Урожайность сортов гороха при использовании инокулянта в условиях юга Нечерноземья

В последние годы разные отрасли животноводства активно развиваютсянапромышленнойоснове, котораяпредполагаетвключение в рацион животных значительного количества высокобелковых концентратов. Увеличиваются требования к обеспеченности белком кормовой единицы. Особенно актуально это становится в стойловый период [1]. Благодаря этому потребность в растительном белке постоянно растет.

Для решения вопроса обеспечения потребности отрасли в растительном белке проблему необходимо решать комплексно. Среди основных задач следует выделить необходимость корректировки структуры посевных площадей с увеличением доли зернобобовых культур, повышение урожайности и содержания протеина. Для этого целесообразно разработать систему совместного применения разных удобрений (органических, минеральных), средств защиты растений и совершенствование агротехнических приемов возделывания культур [2].

В системе комплекса этих мероприятий особое место должны занимать прием инокуляции семян зернобобовых культур [3].

Благодаря симбиозу бобовых растений с бактериями рода Rhizobium они способны усваивать азот из воздуха. Клубеньки фиксируют азот из атмосферы и переводят в аммонийную форму, доступную для усвоения. Это удовлетворяет потребность растений в азоте до 80%. При этом в почве после уборки бобовых культур остается до 300 кг/ га доступного азота для последующей культуры севооборота. Помимо этого развивается почвенная микробиота, которая переводит другие питательные элементы в легкоусвояемую растениями форму [4].

Идея использовать бактерии для улучшения образования клубеньков и усиления фиксации атмосферного азота возникла еще в XIX веке в Германии. В настоящее время в разных странах мира используются препараты на основе клубеньковых бактерий [5].

Особенно необходимо применять инокулянты для обработки семян, если в севообороте нет перекрестно заражающихся растений. Если бобовые растения ранее не возделывались на поле, то клубеньки на корнях не сформируются. Тогда решить данную проблему можно только с помощью инокуляции. Благодаря этому повысится урожайность культуры и количество белка в продукции [6].

Опубликованные исследования подтверждают важность инокуляции бобовых, выращиваемых на новом поле. Однако, вопрос о необходимости проведения инокуляции на участках с длительным возделыванием бобовых культур, требует дополнительного изучения.

С одной стороны, в почве клубеньковые бактерии содержатся в достаточном количестве, образовав стабильные ценозы, но, с другой стороны, большое значение имеют свойства почвы [7].

Исследования, проводимые в отдельных регионах нашей страны, показали эффективность данного агроприема. При этом необходимо эмпирическим путем выявить те зоны, где инокуляция будет давать наилучшие результаты [8].

Применение инокуляции на известкованных почвах нецелесообразно, в то время как на кислых почвах очень эффективно. Причем повышается не только урожай и содержание белка в продукции, но и витаминный состав. Следовательно, в большинстве случаев инокуляция желательна [9].

Инокулянт производят разными способами, в том числе используют торфяной нитрагин. Для этого применяют низинный торф, обогащенный ростовыми факторами клубеньковых бактерий. Для активизации размножения бактерий массу выдерживают в термостате. Торф можно предварительно стерилизовать с последующим внесением активных рас клубеньковых бактерий [10].

Семена бобовых культур перед посевом обрабатывают водной суспензией микроорганизмов. Срок годности бактериального препарата ограничен, т. к. клубеньковые бактерии постепенно погибают. Для каждойкультурырекомендованоиспользоватьузкоспециализированные препараты [11].

Биологические инокулянты используются для предпосевной инокуляции семян гороха путем механизированной (с помощью машин для протравливания семян или мешалки) или ручной обработки посевного материала. Благодаря внесению стабилизаторов в раствор бактеризацию семян можно проводить за 5–7 суток до высева. При использовании в смеси с рекомендованными для гороха протравителями обработанные семена высевают сразу или не позднее, чем через 3 суток [12].

Обработку семян проводят в закрытых помещениях, избегая попадания прямых солнечных лучей на инокулянт. При хранении обработанных семян эффективность обработки уменьшается.

Актуальна проблема совместного применения пестицидов с инокулянтами. Поэтому важно правильно подобрать протравители и выбрать время проведения обработки [13].

Для повышения эффективности применения клубеньковых бактерий необходимо проводить постоянную работу по селекции и повышению вирулентности микроорганизмов и самих бобовых культур. Это позволит интенсифицировать их симбиоз. Поэтому очень важна совместная работа генетиков, микробиологов, биохимиков и агрономов.

Роль инокуляции как биологизированного приема в земледелии для бобовых растений непрерывно возрастает. Значительное увеличение продуктивности зернобобовых культур без использования современных инокулянтов и микробиологических удобрений не может быть достигнуто. Основываясь на этом, проводились наши исследования.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены в условиях Рязанского района Рязанской области (Российская Федерация) на темно-серой лесной почве в 2021– 2022 годах.

Цель исследований – определение эффективности доз инокулянта Planteco горох RL на урожайность гороха посевного в условиях Рязанской области.

Агрохимические показатели темно-серой лесной почвы: гумус – 3,45-3,66%, подвижный фосфор – 155–159 мг/кг, калий – 134–140 мг/ кг, pH – 5,6.

Агротехнические операции в опыте выполняли по общепринятым рекомендациям для Нечерноземной зоны.

Предшественник– озимая пшеница. Послеуборки предшественника проводили дискование стерни на 12–14 см с последующей вспашкой оборотным плугом на 22–24 см. Далее ранневесеннее боронование, предпосевная культивация на 6–8 см.

В исследованиях горох посевной возделывался при уровне минерального питания N75P35K35. Вносили аммиачную селитру (34%), суперфосфат двойной (42%), хлористый калий (60%) в пересчете на действующее вещество под предпосевную культивацию. Нормы внесения удобрений рассчитывали балансовым методом на получение 2,0 т/ га семян гороха посевного.

Горох посевной высевался в чистом виде с нормой посева 2,0 млн семян/га. В опыте использовались сорта (фактор А) гороха посевного: Рокет, Остинато. Посев ежегодно осуществляли в период с 5 по 7 мая. После посева проводилось прикатывание.

Сорт Рокет – допущен по Центральному региону России, характеризуется как среднеспелый, период вегетации в среднем находится в интервале 70–95 дней. Средняя засухоустойчивость и осыпаемость. Тип сорта – безлисточковый, семена неправильной формы, семядоли желтые.

Сорт Остинато – допущен по Центральному региону России, среднепоздний, высокая засухоустойчивость и устойчивость к полегаемости. Вегетационный период в среднем 78–83 дня. Это высокопродуктивный пластичный сорт гороха посевного с высоким содержанием протеина.

В исследованиях также изучали инокулянт Planteco горох RL с различными нормами расхода по препарату (фактор В) – 2 кг/т, 3 кг/т, 4 кг/т семян. Препарат применяли на предварительно протравленных семенах гороха непосредственно перед посевом. Обработка велась в недоступных для прямого солнечного света местах. Обработанные инокулянтом посевы гороха сравнивались с контролем (обработано дистиллированной водой).

Препарат вырабатывается на основе бактерий Rhizobium leguminosarum Frank 1889 emend. Ramírez-Bahena et al. 2008 и продуктов их метаболизма, с титром не менее 3*109 КОЕ/г.

Исследования были проведены по методике Б.А. Доспехова. Общая площадь опытной делянки 40 м2, учетная – 35 м2. Повторность в опыте четырехкратная, размещение делянок последовательное.

Результаты исследований

Интенсивнее всего горох формирует зеленную массу в фазу бутонизации. В этот период прирост зеленой массы равен примерно 1,5 г/1 растение. Темпы дальнейшего нарастания биомассы снижается. На вариантах с обработанными инокулянтами накопление в среднем отмечено от 26 до 32 грамм зеленой массы. Лучший вариант был отмечен в варианте с обработкой препаратом Planteco горох RL в дозе 3 кг/т, где прибавка зеленой массы отмечалась на уровне 49,5 г на одно растение и наибольшим накоплением сухого вещества 1,94 грамма в фазу образования бобов.

К фазе начала цветения, через 1,5 месяца от момента посева гороха, динамика накопления биомассы на контроле изменилось почти в два раза, в то же время при обработке инокулянтами, зеленая масса каждого растения увеличивалась 2,3–2,7 раза, в зависимости от вари- анта.

Анализ структуры посевов в фазу начала образования бобов показал, что на лучших вариантах отмечено увеличение общей зеленой массы урожая в 1,5–1,8 раза по сравнению с контрольным вариантом. Динамика накопления зеленой массы гороха сорта Остинато показана в таблице 1.

Таблица 1 – Формирование массы растений гороха посевного в зависимости от обработки инокулянтами, среднее за 2021–2022 гг.

Вариант	общая	Масса растения, г		плодов	Облиственность, %
		листьев	стеблей
Контроль	29,00	9,15	20,05	3,75	22,8
2 кг/т	47,05	17,05	29,45	4,25	44,5
3 кг/т	56,85	15,25	33,30	5,10	24,8
4 кг/т	60,35	14,60	42,25	5,90	23,9

В опыте максимальная средняя масса одного растения составила 60,35 г в варианте с обработкой в норме 4 кг/т. Все обработанные варианты существенно отличались от контроля. Так, общая масса растения варианта с обработкой инокулянтом гороха сорта Остинато в 4 кг/т была выше контроля на 108,1%; 3 кг/т – на 96,0%; 2 кг/т – на 62,2%. Масса бобов при норме инокулянта в 4 кг/т больше контроля на 57,3%; 3 кг/т – 63,0%; 2 кг/т – 13,3%.

Данная тенденция увеличения массы одного растения и в целом агроценозов гороха при использовании инокулянта сохранялась и по сорту Рокет с несколько более низкими показателями, чем у сорта Остинато (ниже на 12–29% по показателям).

Как известно основную роль в формировании урожая играет оптимальная площадь листовой поверхности. У гороха посевного она достигает своего максимума в фазу образования бобов.

Отметим, что в вариантах с обработкой семян инокулянтом в концентрации 2–4 кг/т семян фотосинтетические показатели растений были существенно выше контрольного варианта (табл. 2).

Таблица 2 – Показатели площади листовой поверхности в зависимости от дозы обработки инокулянтом, на примере гороха сорта Остинато

Варианты	Ветвление	Бутонизация см 2 / 1 р	Образование бобов стение	Налив семян
Без обработки инокулянта	18,5	56,5	59,0	37,5
2 кг/т	18,5	89,0	99,5	55,0
3 кг/т	20,0	91,5	92,5	52,0
4 кг/т	19,0	74,0	78,5	35,0
		тыс. м	2 /га
Без обработки инокулянта	3217	15331	8947	5950
2 кг/т	3280	17004	16905	9712
3 кг/т	3257	17778	16874	7632
4 кг/т	3225	16635	12105	6214

ПрименениепрепаратаPlantecoгорохRLвтехнологиивозделывания гороха посевного способствовало более интенсивному формированию площади листовой поверхности и накоплению сухого вещества в растениях.

Констатируем увеличение площади показателей листовой поверхности гороха с прохождением фаз вегетации, где максимальные величины выявлены в период бутонизации – начала образования бобов у гороха. Максимальные показатели выявлены при обработке инокулянтом Planteco горох RL, 3 кг/т в фазу бутонизации (17778 тыс. м2/га).

Предположим, что вследствие активизации работы штаммов клубеньковых бактерий в исследованиях улучшалась работа листового аппарата сортов гороха и фотосинтетической деятельности в целом, в том числе и за счет эффективной работы таких биологических веществ, как протопорфирин (C 34 H 34 N 4 O 4 ) и аминолавуленовая кислота (C 5 H 9 NO 3 ).

Обработка семян штаммом в опыте существенно повышала интенсивность азотофиксации, в процессе развития растения активно развивалось формирование клубеньков в зоне корневой системы гороха, как следствие, улучшался рост растений.

Обработка семян инокулянтом в различных дозах способствовало образованию более высоких элементов показателей структуры урожая (табл. 3).

Таблица 3 – Структура урожая гороха посевного при обработке инокулянтом (на примере сорта Остинато), среднее 2021–2022 гг.

Вариант	Среднее количество растений на 1 м2	Масса 1000 семян, г	Кол-во бобов на 1 растение	Количество семян в 1 бобе		% не развитых семян
				развитых	не развитых
Контроль, без обработки инокулянтом	149,5	181,0	6,2	6,2	1,8	29,0
2 кг/т	181,2	221,3	6,5	7,9	1,4	17,7
3 кг/т	187,7	223,4	6,7	7,4	1,6	21,6
4 кг/т	171,9	233,0	6,5	6,7	1,6	23,8

Во многом прибавка урожая достигалась за счет увеличения количества бобов на растение, массы 1000 семян и количества семян в них. Высокие показатели структуры в опыте отмечены на варианте с сортом гороха Остинато с обработкой дозой 2 и 3 кг/т, где также наблюдался низкий процент неразвитых семян (17,7–21,6%). По сорту Рокет процент не развитых семян на обработанных вариантах находился в пределах 25,3–29,0%, а на контроле – 30,1%.

Высокий показатель массы 1000 семян отмечен также на обработанных инокулянтом вариантах. Максимальная масса 1000 семян у сорта Остинато на варианте Planteco горох RL, 4 кг/т (233,0 грамм), у сорта Рокет – на варианте Planteco горох RL, 3 кг/т (217,5 грамм).

Более высокие показатели структуры урожая стимулировали получение высокой урожайности зернобобовой культуры (табл. 4).

Таблица 4 – Урожайность гороха посевного в зависимости от дозы инокулянта, т/ га, среднее за 2021–2022 гг.

Обработка	Сорт	Урожайность, т/га 2021 г. 2022 г. Средняя			Прибавка, в %
Контроль, без обработки инокулянтом	Рокет	1,51	1,28	1,39	-
	Остинато	1,95	1,57	1,76	-
2 кг/т	Рокет	1,70	1,42	1,56	+12,2
	Остинато	2,49	1,66	2,07	+17,6
3 кг/т	Рокет	1,87	1,42	1,64	+17,9
	Остинато	2,59	1,74	2,16	+22,7
4 кг/т	Рокет	1,81	1,55	1,68	+20,8
	Остинато	2,54	1,84	2,19	+24,4

НСР 05 АВ А В Sx Sd

0,41 0,29 0,21 0,14 0,20

0,53 0,37 0,26 0,18 0,25

Максимальная средняя урожайность в опыте зафиксирована в 2021 году в варианте с сортом Остинато, Planteco горох RL, 3 кг/т (2,59 т/га).

В опыте наибольшую среднюю урожайность удалось получить в варианте с обработкой семян Planteco горох RL, 4 кг/т как по сорту Рокет, так и по сорту Остинато (1,68 и 2,19 т/га соответственно).

В годы проведения опытов горох Остинато показал более высокую семенную продуктивность, чем сорт Рокет, в среднем на 30,3–32,9% выше.

Констатируем, что применение препарата Planteco горох RL в технологии возделывания гороха посевного(Pisum sativum) способствовало более интенсивному формированию площади листовой поверхности и накоплению сухого вещества в растениях, как следствие, увеличению урожая семян.

Инокуляция как биологический прием весьма экологичен, при низкой стоимости затрат на обработку достигается увеличение прибавки продукции. По данному опыту прибавка от приема инокуляции от 12,2 до 24,4% семян в зависимости от варианта.

В контексте изучаемых проблем желательно изучить и другие марки препаратов, сходные по эффективности.

На сегодняшний день содержание тяжелых металлов и их снижение в почве и растениеводстве остается актуальным при использовании различных видов биопрепаратов. Об этом свидетельствуют данные исследований, проведенных ранее [15].

Применение инокулянтов позволяет повысить урожайность, увеличить содержание белка, уменьшить негативное влияние на почву, оставив в ней дополнительный азот. Оставшийся после возделывания гороха азот оказывает благоприятное влияние на формирование урожая культур, возделываемых в течение следующих трех лет.

Основная ценность данных инокулянтов заключается в их способности значительно улучшить фиксацию азота, тем самым стимулируя ростовые процессы у растений. Это особенно важно при условии, что бактерии, находящиеся в почве, способны частично терять свои свойства вследствие действия различных факторов, в том числе погодных условий и пестицидов. Количество клубеньков на корневой системе гороха увеличивается в два раза, а их масса – в 3,5 раза.

Выводы

Такимобразом, исследованияподтвердиливажностьиспользования приема инокуляции зернобобовых культур в технологии производства семян, который способствует прибавке получаемой продукции.

Варианты с инокулянтом при норме препарата 4 кг/т повышали общую массу растения по сорту Остинато на 108,1%; 3 кг/т – на 96,0%; 2 кг/т – на 62,2% от контроля. Масса бобов при норме инокулянта в 4 кг/т больше контроля на 57,3%; 3 кг/т – 63,0%; 2 кг/т – 13,3%. В опыте наибольшая средняя урожайность получена в варианте с обработкой семян Planteco горох RL, 4 кг/т как по сорту Рокет, так и по сорту Остинато (1,68 и 2,19 т/га соответственно).

Отметим, что существенной прибавки урожая между вариантами Planteco горох RL с дозами 2; 3; 4 кг/т не выявлено, поэтому можем рекомендовать все исследованные концентрации по препарату для сельскохозяйственного производства в технологии производства семян гороха.