CC BY
64
ПЛОДОРОДИЕ
&-
УДК 635.655: 631.461
Продукционная и азотфиксирующая способность различных сортов сои в Орловской области
А.Г. ВАСИЛЬЧИКОВ, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник А.С. АКУЛОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник А.В. ГЛАЗКОВ, аспирант ВНИИ зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, корп. 1, пос. Стрелецкий, Орловский район, Орловская область, 302502, Россия E-mail: [email protected]
В 2011-2013 гг. изучено формирование семенной продуктивности и азотфиксирую-щей активности новых среднеранних сортов сои Мезенка и Зуша при инокуляции семян нитрагином и внесении минерального азота, в сравнении со стандартным сортом Ланцетная. Полевые опыты закладывали на опытном участке лаборатории генетики и биотехнологии ВНИИЗБК. Почва участка темно-серая лесная среднесуглинистая. Содержание гумуса 4,0-4,4%, Р2О5 - 14,6-16,7 и К2О -4,8-7,2 мг/100 г почвы, рН 4,8-5,2. Схема
11/ II сол. ' '
опытов с каждым сортом предусматриваала три варианта: без инокуляции (контроль); внесение минерального азота в дозе 60 кг д.в./га; инокуляция нитрагином на основе штамма 634. Повторность - четырехкратная. Посев - широкорядный с нормой высева 600 тыс. всхожих семян на 1 га. Обработку семян нитрагином проводили в день посева. При инокуляции активность нитрогеназы у перспективных сортов Зуша и Мезенка была выше, чем у сорта Ланцетная, на 54,7 и 35,4% соответственно. Инокуляция и внесение минерального азота оказали положительное влияние на формирование урожая семян, причем больший эффект от использования микроорганизмов наблюдался при оптимальной влагообеспеченности. В среднем за 3 года эффективность инокуляции на 0,8 ц/га превосходила внесение минерального азота в изучаемой дозе. На стадии формирования урожая отмечена различная реакция сортов на распределение осадков в течение вегетационного периода. При их преобладании в первой половине лета преимущество по формированию урожая имел скороспелый сорт Ланцетная, который рациональней использовал весенние почвенные запасы влаги и осадки мая-июня, меньше страдая от июльско-августовской засухи. В случае лучшей обеспеченности дождями второй половины лета эффективней было выращи-
вание позднеспелых сортов. В среднем за 3 года урожайность среднеранних сортов Зуша и Мезенка оказалась выше, чем у сорта Ланцетная, на 1,8 и 4,9 ц/га соответственно. Наиболее высокий урожай сформировал сорт Мезенка - 30,7 ц/га.
Ключевые слова: соя, сорта, инокуляция, симбиотическая азотфиксация.
Для цитирования: Васильчиков А.Г., Акулов А.С., Глазков А.В. Продукционная и азотфиксирующая способность различных сортов сои в Орловской области//Земледелие. 2015. № 4. С. 7-10.
Соя - одна из основных культур современного мирового земледелия, не имеющая себе равных по содержанию в семенах биологически ценного белка и масла.
В России отраслевой программой Российского соевого союза «Развитие производства и переработки сои в Российской Федерации на 2015-2020 годы» предусмотрено увеличение посевных площадей этой культуры к 2017 г до 2,7 млн га, в том числе в Центральном округе (Белгород, Воронеж, Орел) до 500 тыс. га. Площадь посевов сои в России в 2014 г составила 2002 тыс. га (+30,7% к 2013 г), при урожайности 13,6 ц/га собрано 2536 тыс. т семян. В Орловской области при площади посевов 46,8 тыс. га и урожайности 10,3 ц/га валовой сбор составил 48,3 тыс. т. Более низкая, по сравнению со среднероссийской, урожайность в этом году обусловлена в первую очередь засухой июля-августа.
Продвижение сои в новые, более северные регионы возделывания (широта 48-52°) стало возможным в связи с созданием и внедрением в производство раннеспелых сортов северного экотипа с продолжительностью вегетационного периода около 100115 сут., таких как Ланцетная, Свапа и других, стабильно вызревающих в условиях Орловской области [1, 2].
В то же время в последние десятилетия отмечается устойчивая тенденция изменения климата в сторону потепления. По прогнозам климатологов, к концу XXI века приземная температура может возрасти на 1,4-5,8°С, что при-
ведет к увеличению продолжительности периода вегетации на 1,5 мес., а годовая сумма эффективных температур повысится на 600-650°С [3]. Такие изменения климата будут способствовать как продвижению сои в северные районы страны, так и возделыванию в нашем регионе более позднеспелых сортов.
Целью нашей работы стало изучение семенной продуктивности и азот-фиксирующей активности созданных во ВНИИЗБК новых среднеранних сортов сои Мезенка и Зуша при использовании таких технологических приемов, как инокуляция нитрагином и внесение минерального азота. В сравнении с наиболее распространенным в Орловской области районированным сортом Ланцетная, используемым в качестве контроля, эти сорта характеризуются более длинным периодом вегетации и повышенной урожайностью.
Исследования проводили в 20112013 гг. на опытном участке лаборатории генетики и биотехнологии ВНИИ зернобобовых и крупяных культур. Схема эксперимента предусматривала следующие варианты: контроль без удобрения и инокуляции; внесение минерального азота в дозе 60 кг д.в./га; инокуляция в день посева нитрагином на основе штамма 634.
Почва участка темно-серая лесная среднесуглинистая Содержание гумуса 4,0-4,4%, Р2О5 - 14,6-16,7 и К2О - 4,87,2 мг/100 г почвы, рН 4,8-5,2. По' ' ' ^ сол. ' '
вторность опытов 4-кратная. Площадь опытных делянок - по 10 м2. Посев -широкорядный, ширина междурядий - 45 см. Норма высева - 600 тыс. всхожих семян на 1 га. Посев - сеялкой СКС-6-10. Нитрагин получали из ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии. Формирование симбиотического аппарата оценивали по активности фермента нитрогеназы методом редукции ацетилена, а также по количеству и массе клубеньков на корнях растений. Кроме того, определяли показатели фотосинтетической деятельности растений. Урожай семян учитывали поделяночно, путем сплошного обмолота комбайном «Сампо-130». е
Посев во все годы проводили во | второй декаде мая. В 2011 г сою сорта д Ланцетная убирали 7 сентября, Зуша и е Мезенка - 20 сентября, в 2012 г - 12 и | 17 сентября соответственно. В 2013 г в № связи с обилием осадков в сентябре убор- 4 ку всех сортов проводили 4 октября. м
Погодные условия вегетационного пе- 1 риода 2011 г были благоприятными для 5
1. Метеоусловия вегетационных периодов 2011-2013 гг.
Год Май Июнь Июль 1 Август 1 Сентябрь
Осадки, мм
2011 27,2 64,5 143,7 126,8 40,1
2012 15,9 93,6 59,5 70,5 27,3
2013 64,3 68,5 49,5 33,2 108,5
Среднемноголетнее значение 53 61 80 67 57
Температура, °С
2011 15,6 19,4 22,1 18,3 12,6
2012 16,8 17,7 21,0 18,8 13,9
2013 18,0 19,8 18,7 18,9 10,6
Среднемноголетнее значение 13,0 16,9 18,5 17,1 11,7
развития сои и характеризовались большим количеством осадков (373 мм, или 130% от среднемноголетнего уровня) и достаточно высокой температурой (превышение среднемноголетних значений по месяцам на 1,3-4,0°С) на протяжении всего вегетационного периода. Распределение осадков можно признать близким к оптимальному, так как основное их количество выпало в период формирования репродуктивных органов (с третьей декады июня по вторую декаду августа), на который приходится основной максимум водопотребления у сои (табл. 1). Такие условия позволили получить наивысший урожай за годы проведения опытов с изучаемыми сортами.
Метеоусловия вегетации 2012 и 2013 гг были схожими между собой и менее благоприятными для развития культуры, по сравнению с 2011 г Температурный режим характеризовался достаточно высокими значениями (пре-
нитрогеназной активности во всех вариантах. Нитрогеназная активность у оцениваемых сортов на ранних этапах развития растений повышалась примерно одинаково и достигала максимума к фазе бутонизации. В фазе налива бобов она снижалась и прекращалась у сорта Ланцетная к началу августа, а у более позднеспелых сортов Зуша и Мезенка - к 3-й декаде августа. У этих двух сортов уровень образования клубеньков на поздних фазах развития был выше. Эффект редукции активности нитрогеназы при внесении минерального азота отмечен на ранних фазах развития, на более поздних он нивелировался. При инокуляции нитрагином уровень нитрогеназной активности у более позднеспелых сортов Зуша и Мезенка был выше на 27,7 и 17,9 мкг азота на растение в час, или на 54,7 и 35,4% соответственно (см. табл. 2).
увеличением числа листьев в прямой пропорции изменяется число бобов, а следовательно, урожай семян [8]. Однако такая тенденция прослеживается в основном при малой площади листовой поверхности. Так, в опытах ВНИИ сои при урожайности семян 6-12 и 14-16 ц/га максимальная площадь листьев составляла соответственно 10-17 и 11-20 тыс. м2/га [9,10]. В более южных широтах (Краснодарский край), даже при умеренном количестве осадков в период роста вегетативных органов, только у самых скороспелых сортов индекс площади листьев ко времени достижения наибольшей величины не был избыточным и колебался в зависимости от сорта от 3,75 до 7,46 м2/м [11]. При таких размерах листового аппарата обнаруживается четкая тенденция: чем ниже продуктивность фотосинтеза, тем больше индекс площади листьев посевов сои, что в итоге приводит к формированию одинакового урожая общей биомассы.
Аналогичная ситуация прослеживается в наших опытах при сравнении фотосинтетических показателей за разные годы (табл. 3). Так, в более благоприятном 2011 г. площадь листовой поверхности сои в фазе налива семян достигала 57,2 тыс. м2/га, а в 2012 г. в связи с недостатком влаги она была в 1,3 раза меньше и составила 41,7 тыс. м2/га.
2. Влияние инокуляции на симбиотическую активность сортов сои (фаза формирования бобов, 2011-2013 гг.)
Контроль Штамм 634
Сорт Количество Активность Количество Активность Количество Активность
клубеньков,шт./ растение нитрогеназы, мкг М р/ч* клубеньков,шт./ растение нитрогеназы, мк^/р/ч* клубеньков шт./растение нитрогеназы, мк^/ р/ч*
Ланцетная 30 55,8 19 33,5 23 50,6
Зуша 36 55,0 29 47,0 41 78,3
Мезенка 25 35,3 19 23,6 45 68,5
Среднее по вариантам 30,3 48,7 22,3 34,7 36,3 65,8
* мкг ^р/ч - микрограммы фиксированного азота на растение в час.
вышение среднемноголетнего уровня по месяцам на 0,9-3,3°С) на протяжении всего вегетационного периода, то есть был близким к оптимальному для развития сои. Количество осадков за вегетационный период в 2012 г составило 276 мм, в 2013 г. - 216 мм. При этом основной дефицит влаги наблюдали в период формирования репродуктивных органов, что привело к снижению уровня урожая.
Высокий уровень нитрогеназной активности и формирование большого количества клубеньков на корнях растений в контрольном варианте ■я свидетельствует о наличии в почве о многочисленной спонтанной по-^ пуляции ризобий сои (табл. 2). Это ^ затрудняет оценку реального вклада о» искусственной инокуляции в процесс | симбиотической азотфиксации и
формирование урожая. ® Определение параметров сим-5 биотической азотфиксации пока-$ зало достаточно высокий уровень
Как отмечают многие исследователи, большое значение в повышении продуктивности сои имеет накопление зеленой и сухой массы растений [4]. При этом формирование листовой поверхности зависит от широты местности: чем южнее выращивается культура, тем она выше, а чистая продуктивность фотосинтеза у одних и тех же сортов больше в северных районах, где формуется меньшая площадь листьев [5]. При этом размеры ассимиляционной поверхности напрямую связаны с продуктивностью посевов. [6, 7]. С уменьшением или
При оценке урожая за годы проведения опытов необходимо отметить сильную вариабельность в зависимости от метеорологических условий, в первую очередь от количества и характера распределения влаги в течение вегетационного периода, а также от уровня обеспеченности азотом. Оптимальные условия для сои создаются при выпадении за вегетационный период 300 мм осадков и более [12]. В Орловской области среднемноголетняя величина этого показателя за наиболее вероятный вегетационный период сои состав-
3. Влияние инокуляции на фотосинтетическую деятельность сортов сои*
Сорт Максимальная площадь листьев тыс. м2/га Фотосинтетический потенциал тыс. м2 • дн./га Чистая продуктивность фотосинтеза, г /м2 в сутки
Ланцетная 56,2/38,8 2,86/1,93 2,54/2,78
Зуша 57,2/41,5 2,91/2,17 2,88/3,23
Мезенка 58,2/44,8 2,98/2,34 3,64/3,04
Среднее по году 57,2/41,7 2,92/2,15 3,02/3,02
* В числителе показатели за 2011 г., в знаменателе - за 2012 гг.
чем внесение минерального азота в дозе 60 кг/га. Среднеранние сорта Зуша и Мезенка превосходят по уровню урожайности сорт Ланцетная на 1,8 и 4,9 ц/га соответственно и реализуют продуктивный потенциал более эффективно при достаточном количестве осадков во второй половине вегетационного периода. Для стабилизации уровня урожайности сои необходимо ориентироваться на возделывание различающихся по срокам созревания сортов сои.
4. Отзывчивость сортов сои на инокуляцию, ц/га
Вариант Ланцетная I Зуша Мезенка 1 В среднем
2011 г.
Контроль N>0 Штамм 634 26,1 26,5 32,0 31,9 37,4 37,9 31,8 32,1
28,4 34,2 39,9 34,2
Среднее по фактору сорт НСР05 по фактору: 26,9 32,7 38,1 -
штамм 2,2
сорт 1,6
2012 г.
Контроль 23,8 23,7 24,9 24,1
N>0 Штамм 634 24,1 24,0 25,7 24,6
24,0 24,9 27,5 25,5
Среднее по фактору сорт 24,0 24,2 26,0 -
НСР05 по фактору:
штамм 2,4
сорт 1,8
2013 г.
Контроль N>0 Штамм 634 26,4 27,2 26,0 25,2 27,4 29,8 26,6 27,4
26,2 26,2 27,4 26,6
Среднее по фактору сорт НСР05 по фактору: 26,6 25,8 27,9 -
штамм сорт Fa < F факт. 1,1 табл.
ляет около 290 мм. Оптимальному уровню по количеству осадков соответствовали условия 2011 г., что и позволило сформировать наибольший урожай за все годы исследований.
Оцениваемые в наших опытах сорта по международной классификации относятся к наиболее скороспелой группе 000, но по классификации ВИР они подразделяются на две группы. Сорт Ланцетная, вызревающий за 98-109 дн. относится к раннеспелым, а Зуша и Мезенка, срок созревания которых 110-120 дн., - к среднеранним. Потенциал растений в значительной степени определяется длительностью продукционных процессов, поэтому при оптимальных условиях выращивания позднеспелые сорта сои обычно урожайнее. Зуша и Мезенка отличались более высокими продуктивностью и азотфиксирую-щим потенциалом.
Инокуляция нитрагином и внесение минерального азота оказали положительное влияние на формирование урожая семян, причем больший эффект от инокуляции наблюдался при оптимальной влагообеспеченности
(табл. 4). В среднем за 3 года эффективность этого приема была выше, чем от внесения минерального азота в дозе 60 кг/га, на 0,8 ц/га.
На начальных этапах интродукции сои в европейскую часть России считалось, что вследствие приспособленности культуры к условиям муссонного климата ее распространение для выращивания на зерно на этой террито-
рии маловероятно [13]. В дальнейшем адаптивность сои к условиям засухи была повышена благодаря селекции на скороспелость, но одновременно снизилась урожайность. Возделывание более позднеспелых, но стабильно вызревающих в регионе сортов позволяет преодолеть этот недостаток.
В условиях Орловской области главным лимитирующим фактором роста урожайности сои остаются недостаточные ресурсы влаги, особенно во время репродуктивного роста растений (июль-август). При преобладании осадков в первой половине лета преимущество по формированию урожая имеют скороспелые сорта, которые рациональней используют весенние почвенные запасы влаги и осадки мая-июня, меньше страдая от засухи и жары в июле-августе. В случае лучшей обеспеченности дождями второй половины лета условия складываются благоприятно для более позднеспелых форм. Так, в 2011 г. сорт Мезенка сформировал урожай 38,1 ц/га, что больше, чем у скороспелого сорта Ланцетная, на 11,2 ц/га, или 41,6% (табл. 5).
В 2012-2013 гг при дефиците влаги во второй половине лета лучше реализовал свой потенциал скороспелый сорт. Его урожайность в эти годы находилась на одном уровне с более позднеспелыми.
Таким образом, на темно-серой лесной почве в условиях Орловской области инокуляция семян сои нитрагином на основе штамма 634 более эффективна,
Литература.
I.Зайцев В.Н. Влияние климатических факторов на продуктивность сои // Новые сорта сельскохозяйственных культур - составная часть инновационных технологий в растениеводстве: Сб. научных материалов Шатиловских чтений. Орел, ВНИИЗБК, 2011. С. 359-369.
2.Акулов А.С. Технологические адаптеры, разработанные для сортов сои нового поколения// Новые сорта сельскохозяйственных культур - составная часть инновационных технологий в растениеводстве: Сб. научных материалов Шатиловских чтений. Орел: ВНИИЗБК, 2011. С. 387-400.
3. Обаси О.П. Наш будущий климат // Метеоспектр. 2002. № 3-4. С. 119-123.
4. Соя на Дальнем Востоке / А.П. Ващен-ко, Н.В. Мудрик, П.П. Фисенко, Л.А. Дега, Н.В. Чайка, Ю.С. Капустин // Владивосток: Дальнаука, Приморский НИИСХ, 2010. 435 с.
5.Ефимова Г.П., Щелевой Г.К., Ющенко Б.И. Влияние условий экологических зон на фотосинтетическую активность сортов сои // Проблемы возделывания сои на Дальнем Востоке России. Благовещенск: ВНИИ сои, 1999. С. 85-90.
6.Синеговская В.Т. Посевы сои в Приамурье как фотосинтезирующие системы. Благовещенск: ВНИИ сои, 2005. 100 с.
7.Степанова В.М. Агроклиматическая оценка условий возделывания сои на территории СССР // Научные труды. Орел: ВНИИЗБК, 1972. Т.4. С.5-13.
8.Беликов И.Ф. Биологические особенности сои // Соя в Приморском крае. Владивосток. 1965. № 4. С. 50-78.
9.Тильба В.А., Волох И.П. Приемы регулирования продукционных процессов в посевах сои в системе соево-зерновых севооборотов // Земледелие. 2011. № 8. С.34-36.
10.Гайдученко А.Н., Оборский С.Л., Толмачев М.В. Влияние приемов возделывания на фотосинтетическую, симбиотиче-скую деятельность и продуктивность сои // Земледелие. 2011. № 1. С. 36-38
II.Дьяков А.Б., Васильева Т.А. Физиологическое обоснование идеатипа сортов сои, адаптированных к климату юга России ^ // Современные проблемы селекции и S технологии возделывания сои: Сб. ст. вто- е рой Междунар. конф. по сое. Краснодар: е ВНИИМК, 2008. С. 62-82.
12. Соя в Западной Сибири / Н.И. Кашева- е ров, В.А Солошенко., Н.И. Васякин, А.А. Лях. 2 Новосибирск: Юпитер, 2004. 256 с.
13.Купцов А.И. Основы полевой куль- 2 туры масличных растений. М.Л.: ОГИЗ, 2 1933. 220 с. 5
5. Урожайность сортов сои, ц/га
Год Ланцетная Зуша Мезенка
2011 26,9 32,7 38,1
2012 24,0 24,2 26,0
2013 26,6 25,8 27,9
В среднем за 3 года 25,8 27,6 30,7
