CC BY
10Научная статья
УДК 633.853.52:631.52:631.847.211
ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР B. ELKANII НА СОЕ СОРТА ТОПАЗ Мария Владимировна Якименко, Игорь Юрьевич Татаренко, Арина Игоревна Сорокина
Всероссийский научно-исследовательский институт сои, г. Благовещенск, Россия, yamv@vniisoi.ru
Аннотация. Дальневосточный регион - самый перспективный в отечественном соевом производстве и единственный в России, где в почвах повсеместно распространены природные популяции клубеньковых бактерий сои. Детальное изучение морфолого-культуральных, физиологических и хозяйственно полезных свойств чистых культур ризобий, выделенный из дальневосточных популяций этих микроорганизмов, позволяет выявить наиболее ценные штаммы для сохранения в коллекции. Принцип отбора штаммов в коллекцию по таксономическим и функциональным критериям - их потенциальная перспективность для производственников (с/х производство, биотехнология). В результате испытания вновь выделенных чистых культур В^угЬ^оЫит е1капм (Kuykendall et а1., 1992) в полевых мелкоделяночных опытах на луговой черноземовидной почве в с. Садовое Тамбовского района Амурской области установлено, что предпосевная обработка семян штаммами Вр-9, Ву-35, ХС-1, ХС-12 привела к повышению семенной продуктивности сои сорта Топаз на 0,07 - 0,2 т/га (при НСР05 0,059).
Ключевые слова: соя, ризобии, штаммы, эффективность, сорт, коллекция, природные популяции.
Для цитирования: Якименко М. В., Татаренко И. Ю., Сорокина А. И. Проверка эффективности чистых культур В. е1кап11 на сое сорта Топаз // Агронаука. 2023. Том 1. № 1. С.90-95.
Original article
UDC 633.853.52:631.52:631.847.211
VERIFICATION OF THE EFFICIENCY OF PURE B. ELKANII CROPS ON SOYBEAN VARIETY TOPAZ Mariya V. Yakimenko, Igor' Yu. Tatarenko, Arina I. Sorokina
All-Russian Scientific Research Institute of Soybean, Blagoveshchensk, Russia, yamv@vniisoi.ru
Abstract. The Far East region is the most promising in domestic soybean production and the only one in Russia where natural populations of soybean nodule bacteria are ubiquitous in soils. A detailed study of the morphological, cultural, physiological and economically useful properties of pure cultures of rhizobia isolated from the Far Eastern populations of these microorganisms makes it possible to identify the most valuable strains for preservation in the collection. The principle of selection of strains in the collection according to taxonomic and functional criteria is their potential prospects for producers (agricultural production, biotechnology). As a result of the testing of newly isolated pure cultures of Bradyrhizobium elkanii (Kuykendall et al., 1992) in field small-plot experiments on meadow chernozem-like soil in the village. Sadovoe, Tambov district, Amur region, it was found that pre-sowing treatment of seeds with strains Vr-9, Vu-35, KhS-1, KhS-12 led to an increase in seed productivity of soybean variety Topaz by 0.07-0.2 t/ha (with HSR05 0.059 ).
Keywords: soybean, rhizobia, strains, efficiency, variety, collection, natural populations.
For citation:: Yakimenko M.V., Tatarenko I. Yu., Sorokina A.I. Proverka effektivnosti chistyh kul'tur B. elkanii na soe sorta Topaz [Verification of the efficiency of pure B. elkanii crops on soybean variety Topaz]. Agronauka, - Agroscience. 2023; 1; 1: 90-95. (in Russ.)
Введение
Соя занимает в мировом земледелии по масштабам возделывания первое место среди зернобобовых культур благодаря своим уникальным биологическим и хозяйственным
свойствам. Большое значение сои объясняется исключительностью биохимического состава семян, где содержание масла составляет более 20% и белка более 40%, около 5% ценных минеральных веществ (кальций, фосфор,
© Якименко М.В., Татаренко И.Ю., Сорокина А.И., 2023
90 - - Агронаука. 2023. Том 1, № 1 / Agroscience. 2023. Vol. 1, no. 1
калий, сера и др.), а также около 25 различных углеводов, витаминов А, В, В2, С, Ц Е, К [1].
Работы по использованию ризобиальных бактерий ведутся как в нашей стране, так и за рубежом, в африканских странах добились больших успехов в стимулировании роста растений для повышения урожайности местных сортов африканских зерновых культур [2].
По темпам роста посевных площадей в нашей стране соя опережает все другие культуры. Неоспоримо её агротехническое значение, так как за счет симбиотической азот-фиксации соя может покрывать до 80% своей потребности в азоте и способствовать накоплению биологического азота в почве для последующих культур севооборота [3].
Кроме того, нерациональное применение агрохимикатов, низкий коэффициент их использования растениями приводит к деградации почв, нарушает экологическое равновесие природных систем [4, 5]. В связи с этим перспективно использование в сельскохозяйственном производстве бактериальных препаратов [6, 7].
Многолетний опыт искусственной инокуляции бобовых культур штаммами азотфик-сирующих бактерий свидетельствует о том, что это наиболее простой, экономичный и экологичный способ увеличения их урожая в среднем на 10...15%, а в новых районах возделывания - на 40...50% и более [8, 9]. Для достижения максимального эффекта от ризо-биальных препаратов необходимо постоянно вести поиск новых высокоэффективных, обладающих повышенной конкурентной способностью штаммов клубеньковых бактерий, на основе которых готовят инокулянты [10, 11].
Дальневосточный регион - единственный в России и самый северный в мире ареал распространения природных популяций ри-зобий сои. Их высокая активность дает возможность отбора наиболее ценных по хозяйственно полезным свойствам штаммов [12, 13].
На сегодняшний день в институте сои (ВНИИ сои) лаборатории биологических исследований в результате длительного поиска и отбора наиболее ценных по хозяйственно полезным свойствам штаммов из самых северных в мире природных популяций ризо-бий Восточноазиатского региона была создана уникальная коллекция чистых культур этих микроорганизмов. Большинство коллекционных штаммов выделено из почв Амурской
области. Отдельные штаммы взяты из почв Еврейской автономной области, Хабаровского и Приморского краев, а также пограничных регионов Китая [14].
Цель исследований - оценить эффективность штаммов ризобий, отнесённых к виду B. elkanii, на сое сорта Топаз полевым методом.
Условия, материалы и методы
Объекты исследований - чистые культуры ризобий сои Bradyrhizobium elkanii (Kuykendall et al., 1992), выделенные из дальневосточных природных популяций этих микроорганизмов, растения сои (Glycine max. (L.) Merr.) сорта Топаз, селекции ВНИИ сои. Полевые опыты проводили на луговой черно-земовидной почве в с. Садовое Тамбовского района Амурской области. Площадь учётной делянки составляла 2,7 кв. м (длина - 3,0 м, ширина - 0,9 м), повторность в опыте 6 кратная. Агротехника возделывания сои в мел-коделяночных опытах включала осеннюю вспашку с боронованием почвы, весеннюю культивацию зяби, допосевное внесение гербицида Гардо Голд 4 л/га в почву. Допосевное культивирование, боронование, прикатыва-ние гладкими катками, маркирование опытного участка. Семена сои сорта Топаз высевали ручным способом, сажалками через 10 см по 2 семени в точку, на глубину 4...5 см. Посев широкорядный с междурядьями 45 см. Предшественник - пшеница. В день посева, семена сои обрабатывали суспензией испытываемых штаммов, из расчёта 1 млн. клеток бактерий на 1семя. За вегетационный период проводились многократные ручные прополки. В июне и перед уборкой подсчитывали количество растений сои на делянках всех повторностей опытов. Урожай сои с учетной площади убирали сплошным методом, вручную, с последующим обмолотом снопов на стационарной молотилке и пересчетом урожайности на 14% влажность и 100% чистоту.
Закладку, проведение полевых опытов, учёт урожая, статистическую обработку урожайных данных проводили по методике Б.А. Доспехова [15]. Учёты густоты стояния всходов сои - в фазу полных всходов, проводили по методике гСи [16].
Результаты и обсуждение
С целью отбора наиболее ценных по хозяйственно полезным свойствам чистых культур Bradyrhizobium elkanii (Kuykendall et al., 1992), выделенных в 2019 г. из дальневосточ-
ных природных популяций этих микроорганизмов, в 2021-2022 гг. проводили оценку их эффективности на сое сорта Топаз, селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои.
В 2021 году, на сое скороспелого сорта Топаз, испытывали штаммы В. е!капи Вр-1, Вр-9, Вр-24, Вр-29, Вр-36, Вр-38, Ву-34, Ву-35, Ву-37, Ву-38, Ву-40, ХС-1, ХС-12 (таблица 1). Густота
Таблица 1 - Показатели эффективности штаммов В. е1
стояний растений сои сорта Топаз после всходов (июнь) в опыте колебалась по вариантам от 39,7 (штамм Вр-36) до 44,1 (Ву-34) штук на 1м.кв. Перед уборкой сои (сентябрь) густота стояния растений сои колебалась по вариантам от 40,1 (штамм Вр-36) до 43,3 (контроль) штук на 1м2.
пи на сое сорта Топаз, 2021 г
Штамм Густота стояния растений сои, шт./м2 Урожайность, т/га Прибавка урожайности, т/га
после всходов перед уборкой надземная масса семена надземная масса семена
Контроль 43,6 43,3 6,51 2,95 - -
Вр-1 40,5 40,1 5,89 2,75 0 0
Вр-9 44,0 42,6 6,9 2,90 0,39 0
Вр-24 41,2 40,2 6,17 2,75 0 0
Вр-29 44,0 42,3 6,64 2,98 0,13 0,03
Вр-36 39,7 40,1 5,96 2,67 0 0
Вр-38 43,0 42,6 6,41 2,93 0 0
Ву-34 44,1 42,6 6,68 3,0 0,17 0,05
Ву-35 43,5 42,2 6,70 3,15 0,19 0,2
Ву-37 43,4 41,8 6,51 2,93 0 0
Ву-38 43,4 42,9 6,56 2,93 0,05 0
Ву-40 42,8 41,5 6,38 2,87 0 0
ХС-1 42,9 42,6 6,98 3,15 0,47 0,2
ХС-12 43,4 42,9 6,90 3,13 0,39 0,18
НСР05 0,18 0.16
Рисунок 1 - Влияние предпосевной обработки семян сои сорта Топаз штаммами ризобий B. elkanii на урожайность культуры, т/га
В 2022 году продолжалось конкурсное испытание штаммов B. elkanii 11554, Вр-1, Вр-9, Вр-36, Вр-39, Ву-35, Ву-38, Ву-40, ХС-1, ХС-12 на сое скороспелого сорта Топаз (таблица 2). Сравнение полученных данных проводили с контрольным вариантом без обработки семян, на фоне аборигенных природных популяций ризобий. Густота стояний растений сои сорта Топаз после всходов (июнь) в опыте колебалась по вариантам не значительно, от 38,9 (штаммы Ву-35) до 41,4 (Вр-9) штук на 1м.кв. Перед уборкой сои (сентябрь) отмечено колебание густоты стояния растений сои в опыте в тех же пределах: от 39,0 (штамм Вр-39) до 41,4 (Ву-38) штук на 1м2.
Таблица 2 - Показатели эффективности штаммов B. elkanii на сое сорта Топаз, 2022 г
Штамм Густота стояния растений сои, шт./м2 Урожайность, т/га Прибавка урожайности, т/га
после всходов перед уборкой надземная масса семена надземная масса семена
Контроль 40,6 41,0 6,36 3,09 - -
11554 39,6 39,6 6,26 3,13 0 0,04
Вр-1 39,7 39,3 6,20 3,06 0 0
Вр-9 41,4 40,6 6,45 3,19 0,09 0,1
Вр-36 40,2 39,9 6,06 2,95 0 0
Вр-39 39,0 39,0 5,99 2,98 0 0
Ву-35 38,9 39,3 5,77 2,77 0 0
Ву-38 41,1 41,4 6,30 3,05 0 0
Ву-40 39,2 39,7 6,36 3,15 0 0,06
ХС-1 39,9 40,3 6,40 3,16 0,04 0,07
ХС-12 39,2 39,3 6,35 3,13 0 0,04
НСР05 0,015 0,059
3,5
2,5
1,5
0,5
В 2022 году соя отозвалась слабой прибавкой урожайности на искусственную инокуляцию. Урожайность надземной массы сои скороспелого сорта Топаз в опыте колебалась от 5,77 т/га в варианте с обработкой семян сои коллекционным штаммом Ву-35 до 6,45 т/га в варианте со штаммом Вр-9. Достоверные прибавки урожайности воздушно-сухой массы сои выявлены в вариантах с инокуляцией семян сои штаммами B. elkanii Вр-9 и ХС-1. Эти штаммы ризобий способствовали увеличению урожайности фитомассы сои на 0,04...0,09 т/га в сравнении с контролем. Урожайность семян сои сорта Топаз в контроле составила 3,09 т/га, в вариантах с допосевной штам-мовой обработкой колебалась от 2,77 (штамм Ву-35) до 3,19 т/га (штаммы Вр-9). Типовой штамм 11554 продемонстрировал тенденцию к повышению урожайности семян культуры. В вариантах со штаммами Вр-36, Вр-39, Ву-35 было отмечено снижение семенной продуктивности сои на 4-10% в сравнении с контролем. Урожайность семян сои в вариантах с обработкой семян штаммами Вр-1 и Ву-38 была на уровне контроля. Штаммы B. elkanii Вр-9, Ву-40, ХС-1 достоверно повысили семенную продуктивность сои скороспелого сорта Топаз на 0,06...0,1 т/га в
сравнении с контролем. Наиболее высокая прибавка урожайности семян сои по сравнению с контролем получена в варианте с обработкой семян штаммом Вр-9, она составила ОД т/га (рисунок 2).
3,18
3.16
Контроль
Вр-9
Ву-40
Урожайность, т 'га
ХС-1
I При5=ка т 'га
ХС-12
Рисунок 2 - Влияние предпосевной обработки семян сои сорта Топаз штаммами ризобий B. elkanii на урожайность культуры, т/га
Выводы
В полевых опытах на луговой черно-земовидной почве испытано 13 штамма B. elkanii на сое скороспелого сорта Топаз, селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои. Достоверные прибавки урожайности семян сои сорта Топаз (0,07...0,2 т/га), в сравнении с контролем, были получены в вариантах с предпосевной обработкой семян штаммами Вр-9, Ву-35, ХС-1, ХС-12.
Список источников
1. Schloter, M., Wiehe, W., Assmus, B., Steindl, B., Becke, H., Hoflich, G. and Hartmann, A. Root Colonization of Different Plants by Plant-growth Promoting Rhizobium leguminosarum bv. Trifolii R39 Studied with Monospecific Polyclonal Antisera // Appl. Environ. Microbiol. 1997. Vol. 63. P. 2038-2046.
2. Matiru V.M. and Dakora F.D. Potential Use of Rhizobial Bacteria as Promoters of Plant Growth for Increased Yield in Landraces of African Cereal Crops // African Journal of Biotechnology. 2004. Vol. 3. P. 1-7.
3. Соя на Дальнем Востоке / А.П. Ващенко, Н.В. Мудрик, П.П. Фисенко, Л.А. Дега, Н.В. Чайка, Ю.С. Капустин / науч. ред. А.К. Чайка. Владивосток: Дальнаука, 2010. 435 с.
4. Тихонович И.А. Использование биопрепаратов - дополнительный источник элементов питания растений // Плодородие. 2011. № 3. С. 9-13.
5. Кокорина А.Л., Кожемяков А.П. Бобово-ризобиальный симбиоз и применение микробиологических препаратов комплексного действия - важный резерв повышения продуктивности пашни: лекция. СПб.: СПбГАУ, 2010. 50 с.
6. Сидоренко О.Д. Перспективы использования биологических препаратов на основе микроорганизмов // Изв. ТСХА. 2012. № 6. С. 70-79.
7. Эффективность применения микробных препаратов при инокуляции семян рапса ярового / И.М. Наумович, Я.Э. Пилюк, В.М. Белявский, Е.П Решетник // Вестн. Белорус. гос. сельскохоз. академии. 2020. № 1. С. 102-105.
8. Турина Е.Л. Высокопродуктивные растительно-микробные системы в агроценозах бобовых культур // Рос. сельскохоз. наука. 2015. № 3. С. 28-30.
9. Кожемяков А.П., Белоброва С.Н., Орлова А.Г. Создание и анализ базы данных по эффективности микробных препаратов комплексного действия // Сельскохоз. биология. 2011. № 3. С. 112-115.
10. Nodulation and delayed nodule senescence: strategies of two Bradyrhizobium japonicum isolates with high capacity to fix nitrogen / S.M.Y. López, Ma.D.M. Sánchez, G.N. Pastorino et al. // Current Microbiology. 2018. No 75. P. 997-1005. doi: 10.1007/s00284-018-1478-0.
11. Halbleib, C.M., Ludden, P.W. Regulation of Biological Nitrogen Fixation // J. Plant Nutr. 2000. Vol. 130. P. 1081-1084.
12. Система земледелия Амурской области / отв. ред. В.А. Тильба. Благовещенск: Приамурье, 2003. 304 с.
13. Крутило Д.В. Эффективность штаммов Bradyrhizobium japonicum на фоне местных популяций ризобий сои // Вестн. Алтай. гос. аграр. ун-та. 2014. Т. 114, № 4. С. 42-47.
14. Якименко М.В., Бегун С.А. Основные направления исследований дальневосточных природных популяций // Вестник ДВО РАН. 2016. № 2. С. 45-49.
15. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.
16. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / под общей ред. М. А. Федина. М.: МСХ СССР, 1985. 263 с.
References
1. Schloter, M., Wiehe, W., Assmus, B., Steindl, B., Becke, H., Hoflich, G. and Hartmann, A. Root Colonization of Different Plants by Plant-growth Promoting Rhizobium leguminosarum bv. Trifolii R39 Studied with Monospecific Polyclonal Antisera // Appl. Environ. Microbiol. 1997. Vol. 63. P. 2038-2046.
2. Matiru V.M. and Dakora F.D. Potential Use of Rhizobial Bacteria as Promoters of Plant Growth for Increased Yield in Landraces of African Cereal Crops // African Journal of Biotechnology. 2004. Vol. 3. P. 1-7.
3. Soya na Dal"nem Vostoke / A.P. Vashhenko, N.V. Mudrik, P.P. Fisenko, L.A. Dega, N.V. Chajka, Yu.S. Kapustin / nauch. red. A.K. Chajka. Vladivostok: Dal"nauka, 2010. 435 s.
4. Tixonovich I.A. Ispol"zovanie biopreparatov - dopolnitel"nyj istochnik e"lementov pitaniya rastenij // Plodorodie. 2011. № 3. S. 9-13.
5. Kokorina A.L., Kozhemyakov A.P. Bobovo-rizobial"nyj simbioz i primenenie mikrobiologicheskix preparatov kompleksnogo dejstviya - vazhnyj rezerv povy"sheniya produktivnosti pashni: lekciya. SPb.: SPbGAU, 2010. 50 s.
6. Sidorenko O.D. Perspektivy" ispol"zovaniya biologicheskix preparatov na osnove mikroorganizmov // Izv. TSXA. 2012. № 6. S. 70-79.
7. E"ffektivnost" primeneniya mikrobny"x preparatov pri inokulyacii semyan rapsa yarovogo / I.M. Naumovich, Ya.E". Pilyuk, V.M. Belyavskij, E.P Reshetnik // Vestn. Belorus. gos. sel"skoxoz. akademii. 2020. № 1. S. 102-105.
8. Turina E.L. Vy"sokoproduktivny"e rastitel"no-mikrobny"e sistemy" v agrocenozax bobovy"x kul"tur // Ros. sel"skoxoz. nauka. 2015. № 3. S. 28-30.
9. Kozhemyakov A.P., Belobrova S.N., Orlova A.G. Sozdanie i analiz bazy" danny"x po e"ffektivnosti mikrobny"x preparatov kompleksnogo dejstviya // Sel"skoxoz. biologiya. 2011. № 3. S. 112-115.
10. Nodulation and delayed nodule senescence: strategies of two Bradyrhizobium japonicum isolates with high capacity to fix nitrogen / S.M.Y. López, Ma.D.M. Sánchez, G.N. Pastorino et al. // Current
Microbiology. 2018. No 75. P. 997-1005. doi: 10.1007/s00284-018-1478-0.
11. Halbleib, C.M., Ludden, P.W. Regulation of Biological Nitrogen Fixation // J. Plant Nutr. 2000. Vol. 130. P. 1081-1084.
12. Sistema zemledeliya Amurskoj oblasti / otv. red. V.A. TiTba. Blagoveshhensk: Priamur'e, 2003. 304 s.
13. Krutilo D.V. Effektivnosf shtammov Bradyrhizobium japonicum na fone mestny'x populyacij rizobij soi // Vestn. Altaj. gos. agrar. un-ta. 2014. T. 114, № 4. S. 42-47.
14. Yakimenko M.V., Begun S.A. Osnovny'e napravleniya issledovanij daTnevostochny'x prirodny'x populyacij // Vestnik DVO RAN. 2016. № 2. S. 45-49.
15. Dospexov B. A. Metodika polevogo opy'ta. M.: Kolos, 1979. 416 s.
16. Metodika Gosudarstvennogo sortoispy'taniya sePskoxozyajstvenny'x kuTtur / pod obshhej red. M. A. Fedina. M.: MSX SSSR, 1985. 263 s.
Информация об авторах
М.В. Якименко - канд. биол. наук, вед. науч. И.Ю. Татаренко - канд. с.-х. наук, науч. сотр.; А.И. Сорокина - канд. ветеринар. наук, вед. науч. сотр.
Information about the authors
M.V. Yakimenko - Cand. Biol. Sci., Leading Researcher;
I.Yu. Tatarenko, Cand. Agr. Sci., Researcher A.I. Sorokina, Cand. Veterinary Sci., Leading Researcher
Статья поступила в редакцию 31.02.2023; одобрена после рецензирования 24.02.2023; принята к публикации 15.03.2023
The article was submitted 31.01.2023; approved aftee reviewing 24.02.2023; accepted for publication 15.03.2023
