Влияние различных штаммов Rhizobium japonicum (Kircher) Buchanan на урожайность сои

Введение. Биологическая азотфиксация – глобальный процесс, который обеспечивает возможность существования жизни на Земле [1]. Среди всех микробно-растительных симбиозов лучше всего изучены симбиозы, образуемые    бобовыми    растениями    и клубеньковыми бактериями, которые имеет большую практическую значимость: целый ряд бобовых (соя, люцерна, горох, арахис и др.) относится к числу ключевых сельскохозяйственных культур, выращивание которых на экологически чистом биологическом азоте – весьма актуальная задача [2]. Клубеньковые бактерии – очень обширная и разнородная группа распространенных почти во всех почвенно-климатических зонах почвенных микроорганизмов, которые эволюционировали параллельно с культурными растениями-хозяевами [2], а симбиотическая азотфиксация – весомый фактор повышения продуктивности сои, улучшения азотного режима почвы и охраны окружающей среды [3]. Важнейшей особенностью бобово-ризобиального комплекса является его факультативность для обоих партнеров, которая открывает широкие возможности генетического контроля симбиотических генов растений и подбора штаммов клубеньковых бактерий [2].

Интенсивность азотфиксации в посевах сои зависит от комплекса природных, антропогенных и биологических факторов: почвенно-климатических условий, уровня агротехники, генетических особенностей сорта и штамма клубеньковых бактерий. Гидротермический оптимум для симбиотического аппарата сои находится в пределах: влажность 40-80 % от ППВ, температура в зоне размещения корней 25-35 ^оС. Хорошие условия складываются на структурных почвах с достаточной аэрацией и нейтральной или слабощелочной реакцией [3; 4]. Эффективность симбиоза определяется также генетическими особенностями растений и клубеньковых бактерий, поэтому только при удачном сочетании штамма клубеньковых бактерий и генотипа растений можно добиться максимального уровня продуктивности азотфиксации [3]. Подбор наиболее продуктивных пар макро- и микросимбионтов необходимо проводить применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям [5]. Инокуляция особенно эффективна на почвах в которых отсутствует спонтанное заражение активными штаммами Rhizobium japonicum [3] . Однако опытами ВНИИ сои установлено, что даже при насыщенности севооборотов соей на 30-40 %, когда в почвах формируется довольно вирулентная и активная аборигенная популяция ризобий, применение селекционных штаммов 639а, 648а, 24106, способных конкурировать с автохтонными формами, обеспечивает существенные прибавки урожайности – 0,15-0,40 т/ га [6; 7].

В Украине за последние годы значительно увеличилась площадь посева сои, хотя реализация генетического потенциала современных сортов в производстве не превышает 50 %, а средняя урожайность составляет 1,41,5 т/га. Поэтому особенного внимания заслуживает проведение предпосевной инокуляции семян. В интенсивной технологии выращивания сои необходимо использовать только высокоэффективные и конкурентоспособные штаммы клубеньковых бактерий [4]. При оптимальных условиях, благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями рода Rhizobium соя способна усваивать до 150200 кг/га биологического азота, удовлетворяя собственные потребности на 60-70 %, а также в значительной мере накапливать доступные формы фосфора и калия [3; 4; 8].

В задачи наших исследований входило изучение эффективности применения на сое новых штаммов Rhizobium japonicum (Kircher) Buchanan, которые получены из Южного филиала ИСМ НААН (АРК, п. Гвардейское) .

Материалы и методы. Изучение эффективности клубеньковых бактерий на сое проводилось в двух опытах: первый – в 20022005 гг. на сорте Аметист в стационарном 9-польном парозернопропашном севообороте; второй – в 2006-2010 гг. на сорте Романтика на полях, где ранее не высевалась соя. Схема опытов включала: контроль (обработка водой), стандартный штамм 634б и новые экспериментальные штаммы Rhizobium japon-icum : 626а, 640б, 71 т, А-С, Х-9, Х-2, М-8, Л-8, 14, 30, 33, 36, Д-2. Инокуляцию семян сои проводили в день посева. Полевые опыты закладывали в соответствии с общепринятой методикой полевого эксперимента [9] с учётом зональных особенностей. Почва – чернозём типичный мощный, среднегумусный, содержание гумуса (по Тюрину) – 5,8 %; рН 5,8; гидролитическая кислотность – 3,29 мг-экв./100 г почвы. Запасы питательных веществ на контроле без удобрений: азот – 132 мг/кг, фосфор – 104, калий – 128 мг/кг.

Статистическую обработку полученных экспериментальных результатов осуществляли методом дисперсионного анализа [10].

За время исследований недостаточным увлажнением (атмосферным и почвенным) в критический период роста и развития растений (цветение – налив зерна) характеризовались 2002, 2004, 2006, 2008, 2009 и 2010 гг. Погодные условия 2003, 2005 и 2007 гг. отличались удовлетворительным для сои гидротермическим режимом.

Результаты и обсуждение. В первом опыте (2002-2005 гг.) по изучению сравнительной эффективности различных штаммов клубеньковых бактерий на сорте Аметист были получены средние по годам урожаи зерна от 2,13 т/га при обработке стандартным штаммом 634б до 2,46 т/га при инокуляции штаммом 36, при урожайности на контроле 2,21 т/га. Достоверные прибавки по отноше- нию к контрольному варианту обеспечило использование штаммов 36 (0,25 т/га), 626а (0,16 т/га) и 14 (0,12 т/га). Обработка семян стандартным штаммом 634б и экспериментальными штаммами 640б, 71 т, А-С, Х-9, М8, Л-8, 30 не оказала существенного влияния на урожайность.

Результаты использования различных штаммов клубеньковых бактерий разнились в зависимости от гидротермических условий года. В благоприятные для сои 2003 и 2005 гг. позитивного эффекта от инокуляции не наблюдалось, а при неблагоприятных условиях в 2002 и 2004 гг. были получены максимальные прибавки 0,49 и 0,30 т/га соответственно. Об этом свидетельствует и средняя по вариантам опыта урожайность, которая превышала контроль в 2002 и 2004 гг. В 2002 г. наиболее весомые прибавки урожайности обеспечили штаммы А-С (0,49 т/га), 71 т (0,48 т/га), 30 (0,40 т/га), 640б (0,26 т/га) (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность сои сорта Аметист при применении инокулянтов, т/га

Харьков, ИР им. В. Я. Юрьева НААН Украины,

2002-2005 гг.

Штамм (А)	Год (Б)				Среднее	+ к контролю
	2002	2003	2004	2005
Контроль (вода)	1,37	2,71	2,05	2,69	2,21	–
634 б (стандарт)	1,37	2,57	2,03	2,53	2,13	– 0,08
626 а	1,40	2,42	2,13	2,56	2,13	-0,08
640 б	1,63	2,48	2,25	2,61	2,24	+0,03
71 т	1,85	2,30	2,13	2,53	2,20	– 0,01
А-С	1,86	2,71	2,07	2,48	2,28	+0,07
Х-9	1,51	2,55	2,32	2,60	2,25	+0,04
М-8	1,53	2,56	2,28	2,47	2,21	0
Л-8	1,54	2,47	2,35	2,43	2,20	– 0,01
14	1,30	2,51	2,03	2,44	2,07	-0,14
30	1,77	2,34	2,18	2,43	2,18	– 0,03
36	1,49	2,76	2,32	2,60	2,29	+0,08
Среднее	1,56	2,52	2,18	2,54	2,20	-0,01
НСР 05	А – 0,11 т/га, Б – 0,20 т/га, АБ – 0,14 т/га					–

В 2004 г. достоверный эффект получен от использования штаммов Л – 8 (прибавка 0,30 т/га), Х-9 и 36 (прибавка по 0,27 т/га), М-8 (прибавка 0,23 т/га). В 2003 и 2005 гг. в некоторых вариантах опыта наблюдалось снижение урожайности относительно контроля. В целом по опыту экспериментальные штаммы 640б, Х-9, М-8 и Л-8 обеспечили существенные прибавки урожайности (0,14-0,30 т/га) в неблагоприятных 2002 и 2004 гг., но не проявили позитивного действия в 2003 и 2005 гг.

Результаты второго опыта (2006-2010 гг.) по изучению инокуляции семян сои сорта Романтика, показали довольно высокую эффективность данного агроприёма и различное влияние экспериментальных штаммов на уровень урожайности сои.

В условиях 2006-2010 гг., в среднем за годы исследований, наилучшие результаты обеспечили штаммы 71 т и 36 с уровнем урожайности 1,67 и 1,65 т/га, что на 0,20 и 0,18 т/га выше контрольного варианта. Довольно эффективным было применение штаммов 640б и Х-9 с уровнем прибавки 0,16 т/га относительно контроля (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность сои сорта Романтика при применении инокулянтов, т/га

Харьков, ИР им. В. Я. Юрьева НААН Украины, 2006-2010 гг.

Штамм (А)	Год (Б)					Среднее	+ к контролю
	2006	2007	2008	2009	2010
Контроль (вода)	1,27	2,03	1,35	1,69	1,03	1,47	–
634б (стандарт)	1,47	2,02	1,38	1,95	1,18	1,60	+0,13
626а	1,31	2,02	1,35	1,92	1,23	1,57	+0,10
640б	1,45	2,08	1,38	2,00	1,22	1,63	+0,16
71 т	1,52	2,33	1,33	1,93	1,22	1,67	+0,20
Х-9	1,34	2,34	1,36	1,91	1,21	1,63	+0,16
Х-2	1,45	2,04	1,37	1,77	1,12	1,55	+0,08
М-8	1,42	2,09	1,38	1,85	1,12	1,57	+0,10
33	1,25	2,11	1,40	1,70	1,09	1,51	+0,04
36	1,44	2,31	1,41	1,94	1,13	1,65	+0,18
Д-2	1,38	2,18	1,36	1,84	1,04	1,56	+0,09
Среднее	1,40	2,14	1,38	1,87	1,13	1,59	+0,12
НСР 05	А – 0,12 т/га, Б – 0,16 т/га, АБ – 0,15 т/га						–

Наблюдалось влияние погодных условий года на эффективность штаммов. Положительное действие инокуляции семян в среднем по инокулянтам проявилось лишь в 2009 г. В неблагоприятном 2006 г. наибольшее положительное влияние на урожайность сои оказал стандартный штамм 634б, эффективными оказались штаммы 71 т, 640б, Х-2, 36 и М-8, обеспечившие прибавки урожая зерна в пределах 0,15-0,25 т/га. В 2007 г. при достаточно благоприятных для роста и развития сои агроклиматических условиях были получены положительные эффекты от использования штаммов 71 т, Х-9, 36 и Д-2. Прибавки при этом составили 0,15-0,31 т/га. В 2008 г. во всех вариантах опыта урожайность была практически на одном уровне. Наиболее благоприятным для проявления эффекта от инокуляции семян сои был 2009 г., когда достоверные прибавки обеспечили все изучаемые инокулянты, за исключением штаммов Х-2 и 33. Максимальное превышение по урожайности (0,31 т/га) над контролем было зафиксировано у штамма 640б. В 2010 г. существенные прибавки урожайности (0,180,20 т/га) обеспечил стандартный штамм 634б и новые экспериментальные штаммы 626б, 640б, 71 т и Х-9.

Стандартный штамм 634б показал высокую эффективность в 2006, 2009 и 2010 гг., штамм 36 – в 2006, 2007 и 2009 гг. Во втором опыте наиболее эффективными в среднем за годы исследований оказались штаммы 640б, 71 т, Х-9 и 36.

Низкую эффективность обработки семян сои экспериментальными штаммами в отдельные годы можно объяснить интенсивным развитием в почве автохтонных (фоновых) форм Rhizobium japonicum и недостаточной конкурентоспособностью селекционных штаммов.

Выводы. Применение новых экспериментальных штаммов клубеньковых бактерий в технологии выращивания сои позволяет дополнительно получить до 0,49 т/га зерна.

Установлена специфичность действия новых штаммов клубеньковых бактерий в зависимости от агроклиматических условий года. На сорте Аметист позитивное действие инокуляции семян проявлялось в неблагоприятные по агроклиматическим условиям 2002 и 2004 гг., а наибольший эффект был от применения штаммов 640б, Х-9, М-8 и Л-8, которые обеспечили получение прибавок урожая зерна в пределах 0,14-0,30 т/га.

На сорте Романтика максимальный эффект от применения штаммов азотфиксиру-ющих бактерий наблюдался в 2009 г., при этом использование штаммов 640б, 71 т, Х-9 и 36 позволило получить прибавки урожайности на уровне 0,22-0,31 т/га.