Влияние погодных условий на накопление и реутилизацию азота сортами сои

реальное участие в продукционном процессе и формировании различных органов растения [5].

По мнению некоторых авторов , селекционная работа с зернобобовыми культурами должна быть направлена на повышение эффективности мобилизации и оттока азота в зерно , так как фактором , ограничивающим урожайность семян , является не азотфиксирующая активность , а низкая аттрагирующая способность генеративных органов .

Процесс повторного использования азота из вегетативных органов и корней сои мало изучен . Цель наших исследований состояла в определении зависимости от климатических условий накопления и реутилизации азота .

Материал и методика исследования

В 2005-2007 гг . было проанализировано 5 новых сортов сои северного экотипа : сорт Магева ( учреждение оригинатор Рязанский НИПТИ АПК ), Белор ( Орловский ГНУ ВНИИ ЗБК и Белгородский СХИ ) и 3 сорта селекции Орловского ГНУ ВНИИ ЗБК : Свапа , Ланцетная и БММ 1/90. Содержание азота в вегетативной части растения , корнях , клубеньках и зерне определяли микрометодом Къельдаля с отгонкой аммиака на аппаратах Сереньева . Уровень реутилизации азота рассчитывали балансовым методом , как уменьшение его абсолютного содержания в вегетативных органах за период налива семян в процентах к максимальному содержанию . Для определения вклада реутилизации в формирование урожая сравнивали величину уменьшения абсолютного содержания азота в вегетативных органах за период формирования и налива зерна с содержанием этих веществ в зерне в полную спелость [6,7]. Степень использования азота ( азотный уборочный индекс ) выражали отношением его содержания в семенах к общему выносу этого элемента биологическим урожаем [8, 9]. Гидротермический коэффициент рассчитывали по Г . Г . Селянинову [10]. Данные обрабатывали статистически по Доспехову (1979).

Результаты и их обсуждение

Погодные условия в годы проведения исследований были контрастными . По данным агрометеорологической станции г . Орла , в 2005 году среднемесячная температура в мае , июле , августе и первой декаде сентября ( период уборки ) была выше среднемноголетней на 1-3° С . Увлажнение в мае – июле в период вегетативного роста было достаточным , в августе в фазу налива бобов – пониженным , то есть погодные условия соответствовали в основном климатическим требованиям культуры сои . Гидротермический коэффициент равен 1,6, то есть увлажнение достаточное . 2006 год самый холодный из трех лет , особенно в период всходы – ветвление и во время плодообразования , когда среднемесячная температура была ниже среднемноголетней на 1,5° С . В течение вегетационного периода выпало большое количество осадков , в том числе в период налива бобов , когда сое требуется более низкая влагообеспеченность (60-70% ППВ ). В 2006 году гидротермический коэффициент равен 2,5, т . е . увлажнение избыточное . Весна и лето 2007 года характеризовались температурой выше среднемноголетней в среднем на 2° С и недостаточным увлажнением . В 2007 году к периоду полной спелости сумма осадков составила 164,4 мм , что в 2 раза меньше требуемого для нормального развития сои . Гидротермический коэффициент равен единице , т . е . год слабозасушливый .

Максимальное количество азота накапливается в вегетативных органах сои в период бутонизация – начало плодообразования ( табл . 1).

Таблица 1 – Содержание азота в органах растений сои , %.

Среднее за 2005-2007 гг .

Белор		БММ 1/90 Ланцетная		Свапа	Магева
бутонизация
листья	1,9	2,2	2,4	2,1	2,3
стебли	0,9	1,2	1,0	1,0	1,0
начало плодообразования
листья	2,5	1,9	2,0	2,2	2,3
стебли	1,3	1,1	1,3	1,4	1,2
налив бобов
листья	2,0	2,0	1,8	1,9	1,8
стебли	1,3	1,4	1,4	1,0	1,3
бобы	2,4	2,5	2,7	2,7	2,9
корни	1,1	1,4	1,2	1,4	1,2
клуб	2,9	3,5	2,9	3,8	3,6
Содержание азота , % ( полная спелость )
зерно	5,3	4,7         \	4,9      \	5,2    \	5,3

Климатические условия оказывали большое влияние на уровень реутилизации азота и сухого вещества . Самый низкий уровень повторного использования азота ( в среднем 52,4 %) и сухого вещества ( в среднем 40 %) отмечен в благоприятном 2005 году , когда элементы питания пополнялись в основном за счет фотосинтеза , деятельности клубеньковых бактерий и корневой системы ( табл . 2). В листьях содержится от 2,0 до 2,5% азота , в стеблях от 1,0 до 1,4%. У БММ 1/90 и Ланцетной наибольшая концентрация азота в листьях – в фазу бутонизации , у Белора и Свапы – в фазу начала плодообразования . У Магевы количество азота в листьях в течение периода бутонизация – плодообразование оставалось на одном уровне . К наливу бобов в связи с оттоком азота из вегетативных органов к плодам количество азота в листьях снизилось в среднем на 40 %.

Таблица 2 – Влияние климатических условий на реутилизацию азота и сухого вещества и акцепторную роль зерна по отношению к донорам питательных веществ сортов сои . 2005 год

	Белор	БММ 1/90	Ланцет ная	Свапа	Магев а
реутил - я N из вегетатив . органов , %	36,6	56,8	75,7	49,8	42,8
реутил - я N из корней , %	56,1	79,9	62,2	75,1	57,3
вклад реутил - и азота в урожай семян вегет . органов , %	26,2	61,0	116,4	47,3	41,7
вклад реутилизации в урожай семян корней , %	2,9	5,6	4,7	9,5	2,4
вклад фотосинтеза и корн . системы в накопление азота семенами , %	70,8	33,1	13,5	43,0	55,9
азотный уборочный индекс ,%	71,3	69,0	73,1	70,3	59,7
реутилизация сухого вещества из вегетативных органов , %	28,0	40,8	61,4	42,2	27,0
реутилизация сухого вещества из корней , %	0	0,4	2,4	0	1,2

В холодном и избыточно влажном 2006 году реутилизация азота возросла в среднем до 78 %, сухого вещества – до 56 %, максимальный показатель отмечен у Магевы – 85 % и 68 %, соответственно (табл. 3). В теплом и засушливом 2007 году повторное использование азота из вегетативных органов, максимальное за 3 года, достигало у некоторых сортов 85 %, в среднем составило 83 % (табл. 4). Реутилизация сухого вещества в 2007 году в среднем около 60 %.

Реутилизация азота из корней так же была наивысшей в сухом 2007 году , а наиболее низкой в переувлажненном и холодном 2006 году . По - видимому , низкая температура и избыточная влажность способствовали слабому развитию азотфиксирующей системы в 2006 году . Количество клубеньков и содержание азота в них в этом году самое низкое из трех лет (1,4 шт ./ раст . и 2,8 %, соответственно ).

Таблица 3 – Влияние климатических условий на реутилизацию азота и сухого вещества и акцепторную роль зерна по отношению к донорам питательных веществ сортов сои . 2006 год

	Белор	БММ 1/90	Ланцет ная	Свапа	Магева
реутилизация N из вегетатив . органов , %	75,8	78,5	70,4	80,9	85,2
реутилизация азота из корней , %	54,4	57,0	56,0	66,6	46,4
вклад реутилизации N в урожай семян вегет . органов , %	103,1	119,0	101,2	123,4	124,3
вклад реутилизации N в урожай семян корней , %	4,0	3,8	5,2	7,4	2,0
вклад фотосинтеза и корн . системы в накопление N семенами , %	0	0	10,2	0	0
азотный уборочный индекс , %	73,3	73,9	69,4	75,5	80,7
реутилизация сух . вещества из вегет - х органов , %	52,0	51,5	48,2	62,0	67,7
реутилизация сух . вещества из корней , %	22,6	18,5	11,0	37,3	20,9

Реутилизация сухого вещества корней была достаточно высокой в 2006 году и максимальной в 2007 году . Эти данные свидетельствуют о том , что растения сои в неблагоприятных условиях недостатка влаги или ее избытка в сочетании с низкой температурой компенсируют ограниченное поступление питательных веществ путем повторного 60

использования питательных элементов отложенных в тканях вегетативных органов и корневой системы .

В благоприятном 2005 году отмечена положительная корреляция между реутилизацией азота из вегетативной массы и урожаем семян r=0,443, и между урожаем и содержанием азота в корнях в период полной спелости r=0,556. В 2006 зависимость между оттоком азота из вегетативной массы и урожаем семян оказалась обратной r = -0,315. В засушливом 2007 году коэффициент корреляции между урожаем семян и содержанием азота в корнях имеет отрицательное значение -0,600. То есть повышенный отток азота в семена способствовал значительной потере этого элемента корневой системой .

Вклад в формирование урожая семян азота , поступившего в растение в результате деятельности фотосинтетической и корневой систем , зависит от климатических условий .

Таблица 4 – Влияние климатических условий на реутилизацию азота и сухого вещества и акцепторную роль зерна по отношению к донорам питательных веществ сортов сои . 2007 год

	Белор	БММ 1/90	Ланцет ная	Свапа	Магева
реутилизация N из вегетатив . органов , %	83,6	84,9	78,9	84,6	83,1
реутилизация азота из корней , %	73,1	65,9	55,0	76,0	76,7
вклад реутилизации N в урожай семян вегет . органов , %	82,9	91,0	65,5	84,9	59,1
вклад реутилизации в урожай семян корней , %	6,3	4,5	2,4	6,8	5,4
вклад фотосинтеза и корн . системы в накопление азота семенами , %	10,7	4,5	32,0	13,2	35,5
азотный уборочный индекс ,%	83,1	83,6	84,4	85,2	87,4
реутилизация сух . вещества из вегет - х органов , %	69,1	66,4	53,4	59,0	51,6
реутилизация сух . вещества из корней , %	55,7	54,5	38,2	56,5	35,3

Так , в благоприятном 2005 году этот показатель составил в среднем 43 %. В жарком и засушливом 2007 году поступление элементов питания из почвы в результате работы фотосинтетического аппарата к наливу бобов резко снижалось по сравнению с 2005 годом : в среднем на 25 %, а в холодном и влажном 2006 году фактически прекращалось .

Эффективность использования азота, потребляемого растениями в течение вегетации на образование и налив семян (азотный уборочный индекс), характеризует способность сортов сои к использованию азота и позволяет прогнозировать урожайность . Наиболее активно азот растения потреблялся семенами в засушливом 2007 году, азотный индекс в среднем составил 85 %. Самые низкие значения этого показателя в благоприятном 2005 году – около 69 %.

Выводы

Таким образом , в неблагоприятных климатических условиях ( засуха или избыточное увлажнение в сочетании с пониженной температурой ) у сортов сои : возрастает реутилизация азота и сухого вещества из вегетативных органов и корневой системы в семена ; увеличивается азотный уборочный индекс .

Это свидетельствует о достаточно высоком уровне системы саморегуляции сортов сои в зависимости от погодных условий .