапса до 3 т/га. При получении урожая сои 1,5 т/га целесообразность выращивания этой культуры может показаться сомнительной. Действительно, при такой урожайности соя не выдерживает конкуренции с озимой пшеницей, ячменем и кукурузой по общему выходу белка и кормовых единиц. Но, как свидетельствуют данные опытных учреждений и хозяйств, при применении современных интенсивных технологий, основанных на соответствующих адаптивных технологиях выращивания, системе удобрения и орошения, в таких районах, как Среднее и Нижнее Поволжье, Северный Кавказ, Липецкая, Воронежская и Орловская об-ll

ласти, урожайность сои может превышать 2,5 т/га. А применение орошения посевов сои практически повсеместно гарантирует получение более 3 т/га соевого зерна в засушливых районах Европейской части РФ. Только восстановление прежней площади орошаемых земель в Российской Федерации может обеспечить устойчивое производство соевого зерна до 2,5-3 млн тонн, хотя потребность пищевой и кормовой промышленности в РФ оценивается в 12 млн тонн соевого зерна (Устюжанин, 2009).
     В Советском Союзе ранее и в Российской Федерации в последние два десятилетия неоднократно принимались программы, нацеленные на повышение производства сои. Необходимость разработки и реализации этих программ предопределялись пониманием того, что увеличением производства только зерновых культур (пшеницы, ячменя и кукурузы) нельзя решить продовольственную проблему ни в одной стране.
     Стабильное производство и продовольственного, и кормового зерна - только часть решаемой проблемы. Другой еще нерешенной частью проблемы является наращивание производства растительного белка, крайне необходимого как для здоровой диеты человека, так и для производства животного белка. В связи с тем, что соя обладает триединым потенциалом - биологическим, агрономическим и экономическим, эта культура, как никакая другая, должна занимать особое место в структуре посевных площадей зерновых районов. Даже при отсутствии единых методов оценки пищевой, кормовой, агрономической и экономической ценности сои ее преимущества вполне очевидны.
     Соя, являясь источником ценного растительного белка и жира, одновременно, благодаря своей способности в симбиозе с особыми бактериями фиксировать азот атмосферы, может удовлетворять свою потребность в азоте и обогащать почву этим элементом. Хо

12