Результаты первичной интродукционной оценки сои в условиях средней тайги Западной Сибири

Правительство Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (ХМАО-Югры) в связи с поставленной задачей импортозамещения уделяет особое внимание развитию растениеводства в регионе. Однако экстремальные почвенно-климатические условия средней тайги Западной Сибири ограничивают ассортимент перспективных источников для возделывания кормового сырья и земельных ресурсов для заготовки высококачественного корма. Одним из возможных способов для разработки стратегии развития растениеводства на северном пределе земледелия и обогащения малопродуктивных сенокосно-пастбищных угодий может стать интродукция в регион новых высокобелковых кормовых культивируемых культур, которые характеризуются широким эколого-биологическим потенциалом и высокими кормовыми достоинствами [Жученко, 2001]. Большой интерес в настоящее время, по нашему мнению, вызывает уникальная по биологическим особенностям и перспективная сельскохозяйственная культура – соя ( Glycine max (L.) Merr.). Данная культура – одна из важнейших белково-масличных культур в мировом земледелии [Акулов, Васильчиков, 2014]. К концу 2022 г. посевные площади под сою в РФ достигли 3.4 млн га с перспективой на увеличение площадей соясеяния до 5 млн га [Горгулько, Дидович, Пась, 2023]. Ценность данной культуры определяется высоким содержанием перевариваемого белка, витаминов (особенно каротина), кормовых единиц, фосфора, кальция по сравнению с другими бобовыми культурами [Кормление …, 2019]. Не стоит забывать, что проблема органического вещества в почвах является одной из основных лимитирующих возделывание кормовых трав в регионе. Соя, как бобовая культура, может стать одним из элементов биологического земледелия для восстановления и улучшения низкоплодородных кислых подзолистых почв [Волкова, 2018; Мустафаев, 2018; Симбиотическая …, 2018]. В настоящее время соя возделывается в более чем 20 регионах России [Дорохов, Белышкина и др., 2019; Козлова, Новак, Яндьо, 2023]. В процессе вегетации культурные растения, особенно в условиях умеренных и северных широт, часто подвергаются влиянию различных стрессовых факторов. Одним из важнейших агроприемов для повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды должна быть бактеризация семян сои микробными препаратами на основе клубеньковых бактерий [Муравьев, Сергеева, 2017; Сеферова, Вишнякова, 2018; Мнатсаканян, 2021; Волобуева, 2022; Горгулько, Дидович, Пась, 2023; Belyavskaya et al., 2023].

Проблема расширения ассортимента кормовых трав на северном пределе земледелия является весьма актуальной задачей. В решении данного вопроса большая роль отводится ботаническим садам [Ткаченко, 2018]. Исследования, направленные на изучение перспективности и успешности интродукции новой для региона культуры сои, могут стать не только крупным резервом пополнения ресурсов полноценного растительного белка, но и будут способствовать разработке адаптивных технологий возделывания и созданию прочной кормовой базы.

Цель работы – изучить эколого-биологические особенности и целесообразность применения препарата «Хайкоут Супер Соя» , а также дать оценку перспективности возделывания сои культурной сорта ‘СК Артика’ на зеленый корм в условиях ХМАО-Югры.

Материалы и методы исследований

Полевой опыт по первичной оценке перспективности возделывания культурной сои сорта ‘СК Артика’ на зеленый корм и эффективности применения биопрепарата «Хайкоут Супер Соя», содержащего клубеньковые бактерии штамма Bradyrhizobium japonicum , проводился на базе ботанического сада Сургутского государственного университета в 2023 г. (рис. 1).

Рис. 1. Расположение пункта интродукции сои сорта ‘СК Артика’ (Сургутский р-н, г. Сургут)

[Map of the location of the point of introduction of soybean variety ‘SK Artiki’ (Surgut district, Surgut) ]

Район интродукционного исследования расположен в ХМАО-Югре, в центральной части ЗападноСибирской равнины на правом берегу р. Оби, относящийся к третьему агроклиматическому району [Сергеев, 1972; Экология Ханты-Мансийского …, 1997; Особо охраняемые природные территории Югры, 2016]. Район характеризуется континентально-циклоническим типом климата [Атлас Ханты-Мансийского …, 2004] с недостаточной теплообеспеченностью и избыточным переувлажнением [Физическая география …, 2006].

Объектом исследования послужил сорт сои ‘СК Артика’, относящийся к подвиду маньчжурская (subsp . manshurica ) разновидности – скороспелая (var. praecox ). Оригинатором сорта является ООО Компания «СОКО», авторы сорта – А.В. Кочегура и А.В. Щегольков. Данный сорт характеризуется пластичностью, высокой устойчивостью к растрескиванию плодов и полеганию. Также исследуемая культура обладает повышенным содержанием протеина (41–43%) и масла (21–23%) в семени. Тип роста растения – полудетерминантный, со средней высотой надземных побегов, ветвистость – пониженная, угол отхождения от главного стебля – острый, опушение растения – серое, высота прикрепления нижнего боба – 12– 14 см, венчик цветка – белый. Вегетационный период в зависимости от зоны возделывания составляет от 80 до 110 дней, урожайность зеленой массы – от 2.16 до 3.82 т/га. Сумма эффективных температур для созревания семян варьирует в пределах 1750–1850°С. Регионы возможного соясеяния от 44 до 55°с.ш. без десикации. Сорт ‘СК Артика’ включен в Госреестер для возделывания в Восточно-Сибирском, Западно-Сибирском, Уральском, Средневолжском, Северно-Кавказском, Центрально-Черноземном, ВолгоВятском и Центральном регионах. Также рекомендован для возделывания в Тульской и Курганской обл., Краснодарском и Красноярском краях. Семенной материал для интродукционных испытаний получен из ООО Компании «СОКО» (г. Краснодар).

В исследованиях использовался биопрепарат «Хайкоут Супер Соя», содержащий клубеньковые бактерии штамма Bradyrhizobium japonicum , вступающие в симбиоз с корнями бобовых растений сои и переводящие фиксируемый атмосферный азот в доступную для растений аммонийную форму. Семена сои инокулировали препаратом непосредственно перед посевом согласно рекомендациям производителя. В период вегетации проводилась систематическая ручная прополка.

Интродукционное изучение сои проводили по методике Б.А. Доспехова [1985], методом рандомизированных организованных повторений в 3-кратной повторности. Площадь учетной делянки – 1.5 м2. Схема опыта включала: 1) контроль (посев сухих семян); 2) предпосевная бактеризация семян сои препаратом «Хайкоут Супер Соя».

Посев сои проводили ручным способом 21.06.2023 г. Почвы интродукционного участка песчаные, подзолистые, кислые (рН = 5.2), с содержанием гумуса 5.6% (по Тюрину), аммонийного азота 3.9 мг/кг почвы (по ЦИНАО), нитратного азота 129 мг/кг почвы (ионометрический метод), подвижных форм фосфора – 396 мг/кг почвы и обменного калия – 67 мг/кг почвы (по Кирсанову).

С целью выявления отношения сои к экологическим условиям пункта интродукции использовали следующие показатели: расчет гидротермического коэффициента (ГТК), фенологические наблюдения, учет ассимиляционной поверхности растений, оценка и учет урожайности. Кормовую оценку проводили по общепринятым методикам [Работнов, 1954; Селиванов, 1958; Ничипорович, 1966; Методика полевого опыта…, 1971]. Определение химического состава растительных проб, отобранных в конце вегетации, проводили в аккредитованной агрохимической лаборатории г. Йошкар-Олы. Статистическую обработку полученных данных проводили на основе методов дисперсионного и корреляционного анализа с применением пакетов программ Microsoft Office Excel 2011 и Matrix.

Результаты и обсуждение

Метеорологические условия вегетационного сезона 2023 г. были в целом типичны для района исследования и характеризовались умеренным температурным режимом и достаточным поступлением влаги с атмосферными осадками (табл. 1).

Таблица 1

Метеорологические условия вегетационного сезона по данным метеостанции г. Сургута (2023 г.) [Hydrothermal regime of the growing season according to data from the Surgut station (2023)]

Месяц	Температура, °С				∑ Осадки, мм		ГТК
	Фактическая	Среднемноголетняя	Сумма температур		Фактическая	Среднемноголетняя
			≥5°С	≥10°С
Май	8.5	3.4	461	430	47.8	29.9	1.1
Июнь	13.5	14.4	554	554	64.5	57.0	1.2
Июль	20.3	18.2	791	791	54.9	76.0	0.7
Август	20.6	14.4	763	763	78.8	69.0	1.0
Итого	15.7	12.6	1793.1	1597.3	245.6	232.0	0.8

Сложившиеся погодные условия в исследуемый период отличались значительным переувлажнением и повышением температуры воздуха на 3°С относительно среднемноголетних значений. Количество влаги, выпавшее в виде атмосферных осадков, превышало среднемноголетний показатель на 13.6 мм. При этом в мае отмечены переизбыток поступления влаги на 18 мм и увеличение среднесуточной температуры воздуха на 5°С (ГТК = 1.1). Необходимо отметить, что в мае в ночное время наблюдалось понижение температуры воздуха до –6°С. Температурный режим в июне месяце, когда проводился посев сои, существенно не отличался от среднемноголетних значений, но наблюдалось незначительное переувлажнение. Температура воздуха в ночное время понижалась до 2–5°С Гидротермический режим был наиболее близок к среднемноголетней норме, значение которой составляет 1.4. Наиболее засушливым был июль, в период активного роста, развития и формирования вегетативной массы сои. Коэффициент увлажнения составил 0.7. Период развития генеративных органов сои пришёлся на август при сумме активных температур воздуха (≥10°С) 763 С, ГТК за изучаемый период составил 1.0. Наблюдалось превышение температуры воздуха на 6°С и выпавших осадков на 9 мм от среднемноголетнего показателя.

Продолжительность периодов развития интродуцентов в экстремальных почвенно-климатических условиях пункта интродукции является одним из лимитирующих показателей для возделывания сои.

Анализ межфазных периодов роста и развития сои показал, что в условиях пункта интродукции в зависимости от варианта опыта всходы появились через 15–20 сут. после посева в первой декаде июля. Продолжительность периода всходы – цветение составила от 60 до 65 суток (с 4 июля по 17 августа). Окончание вегетационного периода и срезка вегетативной массы для проведения учетов и анализов пришлись на период бобообразования, в период зеленой спелости бобов. В период восковой и полной спелости бобов растения сои сорт ‘СК Артика’ не вступили (рис. 2).

Рис. 2. Соя, сорт ‘СК Артика’, в условиях интродукции, конец вегетации, фаза бобообразования, 2023 г. Вариант опыта: А – Контроль; Б – Инокуляция Хайкоут Супер Соя

[Soybean, variety SK Artika, under introduction conditions, end of growing season, bean formation phase Experiment option: A – Control; B – Inoculation of Highcoat Super Soybean]

Инокуляция семян сои культурной перед посевом бактериальным препаратом «Хайкоут Супер Соя» ускорила наступление появления всходов на трое суток (4 июля), а в период всходы – полное цветение – на пять дней (10 августа).

В условиях интродукции высота надземных побегов растений сои к концу вегетационного периода в среднем по трем повторностям опыта (в зависимости от варианта опыта) варьировала от 31±1.15 (V = 1.15) до 86±1.15 (V = 2.05) см.

Анализ биометрических показателей листового ряда стеблей сои в среднем показал, что одно растение формирует от 4.5±0.36 (V = 20.5) до 7.5±0.28 (V = 19.3) листочков длиной от 4.9±0.4 (V = 27.1) до 8.2±0.59 (V = 23.1) см и шириной от 2.8±0.27 (V = 33.4) до 4.2±0.31 (V = 23.2) см, от 7±0.82 (V = 15.2) до 15±1.3 (V = 18.3) штук соцветий, и от 3±0.95 (V = 17.4) до 18±1.2 (V = 21.4) штук бобов длиной от 1.8±0.43 (V = 27.7) до 2.41±0.32 (V = 37.5) см (рис. 3, 4).

■ Контроль ИХайкоут СуперСоя

Рис. 3. Морфометрические показатели надземного побега сои культурной сорт ‘СК Артика’ в условиях интродукции по вариантам опыта, 2023

[Morphometric indicators of above-ground shoots of soybean cultivar ‘SK Artika’ under conditions of introduction according to experimental options, 2023 ]

Рис. 4. Соя, сорт ‘СК Артика’, в условиях интродукции, конец вегетации, 2023 г.

Вариант опыта: А – Контроль; Б – Инокуляция Хайкоут Супер Соя

[Soybean, variety SK Artika, under introduction conditions, end of growing season, 2023 Experiment option: A – Control; B – Inoculation of Highcoat Super Soybean]

Анализ морфометрических показателей сои культурной в условиях пункта интродукции в среднем по трем повторностям опыта показал целесообразность применения бактеризации семян препаратом «Хай-коут Супер Соя» для инокуляции посевного материала. К концу вегетационного периода высота надзем- ных побегов в данном варианте опыта составила 77–86 см, что достоверно превышая (p ≤ 0.05) контрольные показатели на 56–64%. Растения контрольного варианта опыта уступали по всем остальным изучаемым параметрам в 1.5–2 раза, а по количеству сформировавшихся бобов – в 6 раз.

Результаты полевых опытов показали, что у контрольных образцов сои в условиях интродукции симбиотический аппарат не сформировался, о чем свидетельствует полное отсутствие на главном корне растений азотфиксирующих клубеньков. У растений сои, подвергнутых бактеризации семян перед посевом препаратом «Хайкоут Супер Соя», к концу вегетации в фазе бобообразования на корневой системе одного растения было образовано в среднем до 3.6±0.97 (V = 56.1) клубеньков, общая масса которых составила 7.4±0.63 (V = 28.3) мг (рис. 5).

Рис. 5. Корневая система сои сорт ‘СК Артика’ с клубеньковыми бактериями в условиях интродукции, конец вегетации, 2023 г.

Вариант опыта: А – Контроль; Б – Инокуляция Хайкоут Супер Соя

[Root system of soybean variety SK Artika with nodule bacteria under introduction conditions, end of growing season 2023

Experiment option: A – Control; B – Inoculation of Highcoat Super Soybean]

Для оценки питательной ценности в конце вегетационного сезона был проведен биохимический анализ сухой массы исследуемой культуры. По полученным результатам было установлено, что изучаемые приемы возделывания сои культурной не оказали существенного влияния на кормовую ценность вегетативной массы интродуцента (табл. 2).

Таблица 2

Содержание питательных веществ в сухой массе сои сорт ‘СК Артика’ в условиях интродукции, % на абсолютно сухое вещество

[Nutrient content in the dry mass of soybean variety ‘Artika’ under introduction conditions, % on absolutely dry matter]

Показатель	Контроль	«Хайкоут Супер Соя»
Массовая доля сухого в-ва, %	93	92.8
Массовая доля азота,%	2.5	2
Массовая доля протеина,%	15.2	13
Массовая доля клетчатки, %	19.5	19.7
Массовая доля золы,%	8.7	7.6
Массовая доля сырого жира, %	2.8	2.4
Кормовые единицы, корм. ед	0.91	0.91
Обменная энергия, МДж/кг	10.6	10.6
Перевариваемый протеин, г/кг	96	78

Содержание сырого протеина в фазу бобообразования сои варьировало в пределах от 13 до 15.2%. При применении препарата «Хайкоут Супер Соя» отмечено снижение содержания массовой доли сырого протеина на 2.2% и сбора перевариваемого протеина на 18 г/кг к контролю.

Учет продуктивности зеленой массы сои в конце вегетационного периода в среднем показал значительное преимущество бактеризации семян сои культурной сорт ‘СК Артика’ препаратом «Хайкоут Супер Соя» в сравнении с контрольными показателями (табл. 3).

Таблица 3

Продуктивность зеленой массы сои культурной, сорт ‘СК Артика’, и ее элементов в условиях интродукции, конец вегетации 2023 г.

[Productivity of green mass of cultivated soybean, Artika variety, and its elements under introduction conditions, end of growing season 2023]

Показатель	Контроль	«Хайкоут Супер Соя»
Сырая масса 1 стебля, г	1.6	4.1
Сырая масса листьев	1.8	5.1
Облиствененность, %	53.0	56.5
Сырая масса бобов, г	0.2	0.4
Продуктивность ЗМ 1 растения, г	2.5	9.6
Зеленая масса, ц/га	12.4	106.6
Воздушно-сухая масса, ц/га	5.2	33.9
Абсолютно сухое вещество, ц/га	4.8	33.4
Сбор с 1 га кормовых единиц	4.4	30.4
Сбор с 1 гаперевариваемого протеина	0.5	2.4

В фазу плодообразования в конце вегетационного периода сои максимальный сбор зеленой массы и сухого вещества получен в варианте с бактеризацией семян сои. В среднем по трем площадкам продуктивность зеленой массы одного растения была выше контрольных экземпляров на 3.8%, а сбор сырой зеленой массы – на 8.6%, а абсолютно сухого вещества – на 7%. Наибольший сбор кормовых единиц и перевариваемого протеина с 1 га также получен в варианте с применением препарата «Хайкоут Супер Соя» для инокуляции сои перед посевом.

Заключение

Таким образом, впервые в полевом опыте, проведенным на северном пределе земледелия в подзоне средней тайги Западной Сибири в условиях г. Сургута, доказана перспективность возделывания сои сорта ‘СК Артика’ на зеленый корм и введение ее в кормопроизводство региона.

Результаты исследования свидетельствуют, что предпосевная бактеризация семян сои культурной сорт ‘СК Артика’ препаратом «Хайкоут Супер Соя», содержащим штамм бактерий Bradyrhizobium japonicum , способствовала удлинению вегетационного периода растений при более низкой обеспеченности теплом за счет сокращения основных фенологических фаз. Наблюдалось снижение стрессового влияния лимитирующих факторов, что способствовало ускорению ростовых процессов культуры и формированию высоких урожаев сои в экстремальных почвенно-климатических условиях пункта интродукции.

Однако необходимо дальнейшее изучение эколого-биологических и эколого-физиологических особенностей адаптации сои с целью подбора адаптированной технологии возделывания культуры в условиях средней тайги Западной Сибири.