CC BY
15в
№ 4(44), 2021
УДК 631.445.52:633.31/.37
DOI: 10.31279/2222-9345-2021-10-43-21-26
Растениеводство
21
Дата поступления статьи в редакцию: 01.12.2021 г.
А. А. Беловолова, Н. В. Громова, Е. В. Голосной Belovolova A. A., Gromova N. V., Golosnoy E. V.
СОЛЕУСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР И ИХ СОРТОВАЯ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТЬ
SALINITY TOLERANCE OF GRAIN LEGUMES AND THEIR VARIETAL VARIABILITY
Засоленные чернозёмы Ставропольского края обладают неблагоприятными свойствами, снижающими продуктивность растений. На территории края преобладают хлоридно-сульфатный, сульфатный и сульфатно-хлорид-ный типы засоления почв. Степень засоления колеблется от слабой 0,1 % до сильной 1,4 % и более.
В районах распространения солонцеватых черноземов в роли угнетающих факторов выступают как недостаточное увлажнение, так и высокие температуры в сочетании с суховеями. Зернобобовые культуры характеризуются неодинаковой реакцией на засоление, которое проявляется начиная с прорастания семян. Большей устойчивостью к солевому воздействию среди исследованных зернобобовых культур характеризуется чина. В пределах каждой культуры имеются сорта различной степени солеустойчивости, которые характеризуются неодинаковым угнетением ростовых параметров. При этом проявляется сортовая разнокачественность в пределах изучаемых культур.
Бобовые культуры, в отличие от злаковых, подвержены влиянию не только засоления, но и других неблагоприятных факторов среды. Это является одной из причин их невысоких и нестабильных по годам урожаев и валовых сборов. Несмотря на восприимчивость к условиям среды, зернобобовые культуры, в целях решения производственных и агротехнических задач, широко возде-лываются в различных зонах страны, в том числе и в районах засоленных земель. Недостаточно исследованными остаются вопросы их сравнительной солеустойчивости и возделывания на засоленных почвах.
Зернобобовые культуры характеризуются неодинаковой реакцией на засоление, которое проявляется начиная с прорастания семян. Так, при 0,5 % NаCl число проросших семян чины составило 63,3 %, гороха - 25,0 и нута -31,0 %.
Ключевые слова: засоленные почвы, зернобобовые культуры, горох, чина, нут, устойчивость, всхожесть, семена.
Saline chernozems of the Stavropol Territory have unfavorable properties that reduce plant productivity. On the territory of the region, chloride-sulfate, sulfate and sulfate-chloride types of soil salinization prevail. Salinity ranges from low 0.1 % to strong 1.4 % and more.
In areas where solonetzic chernozems are distributed, both insufficient moisture and high temperatures in combination with dry winds act as oppressive factors. Pulses are characterized by unequal response to salinity, which manifests itself beginning with seed germination. The rank is characterized by a higher resistance to salt effects among the studied leguminous crops. Within each crop, there are varieties of varying degrees of salt tolerance, which are characterized by unequal inhibition of growth parameters. At the same time, varietal diversity is manifested within the limits of the studied crops.
Legumes, in contrast to cereals, are influenced not only by salinity, but also by other unfavorable environmental factors. This is one of the reasons for their low and unstable harvests and gross harvests. Despite the susceptibility to environmental conditions, leguminous crops, in order to solve production and agrotechnical problems, are widely cultivated in various zones of the country, including in areas of saline lands. The issues of their comparative salt tolerance and cultivation on saline soils remain insufficiently studied.
Pulses are characterized by unequal response to salinity, which manifests itself beginning with seed germination. So, at 0.5 % NaCl, the number of germinated seeds of the rank was 63.3 %, of peas - 25.0 and chickpeas - 31.0 %.
Key words: saline soils, legumes, peas, rank, chickpea, resistance, germination, seeds.
Беловолова Алла Анатольевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
РИНЦ SPIN-код: 9536-8942
г. Ставрополь
Тел.: 8-903-418-50-12
E-mail: belovolova.alla@mail.ru
Громова Наталья Викторовна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
РИНЦ SPIN-код: 6115-5740
г. Ставрополь
Тел.: 8-903-445-79-37
E-mail: nikolenko0812@mail.ru
Belovolova Alla Anatolievna -
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Departments of Agrochemistry and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
RSCI SPIN-code: 9536-8942
Stavropol
Tel.: 8-903-418-50-12 E-mail: belovolova.alla@mail.ru
Gromova Natalia Viktorovna -
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Departments of Agrochemistry nd Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
RSCI SPIN-code: 6115-5740
Stavropol
Tel.: 8-903-445-79-37 E-mail: nikolenko0812@mail.ru
Е^^™!!,,,,* *>естеик АПК
ЖВ Ставрополья
научно-практическии журнал
Голосной Евгений Валерьевич -
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий
кафедрой агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
РИНЦ SPIN-код: 9886-2593
г. Ставрополь
Тел.: 8-962-456-24-86
E-mail: golosnoi@mail.ru
Golosnoy Evgeny Valerievich -
Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Departments of Agrochemistry and Plant Physiology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
RSCI SPIN-code: 9886-2593
Stavropol
Tel.: 8-962-456-24-86 E-mail: golosnoi@mail.ru
В решении задач по увеличению производства растениеводческой продукции важная роль принадлежит повышению эффективности использования малопродуктивных земель, к категории которых относятся засоленные почвы.
В черноземной зоне Ставропольского края засоленные почвы занимают площадь 691 тыс. га, или 21 % территории. На территории края преобладают хлоридно-сульфатный, сульфатный и сульфатно-хлоридный типы засоления почв. Степень засоления колеблется от слабой 0,1 % до сильной 1,4 % и более [1, 2].
Засоленность обусловливает ингибирование процессов первоначального прорастания семян, замедляет темпы роста и развития растений. При этом проявляется сортовая разнокаче-ственность в пределах изучаемых культур [3, 4].
Бобовые культуры, в отличие от злаковых, в сильной степени подвержены влиянию не только засоления, но и других неблагоприятных факторов среды. Это является одной из причин их невысоких и нестабильных по годам урожаев и валовых сборов. Несмотря на восприимчивость к условиям среды, зернобобовые культуры в целях решения производственных и агротехнических задач широко воз-делываются в различных зонах страны, в том числе и в районах засоленных земель. Вместе с тем недостаточно исследованными остаются вопросы их сравнительной солеустойчивости и возделывания на засоленных почвах [5].
Зернобобовые культуры характеризуются неодинаковой реакцией на засоление, которое проявляется начиная с прорастания семян. Так, при 0,5 % NaCl число проросших семян чины составило 63,3 %, гороха - 25,0 и нута - 31,0 %.
Учитывая относительно высокую солеустой-чивость чины и возможность ее возделывания
на засоленных почвах в чистых и смешанных с кормовыми культурами посевах, в дальнейших исследованиях наибольшее внимание уделялось данной культуре.
В основу исследований были положены лабораторные, вегетационные опыты с целью выяснения влияния типов засоления, ингиби-рующих на процессы первоначального прорастания семян.
В лабораторных исследованиях изучалось влияние засоления на процессы прорастания семян, осуществлялась диагностика их солеустойчивости путем проращивания в гипертонических растворах натриевых солей. В серии лабораторных и вегетационных опытов в растворах NaCl проращивались семена гороха, чины и нута. Исследованию подвергались несколько сортов чины (табл. 1). Наибольшие различия проявлялись при средних концентрациях соли.
Уровни и типы засоления создавались путем добавления в почву хлоридов и сульфатов в неодинаковых количествах и соотношениях.
В вегетационных опытах, проводившихся в водных и почвенных культурах по общепринятым методикам (Миллер, 1973), изучались вопросы минерального питания растений при засолении, сравнительной солеустойчивости культур и сортов, а также их реакция на разнокачественное засоление.
В целях приближения условий прорастания семян к естественному засолению, кроме проращивания их в чистых растворах хлорида натрия, применялись и варианты с совместным внесением в среду проращивания семян NaCl и Na2SO4 в равных соотношениях.
При малых концентрациях солей наибольшая всхожесть была отмечена у чины Степная 287 и гороха Уладовский 303 (табл. 2).
Таблица 1 - Влияние на всхожесть семян зернобобовых культур (%)
Культура, сорт Контроль (вода) NaCl, %
0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Чина - Степная 287 100 97,0 88,0 76,0 69,3 33,0 8,0
Чина - Кинельская 98,0 96,0 88,5 76,0 66,5 40,0 7,0
Чина - Красноградская 99,0 97,5 89,0 76,0 66,0 34,5 9,5
Чина - Краснодарская 33 99,0 96,5 80,0 55,5 44,5 23,0 0
Чина - Белянка 99,5 94,5 76,5 40,0 14,0 10,0 0
Чина - Степная 21 95,0 88,0 72,0 30,0 14,0 11,0 0
Горох - Уладовский 303 96,5 93,0 50,0 36,0 25,0 23,5 0
Нут - Совхозный 14 98,5 69,0 66,0 39,5 31,0 23,0 4,5
|£естник АПК
Ставрополья Растениеводство - № 4(44), 2021
23
Таблица 2 - Всхожесть семян зернобобовых культур в засоленной среде (%)
Культура, сорт Концентрация солей (№С!+Н^04), %
Контроль (вода) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Горох - Уладовский 303 96,5 70,0 46,5 36,0 25,0 0,3 0
Нут - Совхозный 14 98,5 66,0 39,5 31,0 23,0 4,5 0
Чина - Степная 287 100,0 38,0 76,0 27,0 23,0 4,0 0
Чина - Степная 21 95,0 72,0 30,0 14,0 11,0 0 0
В опытах, где создавались различные типы засоления, было выявлено, что относительно повышенная устойчивость к засолению является особенностью сорта Степная 287. Преобладание хлоридов в солевом составе почвы приводило к сокращению всех параметров роста, что особенно выражалось у нута и гороха, тогда как воз-
растание концентраций хлоридно-сульфатного засоления до 0,8 % мало сказывалось на линейном росте культур, что свидетельствует о малой токсичности сульфатов. Под воздействием солей в большей степени угнетается листовая поверхность, и влияние сульфатно-хлоридного засоления при этом выражено заметнее (табл. 3).
Таблица 3 - Рост зернобобовых культур при разнокачественном засолении почвы (засоление 0,8 %, вегетационный опыт, 30-дневные растения)
Культура, сорт Тип засоления Высота растений Площадь листьев на одно растение Длина корня Сухая масса 10 растений
см % см2 % см % г %
Горох - Уладовский 303 Контроль 66 100 116 100 18 100 3,4 100
Хлоридно-сульфатный 62 93,9 109 93,9 16 88,9 3,2 94,1
Сульфатно-хлоридный 32 48,5 48 41,4 9 50,0 1,2 35,3
Нут - Совхозный 14 Контроль 41 100 27 100 15 100 2,3 100
Хлоридно-сульфатный 39 95,1 26 96,3 13 86,6 2,2 95,6
Сульфатно-хлоридный 22 53,6 10 37,0 10 66,6 1,1 47,8
Чина - Степная 287 Контроль 63 100 56 100 24 100 2,0 100
Хлоридно-сульфатный 57 90,5 37 66,0 16 66,6 2,1 105
Сульфатно-хлоридный 47 82,4 28 50,0 13 54,2 1,7 85,0
Чина - Степная 21 Контроль 53 100 51 100 22 100 2,0 100
Хлоридно-сульфатный 40 75,5 28 54,9 9 40,9 1,7 85,0
Сульфатно-хлоридный 32 60,4 19 37,2 7 7,31 0,8 40,0
Наиболее объективным критерием уровня солеустойчивости растений следует считать способность их к формированию урожая биологической массы при высоких концентрациях засоления. На этот показатель, как видно из таблицы 3, более угнетающее влияние также оказало преобладание хлоридов.
Испытанные культуры и сорта проявляют неодинаковое отношение отдельных вегетативных органов к засолению. У всех сортов чины накопление сухой массы корнями угнеталось в большей мере в сравнении с надземной массой (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние NaCl на рост гороха и чины (засоление 0,6 %, вегетационный опыт, фаза цветения)
Культура, сорт Вариант Сухая масса надземной части Сухая масса корней Отношение надземная часть/корень Число клубеньков, шт.
г % г %
Чина -Степная 287 Контроль 0,30 100 0,29 100 1,03 25
Засоление 0,24 80 0,18 62,0 1,33 20
Чина - Степная 21 Контроль 0,37 100 0,25 100 1,48 22
Засоление 0,21 56,7 0,12 48,0 1,75 13
Чина -Кинельская 7 Контроль 0,31 100 0,25 100 1,24 15
Засоление 0,24 77,4 0,13 52,0 1,84 13
Чина - Красноградская 1 Контроль 0,31 100 0,26 100 1,19 22
Засоление 0,25 80,6 0,14 53,8 1,78 15
Горох - Уладовский 303 Контроль 0,44 100 0,19 100 2,31 14
Засоление 0,30 68,2 0,10 52,6 3,00 8
Ж™1^™^..» *>естеик АПК
ЖВ Ставрополья
научно-практическии журнал
В силу большего угнетения корневой системы отношение надземной массы к массе корней увеличивалось и при 0,6 % NaCl по сортам чины колебалось от 1,33 (Степная 287) до 1,84 (Кинельская 7). У гороха это отношение достигало 3,0. Наибольшее сокращение числа клубеньков на корнях также отмечено у чины Степ-
ная 21 и у гороха, характеризующихся слабой солеустойчивостью.
Учеты параметров роста и структуры урожая у сортов чины показали, что наибольшему угнетению при засолении почвы подвергается урожай семян и в меньшей мере угнетается линейный рост растений (табл. 5).
Таблица 5 - Структура урожайности сортов чины при засолении почвы (засоление 0,6 %, вегетационный опыт, в расчете на 10 растений)
Сорт Вариант Высота растений, см Масса растений, г Бобов, шт. Семян, шт. Масса семян
г %
Степная 287 Контроль 30 64 113 207 35,9 100
Засоление 27 36 66 120 15,8 44,0
Степная 21 Контроль 34 79 104 170 36,6 100
Засоление 29 35 51 78 13,6 37,1
Кинельская 7 Контроль 41 70 187 203 35,0 100
Засоление 37 45 89 104 15,7 44,8
Красноградская 1 Контроль 45 78 122 250 40,1 100
Засоление 36 41 73 117 15,9 39,6
Белянка Контроль 39 71 103 161 34,1 100
Засоление 28 34 46 77 11,1 32,5
Выращивание чины до уборочной зрелости в условиях 0,6 % засоления NaCl показало, что солевыносливые сорта оказались урожайнее других. Так, сорта Степная 287 и Кинельская 7 снизили урожай зерна, по сравнению с контролем, на 56,0 и 55,2 %, в то время как Степная 21 - на 62,9 % и Красноградская 1 - на 60,4 %.
Исследованные сорта чины можно подразделить на две группы:
- наиболее солеустойчивые - Степная 287, Кинельская 7, Красноградская1;
Таблица 6 -
- наименее солеустойчивые - Степная 21, Белянка.
Как нам представляется, солеустойчи-вость растений может характеризоваться и реакцией их на внезапное внесение летальных концентраций солей. В этой связи изучался характер реагирования растениями, произраставшими на незасоленной и засоленной почвах, на внесение 1 % натриевых солей (табл. 6).
Реакция растений, произраставших без засоления, на внесение 1 % NaCl и Na2SO4 (вегетационный опыт, фаза бутонизации)
Культура, сорт Соль Состояние растений через часов
24 72
Горох - Уладовский 303 ЫаС1 Полная гибель -
Некрозы на листьях Отмирание верхних листьев, рост продолжается
Нут - Совхозный ЫаС1 Потеря тургора, некрозы на листьях Полная гибель
Растения поникли, пожелтение листьев нижних и средних ярусов Полная потеря тургора, пожелтение всех листьев, рост прекращен
Чина - Степная 287 ЫаС1 Частичная потеря тургора Гибель 50 % растений
Признаки завядания 50 % растений с признаками солеотравления
Чина - Степная 21 ЫаС1 Полное завядание, некрозы на всех листьях Полная гибель
Полное завядание, явные признаки солеотравления Полная гибель
Как показывают результаты наблюдений, приведенных в таблице 6, через 24 часа после внесения происходила полная гибель гороха, а у чины и нута отмечены только симптомы солеотравления.
Солеотравление, выразившееся в потере тургора листьев и их некротировании, у чины
Степная 287 проявляется слабее по сравнению с сортом Степная 21 и другими культурами. Через 72 часа на хлоридном засолении наступила полная гибель нута и чины Степная 21, а у чины Степная 287 отмечена гибель 50 % растений. Сернокислый натрий в тех же концентрациях
в
№ 4(44), 2021
Растениеводство
25
оказывал менее выраженное влияние и солео-травление у растений проявляется значительно позже, чем при воздействии хлористым натрием, что подтверждает большую токсичность хлоридов.
Одновременно изучалась реакция на внесение NaCl и Na2SO4 у растений, произраставших на почве с 0,3 % хлоридным и сульфатным засолением. В фазу бутонизации в почву вегетационных сосудов были внесены NaCl и Na2SO4 по 1 % от массы абсолютно сухой почвы. Результаты описания состояния растений свидетельствуют о том, что реакция растений зависит от свойств соли, условий произрастания и биологических особенностей растений (табл. 7).
Наибольшую устойчивость к дополнительному засолению проявили растения, произраставшие на хлоридном засолении, а на фоне сульфатного засоления растения весьма чув-
ствительны к хлоридам. Обычно растения этих вариантов погибали через 16-18 часов после дополнительного внесения солей. Через 72 часа только у чины Степная 287 на фоне хло-ридного засоления и при дополнительном внесении NaCl продолжались ростовые процессы, у остальных культур происходило полное соле-отравление и прекращение роста.
Анализ результатов наблюдений за состоянием зернобобовых культур после солевого воздействия при их произрастании на незасо-ленной и засоленной почвах свидетельствует о наличии сопряженности между уровнем солеу-стойчивости и интенсивностью ростовых процессов у растений после дополнительного внесения солей. Растения, характеризующиеся относительно высокой солеустойчивостью после внесения солей, сохраняют способность к поддержанию ростовых процессов.
Таблица 7 - Реакция растений, произраставших на засоленном фоне на дополнительное внесение 1 % NaCl (вегетационный опыт, фаза бутонизации)
Культура, сорт Вариант Состояние растений через часов
24 72
Горох - Уладовский 303 Хлоридное засоление + ЫаС! Завядание 50 % растений, некротирование листьев Отмирание верхних листьев, рост прекращен
Сульфатное засоление + ЫаС! Гибель через 18 часов -
Нут - Совхозный 14 Хлоридное засоление + ЫаС! Верхушки поникли, некрозы, пожелтение листьев Полная потеря тургора, рост прекращен
Сульфатное засоление + ЫаС! Гибель через 16 часов -
Чина -Степная 287 Хлоридное засоление + ЫаС! Частичная потеря тургора, некротирование листьев Растения поникли, рост продолжается
Сульфатное засоление + ЫаС! Гибель через 24 часа -
Чина -Степная 21 Хлоридное засоление + ЫаС! Полная потеря тургора, отмирание листьев Гибель 70 % растений, рост прекращен
Сульфатное засоление + ЫаС! Гибель через 16 часов -
Солеотравление, выразившееся в потере тургора листьев и их некротировании, у чины Степная 287 проявляется слабее по сравнению с сортом Степная 21 и другими культурами. Наибольшую устойчивость к дополнительному засолению проявили растения, произраставшие на хлоридном засолении, а на фоне сульфатного засоления растения весьма чувствительны кхлоридам.
Результаты наблюдений за состоянием зернобобовых культур после солевого воздействия при их произрастании на незасоленной и засоленной почвах свидетельствуют о наличии сопряженности между уровнем солеустойчивости и интенсивностью ростовых процессов у растений после дополнительного внесения солей.
Таким образом, большей устойчивостью к солевому воздействию среди исследованных зернобобовых культур характеризуется чина. Однако в пределах каждой культуры имеются сорта различной степени солеустойчиво-сти, которые характеризуются неодинаковым угнетением ростовых параметров. При изменяющихся уровнях засоления почвы варьирует относительная урожайность зернобобовых культур. На слабозасоленной почве (0,130,21 %) более высокие урожаи дает горох, где он превосходит нут и чину соответственно на 2,7 и 3,4 ц/га. На почвах с большей засоленностью (0,42-0,49 %) чина превышает горох на 2,5 ц/га и продуктивность снижается по ряду: чина, нут, горох.
Литература
1. Беловолова А. А., Громова Н. В. Влияние засоленных почв на урожайность зерна озимой пшеницы // Эволюция и деградация почвенного покрова : сб. науч. тр. по материалам V Международной научной конференции. Ставрополь, 2017. С. 198-199.
References
1. Belovolova A. A., Gromova N. V. Influence of saline soils on productivity of grain of winter wheat // Evolution and degradation of soil cover : collection of scientific papers based on the materials of the V International Scientific Conference. Stavropol, 2017. P. 198-199.
26
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
2. Беловолова А. А. Формирование урожайности озимой пшеницы на среднезасолен-ных почвах // Эволюция и деградация почвенного покрова : сб. науч. статей по матер. IV Междунар. науч. конф. / СтГАУ. Ставрополь, 2015. С. 175-178.
3. Дорожко Г. Р., Власова О. И., Цховре-бов В. С. Развитие земледелия Ставрополья // Эволюция и деградация почвенного покрова : сб. науч. статей по матер. V Междунар. науч. конф. / СтГАУ. Ставрополь, 2017. С. 249-251.
4. Агеев В. В., Подколзин А. И. Длительные стационары - основа теории и практики агрохимии // Агрохимический вестник. 2005. № 4. С. 5-7.
5. Динамика содержания цинка в почвах Ставропольского края / А. И. Подколзин, А. Ю. Олейников, М. С. Сигида, А. В. Вос-кобойников // Агрохимический вестник. 2018. № 4. С. 51-54.
2. Belovolova A. A. Formation of productivity of winter wheat on medium saline soils // Evolution and degradation of soil cover : collection of scientific articles based on the materials of the IV International Scientific Conference / SSAU. Stavropol, 2015. P. 175-178.
3. Dorozhko G. R., Vlasova O. I., Tskhovre-bov V. S. Development of agriculture in the Stavropol region // Evolution and degradation of the soil cover : collection of scientific articles based on the materials of the IV International Scientific Conference / SSAU. Stavropol, 2017. P. 249-251.
4. Ageev V. V., Podkolzin A. I. Long-term hospitals - the basis of the theory and practice of agrochemistry // Agrochemical bulletin. 2005. № 4. P. 5-7.
5. Dynamics of zinc content in soils of the Stavropol Region / A. I. Podkolzin, A. Yu. Olei-nikov, M. S. Sigida, A. V. Voskoboinikov // Agrochemical Bulletin. 2018. № 4. P. 51-54.
