Влияние минеральных веществ на морфологические параметры проростков сои

Введение. Соя – это зернобобовая культура. Используется в мировой практике для пищевых, кормовых и технологических целей. В семенах этой культуры находится до 17–25 % масла, до 30 % углеводов; а также до 35–40 % высококачественного по аминокислотному составу белка [1, 5, 8]. Состав аминокислот в белке сои позволяет заменить белки животного происхождения [2–4, 7, 10]. Ценным компонентом соевого зерна является масло, содержащее главные жирные кислоты [9]. Соевое зерно используется при переработке на масло, а шрот и жмых – как ценные высокобелковые добавки к комбикормам [10].

Велико агротехническое значение сои как азотфиксирующей культуры. В условиях оптимальной влажности она накапливает в почве 21–45 кг/га азота и является хорошим предшественником зерновых и других сельскохозяйственных культур.

Культурная соя произошла в результате гибридного смешивания нескольких ее диких форм, произрастающих в Китае и сейчас. В письменном сообщении, составленном 5 тысяч лет назад, отражена ритуальная церемония. Китайский император, объявляя начало сева, собственноручно проводил первую борозду и сеял главные культуры Китая, в том числе и сою.

С тех пор эта культура широко произрастает в странах Азии: Китая, Японии, Корее, Вьетнаме, Таиланде, Индии, Индонезии, Непале, Пакистане. Более короткая история у сои, исчисляемая несколькими столетиями, в странах Европы, Америки, Африки и Австралии.

В Россию соя «проникла» в Приамурье и Приморье из Китая в XVII веке. В 1886 г. издана первая монографическая работа по сое В.Н. Гиляровского «Китайский масличный горох» в Петербургском товариществе «Общественная польза». Селекционные и опытные работы с соей были начаты в 30-х годах XX века и продолжаются до настоящего времени.

Цель исследования . Оценка влияния минеральных веществ на морфологические параметры проростков сои.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись проростки сои сортов СибНИИК-315 и Светлая-4 урожая 2013 года.

Сорт «СибНИИК-315» – белково-масличная культура зернового использования с максимальной урожайностью до 28 ц/га, применяется в Сибири. Сорт Светлая-4 относится к северному экотипу.

Семена этих сортов для вегетационных лабораторных опытов получены при сборе урожая сои в СПК «Миндерлинское», расположенном в Красноярской лесостепи.

Вегетационные лабораторные опыты для оценки влияния минеральных веществ на проростки сои (2014–2015 гг.) были проведены в инновационной лаборатории «Экологический мониторинг сельскохозяйственных и лесных культур» Института агроэкологических технологий при ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет».

Первый вегетационный лабораторный опыт. Семена сои выращивали в пластиковых емкостях объемом 0,2 л с использованием рулонных культур, при комнатной температуре, на хорошо освещенной солнечным светом поверхности. Трехкратная повторность по 100 штук семян. Время опыта – 14 дней. Удобрения азофоска и аммофоска были разведены в пропорции 25 г на 10 л воды.

Опыт закладывался в четырех вариантах.

Вариант 1 – вода без примесей (контроль).

Вариант 2 – раствор «Кнопа».

Вариант 3 – удобрение азофоска.

Вариант 4 – удобрение аммофоска.

Второй вегетационный лабораторный опыт. Семена сои выращивали в пластиковых емкостях объемом 0,2 л с использованием рулонных культур, при комнатной температуре и дневном освещении. Трехкратная повторность по 100 штук семян. Время опыта – 11 дней.

Опыт закладывался в трех вариантах:

Вариант 1 – вода без примесей (контроль).

Вариант 2 – раствор «Кнопа».

Вариант 3 – раствор «Кнопа» без калия.

Статистическую обработку проводили стандартными методами с использованием пакета анализа MS Excel и StatSoft STATISTICA 6.0 [6].

Энергия прорастания семян сои сортов

Результаты исследования и их обсуждение. В результате первого вегетационного опыта получены данные по энергии прорастания семян сои сортов СибНИИК-315, Светлая-4 и динамике роста проростков в вариантах опыта (табл. 1).

Таблица 1

СибНИИК-315, Светлая-4 (3-й день опыта)

Сорт	Вариант опыта	Энергия прорастания, %	Отношение к контролю	Прибавка к контролю, процентных пунктов	Значимость различий с контролем*
СибНИИК-315	1	60,0	-	-	-
	2	84,7	1,41	24,7	<0,001
	3	67,0	1,12	7,0	<0,05
	4	74,3	1,24	14,3	<0,001
Светлая-4	1	57,0	-	-	-
	2	82,3	1,44	25,3	<0,001
	3	70,7	1,24	13,7	<0,001
	4	79,0	1,39	22,0	<0,001

*Значимость различий с контролем показана на основе точного критерия Фишера для таблиц 2х2.

Как видно из представленных данных (табл. 1), внесение минеральных добавок привело к статистически значимому повышению всхожести семян обоих сортов. Минимальная прибавка к контролю составила 1,1 раза (7 процентных пунктов), максимальная – 1,44 раза (25,3 процентных пункта). Для обоих сортов минимальную прибавку всхожести дало использование удобрения азофоски, максимальную – использование раствора «Кнопа». В реакции на применение аммофоски проявилась статистически значимая (p<0,05) сортовая специфика – для сорта Светлая-4 прибавка всхожести составила 1,39 раза (22 процентных пункта), в то время как для сорта СибНИИК-315 – лишь 1,24 раза (14,3 процентных пункта).

Анализ роста проростков показал, что в интервале с 3-х по 14-е сутки он во всех вариантах опыта подчиняется логистической кривой вида

У = Уо+ ^, где y – средняя длина проростков; τ – время; y0, L и k – константы.

После подбора параметров методом наименьших квадратов коэффициенты детерминации R2 составили от 0,959 до 0,995, статистическая значимость уравнений регрессии составила от p<0,05 до p<0,001.

Для обоих сортов скорость роста в присутствии минеральных веществ была статистически значимо выше, чем в контроле. Наиболее активный рост наблюдался в растворе аммо-фоски. На 9-е сутки рост проростков в этом варианте превышал контроль на 46–47 %, а к концу эксперимента превышение составило 41 % для сорта СибНИИК-315 и 26 % для сорта Свет-лая-4 (рис. 2, табл. 2). На втором месте в качестве ускорителя роста для обоих сортов оказался раствор «Кнопа», на третьем – удобрение азофоска.

Контроль о Контроль      Аммофоска □ Аммофоска

Контроль о Контроль      Аммофоска □ Аммофоска

Рис. 1. Динамика изменения длины проростков сои сортов СибНИИК-315 и Светлая-4 в первом опыте в контроле и на фоне аммофоски. Точками показаны экспериментальные данные, линиями – теоретические кривые

Таблица 2

Динамика роста проростков сои в присутствии минеральных веществ, отношение к контролю

Раствор «Кнопа» является благоприятной питательной средой с точки зрения минерального состава. Его использование затруднено из-за его нерентабельности. Компоненты раствора дорогие, например хлорид железа и сульфат магния, а некоторые не производятся. Использование доступных аналогов, таких как аммо-фоска и азофоска, при прорастании семян сои на начальной стадии онтогенеза может служить дешёвой альтернативой раствору «Кнопа». По результатам опытов очевидно, что при использовании удобрения аммофоски получаются лучшие показатели благодаря наличию макро- и микроэлементов в ее составе.

В результате второго вегетационного лабораторного опыта были получены данные, показывающие изменения длины проростков и количества проросших семян сои под влиянием раствора «Кнопа» и раствора «Кнопа» без калия. Как и в первом опыте, минеральные вещества оказали стимулирующее влияние на рост проростков обоих сортов (рис. 2). Статистическая значимость ускорения роста на растворе «Кнопа» в сравнении с контролем по парному t-критерию для обоих сортов составила p<0,01, статистическая значимость ускорения роста на растворе «Кнопа» без калия – p=0,001. Для обо-

их сортов скорость роста на растворе «Кнопа» без калия была статистически значимо выше, чем на растворе «Кнопа» (p<0,05).

Аналогичные результаты получены и для динамики прорастания семян. Для обоих сортов скорость прорастания была максимальной на растворе «Кнопа» без калия, минимальной – в контроле (рис. 3).

Различия между вариантами по динамике прорастания для сорта Светлая-4 статистически значимы на уровне p<0,01. Для сорта СибНИИК-315 различия между контролем и растворами «Кнопа» с калием и без калия значимы на уровне p<0,01, различия между раствором «Кнопа» и раствором «Кнопа» без калия – на уровне p<0,05.

Кроме ускорения прорастания, раствор «Кнопа» и раствор «Кнопа» без калия повысили всхожесть семян. Для сорта СибНИИК-315 прибавка составила соответственно 4 и 9 процентных пунктов, для сорта Светлая-4 – 7 и 16. Статистическая значимость увеличения всхожести в сравнении с контролем на фоне раствора «Кнопа» без калия для сорта СибНИИК-315 составляет p=0,05, для сорта Светлая-4 – p<0,01.

Сорт Вариант Сутки * p* 3 5 7 9 11 14 СибНИИК-315 2 1,00 1,01 1,19 1,27 1,31 1,25 <0,05 3 1,00 0,96 1,18 1,12 1,09 1,13 <0,05 4 1,00 0,93 1,40 1,47 1,39 1,41 <0,05 Светлая-4 2 1,00 1,00 1,07 1,25 1,21 1,06 <0,05 3 1,00 0,98 0,99 1,20 1,09 0,98 нет 4 1,00 1,00 1,39 1,46 1,35 1,26 <0,05 p – значимость различий с контролем по парному t-критерию.

Время, сут

Контроль      Раствор "Кнопа"      Раствора "Кнопа" без калия

Время, сут

Контроль      Раствор "Кнопа"      Раствора "Кнопа" без калия

Рис. 2. Динамика изменения длины проростков сои сортов СибНИИК-315 и Светлая-4 во втором опыте

Контроль      Раствор "Кнопа"      Раствора "Кнопа" без калия

Контроль      Раствор "Кнопа"      Раствора "Кнопа" без калия

Рис. 3. Динамика прорастания семян сои сортов СибНИИК-315 и Светлая-4 во втором опыте

Заключение. Исследовано положительное влияние минеральных веществ (раствора «Кно-па», азофоски и аммофоски) на морфологические параметры проростков сои северного экотипа (СибНИИК-315 и Светлая- 4) на раннем этапе онтогенеза. Семена сортов сои хорошо прорастали на растворе «Кнопа» и аммофоски по сравнению с контролем. Азофоска является не только результативной минеральной «подкормкой» для семян сои, но и рентабельной. Раствор «Кнопа» является также высокорезультативным питательным раствором, но нерентабельным из-за дефицитных и дорогих его компонентов. Ростовые характеристики 11-дневных проростков сои СибНИИК-315 и Светлая-4 показывают, что удаление калия из раствора «Кно-па» способствует лучшему прорастанию семян сои.