CC BY
71
УДК / UDC 57.083.223.003.12:631.53.01:633.853.52:631.559(470.319)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН НА УРОЖАЙНОСТЬ СОИ
В ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
EVALUATION OF THE EFFECT OF SEED INOCULATION ON SOYBEAN YIELDS
IN OREL REGION
Кирсанова E.B.1*, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Kirsanova E.V., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor Цуканова З.Р.2, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией семеноведения и первичного семеноводства Tsukanova Z.R., Candidate of Agricultural Sciences, Head of Laboratory of Seed Research and Primary Seed Production Васильчиков А.Г.2, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
лаборатории генетики и биотехнологии Vasilchikov A.G., Candidate of Biological Sciences, Leader Researcher of Laboratory of Genetics and Biotechnology Чекапин Е.И.1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Chekalin E.I., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor 1ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia 2 ФГБНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур, Орловская область, Россия All-Russia Research Institute of Legumes and Groat Crops, Orel Region, Russia
E-mail: [email protected]
Соя - основная белковая и масличная культура современного мирового земледелия. В последнее десятилетие площади под этой культурой в Орловской области резко возросли - до 49,4 тыс. га в 2016 году и 68,7 тыс. га в 2017 году. При этом в 2001-2006 гг. общая площадь, занимаемая этой культурой в области, не превышала 0,7 тыс. га. При интродукции бобовых культур в новые районы возделывания в почве обычно отсутствуют спонтанные популяции ризобий соответствующего вида. Поэтому предпосевная инокуляция семян бактериальными препаратами на основе высокоактивных штаммов ризобий становится обязательным приемом технологии возделывания. На экспериментальной базе ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (в 7 км от г. Орел) в 2011-2013 гг. проводили исследования по предпосевной обработке семян сои сорта Ланцетная препаратами Ноктин и Оптимайз. Эти препараты содержат живые микроорганизмы Bradyrhizobium japonicum, являющиеся симбиотическими азотфиксаторами. Установлена резкая активизация нитрогеназной активности за счет их применения. Активность нитрогеназы в варианте с предпосевной инокуляцией семян сои препаратом Ноктин возросла до 36,7 мкг N/раст./час, что на 29,9 мкг N/раст./час больше, чем в контрольном варианте (в контрольном варианте образование клубеньков происходило за счет имеющихся в почве незначительных популяций клубеньковых бактерий, с чем связана низкая нитрогеназная активность). Все варианты с инокуляцией семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз обеспечили превышение по урожайности над контролем на 11,9-13,5% (в среднем за 3 года) и по содержанию сырого протеина в семенах до 1,8%.
Ключевые слова: соя, обработка семян сои, Bradyrhizobium japonicum, симбиотические азотфиксаторы, семеноводство сои, новые сорта сои, урожайность.
Soy is the main protein and oilseed crop of modern world agriculture. In the last decade, the area under this culture in the Orel region has increased dramatically - to 49.4 thousand hectares in
2016 and 68.7 thousand hectares in 2017. In 2001-2006, the total area occupied by this culture in the region did not exceed 0.7 thousand hectares. When legumes are introduced into new areas of cultivation, spontaneous population of rhizobia of the corresponding type is usually absent in soil. Therefore presowing inoculation of seeds with bacterial preparations based on highly active strains of rhizobia becomes an obligatory technique of cultivation. On the experimental base of the All-Union Research Institute of Leguminous and Cereal Crops (7 km from Orel) in 2011-2013 studies were carried out on the presowing treatment of soybean seeds with Lancetne and Noktin and Optimize preparations. These preparations contain living microorganisms Bradyrhizobium japonicum, which are symbiotic nitrogen fixers. A sharp activation of nitrogenase activity was established due to their application. The activity of nitrogenase in the variant with presowing inoculation of soybean seeds with the preparation Noktin increased to 36.7 ^g N/plant/hour, which is 29.9 ^g N/plant/hour more than in the control variant (in the control variant, nodulation occurred in account for the small populations of nodule bacteria in the soil, which is associated with low nitrogenase activity). All variants with the inoculation of soybean seeds with preparations of Noktin and Optimisms provided an excess of 11.9-13.5% over the control over the control (on average for 3 years) and a content of crude protein in seeds up to 1.8%.
Key words: soybean seed, treatment soybean, Bradyrhizobium japonicum, a symbiotic nitrogen-fixing bacteria, seed production of soybean, new varieties of soy, yield.
Введение. Соя - основная одновременно белковая и масличная культура современного мирового земледелия, не имеющая себе равных по содержанию в семенах биологически ценного белка и масла. В последнее десятилетие площади под этой культурой в Орловской области резко возросли - до 49,4 тыс. га в 2016 году и 68,7 тыс. га в 2017 году. При этом надо отметить, что в 2001-2006 годах общая площадь, занимаемая этой культурой в области, была незначительной, не превышала 0,7 тыс. га (от 0,08 до 0,7 тыс. га). Возделывание сои в Орловской области на площадях, сопоставимых с занимаемыми горохом, стало возможным после создания скороспелых сортов, таких как Ланцетная, стабильно вызревающих в условиях Орловской области [1-3]. Ценность сои, помимо пищевых и кормовых достоинств, определяется тем, что, она является хорошим азотфиксатором. В среднем, при благоприятных условиях возделывания она может покрывать за счет симбиотической азотфиксации до 70% своих потребностей в азоте [4-5].
Количественная оценка размеров азотфиксации показывает, что, процент азота, полученного соей за счет азотфиксации, может колебаться от 0 до 97%, что составляет от 0 до 300 и более килограммов азота на гектар [6].
При интродукции бобовых культур в новые районы возделывания в почве обычно отсутствуют спонтанные популяции ризобий соответствующего вида, что делает невозможным осуществление процесса симбиотической азотфиксации. Поэтому предпосевная инокуляция семян бактериальными препаратами на основе высокоактивных штаммов ризобий становится обязательным приемом технологии возделывания. Прибавки от инокуляции в таких случаях могут достигать 50-100% [7].
В связи с этим, изучение эффективности различных форм инокулянтов и разработка энергетических и экономических выгодных приемов повышения продуктивности на основе оптимизации условий симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов за счет их применения является весьма важной задачей.
Цель исследований - изучение влияния предпосевной обработки семян сои сорта Ланцетная препаратами Оптимайз и Ноктин на формирование симбиотического аппарата, урожайность и качество семян.
Задачи исследований:
1. Изучить влияние обработки семян препаратами Оптимайз и Ноктин на формирование симбиотического аппарата сои сорта Ланцетная и состояние ее посевов.
2. Установить эффективность влияния препаратов Оптимайз и Ноктин на урожайность зерна сои сорта Ланцетная.
3. Проследить действие препаратов Оптимайз и Ноктин на качество зерна сои сорта Ланцетная.
Условия, материалы и методы. Территория Орловской области находится в центральной части Средне-Русской возвышенности, в пределах лесостепной и степной зон. Климат умеренно континентальный, с устойчиво холодной зимой и теплым летом.
Погодные условия 2011-2012 гг. чрезвычайно благоприятны для сои. В 2013 году в течение лета количество осадков было распределено крайне неравномерно, что отрицательно сказалось на развитии сои.
Опытное поле лаборатории семеноведения и первичного семеноводства, где проводились опыты, имеет среднесуглинистые темно-серые лесные почвы с мощностью гумусового горизонта 25-30 см. Содержание гумуса в пахотном слое 4,2-4,6%, подвижного фосфора 9,6-11,0 и обменного калия 5,4-5,7 мг/100г абсолютно сухой почвы. Значение рН 5,2. В целом характеристики почвы достаточно благоприятны для роста и развития изучаемой культуры. Однако кислотность почвы не полностью соответствует требованиям сои.
На опытном поле отдела семеноведения и первичного семеноводства ВНИИЗБК в 2011-2013 гг. проводили исследования по предпосевной обработке семян сои сорта Ланцетная препаратами Ноктин и Оптимайз. Оптимайз и Ноктин - препараты, содержащие живые микроорганизмы ВгаСугЬ17оЫит ]ароп1оит, являющиеся симбиотическими азотфиксаторами. Расход Ноктина на 1 тонну семян сои составил 3,0 л. Обработка семян сои Оптимайзом проводилась в 2 варианта. Контрольный вариант для сои - обработка семян водой. Расход рабочего раствора 10 л/т.
Полевые опыты закладывали по общепринятой методике на делянках с учетной площадью 10 м2, в шестикратной повторности, рендомизированно. Обработка почвы и технология выращивания не отличались от общепринятой. в условиях Орловской области. Норма высева всхожих семян сои - 0,6 млн. шт/га. Перед уборкой отбирали пробы растений для анализа структуры урожая. Урожай учитывали поделяночно (при стандартной влажности и 100% чистоте).
Результаты лабораторных и полевых опытов, кроме тех, для которых достоверность определялась по соответствующим стандартам, подвергали математической обработке методом дисперсионного анализа для выявления степени достоверности полученных между вариантами отличий [8-10].
Результаты и обсуждение. В 2011 году сложились исключительно благоприятные условия для симбиоза с клубеньковыми бактериями, что обусловило очень высокий рост урожайности за счет применения препаратов Оптимайз и Ноктин. Погода в 2012 и 2013 гг. в меньшей степени способствовала активной азотфиксации.
Даже в наиболее неблагоприятном для симбиоза с клубеньковыми бактериями 2012 году предпосевная инокуляция семян препаратами Ноктин и Оптимайз оказала существенное влияние на интенсивность работы симбиотического аппарата сои (табл. 1). Отмечается активизация нитрогеназной активности за счет их применения. Активность нитрогеназы в варианте с предпосевной инокуляцией семян сои препаратом Ноктин возросла до 36,7 мкг Мраст./час, что на 29,9 мкг Мраст./час больше, чем в контрольном варианте (в
контрольном варианте образование клубеньков происходило за счет имеющихся в почве незначительных популяций клубеньковых бактерий, с чем связана низкая нитрогеназная активность). Предпосевная инокуляция семян сои препаратом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,67 л/т ПАВ способствовала повышению активности нитрогеназы до 39,4 мкг Мраст./час (на 32,6 мкг Мраст./час больше, чем в контрольном варианте). В варианте с предпосевной обработкой семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ - до 37,9 мкг Щэаст./час, что на 31,1 мкг Щэаст./час выше, чем на контроле.
Таблица 1 - Влияние предпосевной инокуляции семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз на нитрогеназную активность сои (ВНИИЗБК, 2012)_
Вариант опыта Активность (нМ С2Н2/ нитрогеназы раст./час) Активность нитрогеназы (мкг ^раст./час)
1 определение 2 определение 1 определение 2 определение
Контроль 443,0 725,8 4,1 6,8
Предпосевная обработка семян препаратом Ноктин с нормой расхода 3,0 л/т 3142,5 3946,2 29,3 36,7
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,83 л/т совместно с 0,67 л/т ПАВ 3325,3 42363,6 30,3 39,4
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ 3204,3 4075,3 29,8 37,9
Приведенные данные несомненно свидетельствуют о высокой эффективности рассматриваемых препаратов, которые содержат живые микроорганизмы ВгаСугЬ17оЫит ]аропюит, являющиеся симбиотическими азотфиксаторами.
В 2011 году во всех изучаемых вариантах применения препаратов с живыми микроорганизмами ВгаСугЬ17оЫит ]аропюит, в практически равной степени, наблюдалось значительное увеличение количества активных клубеньков, увеличение массы (до 27%) и высоты (до 12%) растений и удлинение периода вегетации на 5-8 дней в сравнении с контролем. В 2012 и 2013 гг. эта тенденция была выражена значительно слабее.
С интенсивностью азотфиксации в значительной степени была связана и урожайность (табл. 2). Предпосевная обработка семян препаратом Ноктин с нормой расхода 3,0 л/т обеспечила рост урожайности на 0,21 т/га или 11,8% (0,33 т/га или 14,9% в 2011 году, 0,16 т/га или 8,6% в 2012 году, 0,15 т/га или 11,8% в 2013 году).
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз вне зависимости от нормы расхода препарата обеспечила превышение по урожайности в среднем за 3 года (в сравнении с контрольным вариантом) на 0,24 т/га или 13,5%. Все варианты с инокуляцией семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз в 2011 и 2012 гг. характеризовались математически достоверным превышением по урожайности. В 2013 году в одном из вариантов с предпосевной обработкой семян сои агрохимикатом Оптимайз превышение над контролем математически недостоверно. Между изучаемыми вариантами с препаратами, которые содержат
живые микроорганизмы Bradyrhizobium ]аропюит, являющиеся симбиотическими азотфиксаторами, достоверные отличия по урожайности отсутствуют. Однако варианты опыта с предпосевной обработкой семян агрохимикатом Оптимайз демонстрируют тенденцию к большему повышению этого показателя.
Таблица 2 - Влияние предпосевной обработки семян сои на урожайность семян (2011-2013 гг.)__|___
Варианты опыта Урожайность, т/га Прибавка урожайности, т/га Прибавка урожайности, %
2011 2012 2013 Сред 2011 2012 2013 2011 2012 2013
Контроль 2,21 1,86 1,27 1,78
Предпосевная обработка семян препаратом Ноктин с нормой расхода 3,0 л/т 2,54 2,02 1,42 1,99 0,33 0,16 0,15 14,9 8,6 11,8
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,83 л/т совместно с 0,67 л/т ПАВ 2,61 2,05 1,39 2,02 0,40 0,19 0,12 18,1 10,2 9,5
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ 2,58 2,04 1,45 2,02 0,37 0,18 0,17 16,7 9,7 14,1
НСР 05 0,13 0,15 0,13
Предпосевная инокуляция семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз способствовала повышению качества зерна (табл.3, 4).
Таблица 3 - Влияние предпосевной инокуляции семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз на содержание протеина в зерна (2011-2013 гг.).
Варианты опыта 2011 год 2012 год 2013 год Среднее за три года, %
Содержание протеина, % Среднее отклонение, о/ /о Содержание протеина, % Среднее отклонение, о/ /о Содержание протеина, % Среднее отклонение, о/ /о
Контроль 36,60 0,51 39,30 0,21 42,0 0,25 39,3
Предпосевная обработка семян препаратом Ноктин с нормой расхода 3,0 л/т 38,40 0,52 40,70 0,17 42,9 0,77 40,7
Предпосевная обработка семян агрохимикатом Оптимайз с нормой расхода 2,83 л/т совместно с 0,67 л/т ПАВ 37,70 0,55 41,20 0,22 42,7 0,41 40,5
Предпосевная обработка семян агрохимикатомОптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ 38,10 0,40 41,50 0,24 43,3 0,46 41,0
За счет предпосевной обработки семян препаратом Ноктин (в 2011 году этот вариант лучший по данному показателю) содержание протеина возросло на 1,8%, при снижении содержания жира до 22,40% (при 23,00 в контрольном варианте).
В лучшем в 2012 и 2013 гг. варианте «Предпосевная обработка семян препаратом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ» содержание протеина возросло до 2,2%, однако содержание жира снизилось до 1,3% (в сравнении с контрольным вариантом).
По итогам трех лет исследования предпосевная обработка семян препаратом Оптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ обеспечивает наибольшее превышение над вариантом без обработки препаратами по протеину. Значение этого показателя в данном варианте составило 41,0% (в контрольном варианте 39,3). Надо отметить, что большой разницы между всеми изучаемыми вариантами по итогам трех лет исследований не выявлено. В связи с реакцией на изменение погодных условий в 2012-2013 гг. лучше проявил себя агрохимикат Оптимайз, в 2011 году -Ноктин.
Таблица 4 - Влияние предпосевной инокуляции семян сои препаратами Ноктин и Оптимайз на содержание жира в зерне (2011 -2013 гг.).
Варианты опыта 2011 год 2012 год 2013 год Среднее за три года, %
Содержание жира, % Среднее отклонение, % Содержание жира, % Среднее отклонение, % Содержание жира, % Среднее отклонение, %
Контроль 23,00 0,22 22,40 0,18 21,0 0,21 22,1
Предпосевная обработка семян препаратом Ноктин с нормой расхода 3,0 л/т 22,40 0,30 21,80 0,14 20,2 0,42 21,5
Предпосевная обработка семян агрохимикатомОптимайз с нормой расхода 2,83 л/т совместно с 0,67 л/т ПАВ 23,00 0,45 21,40 0,23 20,2 0,32 21,5
Предпосевная обработка семян агрохимикатомОптимайз с нормой расхода 2,23 л/т совместно с 0,53 л/т ПАВ 22,7 0,37 21,10 0,32 19,9 0,30 21,2
Выводы. 1. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о высокой эффективности препаратов Ноктин и Оптимайз. При этом Оптимайз по комплексу показателей превосходит Ноктин.
2.Предпосевная инокуляция семян препаратами Ноктин и Оптимайз оказала существенное положительное влияние на интенсивность работы симбиотического аппарата сои. Отмечается резкая активизация нитрогеназной активности за счет их применения (на 29,9-32,6 мкг N/раст./час больше, чем в контрольном варианте).
3. Предпосевная обработка семян агрохимикатами Оптимайз и Ноктин практически в одинаковой степени росту рожайности в среднем за 3 года (в сравнении с контрольным вариантом) на 0,21 -0,24 т/га или 11,9-13,5%.
4. За счет предпосевной обработки семян препаратами Оптимайз и Ноктин повышается качество зерна, увеличивается содержание протеина (до 1,8%).
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Кирсанова Е.В., Воронова Ю.О. Об изменении посевных площадей сои в Орловской области за последние 12 лет // Достижения молодых ученых -агропромышленному производству. Орел, 2014. С.299-302.
2. Медведев A.M. Доклад председателя совета селекционеров в области растениеводства // Информационный бюллетень. 2006. № 9-10. С.24-36.
3. Зайцев В.Н., Зайцева А.И., Мазалов В.И. Соя и агрометеоресурсы северной части Центрально-Черноземного региона // Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур в современных условиях. Орел, 2008. С. 426-439.
4. Синеговская В.Т. Оптимизация симбиотической и фотосинтетической детельности посевов сои в условиях Приамурья: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. М. 2002.
5. Соя в России - действительность и возможность / В.М. Лукомец, A.B. Кочегура, В.Ф.Баранов, В.Л. Махонин. Краснодар, 2013. 100 с.
6. Bezdicek D.F. Evalution of peat and granular inoculums for soybean yield and N fixation under irrigation // Agron. J. 1978. N 70. P. 865-868.
7. Кожемяков А.П. Приемы повышения продуктивности азотфиксации и урожая бобовых культур // Биологической азот в сельском хозяйстве СССР. Москва, 1989. С.15-27.
8. Экзогенная регуляция роста и развития растений сои сорта Ланцетная в условиях Орловской области // Кирсанова Е.В., Злотников А.К., Цуканова З.Р. и др. // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2012. Т. 35. № 2. С. 14-18.
9. Головина Е.В., Гурьев Г.П. Влияние фотосинтетической и азотфиксирующей деятельности растений на продуктивность новых скороспелых сортов сои // Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур в современных условиях. Орел, 2008. С. 440-448.
10. Кадыров C.B., Федотов В.А. Технология возделывания сои в ЦЧР. Воронеж, 2004. 50 с.
