Влияние инокуляции штаммами Bradyrhizobium japonicum на содержание белка и масла в семенах сои

Введение. В Украине за последнее десятилетие площадь посева сои увеличилась более чем в десять раз, достигнув в 2012 г. 1,324 млн. га. Планируется расширение посевов культуры к 2015–2017 гг. до 2,0–2,5 млн. га, для чего необходимо внедрение новых высокопродуктивных сортов сои и интенсификация технологий их возделывания. В настоящее время реализация в производстве генетического потенциала современных сортов не превышает 50 % при средней урожайности 1,4–1,5 т/га. Поэтому при интенсивной технологии возделывания культуры необходимо обязательно проводить предпосевную инокуляцию семян высокоэффективными штаммами клубеньковых бактерий [1], благодаря симбиозу с которыми при оптимальных условиях соя способна усваивать до 150–200 кг/га биологического азота [1; 2; 3]. Важность исследований направленных на поиск способов повышения азотфиксирующей способности бобовых растений обуслов- лена и тем, что интенсивное применение азотных удобрений не приемлемо вследствие удорожания продукции, сокращения производства азотных удобрений и загрязнения окружающей среды [4]. Интенсивность азотфиксации у сои зависит от комплекса природных (почвенноклиматические условия), антропогенных (уровень агротехники) и биологических (генетические особенности сорта и штамма клубеньковых бактерий) факторов. Хорошие условия складываются на структурных, достаточно аэрированных почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией. Оптимальными для симбиотического аппарата сои являются влажность почвы в пределах 40–80 % ППВ и температура в корнеобитаемом слое на уровне 25-35 оС [1; 2]. На эффективность симбиоза существенно влияют генетические особенности растений и клубеньковых бактерий, поэтому максимальный уровень продуктивности азотфиксации может быть достигнут лишь при удачном сочетании штамма клубеньковых бактерий и генотипа растений [2]. Подбор наиболее продуктивных пар микро- и макросимбионтов должен проводиться применительно к конкретным почвенноклиматическим условиям [5].

Исследования ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии указывают на значительную, нередко определяющую, роль сорта в эффективности симбиоза [6]. Опытами ВСГИ были установлены существенные сортовые различия по этому признаку [7], что обуславливает поиск сортов и форм с повышенной азотфикси-рующей способностью. Другим направлением повышения продуктивности и содержания белка в семенах сои является селекция и подбор штаммов клубеньковых бактерий к высокопродуктивным сортам сои.

Обработка сои клубеньковыми бактериями положительно сказывается не только на уровне урожайности, но и на содержании белка в семенах, на что указывает ряд авторов. Так, В.Б. Енкен отме- чает, что применение бактериальных препаратов (нитрагин, ризоторфин) на сое способствует повышению содержания в семенах белка и снижению содержания в них масла. На бедных почвах с нейтральной реакцией увеличение содержания белка достигает 13,0 %. На кислых почвах внесение азотфиксирующих бактерий влияет на содержание белка в семенах значительно меньше, из-за негативного действия кислой среды на развитие бактерий [8]. Исследованиями ВНИИМК им. В.С. Пустовойта установлено позитивное влияние инокуляции сои нитрагином на накопление белка в семенах. При этом содержание белка возрастало на 0,1-6,7 % (в среднем 2,3 %) [3].

Задачей наших исследований было изучение влияния новых экспериментальных штаммов клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum на содержание в семенах сои белка и масла в условиях северо-востока Лесостепи Украины.

Материалы и методы. Опыты закладывались в 2006-2010 гг. на полях ранее не занимаемых соей. Эксперименты проводили на раннеспелом сорте Романтика. Схема опыта была следующей: контроль (обработка водой), стандартный штамм 634б и новые экспериментальные штаммы Bradyrhizobium japonicum : 626а, 640б, 71т, Х-9, Х-2, М-8, 33, 36-2, 36, Д-2. Инокуляция семян сои проводилась в день посева. Площадь делянки 50 м², повторность - трехкратная. Почва опытного поля представлена чернозёмом типичным мощным среднегумусным с содержанием гумуса (по Тюрину) - 5,6-6,0 %, слабокислой реакцией почвенного раствора. Полевые опыты проводились в соответствии с методикой полевого эксперимента [9] по общепринятой для зоны Лесостепи Украины технологии возделывания: ширина междурядий - 45 см, норма высева - 600 тыс. всхожих семян на гектар. Содержание белка в семенах определялось по Къельдалю, масличность - методом сухого остатка [10].

За время исследований недостаточным увлажнением (атмосферным и почвенным) в критический период роста и раз- вития растений сои (цветение – налив семян) характеризовались 2006, 2008, 2009 и 2010 гг. В 2007 г. погодные условия для сои были удовлетворительными.

Результаты и обсуждение. В среднем по вариантам опыта наибольшее содержание белка в семенах сои – 42,91 % наблюдалось в 2008 г., а наименьшее – 32,09 % – в 2009 г. (табл. 1).

Таблица 1

Содержание белка в семенах сои сорта Романтика при инокуляции различными штаммами, %.

Харьков, Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН Украины, 2006–2010 гг.

В 2006 г. достоверных различий по содержанию белка в семенах сои в зависимости от инокуляции различными штаммами Bradyrhizobium japonicum не наблюдалось. Максимальная вариабельность по содержанию белка в семенах сои по вариантам опыта зафиксирована в 2007 г. Значения этого показателя колебались от 32,78 до 41,61 %, а достоверное увеличение содержания белка в семенах – до 41,61; 38,50; 37,53 % наблюдалось при обработке штаммами 33, Х–9, 71т соответственно. При этом содержание белка в контрольном варианте было на уровне 33,46 %, при обработке стандартным штаммом 634б составляло 34,25 %, а в среднем по вариантам опыта 35,57 %. В 2008 г. существенных различий по данному показателю по сравнению с контролем не зафиксировано, кроме достоверного уменьшения содержания белка в семе- нах при обработке штаммом 626а. В 2009 г. наиболее эффективными оказались стандартный штамм 634б и новые экспериментальные штаммы 626а и 36, обеспечившие содержание белка в семенах на уровне 34,82; 34,22 %; 34,15 % соответственно. В контрольном варианте содержание белка составило 30,22 %. В экстремальных агрометеорологических условиях 2010 г. (аномально высокая температура и засуха в период формирования и налива семян) существенная прибавка содержания белка в семенах наблюдалась от применения новых штаммов 36, 626а и стандартного штамма 634б. Содержание белка в семенах при этом составило 40,75 %, 40,13 и 40,28 % соответственно. Значение этого показателя в среднем по изучаемым штаммам существенно отличалось от среднего по опыту в 2008 и 2009 гг. Существенных различий по средним за годы исследований показателям содержания белка в зависимости от штаммов не наблюдалось. Отмечалась специфичность влияния на содержание белка в семенах отдельных экспериментальных штаммов Bradyrhizo-bium japonicum в различных агрометеорологических условиях в период вегетации сои: в 2007 г. эффективными оказались штаммы 33, Х–9 и 71т; в 2009 г. – 634б; в 2010 г. – 634б, 626а и 36. В 2006 и 2008 гг. позитивного влияния инокуляции на содержание белка в семенах сои не выявлено.

Максимальная масличность семян сои – 21,31 % была в 2007 г, а наименьшее значение этого показателя – 17,53 % зафиксировано в 2008 г. (табл. 2). В 2006 г. достоверное превышение контроля по масличности семян наблюдалось при использовании штамма 640б. Содержание масла при этом составило 23,35 %, при 19,65 % на контроле. В 2007 г. существенное увеличение содержания масла в семенах по сравнению с контролем было при инокуляции штаммом 626а. Маслич-ность семян составила 20,25 и 22,38 % соответственно в контрольном варианте и при обработке штаммом 626а. В 2008,

2009 и 2010 гг. достоверного влияния инокуляции штаммами Bradyrhizobium japonicum на масличность семян сои не выявлено. При повышении масличности семян под воздействием инокуляции клубеньковыми бактериями достоверного повышения содержания белка в семенах не наблюдалось.

Таблица 2

Содержание масла в семенах сои сорта Романтика при инокуляции различными штаммами, %

Харьков, Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН Украины, 2006 – 2010 гг.

Выводы. Содержание белка в семенах сои в среднем по вариантам опыта колебалось от 32,09 % до 42,91 %. Максимальные колебания содержания белка в семенах сои (32,78–41,61 %) по вариантам опыта наблюдались в 2007 г. Достоверно повышали содержание белка в семенах штаммы: в 2007 г. – 33, Х–9 и 71т; в 2009 г. – 634б; в 2010 г. – 634б, 626а и 36. В 2006 и 2008 гг. позитивного влияния инокуляции на содержание белка в семенах сои не зафиксировано.

Средняя масличность семян сои варьировала по годам от 17,53 до 21,31 %. В 2006 и 2007 гг. отмечалось существенное повышение содержания масла в семенах при инокуляции штаммами 640б и 626а.