Вплив норм висіву насіння на продуктивність сортів сої за технології вирощування No-till в умовах Північного Степу України

Abstract

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 201 Агрономія. – Миколаївський національний аграрний університет, Миколаїв, 2025. Однією із найбільш вразливих до змін клімату галузей економіки є сільське господарство, оскільки його діяльність та урожайність сільськогосподарських культур значно залежить від погодних умов, особливо від вологозабезпечення. Україна є одним із провідних світових експортерів сільськогосподарської продукції, тому для збереження своїх позицій на світовому рівні нашій державі необхідно прискорено переходити на нові енергоощадні, економічно ефективні та екологічно безпечні технології вирощування сільськогосподарських культур. Розробка заходів щодо адаптації сільськогосподарського виробництва до змін клімату, зокрема застосування ресурсо- та грунтозберігаючих технологій вирощування сільськогосподарських культур, в тому числі і сої, є актуальним питанням сьогодення. Сучасні інтенсивні сорти сої за розробки та удосконалення технологій її вирощування, зокрема за рахунок застосування оптимальних, економічно доцільних норм висіву насіння, застосування ресурсо- та грунтозберігаючих технологій вирощування, здатні формувати високі врожаї якісного зерна, що у свою чергу, сприятиме розвитку економіки та посилить позиції України на міжнародному ринку аграрної продукції. Саме тому, метою досліджень було встановити вплив сортових особливостей, норм висіву насіння і технології вирощування на ріст і розвиток рослин сої та формування ними продуктивності в умовах Північного Степу України. 3 Дослідженнями встановлено, що вирощування сої з різними нормами висіву насіння за технологієї No-till впливало на показники польової схожості насіння. Так, при збільшенні норми висіву до 350 тис. шт./га, незалежно від року дослідження, польова схожість насіння досліджуваних сортів сої знижувалася на 5,1 – 5,3 відсоткових пунктів порівняно до показників за варіанту норми висіву 150 тис. шт./га. У фазі повної стиглості насіння густота стояння рослин у сорту Беттіна склала 128,2 – 269,4 тис. шт./га, а сорту Фортеця – 124,4 – 260,0 тис. шт./га залежно від норми висіву насіння. У середньому за роки досліджень і по фактору сорт, найбільше рослин сої на період повної стиглості насіння збереглися за сівби нормою 150 тис. шт./га – 89,9%, що перевищило показники інших варіантів норм висіву (250 та 350 тис. шт./га) на 2,9 – 5,2 відсоткових пунктів. Зі збільшенням норми висіву насіння лінійні розміри рослин сої зростали. Так, в середньому за роки досліджень, за вирощування сої сорту Беттіна і збільшенні норми висіву насіння до 350 тис. шт./га висота рослин порівняно із варіантом норми висіву 150 тис. шт./га у фазі бутонізації зросла на 6,5%, на кінець цвітіння рослин – на 3,5%, а у фазі наливу насіння – на 5,2%. Така ж тенденція спостерігалася і на варіантах вирощування сорту Фортеця. Найбільше накопичення сухої надземної маси рослин відбувалося у середньопосушливих 2022 та 2023 рр., а найменше – у 2024 р. в умовах дуже сильної посухи. Динаміка накопичення сухої надземної маси сортами сої змінювалася залежно від норми висіву. Сорт Фортеця, в середньому за роки досліджень, на загущення посівів мав більш сильну реакцію у вигляді зниження маси сухої речовини. Найкращі умови для накопичення сухої надземної маси рослин сої, у середньому за роки досліджень, були відмічені у варіанті сівби сорту Беттіна з нормою висіву 150 тис. шт./га. Встановлено, що в середньому за роки досліджень і по фактору сорт, за вирощування культури з нормою висіву насіння 150 тис. шт./га сприяло формуванню найбільшої площі листків – 18,54 – 25,64 тис. м 2 /га залежно від 4 фази росту і розвитку рослин, що перевищило показники варіантів норм висіву 250 та 350 тис. шт./га відповідно на 7,1 – 8,6 та 10,6 – 15,2%. Найбільшої величини фотосинтетичний потенціал посівів обох сортів сої досягав за норми висіву 150 тис. шт./га і склав у сорту Беттіна 1,21 м 2 /га х діб та 1,17 м2 /га х діб у сорту Фортеця. Норми висіву насіння та сортові особливості рослин сої мали вплив на формування продуктивності рослин незалежно від року дослідження. Найбільша кількість структурних елементів продуктивності обох досліджуваних сортів сої у всі роки досліджень була визначена за сівби нормою 150 тис. шт./га. Так, у середньому за роки досліджень та по фактору сорт, кількість бобів і насінин з однієї рослини сої за даного варіанту норми висіву склала 38,1 та 107,9 шт., що перевищило показники варіантів досліду з нормою висіву насіння 250 та 350 тис. шт./га на 27,8 – 36,7 та 39,8 – 55,8% залежно від норми висіву насіння. Така ж залежність спостерігалася і щодо інших структурних елементів продуктивності рослин сої. Визначено, що на урожайність сої впливали погодно-кліматичні умови років досліджень і фактори, які були взято на дослідження. Урожайність сої у 2023 р. склала 2,08 т/га, що перевищило показники 2022 р. на 0,28 т/га або на 13,5%, а 2024 р. – на 1,06 т/га або на 51,0%. При цьому, найвищою урожайність сої, у середньому за роки досліджень, була сформована на варіанті вирощування сої сорту Беттіна з нормою висіву насіння 150 тис. шт./га – 2,00 т/га, що перевищило показники інших варіантів досліду на 0,14 – 0,68 т/га або на 7,0 – 34,0%. Найкращі умови для формування якісного зерна сої були відмічені за норми висіву насіння 150 тис. шт./га, особливо за вирощування сорту Беттіна. Встановлено, що максимальний рівень рентабельності вирощування сої забезпечило, в середньому за роки досліджень, вирощування сорту Беттіна з нормою висіву насіння 150 тис. шт. насінин/га – 160,6%, що перевищило показники інших варіантів досліду на 18,2 – 88,6%. 5 Дослідженнями щодо порівняння класичної технології вирощування сої з технологією No-till встановлено, що досліджувані технології не лише впливали на формування продуктивності сої, а й на показники родючості ґрунту. Так, у фазі повної стиглості зерна сої сорту Беттіна вміст органічної речовини в перерахунку на гумус за технології No-till склав 4,79%, що перевищило показники варіанту класичної технології вирощування культури на 11,0 відсосткових пунктів. Грунт варіанту вирощування сої сорту Бетінна за технологією No-till характеризувався низьким вмістом гідролізованого та мінерального азоту – відповідно 105,4 та 11,6 мг/кг, середнім вмістом рухомого фосфору (85 мг/кг) і підвищеним вмістом рухомого калію (97,5 мг/кг). За класичної технології вирощування сої сорту Беттіна вміст елементів живлення у ґрунті був дещо нижчим – на 19,6 – 62,9% залежно від елементу. У середньому за роки досліджень, коефіцієнт оліготрофності варіанту класичної технології вирощування сої був вищим 1 (1,8), що свідчить про посилення конкуренції за доступний азот мікроорганізмів і рослин сої, що веде до втрат органічної речовини ґрунту. За результатами проведеного фітопатологічного аналізу зразків ґрунту, в середньому за роки досліджень, загальна кількість грибів становила від 79,5 до 94,4 тис. КУО/г ґрунту, з перевагою варіанту No-till технології. У середньому за роки досліджень, частка патогенних грибів у зразках ґрунту за даної технології вирощування склала 7,8 тис. КУО/г ґрунту, що менше за показники варіанту класичної технології вирощування сої на 66,4%. Встановлено, що застосування технології No-till сприяло найбільш ефективному використанню вологи рослинами сої. За використання класичної технології вирощування сої сорту Беттіна коефіцієнт водоспоживання, в середньому за роки досліджень, склав 1052,7 м 3 /т, а сорту Фортеця 1412,2 м3 /т, що перевищило показники варіанту технології No-till на 80,5 – 87,2 м3 /т або на 5,7 – 8,3% залежно від досліджуваного сорту. У середньому за роки досліджень застосування технології No-till забезпечувало кращі умови для росту і розвитку рослин сої. Так, рослини сої 6 за вирощування їх за технологією No-till вирізнялися дещо більшою висотою. У середньому за роки досліджень по фактору сорт, у фазу бутонізації вони були вищими на 0,2 см або 0,4%, кінець цвітіння – на 2,4 см або 3,9%, а у фазі наливу насіння – на 2,8 см або 4,4%. Накопичення сухої маси обома досліджуваними сортами сої найменшим було за класичної технології вирощування культури незалежно від фази росту та розвитку рослин. Вирощування сої за технологією No-till забезпечило збільшення площі листкової поверхні рослин обох досліджуваних сортів порівняно із класичною технологією вирощування культури. Так, у середньому за роки досліджень, площа листкової поверхні сорту Беттіна була більшою за використання технології No-till на 1,1 – 1,69 тис м2 /га або на 4,6 – 8,6% порівняно з класичною технологією. Визначено, що застосування технології No-till сприяло кращій симбіотичній діяльності посівів сої. Так, на варіанті даної технології вирощування культури, загальна кількість бульбочок залежно від сорту варіювала від 27,6 до 29,5 штук, чисельність активних бульбочок – відповідно від 23,8 до 25,9 штук/рослину. Загальна маса бульбочок із рослини змінювалася від 0,76 до 0,90 г залежно від досліджуваного сорту, а маса активних – відповідно від 0,62 до 0,75 г. Урожайність зерна сої, в середньому за роки досліджень і по фактору сорт, вищою визначена за використання технології No-till – 1,73 т/га, що більше за показник варіанту класичної технології вирощування культури на 0,29 т/га або на 16,8%. Застосування технології No-till сприяло підвищенню якісних показників насіння обох досліджуваних сортів сої. Встанолено, що показники економічної ефективності у роки досліджень залежали від технології вирощування. Максимальними вони були визначені за використання технології No-till. Так, за вирощування сорту Беттіна вартість валової продукції склала 30,00 тис. грн./га, умовно чистий прибуток – 18,49 тис. грн./га, а рівень рентабельності – 160,6%.

Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 201 Agronomy. – Mykolaiv National Agrarian University, Mykolaiv, 2025. Agriculture is one of the most climate-sensitive sectors of the economy, as its operations and crop yields heavily depend on weather conditions, especially moisture availability. Ukraine is one of the leading global exporters of agricultural products. Therefore, to maintain its international position, the country must rapidly transition to new energy-efficient, economically viable, and environmentally safe crop cultivation technologies. Developing measures for adapting agricultural production to climate change, in particular through the implementation of resourceand soil-conserving technologies for crops such as soybeans, is a highly relevant task. Modern intensive soybean varieties, along with the improvement of cultivation technologies - especially through the use of optimal, economically justified seeding rates and soil- and resource-saving practices - are capable of producing high yields of quality grain. This contributes to economic development and strengthens Ukraine's position in the global agricultural market. The aim of this research was to determine the influence of varietal characteristics, seeding rates, and cultivation technology on the growth and development of soybean plants and their productivity under the conditions of the Northern Steppe of Ukraine. The research revealed that soybean cultivation with various seeding rates under No-till technology influenced seed field emergence rates. Increasing the seeding rate to 350 thousand seeds/ha, regardless of the year, decreased field emergence by 5.1–5.3 percentage points compared to 150 thousand seeds/ha. At full seed maturity, the plant stand density for Bettina ranged from 128.2 to 269.4 thousand plants/ha, and for Fortecya from 124.4 to 260.0 thousand plants/ha. On 9 average, the highest plant survival at full seed maturity occurred with a seeding rate of 150 thousand seeds/ha -89.9%, which exceeded other rates by 2.9–5.2 percentage points. Plant height increased with higher seeding rates. For example, for the Bettina variety at 350 thousand seeds/ha, average plant height during budding increased by 6.5%, at the end of flowering by 3.5%, and during seed filling by 5.2%, compared to 150 thousand seeds/ha. Similar trends were observed for the Fortecya variety. The highest dry biomass accumulation occurred during the relatively dry 2022 and 2023, and the lowest in 2024 due to extreme drought. Biomass accumulation dynamics varied depending on the seeding rate. Fortecya showed a more pronounced decrease in biomass under denser sowing. The best biomass accumulation was observed in Bettina at 150 thousand seeds/ha. Seeding rate of 150 thousand seeds/ha led to the largest leaf area - 18.54 to 25.64 thousand m²/ha depending on growth phase - exceeding higher seeding rates by 7.1–8.6% and 10.6–15.2%, respectively. The maximum photosynthetic potential was also recorded under this rate: 1.21 m²/ha × days for Bettina and 1.17 for Fortecya. Seeding rates and varietal features significantly affected plant productivity. The most favorable structural yield components across all years and varieties were observed at 150 thousand seeds/ha - 38.1 pods and 107.9 seeds per plant, exceeding the other rates by 27.8–36.7% and 39.8–55.8%, respectively. Soybean yield was affected by weather and studied factors. In 2023, yield reached 2.08 t/ha, exceeding 2022 by 0.28 t/ha (13.5%) and 2024 by 1.06 t/ha (51%). The highest average yield was achieved by Bettina at 150 thousand seeds/ha—2.00 t/ha, surpassing other variants by 0.14–0.68 t/ha (7.0–34.0%). The highest profitability level - 160.6% - was recorded for Bettina at 150 thousand seeds/ha, surpassing other variants by 18.2–88.6%. Comparative analysis of classical and No-till cultivation revealed that No-till not only affected soybean productivity but also soil fertility indicators. Under No- 10 till, organic matter (humus equivalent) in Bettina plots was 4.79%, 11.0 percentage points higher than under conventional methods. No-till soils had lower levels of hydrolyzable and mineral nitrogen but higher available potassium and phosphorus compared to classical cultivation. Phytopathological analysis showed that fungal populations were higher under No-till (79.5–94.4 thousand CFU/g), but with a 66.4% lower proportion of pathogenic fungi than under conventional methods. No-till promoted more efficient water use: water consumption was 1052.7 m³/t for Bettina and 1412.2 m³/t for Fortecya under classical cultivation - 80.5– 87.2 m³/t (5.7–8.3%) higher than under No-till. No-till conditions improved growth: average plant height increased slightly (up to 4.4%), leaf area expanded by 4.6–8.6%, and dry matter accumulation was generally higher compared to classical cultivation. No-till also improved symbiotic activity. The number of nodules ranged from 27.6 to 29.5 per plant, with active nodules at 23.8–25.9 and total nodule mass at 0.76–0.90 g per plant, depending on the variety. Average grain yield under No-till was 1.73 t/ha, 0.29 t/ha (16.8%) higher than under classical cultivation. Seed quality also improved under No-till. The best economic indicators were achieved with Bettina: gross production value of 30.000 UAH/ha, net profit of 18,490 UAH/ha, and profitability of 160.6%.