Влияние инокуляции микробиологическими препаратами на морфологические признаки и урожайность сои овощной

Автор: Мульо Панолуиса Ф.Э., Романова Е.В., Саласар Флорес К.А.

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры

Статья в выпуске: 4 (78), 2024 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. Соя овощная - особый сорт с высокой добавленной стоимостью, употребляемый в свежем виде и собираемый в фазе технической спелости (R6). Сортообразец-А - один из перспективных образцов сои овощной, изученный и выявленный в результате работы, которая была выполнена совместно с Федеральным научным центром овощеводства (ФНЦО) и агробиотехноло гическим департаментом аграрно-технологического института (АТИ) РУДН им. Патриса Лумумбы. Материал и методика. Цель исследования - оценить влияние двух микробиологических препаратов на основе S. fredii и B. japonicum с целью выявления того, какой микробиологический препарат дает наилучшие результаты по морфологическим показателям, урожайности сои овощной в условия Нечерноземной зоны РФ. Объектом исследования являлся сортообразец-А сои овощной. Проводили два вида обработки: В1 - обработка препаратом с Bradyrhizobium jaота/т (1 л/т семян), В2 - обработка препаратом с Sinorhizobium fredii (1 л/т семян). Контроль - без обработки (К).

Еще

Сортообразец, соя овощная, микробиологические препараты, азот, инокуляция, урожайность, морфологические признаки

Короткий адрес: https://sciup.org/140305804

IDR: 140305804   |   DOI: 10.18619/2072-9146-2024-4-99-104

Текст научной статьи Влияние инокуляции микробиологическими препаратами на морфологические признаки и урожайность сои овощной

Оригинальная статья / Original article УДК: 635.655-02:631.531.027

Вмировом масштабе посевные площади сои уступают только пшенице, рису и кукурузе. Благодаря высокому содержанию белка, калорийности и ценному биохимическому составу соя представляет собой растение,имеющее особое значе- ние для развития пищевой промышленности и про- изводства продуктов животноводства [1].

Одной из актуальных задач является расширение ассортимента потребляемых овощных культур с высокой пищевой ценностью,в число которых входит и соя овощная [2]. Расширение посевов сои овощной в России,получение новых сортов является хорошей альтернативой решения вопроса недостатка белка растительного происхождения. Соя овощная (эдамаме) – прибыльная культура с низкими затратами, высокой питательной ценностью, коротким циклом выращивания и обогащающая почву. Это обеспечивает быструю экономическую отдачу и приносит пользу здоровью потребителей [3].

Употребляют сою овощную в пищу, в основном, в свежем виде или замораживают при достижении бобами технической спелости (в фазе R6), то есть, когда бобы сформировались полностью и имеют зелёную окраску для использования в качестве ово-щей.При биологической спелости семян овощная соя может вполне использоваться,как и зерновая. Соя овощная является низкокалорийным продуктом, она богата белком и клетчаткой, не содержит холестерин [4,5,6].

Хороший урожай сои зависит от методов управления растениеводством,таких как использование удобрений, которые могут значительно увеличить производство [7,8]. Для правильного роста и развития сое необходимы как макроэлементы для их структурной и функциональной роли, такие как азот (N), фосфор (P), калий (K), сера (S), кальций (Ca) и магний (Mg), так и микроэлементы для их ферментативной и клеточной регуляции [8,9]. Азот (N ) является одним из основных питательных веществ в соевых бобах, и большая часть потребности в азоте в посевах сои удовлетворяется за счет биологической фиксации [10,11].

Соя – растение, способное удовлетворять свои потребности в питательных веществах за счет поглощения атмосферного азота посредством ризобий, где происходит его биологическая фиксация. Образование корневых клубеньков позволяет восстанавливать атмосферный азот посредством фермента нитрогеназы и обеспечивает адекватное снабжение растения аммонием (NH 4+ ) в виде уреи-дов и амидов [12]. Применение инокулянтов для обработки семян улучшает усвоение азота и повышает урожайность.

Использование микробиологических препаратов, как альтернативы повышению урожайности сельскохозяйственных культур для снижения негативного воз- действия химических удобрений на окружающую среду, является технологией все более широкого применения и постоянного совершенствования.Она основана на включении в семена микроорганизмов (инокуляции), таких, как микоризные грибы, N2-фиксирую-щие бактерии и/или солюбилизаторы фосфора. Они положительно влияют на продуктивность сельскохозяйственных культур, фитосанитарное качество, а также повышают содержание органического вещества в почве [13].

Для повышения качества семян и урожайности культуры проводят инокуляцию семян микробиологическими препаратами.Так,обработка семян инокулянтом, усиливает образование клубеньков на корнях и улучшает фиксацию азота [14,15]. Условием формирования симбиоза сои с микроорганизмами является наличие в почве активных специфических штаммов клубеньковых бактерий [16].В настоящее время специфическими симбионтами сои считаются B radyrhizobium japonicum, B. еlkanii, B. liaoningense, Bradyrhizobium sp., Sinorhizobium fredii [17 ]. Симбиотические отношения обычно очень специфичны,поэтому необходимо изучить,какие бактерии имеют наилучшие симбиотические отношения с овощной соей.

Цель исследования – оценить два микробиологических препарата на основе S. fredii и B. japonicum с целью выявления того, какой препарат дает наилучшие результаты по морфологическим показателям, урожайности сои овощной в условиях Нечерноземной зоны РФ.

Материал и методы исследования

Исследование было проведено в период с 2020 по 2022 годы в ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства» (ФНЦО, Одинцовский район Московской области) и в агробиотехнологическом департаменте Аграрно-технологического института РУДН им. Патриса Лумумбы. Посев в 2020–2022 годах проводили во второй декаде мая.

Почва экспериментального поля дерново-подзолистая среднесуглинистая. Мощность пахотного горизонта до 32 см, содержание гумуса – 1,88%, содержание валового азота 0,09%, средние значения рН=6,0. Содержание подвижных форм Р 2 О 5 29,4 мг/100 г почвы, К 2 О – 22,8 мг/100 г почвы. Наименьшая влагоёмкость 28-30% . На участке исследования, отведенном для проведения экспе-римента,никогда не выращивались соя или какие-либо другие бобовые культуры. Средняя температура в месяцы развития урожая за три года составила 16,63°C. Осадки в период проведения наблюдений были достаточно неравномерными. За время разработки исследований выпало 420 мм осадков.

Объекты исследования. В опыте испытывали сортообразец-А сои овощной из коллекционного фонда ФНЦО (рис.). Проводили два вида предпосевной обработки семян препаратами:

В1 – обработка препаратом Bradyrhizobium jaроniсum (1 л/т семян);

В2 – обработка препаратом Sinorhizobium fredii (1 л/т семян);

Контроль – без обработки (К).

Микробиологическое удобрение «БиоБеСтА» (свидетельство о гос. регистрации № 253-19-318-1) содержит азотфиксирующие бактерии Sinorhizobium fredii не менее 70*106 кл/см3, которые повышают адаптивные возможности сои,способствуют быстрому наращиванию биомассы культуры в условиях, отличных от оптимальных .

Инокулянт Оптимайз 400 (гос. регистрации № 09021-2283-1) увеличивает скорость образования клубеньков сои. Он содержит в каждом грамме 10 миллиардов бактерий Bradyrhizobium japonicum, которые нужны сое для фиксации атмосферного азота .

Примененные для инокуляции семян препараты обладают азотфиксирующими свойствами и являются симбионтами сои, это может способствовать повышению урожайности возделываемых культур.

Статистическая обработка данных, проводилась с использованием статистического пакета InfoStat 2020 (студенческая версия). Экспериментальная схема представляет собой полный случайный блок с четырьмя повторениями.

В полевом опыте отбирали по 10 растений (случайные образцы) с каждого участка в фазе биологической спелости, для определения следующих характеристик [18,19, 20]:

Биометрические показатели: Толщина стебля (мм), высота прикрепления нижнего боба (см), число бобов на растении (шт.), число ветвей на растении (шт.), число продуктивных узлов на растении (шт.), высота растения (см), длина главного корня (см), площадь листьев на растении (см2).

Структура урожая: масса растения (г), масса семян с растения (г), среднее число семян с растения (шт.), среднее число семян в бобе (шт.) и масса 1000 семян (г), урожайность семян (т/га).

Эффективность инокуляции микробиологическими препаратами. В полевом опыте отбирали по 10 растений сои (случайные образцы) с каждого участка в фазе (R1). Растения извлекали из почвы, затем подсчитывали корневые клубеньки. Зараженными считали растения, имеющие более трех функциональных клубеньков, определяемых по их окраске. Определялись: процент растений с клубеньками (% ), число клубеньков на растении (шт.), длина главного корня (см), площадь листьев

Рис. Сортообразец-А сои овощной Fig. Variety sample-A ofvegetable soybean

на растении (см2/растение) и высота растения (см) [19,20,21].

Результаты исследования и обсуждение

Сравнение влияния на биометрические показатели вариантов обработок показало значимые статистические различия (p<0,05) для числа продуктивных узлов и толщины стебля.Самые высокие показатели были получены при обработке образца Sinorhizobium fredii – 27,48 шт. и 11,50 мм соответственно (+15,81% и 7% в сравнении с контролем) (табл. 1).

Общее среднее значение показателя высоты прикрепления нижнего боба составило 11,05 см, самое высокое значение было зафиксировано под действием препарата В2 – 11,19 см. Среднее число ветвей на растении составило 3,22 шт. Большее количество ветвей и число продуктивных узлов было отмечено с обработкой В2 – 3,40 шт. и 27,48 шт., соответственно. Препарат В1 показал самое высокое среднее значение по числу бобов на растении – 37,18 шт. По показателю высоты растений разницы в эффекте использованных препаратов нет, наибольшее значение было в контроле – 65,16 см (общее среднее – 63,98 см).

Результаты, полученные в данном исследовании, превосходят результаты, полученные Шафигуллиным (2019), в его работе по интродукции сои овощной в условиях центрального района Нечерноземной зоны,где средние значения,полу-ченные для сортообразца А были:высота растения (30,48 см), толщина стебля (6,9 мм), высота прикрепления нижнего боба (8,2 см), число ветвей (2,2 шт.) и число бобов (28,6 шт.) [22]. Вероятно, микробиологические препараты положительно повлияли на развитие культуры.

Обработки показали значимые статистические различия для структуры урожая, при этом обработка препаратом В2 показала самые высокие: массу растения (30,47 г), массу семян с растения (15,33

Таблица 1. Биометрические показатели сортообразца А сои овощной, в среднем за 2020–2022 годы Table 1. Biometric indicators of vegetable soybean accession-A, average for 2020–2022

Обработка

Толщина стебля (мм)*

Высота прикрепления нижнего боба (см)

Число бобов (шт)

Число ветвей (шт)

Число продуктивных узлов (шт)*

Высота растения (см)

К

9,93

11,15

35,40

3,15

25,68

65,16

В1

10,70

10,81

37,18

3,13

27,38

61,63

В2

11,50

11,19

35,68

3,40

27,48

65,15

Среднее значение

10,71

11,05

36,08

3,22

26,84

63,98

НСР 05

0,98

0,69

2,88

0,38

1,18

6,22

* Средние значения значимо различаются (p<0,05)

Таблица 2. Структура урожая сортообразца-А сои овощной, в среднем за 2020–2022 годы Table 2. Yield structure of vegetable soybean accession-A, average for 2020–2022

Обработка

Масса растения (г)*

Масса семян с растения (г)*

Масса 1000 семян (г)*

Число семян с растения (шт.)*

Число семян в бобе (шт.)*

Урожайность семян (т/га) *

К

25,10

13,70

158,25

91,00

2,55

2,50

В1

27,54

14,09

164,50

93,25

2,65

2,86

В2

30,47

15,33

171,25

98,50

2,89

3,11

Среднее значение

27,70

14,37

164,67

94,25

2,70

2,82

НСР 05

2,27

0,48

6,84

3,52

0,18

0,12

* Средние значения значимо различаются (p<0,05)

Таблица 3. Оценка эффективности микробиологических препаратов при инокуляции семян сортообразца-А сои овощной, в среднем за 2020-2022 годы

Table 3. Evaluation of the effectiveness of microbiological preparations when inoculating vegetable soybean seeds accession-A, average for 2020-2022

Обработка

Растения с клубеньками (%)

Число клубеньков (шт.)*

Длина главного корня (см)*

Площадь листьев (см2) *

Высота растения (см)

К

0

0

20,75

1312,25

57,78

В1

60,00

23,36

21,60

1351,75

56,88

В2

92,50

32,43

24,42

1393,50

55,18

Среднее значение

50,83

18,59

22,26

1352,50

56,61

НСР 05

23,8

7,94

1,27

20,30

4,99

* Средние значения значимо различаются (p<0,05) г), массу 1000 семян (171,25 г), число семян с растения (98,50 шт.), число семян в бобе (2,89 шт.) и урожайность семян (3,11 т/га) (табл. 2). Дополнительно оценивалась масса 1000 семян в фазе технической спелости, среднее значение было 459 ,37 г. Самое высокое значение было зафиксировано с препаратом В2- 474,63 г.

Исследование показало,что процент растений с клубеньками, число клубеньков, длина главного корня и площадь листьев были выше после проведенных обработок препаратом В2 (92,50% ; 32,43 шт.; 24,42 см, 1393,50 см2 соответственно). Для показателей количества числа клубеньков на растение, длины главного корня и площади листьев были обнаружены статистически значимые различия между обработками (табл. 3). Общие средние значения показателей составили 18,59 шт.; 22,26 см и 1352,50 см2, соответственно. По показателю высоты растений в фазе начала технической спелости разницы в эффекте использованных препаратов нет,наибольшее значение было у контрольного варианта - 57,78 см, при общем среднем - 56,61 см.

В исследовании C lua (2013) по оценке инокуляции сои културой B. japonicum и микоризой среднее число клубеньков на растение колебалось от 17,75 до 32,00. С другой стороны, Aguilera (2017) получила в среднем 21,9 5 клубеньков на растение, используя B. japonicum. Данные, полученные указанными авторами, аналогичны данным, полученным в проведённом исследовании, где число клубеньков на растении варьируется от 23,36 до 32,43 шт. Câmara (2000) указывает, что растения с 10–30 клубеньками в репродуктивной стадии имеют достаточные условия для фиксации азота и, следовательно, высокую урожайность.

Выводы

  • 1.    Сравнение влияния на биометрические показатели биопрепаратов показало, что обработка В2 ( Sinorhizobium fredii ) давала самые высокие средние значения для показателей толщины стебля (11,50 мм), высоты прикрепления нижнего боба (11,19 см), числа ветвей (3,40 шт.) и числа продуктивных узлов (27,48 шт.). Обработка препаратом В1 способствовала самому высокому числу бобов на растении – 37,18 шт.

  • 2.    Анализ структуры урожая показал, что обработки имели значимые статистические различия, препарат В2повлиял на формирование самых высоких показателей массы растения (30,47 г), массы семян с растения (15,33 г), массы 1000 семян (171,25 г), числа семян с растения (98,50 шт.), числа семян в бобе (2,89 шт.) и урожайности семян (3,11 т/га).

  • 3.    Важно отметить, что на исследуемой территории не выращивались ни соя, ни какие-либо другие бобовые культуры, поэтому в контрольном варианте на корнях наблюдаемых растений не обнаружено клубеньков, из чего можно сделать вывод, что в этих почвах отсутствуют азотфиксирующие бактерии.

  • 4. Применение микробиологических препаратов на основе B. japonicum и S. fredii дало лучшие результаты по сравнению с контрольной обработкой. Однако препарат B2 показал наибольшее число растений с клубеньками (92,50%), количество клубеньков (32,43 шт.), длины главного корня (24,42 см) и площади листьев (1393,50 см2).

  • 5. В условиях Нечерноземной зоны РФ препарат В2 имел лучшие симбиотические отношения с соей овощной (сортообразец-А). Поэтому для достижения лучших показателей урожайности могут быть рекомендованы микробиологические препараты на основе S. fredii.

EL_ESTE_FACULTAD_DE_INGENIER%C3%8DA_AGRON%C3%93 MICA_TESIS_DE_GRADO

Elena V. Romanova – Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor,

SPIN-code: 7862-0287, 0002 8287 5462,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №4 2024     [ 104 ] Vegetable crops of Russia №4 2024 ISSN 2072-9146 (Print)

Список литературы Влияние инокуляции микробиологическими препаратами на морфологические признаки и урожайность сои овощной

  • Zakirova S., Abdulalilova M., Mo'minova M., Yokubova N. Soybean cultivation technology. International scientific-practical conferenceactual issues of agricultural development: problems and solutions, June 6-7, 2023. https://doi.org/10.5281/zenodo.8002470
  • Тильба В.А. Совершенствование приемов возделывания и переработки сои на основе инноваци¬онных элементов. Дальневосточный аграрный вестник. 2012;3(23):9-13. https://www.elibrary.ru/sykvkl
  • Zhang Q., Li Y., Kit L. Chin, Qil Y. Vegetable soybean: Seed composition and production research. Italian Journal of Agronomy. 2017;12(3):872. https://doi.org/10.4081/ija.2017.872
  • Мавлянова Р.Ф., Зуев В. И., Ким В.В., Пирназаров Д.Р. Технология возделывания овощной сои в Узбекистане. Издание 2-ое, дополненное. Ташкент, Узбекистан, изд. “Sylmo Servis”, 2013. 24 с.
  • Djanta M.K.A., Agoyi E.E., Agbahoungba S., Quenum F.J., Chadare F.J., Assogbadjo A.E., Sinsin B. Vegetable soybean, edamame: Research, production, utilization and analysis of its adoption in SubSaharan Africa. Journal of Horticulture and Forestry. 2020;12(1)1-12. https://doi.org/10.5897/JHF2019.0604
  • Konovsky J., Lumpkin T.A., McClary D. Edamame: The Vegetable Soybean. Understanding the Japanese Food and Agrimarket, 1988 (Gotoh 1984). 1994. P. 173-181.
  • Bagale S. Nutrient Management for Soybean Crops. International Journal of Agronomy. Hindawi. 2021;(2021):e3304634. https://doi.org/10.1155/2021/3304634
  • Hellal F.A., Abdelhamid M.T. Nutrient management practices for enhancing soybean (Glycine max L.) production. Acta Biologica Colombiana. May 2013 18(2):3-14.
  • Vargas R.L., Schuch L.O.B., Barros W.S., Rigo G.A., Szareski V.J. et al. Macronutrients and Micronutrients Variability in Soybean Seeds. Journal of Agricultural Science. 2018;10(4):209. https://doi.org/10.5539/jas.v10n4p209
  • La Menza N.C., Monzon J.P., Specht J.E., Grassini P. Is soybean yield limited by nitrogen supply? Field Crops Research. 2017;(213):204-212. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.08.009
  • Ohyama T., Tewari K., Ishikawa S., et al. Role of nitrogen on growth and seed yield of soybean and a new fertilization technique to promote nitrogen fixation and seed yield. 2017. P. 153-185. https://doi.org/10.5772/66743
  • Gage D.J. Infection and invasion of roots by symbiotic nitrogen-fixing rhizobia during nodulation of temperate legumes. Microbiology and molecular biology reviews: MMBR. 2004;68(2):280-300. https://doi.org/10.1128/MMBR.68.2.280-300.2004
  • Noda Y. Las Micorrizas: Una alternativa de fertilización ecológica en los pastos. Pastos y Forrajes. 2009;32(2):1-1. Disponible en: . ISSN 0864-0394.
  • Васильчиков А.Г., Гурьев Г.П. Изучение эффективности различных форм микробных препаратов для инокуляции сои. Земледелие. 2017;(3):3-4. https://www.elibrary.ru/ylnapv
  • Гайдученко А.Н., Тильба В.А. Короткоротационные севообороты универсального использования в условиях Амурской области. Пути повышения ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. Владивосток. 2007. С. 299-317.
  • Низкий С.Е. Ресурсно-ценностный подход к оценке развития растительных сообществ на заброшен¬ных сельскохозяйственных землях Амурской области. Благовещенск: ООО «ИПК «ОДЕОН», 2019. 140 с. ISBN: 978-5-6040714-3-4. https://www.elibrary.ru/mxszhh
  • Zakhia F., de Lajudie Р. Taxonomy of rhizobia. Agronomie. 2001;(21)^569-576. https://doi.org/10.1051/agro:2001146
  • Новар М.Э., Введенский В.В., Влияние поздней внекорневой подкормки Альбитом, Аскобином и Литовитом на урожайность и структуру урожая сои. Кормопроизводство. 2022;(4):25-28. https://doi.org/10.25685/krm.2022.59.17.001 https://www.elibrary.ru/asbobi
  • Vincent J.M. A Manual for the practical study of root nodules bacteria. Blackwell Sci. Publications. Oxford, England. 1970.
  • Clua A., Olgiati J., Beltrano J. Evaluación de la doble inoculación Bradyrhizobium-micorrizas y el uso de fitoterápicos de semilla en el crecimiento, eficiencia de inoculación y el rendimiento de un cultivo de soja. Gerencia de Comunicación e Imagen Institucional, DNA SICC, INTA. RIA (Revista de Investigaciones Agropecuarias). 2013;39(3):250-258. http://hdl.handle.net/20.500.12123/560
  • Veronesi M. Evaluación de inoculantes y promotores de crecimiento en un cultivo de soja en Gualeguaychú, provincia de Entre Ríos [en línea]. Trabajo Final de Ingeniería en Producción Agropecuaria. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Católica Argentina. 2014. http://bibliotecadigital.uca.edu.ar/repositorio/tesis/evaluacion-inoculantes-sojagualeguaychu.pdf.
  • Шафигуллин Д.Р. Агробиологические и физиолого-биохимические аспекты интродукции сои овощной (Glycine max L.) в условиях центрального района Нечернозёмной зоны. М., 2019. https://www.elibrary.ru/efhwki
  • Aguilera B.A. Biofertilizantes y su efecto sobre el crecimiento y rendimiento de la soja (Glycine max (L.) Merrill). Paraguay: Ingeniería Agronómica, FIA UNE, 2017. 2017. https://www.academia.edu/36741609/UNIVERSIDAD_NACIONAL_DEL_ESTE_FACULTAD_DE_INGENIERÍA_AGRONÓMICA_TESIS_DE_GRADO
  • Câmara G. Nitrogênio e produtividade da soja. In: Câmara G.M.S. (Eds.). Soja: s.p.Tecnologia da Produção II. Piracicaba: ESALQ/USP, 2000. P. 295-339.
Еще
Статья научная