Особенности формирования симбиотического аппарата и урожайность гороха посевного в контрастных метеорологических условиях

Автор: Озякова Екатерина Николаевна, Поползухина Нина Алексеевна, Омельянюк Людмила Валентиновна, Макушина Ирина Геннадьевна, Храпатая Анастасия Владимировна, Корнилова Виктория Андреевна

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Рубрика: Сельскохозяйственные науки

Статья в выпуске: 3 (3), 2011 года.

Бесплатный доступ

В контрастных условиях среды проведено изучение сортообразцов гороха различных морфотипов по уровню формирования симбиотического аппарата и урожайности зерна.

Горох, метеорологические условия, сорт, азотфиксация, симбиотический аппарат, клубеньки, урожайность

Короткий адрес: https://sciup.org/142198732

IDR: 142198732

Текст научной статьи Особенности формирования симбиотического аппарата и урожайность гороха посевного в контрастных метеорологических условиях

Биологизация и экологизация земледелия, активно разрабатываемые в последнее время, предполагают обогащение почвы органическим веществом, укрепление ее энергетики, повышение продуктивности и качества растениеводческой продукции. Важная роль в осуществлении этих задач принадлежит процессу вовлечения ресурсов биологического азота бобовыми растениями путем симбиотической азотфиксации [1, 2]. Поступление биологического азота в конкретный агроценоз определяется эффективным симбиозом бобовых культур с клубеньковыми бактериями и зависит от генотипа растения-хозяина, количественного и качественного состава диазотрофов, а также обусловлено гидротермическими условиями, свойствами почвы, применяемой агротехникой и др.

Объекты и методы исследований

В качестве объекта исследований использовали 4 сортообразца гороха посевного различных морфотипов: Омский 7, Омский 9, Демос, Л 37/03. Исследования проводились в 2006 - 2010 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ГНУ СибНИИСХ в южной лесостепи Западной Сибири.

Почва опытного участка представлена черноземом выщелоченным среднемощным тяжелосуглинистым с пахотным горизонтом 25-30 см, содержанием гумуса 6,3 - 6,5%, суммой поглощенных оснований 26 - 48 мг экв./100 г, рН сол – 6,5 - 6,7 (по данным лаборатории агрохимии СибНИИСХ).

Полевые опыты закладывались на делянках площадью 10 м2, повторность опыта четырехкратная, размещение делянок рендомизированное. Предшественник – яровая пшеница после кукурузы, норма высева – 1 млн. всхожих зерен на гектар. Посев проводили сеялкой ССФК-7,0, уборку – комбайном «Хеге 125» в фазу полной спелости.

Агротехника - общепринятая для зоны. Учет урожайности зерна - сплошным обмолотом делянок с приведением к базисной влажности и 100% чистоте. Учет количества, массы азотфиксирующих клубеньков проводили по методике Г.С. Посыпанова (1983).

Агрометеорологические условия в годы исследований изучались по материалам наблюдений Омской метеорологической станции.

Статическую обработку экспериментальных данных осуществляли по методике Б.А. Доспехова (1985) на персональном компьютере по специально разработанным программам.

Результаты и их обсуждение

Проведенные ранее исследования [3] показали, что в изменчивость урожайности зерна гороха посевного, признаков клубенькообразования весомый вклад вносят условия года (93,8 и 75,5%), генотипические особенности (4,3 и 18,0%), а также их взаимодействие (1,9 и 6,7%). Между урожайностью зерна и признаками клубенькообразования выявлена корреляционная зависимость средней силы (r=0,53-0,57).

Годы проведения исследований (2006-2010) были достаточно контрастны. По характеру распределения осадков в критический для гороха период (июнь - июль) 2010 г. был засушливым (ГТК=0,80), 2006 г. и 2008 г. – умеренно увлажненными (ГТК=1,35 и 0,99), 2007 г. и 2009 г. - с количеством осадков, значительно превосходящим среднемноголетние показатели (ГТК=3,03 и 2,93).

Весеннее обследование опытного поля показало, что в условиях отчетных периодов наибольший запас продуктивной влаги перед посевом зернобобовых культур в пахотном слое почвы (0-20 см) отмечался в 2007, 2008 и 2009 гг., что по шкале увлажнения почвы (по А.М. Ильину) соответствует градации – умеренно влажная. Недостаточно влажная почва была в 2006 и 2010 гг., запасы продуктивной влаги составляли 13,3 мм и 11,3 мм соответственно. Метровый слой почвы характеризовался как умеренно влажный в 2006, 2008 и 2010 гг. и влажный – в 2007 и 2009 гг.

Обеспеченность верхнего 40-сантиметрового слоя почвы нитратным азотом весной перед посевом в 2010 г. была низкая, в 2007 - 2009 гг. - средняя, в 2006 г. – высокая. Обеспеченность подвижным фосфором во все годы исследований - высокая, а обменным калием – очень высокая.

Динамика образования симбиотического аппарата у сортов гороха за годы исследований представлена в таблице 1.

В среднем за 2006 - 2010 гг. максимальное развитие симбиотического аппарата отмечалось в фазу цветения, в среднем по сортам формировалось 25,8 шт. клубеньков, их масса составила 209,5 мг на растение. В фазу плодообразования и количество, и масса клубеньков значительно уменьшились. Однако отмеченная закономерность была характерна не для всех сортов гороха. Исключением был сорт гороха Омский 7, у которого пик клубенькообразова-ния приходился на фазу бутонизации. Особенно это характерно в годы экстремальные – засушливые, либо чрезмерно увлажненные. В годы умеренно увлажненные нарастание симбиотического аппарата, как и у остальных сортов, проходило до фазы цветения.

В среднем за годы исследований наиболее мощный симбиотический аппарат сформировал сортообразец Л 37/03 – количество клубеньков на 1 растение составило 80,6 шт., их масса - 601,9 мг (таблица 2). Свое безусловное лидерство над другими сортами он продемонстрировал в 2006, 2007 и 2008 гг. В 2009 и 2010 гг. по изучаемым показателям сортообра-зец Л 37/03 был на уровне или несколько уступал сорту - стандарту Омский 7. Наряду с выявленным сортообразцом следует отметить и сорт Демос, который также характеризовался высокими показателями клубенькообразования.

Условия гидротермического обеспечения вегетационного периода в 2008 и 2010 гг. были наиболее благоприятными для формирования симбиотического аппарата (ГТК=0,90 и 0,73). В 2006 г. (ГТК=1,30) на корнях растений гороха образовалось небольшое количество мелких, трудноотделимых клубеньков, процесс жизнедеятельности которых угнетался неравномерным увлажнением, значительными колебаниями среднесуточной температуры воздуха и высокой концентрацией нитратного азота (15,2 мг/кг в слое 0-40 см перед посевом). К фазе плодообразования из-за переизбытка влаги в почве азотфиксирующие клубеньки на корнях в 2009 г. (ГТК=3,52) полностью деградировали и превратились в безжизненную кашицеобразную массу.

Таблица 1

Динамика формирования симбиотического аппарата на корнях растений сортообразцов гороха

Сортообразец	Год	Фаза бутонизации		Фаза цветения		Ф плодооб	аза разования
Сортообразец	Год	<• CJ 2 м s н § 5 У ” § £ о о M H « § g	8 S S и И й св о У § <О &	° и s § § 5 У § £ cj « § g	8 S у и И Й св о У § <О &	2 й ^s § § 5 У § £ cj cd « § g	8 S у и И Й св о У § <О &
Омский 7	2006	6,0	17,4	9,0	63,0	4,0	19,4
	2007	17,0	51,0	18,0	113,4	7,0	35,3
	2008	15,7	70,6	24,0	169,2	16,8	91,6
	2009	43,9	415,3	26,3	148,7	0	0
	2010	40,7	280,0	17,3	200,0	25,2	140,0
	Среднее	24,7	166,9	18,9	138,9	10,6	57,3
Омский 9	2006	6,2	7,4	8,0	44,0	2,8	9,8
	2007	7,0	9,1	11,6	66,1	5,0	18,5
	2008	13,7	54,8	26,4	171,6	16,3	73,4
	2009	23,2	55,48	19,3	90,3	0	0
	2010	26,5	220,0	27,8	140,0	7,5	20,0
	Среднее	15,3	69,4	18,6	102,4	6,3	24,3
Демос	2006	8,0	28,4	13,0	91,6	6,0	30,0
	2007	12,4	49,6	34,0	244,8	13,2	72,0
	2008	13,2	70,6	37,4	319,8	19,0	127,0
	2009	36,7	268,6	29,1	294,7	0	0
	2010	23,2	190,0	17,8	250,0	12,7	70,0
	Среднее	18,7	121,4	26,3	240,2	10,2	59,8
Л 37/03	2006	10,0	38,0	15,0	113,2	9,0	55,6
	2007	25,0	100,0	78,0	631,8	20,0	128,2
	2008	28,6	153,0	54,3	513,1	21,0	160,4
	2009	42,1	311,4	28,8	154,9	0	0
	2010	24,3	230,0	21,3	370,0	25,7	50,0
	Среднее	26,0	166,5	39,5	356,6	15,1	78,8
Среднее по опыту		21,2	131,0	25,8	209,5	10,6	55,1

Таблица 2

Симбиотический аппарат растений гороха за вегетационный период

Сорто-образец	2006 г.		2007 г.		2008 г.		2009 г.		2010 г.		В среднем за 2006-2010 гг.
Сорто-образец	Кк^*	Мк^**	Кк	Мк	Кк	Мк	Кк	Мк	Кк	Мк	Кк	Мк
Омский 7	19,0	99,8	42,0	199,7	56,5	331,4	70,2	564,0	83,2	620,0	54,2	363,0
Омский 9	17,0	61,2	23,6	93,7	56,4	299,8	42,5	145,8	61,8	380,0	40,2	196,1
Демос	27,0	150,0	59,6	366,4	69,6	517,4	65,8	563,3	52,8	510,0	55,0	421,4
Л 37/03	34,0	206,8	123,0	860,0	103,9	826,5	70,9	466,3	71,3	650,0	80,6	601,9
Среднее по опыту	24,2	129,4	62,0	379,9	71,6	493,8	62,3	434,8	67,3	540,0	57,5	395,6

* - количество клубеньков, шт.;

** - масса клубеньков, мг.

Стабильная урожайность – это результат адаптивности сорта к условиям возделывания, изменяющимся в довольно широком диапазоне. Наиболее высокий уровень урожайности у всех сортообразцов отмечался в наиболее благоприятном по метеорологическим условиям 2008 г. - 3,72 т/га (таблица 3).

Таблица 3

Урожайность зерна сортообразцов гороха

Год	Омский 9, стандарт	Омский 7		Демос		Л 37/03		Среднее по опыту
Год	т/га	т/га	± к ст-ту	т/га	± к ст-ту	т/га	± к ст-ту	т/га
2006	2,66	2,78	0,12	2,78	+0,12	3,06	+0,40	2,82
2007	2,74	2,76	0,02	2,85	+0,11	3,33	+0,59	2,92
2008	3,52	3,55	0,03	3,66	+0,14	4,16	+0,64	3,72
2009	3,01	2,62	-0,39	2,38	-0,63	3,03	+0,02	2,76
2010	3,01	3,69	+0,68	2,63	-0,38	3,34	+0,33	3,17
Среднее	2,99	3,08	+0,09	2,86	-0,13	3,38	+0,40	3,08

НСР 05 : 2006 г. - 0,27; 2007 г. - 0,30; 2008 г. - 0,33; 2009 г. – 0,30; 2010 г. – 0,31

В среднем за 5 лет наиболее урожайной среди изученных сортообразцов гороха был Л 37/03 – 3,38 т/га. Этот сортообразец, исключая 2009 г., ежегодно достоверно превышал стандарт по уровню урожайности зерна.

Крайне неблагоприятная метеорологическая обстановка 2006 г. (недобор осадков в период всходы – цветение на фоне повышенных температур воздуха) в значительной мере ограничила урожайность зерна сорта Омский 9 (2,66 т/га).

Сорта Омский 7 и Демос в 2009 г. значительно уступили по урожайности стандарту Омский 9 и сортообразцу Л 37/03 по следующим причинам: 1) из-за низкой полевой всхожести семян, соответственно 82% и 76%; 2) в первой декаде июня развитие растений гороха после появления полных всходов проходило в условиях резко выраженной засухи: осадков не было вообще, а среднесуточная температура воздуха превысила среднемноголетний показатель на 4,60С. В результате у наименее устойчивого к засухе полукороткостебельного сорта Демос часть всходов погибла, и сохранность растений (89%) оказалась ниже на 5-10%, чем у длинностебельных генотипов; 3) в первую декаду августа, в период начала созревания бобов, выпало 104 мм осадков (473% от средней многолетней), что стало причиной значительных потерь репродуктивных органов у склонного к повторному отрастанию листочков сорта Омский 7 не только на нижних ярусах растений из-за сильного полегания стеблестоя и развития процессов гниения вегетативной массы, но и гибели бутонов и завязей на верхних плодоносах из-за недостатка питания, вызванного значительным угнетением корневой системы.

Выводы

Установлено, что формирование симбиотического аппарата и урожайность зерна у гороха в значительной мере определяются как генотипом сорта, так и гидротермическими условиями года, запасами продуктивной влаги и основных элементов питания в почве перед посевом. Наиболее благоприятными условиями для формирования симбиотического аппарата и урожайности зерна являются гидротермическое обеспечение вегетационного периода на уровне ГТК=0,73-0,90, низкое и среднее содержание нитратного азота и достаточные запасы продуктивной влаги в почве перед посевом.

Выявлен сортовой полиморфизм по величине симбиотического аппарата и урожайности. Наиболее стабильное формирование этих показателей было характерно для сортообраз-ца Л 37/03, у которого образовывалось от 34 до123 клубеньков на растение с массой от 207 до 860 мг/растение и максимальная за годы исследований урожайность – 3,38 т/га. Выделенный высокоурожайный образец уникален по эффективности симбиотической азотфиксации, является наиболее приспособленным к меняющимся метеоусловиям региона, обеспечивает высокий выход белка с гектара и, безусловно, может быть рекомендован для передачи на Государственное сортоиспытание.

Список литературы Особенности формирования симбиотического аппарата и урожайность гороха посевного в контрастных метеорологических условиях

Мишустин, Е.Н. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс/Е.Н. Мишустин, В.К. Шильникова. -М.: Наука, 1973. -149 с.
Умаров, М.М. Роль микроорганизмов почв в балансе азота в биосфере/М.М. Умаров//Почвы -национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 9-13 августа 2004 г.). Кн. 1. -Новосибирск: «Наука-центр», 2004. -С. 373-375.
Озякова, Е.Н. Урожайность и особенности формирования симбиотического аппарата у сортообразцов зернобобовых культур в южной лесостепи Западной Сибири: дис. канд. с. -х. наук: 06.01.05./Е.Н. Озякова. -Омск, 2009. -182 с.

Статья научная