Влияние минеральных удобрений на симбиотическую активность посевов сои

Введение. Соя является основной белковомасличной культурой в мире, в семенах которой содержится в среднем 35–40 % белка, 20–25 % масла. В вегетативной массе сои, если ее убрать во время образования бобов, содержится 16– 18 % белка, углеводов и витаминов. Масло сои относится к легкоусвояемым, содержит жирные кислоты. За счет разнообразного химического состава сою применяют в продовольственной, кормовой и технической промышленности. Зерно используют на масло, шрот и жмых, как ценную белковую добавку в кормопроизводстве. Зеленую массу используют на корм скоту [1, 2].

В предгорьях Северной Осетии для увеличения продуктивности сои и улучшения качества зерна большую роль играет подбор сортов, технология выращивания которых должна быть направлена на получение потенциальных возможностей сорта с целью получения качественного зерна и повышения урожайности [3, 4].

Применение удобрений на посевах сои должно максимально удовлетворять потребности ее в макро- и микроэлементах, на основе их содержания в почве и растениях [5, 6].

Цель исследований – установить зависимость симбиотической активности посевов сои от применяемых доз минеральных удобрений в предгорной зоне Республики Северная Осетия – Алания.

Задачи: установить оптимальные дозы минеральных удобрений, оказывающих положительное влияние на симбиотическую активность посевов сои.

Объекты и методы. Полевые опыты были заложены на научно-производственных участках Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного сельского хозяйства ВНЦ РАН, расположенных в Пригородном районе, с. Михайловское, РСО – Алания в 2020–2022 гг. в лесостепной зоне. Почвы данной зоны представлены выщелоченными черноземами, механический состав верхних горизонтов рассматриваемых почв тяжелосуглинистый иловато-пылеватый. С глубиной в профиле он облегчается и переходит в среднесуглинистый. Черноземы выщелоченные на галечнике обладают хорошей водопрочной структурой. Валовое содержание гумуса находится в пределах 1,56–6,30 % в зависимости от почвенного разреза, рH – 5,1–5,7, глубже – щелочная.

Объектом исследований были сорта сои Иристон и Вита. Иристон – сорт селекции

ООО «ИрАгро», Вита – сорт селекции ВНИИМК им. В.С. Пустовойта. Повторность опыта – трехкратная, делянки размещены рендомизирован-ным методом. Общая площадь опыта – 100 м2, учетная – 70 м2.

Результаты и их обсуждение. В опытах после появления всходов сои на корнях были видны первые клубеньки через 13–20 дней. До периода фазы «цветение» количество клубеньков и их масса увеличивались. В дальнейшем развитии эти значения находились в одинаковом состоянии, по мере старения растений (август, сентябрь) количественные показатели стали уменьшаться. В начальном периоде вегетации растений клубеньки находились по всей корневой системе сои, их число было малым, затем они сосредоточились на главном корне, а их количество увеличивалось.

Установлено, что применение минеральных удобрений улучшало численность и массу 1-го клубенька. На контрольном варианте (сорт Ирис-тон) численность клубеньков на 1-м растении составила 77,3 шт., а их средняя масса – 70,7 мг.

При внесении фосфорных удобрений P 60 наблюдалось наибольшее развитие симбиотического аппарата. Количество клубеньков в период их максимального развития на одном растении составило 78,4 шт. с массой 72,9 мг, что на 30,8 шт. лучше, чем показатели контрольного варианта. На контрольном варианте клубеньки находились на всей корневой системе, тогда как на удобренных фонах они размещались на главном корне, что говорит об улучшенной азотфиксации сои.

Многими исследованиями доказано, что эффективность азотфиксации зависит от генетических особенностей самих растений сои.

Выявлено, что в начале вегетационного периода клубеньки бывают маленькими. На контрольном варианте по сорту сои Иристон в период фазы третьего настоящего листа масса клубеньков составила 13 кг/га, в период фазы ветвления – 33 кг/га. До фазы образования бобов замечены максимальные показатели массы клубеньков, а в фазу налива уже идет снижение (табл. 1).

Таблица 1

Значения	Контрольный вариант	N 60	P 60	K 60
Иристон
1-й настоящий тройчатый лист	5	5	9	8
3-й настоящий лист	13	12	37	31
Фаза ветвления	33	31	71	64
Фаза бутонизации	66	63	150	132
Фаза цветения	88	85	201	174
Фаза образования бобов	110	109	230	192
Начало налива семян	104	99	189	171
Налив семян	88	83	167	146
Созревание	48	41	71	62
Вита
1-й настоящий тройчатый лист	4	5	5	5
3-й настоящий лист	9	11	20	18
Фаза ветвления	27	25	59	48
Фаза бутонизации	43	40	91	83
Фаза цветения	53	42	119	103
Фаза образования бобов	76	72	146	132
Начало налива семян	74	69	127	118
Налив семян	53	44	95	80
Созревание	30	26	48	39

Влияние минеральных удобрений на количество клубеньков различных сортов сои (в среднем за 3 года), кг/га

Как видно из таблицы 1, масса клубеньков по всем фазам развития с применением минеральных удобрений P 60 K 60 увеличивалась, при внесении азотных удобрений N 60 масса несколько снижалась. При внесении фосфорных удобрений по сорту сои Иристон отмечены наибольшие показатели в период формирования бобов, где масса клубеньков составила 230 кг/га, в период налива семян – 189 кг/га, в последующие фазы развития заметно отмечалось снижение показателей массы клубеньков. С применением калийных удобрений на посевах сои в дозе K 60 данные показатели составили 192 и 171 кг/га соответственно, разница с контрольным вариантом составила 82–67 кг/га.

Известно, что продолжительность общего симбиоза – это период от начала образования клубеньков до их полного лизиса, а продолжительность активного симбиоза – период их функционирования с леггемоглобином. Период активного симбиоза и разница между этими величинами будет тем больше, чем менее благоприятны будут условия симбиоза [11, 12].

Установлено, что продолжительность активного симбиоза по сорту Иристон варьировала в зависимости от варианта в пределах 70–75 дней, общего – 80–85 дней, а по сорту Вита – 71–76 и 82–87 дней соответственно.

Симбиотическая активность

Таблица 2 посевов сои в зависимости от фосфорных удобрений (P60, г/кг сут)

Значения	Контрольный вариант	P 60	Разность	УАС, г/кг·с
Иристон
1. Потребление азота, кг/га	9,25	131,3	38,8	6,2
2. АСП, кг·дней/га	5425	11890	6465	–
Вита
1. Потребление азота, кг/га	86,6	119,9	33,3	8,2
2. АСП, кг·дней/га	3800	7816	4016	–

Выявлено, что АСП в среднем за изучаемые годы по сорту сои Иристон на контрольном варианте составил 5 425 единиц, а с внесением фосфорных минеральных удобрений (P 60 ) находился в пределах 11 890 единиц. По сорту Вита сложились аналогичные показатели и составили на контроле 3 800, с внесением P 60 – 7 816 единиц, на 4 016 единиц больше.

Установлено, что потребление азота по сорту сои Иристон с внесением фосфорного удобрения P 60 составило 131,3 кг/га, что на 38,8 кг/га

Нашими исследованиями установлено, что начало формирования клубеньков в основном зависит от многих факторов среды: температуры, влагообеспеченности почвы, pH почвы. При недостатке влаги в почве в период вегетации клубеньки отмирают, могут даже полностью, а при появлении достаточного количества влаги могут заново появиться. Это обстоятельство оказывает влияние на продолжительность общего и активного симбиоза. Известно, что масса клубеньков зависит от фазы развития растений и условий их выращивания и может оставаться неизменной не более 7–10 дней.

Многими исследователями доказано, что фиксация атмосферного азота воздуха происходит только в тех клубеньках, которые содержат леггемоглобин. Следовательно, их массу нужно учитывать с леггемоглобином, а общую массу – для характеристики активности симбиотического аппарата [13, 14].

Количество симбиотически фиксированного азота зависит не только от количества клубеньков, но и от их функционирования.

Активный симбиотический потенциал определяют по сумме показателей (АСП) за отдельные периоды развития. Общий симбиотический потенциал (ОСП) рассчитывают так же (табл. 2).

выше контрольного показателя. По сорту сои Вита данные значения на контрольном варианте – 86,6 кг/га, с внесением фосфорных удобрений – 119,9 кг/га, что выше контрольного варианта на 33,3 кг/га.

Активный симбиотический потенциал находился в пределах 5426–11891 кг · дней/га. Показатель удельного активного симбиоза составил 6,2 г/кг · с по сорту Иристон, а по сорту Вита – 8,2 г/кг · с.

За счет увеличения массы клубеньков, приходящейся на 1 кг, с применением фосфорного удобрения Р 60 уменьшалась площадь листьев (табл. 3).

Фиксированный азот воздуха в зависимости от применения фосфорных удобрений определили по показателю активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза (табл. 4).

Таблица 3

Влияние фосфорных удобрений на симбиотический и фотосинтетический потенциалы сортов сои (в среднем за три года)

Сорт	Показатель	Контрольный вариант	Фосфорные удобрения (P 60 )
Иристон	Площадь листьев, тыс. м2/га	31,0	34,1
	Вес клубеньков: кг/га м2/га	110 280	229 144
	ФСП, млн м2 дней/га	1,51	1,89
	АСП, кг ∙ дней/га	5426	11891
	ФСП/АСП, м2/кг	279	159
Вита	Площадь листьев, тыс. м2/га	31,6	34,2
	Вес клубеньков: кг/га м2/га	75 404	145 217
	ФСП, млн м2 ∙ дней/га	1,55	1,80
	АСП, кг ∙ дней/га	3801	7820
	ФСП/АСП, м2/кг	409	230

Таблица 4

Фиксированный азот воздуха под посевами сои (в среднем за три года), кг/га

Сорт	Показатель	Контрольный вариант	Фосфорные удобрения (P 60 )
Иристон	N посева,кг/га	94,1	132,4
	N фикс, кг/га	34,9	74,8
	АСП, кг ∙ дней/га	5426	11891
	УАС, г/кг · сут	–	7,2
Вита	N посева,кг/га	87,2	120,7
	N фикс, кг/га	32,4	64,8
	АСП, кг ∙ дней/га	3801	7820
	УАС, г/кг · сут	–	9,2

Как видно из таблицы 4, количество фиксированного азота воздуха по сорту сои Иристон (контрольный вариант) составило 34,9 кг/га, с внесением фосфорных удобрений – 74,8 кг/га. На посевах сои сорта Вита на контрольном варианте количество фиксированного азота составило 32,4 кг/га. По обоим изучаемым сортам объем азотфиксации был почти в два раза меньше, чем с применением фосфорных удобрений в почве.

Изменение условий симбиотической азот-фиксации повышает содержание азота в семенах, что впоследствии увеличивает содержание белка и жира в семенах. Исследованиями установлено, что по сорту Иристон содержание белка составило 36,7 %, с применением фосфорных удобрений (Р60) – 40,3 %. По показателю содержания жира и белка в семенах наблюдается обратная связь: количество белка снижалось с повышением содержания жира. На контрольном варианте по показателю сбор белка – 706,3 кг/га, сбор жира – 359,5 кг/га; с применением фосфорного удобрения (Р60) сбор белка по сорту Иристон составил 1006,3 кг/га, а жира – 483,3 кг/га.

Биологическая урожайность на контрольном варианте была равна по сорту Иристон 1,90 т/га, а с применением фосфорного удобрения (Р 60 ) – 2,47 т/га. По сорту Вита получены аналогичные показатели, урожайность с применением (Р 60 ) составила 2,15 т/га, на контроле – 1,61, что на 0,69 т/га больше.

Заключение. Минеральные удобрения – N 60 Р 60 , К 60 на посевах изучаемых сортов сои влияли на появление первых клубеньков, на корнях были видны первые клубеньки через 13– 20 дней. До периода фазы «цветение» количество клубеньков и их масса увеличивались. В дальнейшем развитии эти значения находились в одинаковом состоянии, по мере старения растений (август, сентябрь) количественные показатели стали уменьшаться. В начальном периоде вегетации растений клубеньки находились по всей корневой системе сои, их число было малым, затем они сосредоточились на главном корне, а их количество увеличивалось. Наибольшей масса клубеньков была при внесении фосфорных удобрений.

АСП в среднем за изучаемые годы по сорту сои Иристон на контрольном варианте составил 5 425 единиц, а с внесением фосфорных минеральных удобрений (P 60 ) находился в пределах 11 890 единиц. По сорту Вита сложились аналогичные показатели и составили на контроле 3 800, с внесением P 60 – 7 816 единиц, что на 4 016 единиц больше.

Потребление азота на контроле по сорту Иристон составил 92,5 кг/га, с применением фосфорного удобрения (Р 60 ) – 131,3 кг/га.

Удельный активный симбиоз был равен 6,2– 8,2 кг/сут. На контрольном варианте количество фиксированного азота воздуха по сорту Иристон составило 33,9 кг/га, с применением P 60 – 73,8 кг/га, по сорту Вита – 31,4 и 63,8 кг/га соответственно. Биологическая урожайность также с применением фосфорных удобрений повышалась: по сорту Иристон – на 0,57 т/га, по сорту сои Вита – на 0,54 т/га.