Культурная соя – одно из древнейших растений, используемых в земледелии. Более 6 тысяч лет назад ее наряду с пшеницей и рисом начали возделывать в Китае. На формирование биологических особенностей сои большое влияние оказал муссонный климат, характерный для региона ее происхождения. Обильные осадки во время цветения способствовали тому, что выживали только закрыто цветущие (клейстогамные) формы, что привело к строгому самоопылению и оплодотворению в пределах одного цветка. В связи с этим у сои сформировались мелкие и непривлекательные для насекомых цветки, очень немногие насекомые могут опылить их. Среди таких насекомых – дальневосточная пчела-листорез. Уровень перекрестного опыления у сои незначителен – около 0,1%, что позволяет выращивать на одном поле с небольшой пространственной изоляцией различные сорта сои и их репродукции без риска переопыления.
Соя значительно более устойчива к различным грибковым и бактериальным болезням по сравнению с другими бобовыми, что также могло быть следствием длительной эволюции предков культурной сои во влажном климате, который способствовал отбору наиболее устойчивых форм.
Длительная народная селекция значительно изменила этот вид, сделав его более продуктивным – многократно возросли крупность семян и бобов, бобы приобрели нерастрескиваемость. Из вьющихся растений высотой 3-5 метров соя превратилась в штамбовую форму высотой 0,5-1,5 метра с одновременным созреванием бобов по ярусам, устойчивую к полеганию, с улучшенным биохимическим составом. В дальнейшем научная селекция позволила создать сорта сои, пригодные к механизированной уборке и разнообразным условиям произрастания, в том числе и для условий умеренного климата с ограниченными тепловыми ресурсами и длительным летним днем.
В настоящее время создано огромное разнообразие сортов сои, сильно различающихся между собой по требованиям к основным факторам жизни, высоте растений, длине вегетационного периода и так далее. Поэтому, не останавливаясь на сортовых различиях, кратко рассмотрим наиболее общие биологические особенности сои.
Соя – растение короткого дня, и большинство сортов очень чувствительны к удлинению фотопериода. Обычно удлинение светового дня приводит к замедлению темпов развития растений, сдвигу начала цветения на более поздние сроки, сильному опадению цветков и удлинению общего периода вегетации. При этом может изменяться общая высота растений, длина междоузлий, число листьев, цветков и бобов и, как следствие, продуктивность растений. Оптимальная продолжительность суточной освещенности каждого конкретного сорта обусловлена местом его выведения, именно поэтому большинство сортов сои адаптированы к очень узким поясам географических широт. Обычно на каждые 1-2о широты требуется новый сорт, более приспособленный к длине дня данной местности. Именно поэтому при выборе правильнее использовать сорта селекционных центров, расположенных на близкой к вашей местности географической широте.
По отношению к интенсивности освещения сою причисляют к исключительно светочувствительным растениям. При снижении интенсивности света на 50% резко уменьшается число узлов, бобов и семян на растениях. После смыкания листового покрова в посевах сои только листья верхнего яруса получают свет высокой интенсивности. Интенсивность света под листовым пологом составляет только 2-3% от общей интенсивности света. Формирование бобов нижних ярусов происходит в основном за счет притока ассимилятов из верхнего яруса. Именно поэтому вредоносность сорной растительности на ранних стадиях развития сои значительно выше, чем на поздних. На ранних стадиях сорная растительность отнимает большую часть света у растений сои, а на поздних, напротив, листья сои отнимают большую часть света у сорняков.
Традиционно соя считается теплолюбивой культурой. Однако в последние десятилетия создано огромное разнообразие сортов, способных формировать полноценный урожай семян при сумме активных температур (свыше 10C) 1700-2200C. Во всех агроклиматических зонах Беларуси этот показатель даже выше. При выборе сорта для посева недостаточно руководствоваться только суммой активных температур данного сорта, так как у сортов имеется и специфическая реакция на длину дня. При создании белорусских сортов селекционеры исходили из необходимости использовать сою как полносезонную культуру, которая утилизирует тепло всего периода вегетации. Как правило, ультроскороспелые сорта из Швеции («Фискеби», «Бравелла») и Рязани («Магева») в условиях умеренного климата (север Черноземья и юг Нечерноземья) слишком короткостебельны, не способны формировать урожай свыше 2 тонн на гектар и характеризуются очень большими потерями на стерне при уборке.
Требовательность сои к теплу возрастает по фазам развития – от прорастания до цветения, снижаясь в фазы налива бобов и созревания. При оптимальном прогреве почвы (20-22С) всходы появляются через 5-6 дней после посева, а при недостаточном (12-14С) этот период может растягиваться до 20 дней. При прорастании семян в оптимальных условиях полевая всхожесть, как правило, увеличивается. Недостаток тепла и влаги отрицательно сказывается на дружности всходов и приводит к их изреживанию.
Соя наиболее требовательна к теплу в фазе цветения. В наших условиях этот период приходится на конец июня или июль. Обычно при температурах ниже 16С страдают даже самые раннеспелые сорта. Для созревания семян достаточна температура 14-16С, при более низких температурах эта фаза несколько растягивается. В условиях естественного ограниченного теплового ресурса большую роль играет адаптивность возделываемых сортов к этому фактору.
По устойчивости к заморозкам соя превосходит другие теплолюбивые культуры, что, вероятно, связано с происхождением ее из северо-восточного Китая, где затяжная весна с частыми заморозками – обычное явление. Всходы сои не погибают при заморозках в -2 или -3С. При заморозках в -5С в течение 10 часов погибают примордиальные и тройчатые листья, тогда как семядоли сохраняют жизнеспособность. Позже из пазух семядольных листьев могут отрастать новые тройчатые листья. Аналогичные наблюдения (формирование новых листьев вместо погибших) сделаны при длительных заморозках в течение 5-7 ночей подряд. Соя наиболее чувствительна к заморозкам в фазе ветвления и бутонизации. Краткосрочные заморозки в -3С могут погубить растения и бутоны. Однако в течение 100-летнего периода наблюдений в условиях Беларуси и на этих же широтах в России заморозков в июле не наблюдалось. Осенние заморозки обычно не оказывают отрицательного влияния на сою, а в некоторых случаях ускоряют процесс созревания за счет естественного обезвоживани
В силу своего происхождения соя отзывчива к улучшению обеспечения посевов влагой. На формирование единицы урожая она расходует воды больше, чем другие зернобобовые культуры. При этом максимум водопотребления приходится на стадию налива бобов (в наших условиях это конец июля – август). Засуха в этот период наиболее сильно снижает урожай сои, а полив в это время наиболее эффективен для увеличения урожайности. Урожай сои при достаточном орошении может быть увеличен в 2-4 раза. В условиях неустойчивого и недостаточного увлажнения (на легких почвах) наиболее надежными являются сорта, хорошо адаптированные к изменяющимся условиям обеспечения влагой, способные формировать экономически приемлемый урожай в таких условиях. В целом сою можно считать достаточно засухоустойчивой по сравнению с другими полевыми культурами – например, с кукурузой. Среди зернобобовых же она уступает только нуту. Даже в условиях крайнего дефицита почвенной влаги (полное отсутствие осадков за весь сезон) соя способна выживать, формируя урожай до 0,5 тонны на гектар. В аспекте фаз развития можно отметить, что до цветения соя высоко засухоустойчива (засуха в мае – июне не оказывает существенного влияния на урожай семян), а в периоды цветения, формирования бобов и налива семян относительно вынослива в рамках засухи, они всегда сохраняет свою репродукционную способность и отзывается на улучшение влагообеспеченности возрастанием генеративной продуктивности.
Для нормального функционирования корневой системы сои требуется благоприятный водно-воздушный режим в корнеобитаемой зоне. Симбиотические клубеньковые бактерии являются аэробными микроорганизмами и нуждаются в доступе кислорода для осуществления биологической фиксации атмосферного азота. В силу этих причин соя отзывчива на рыхление почвы, что при широкорядном посеве достигается культивацией междурядий. Критическим нижним порогом содержания воздуха в почве является 9%, а оптимальная воздухообеспеченность корневой системы достигается при 15-22%. Воздух требуется не только для дыхания корней, но и для активной жизнедеятельности азотфиксирующих клубеньковых бактерий. Важно достаточное содержание кислорода в почвенном воздухе: низкое его содержание резко замедляет рост корней. В то же время соя достаточно устойчива к краткосрочному отсутствию кислорода в почве и может выдерживать временное затопление 3-4 дня.
Повышенное содержание углекислоты в почвенном воздухе положительно сказывается на эффективности фотосинтеза, усилении ростовых процессов, активности азотфиксации и в конечном итоге на урожайности. Обычно повышение концентрации углекислого газа в припочвенном слое воздуха может быть достигнуто за счет внесения измельченной соломы стерневых предшественников.
Соя потребляет больше минеральных питательных веществ, чем другие зерновые и зернобобовые растения. Она неравномерно поглощает элементы питания по своим фазам развития, обладает способностью ассимилировать азот из воздуха, может использовать фосфор и калий из труднодоступных соединений и обладает способностью перераспределять (реутилизировать) их запасы из листостебельной массы в семена. Благодаря этим особенностям соя не всегда отзывчива на применение минеральных удобрений. Количество потребляемых из почвы элементов зависит от множества факторов: биологических особенностей сорта, почвенного плодородия, условий влагообеспечения, активности азотфиксации, погоды, интенсивности фотосинтеза и величины урожая. Как показали результаты опытов, проведенных в разных регионах мира, расход соей питательных элементов на формирование тонны семян значительно колеблется: по азоту – от 64 до 95 кг, фосфору – от 10 до 40 кг, калию – от 22 до 76 кг. При расчетах оптимальных доз удобрений на планируемый урожай правильнее было бы пользоваться данными ближайших опытных учреждений, находящихся в однотипных почвенно-климатических условиях и изучавших те сорта сои, которые планируется выращивать. К сожалению, в настоящее время такие данные по Беларуси и белорусским сортам сои отсутствуют, за неимением лучшего приходится пользоваться усредненными данными (приведены в разделе «Технология возделывания»). В целом, отзывчивость сои на внесение минеральных удобрений тем выше, чем ниже естественное плодородие почвы.
Максимум потребления элементов питания приходится на цветение и созревание семян. В эти фенофазы соей усваивается 58 и 35% азота, 60-65 и 31-36% фосфора, 66-71% и 19-26% калия соответственно. Лишь незначительная часть макроэлементов используется в вегетативной фазе развития растений. Критическим периодом для внесения азота является фаза бутонизации – цветения. Недостаток азота в этот период уже нельзя восполнить дополнительным внесением в более поздние периоды. В фосфорном питании критическим периодом является первый месяц жизни растений.
Недостаток азота у вегетирующих растений сои проявляется в посветлении окраски листьев и замедлении темпов роста растений. Листья сои приобретают желто-зеленую окраску и уменьшаются в размерах. Первый тройчатый лист имеет равномерную светло-зеленую окраску, второй – неравномерную желто-зеленую, последующие тройчатые листья имеют очаговую желто-зеленую окраску.
При фосфорном голодании растения сои приобретают темно-зеленую окраску, но рост их замедлен, они вытягиваются, рано отмирают, становясь полностью бурыми. На примордиальных листочках быстро появляются бурые пятна отмершей ткани. При дальнейшем фосфорном голодании побурение и отмирание листьев наблюдается и в следующих ярусах.
Калийное голодание у сои проявляется слабее. Отмечается замедление роста растений, появление по краям нижних листьев пожелтевших участков, края их закручиваются, отмершая ткань выпадает.