Photosynthetic activity of Georgiya soybean crops in the conditions of the non-chernozem zone depending on biological preparations application

Full Text

В настоящее время актуальным вопросом считается совершенствование технологии возделывания сои с помощью биопрепаратов. В сельскохозяйственном производстве стали широко внедряться регуляторы роста, которые способствуют повышению урожайности и качества выращиваемой продукции. [10]

Благодаря уникальному химическому составу и пищевым свойствам, соя – одна из самых универсальных и распространенных сельскохозяйственных культур. В Рязанской области ее посевные площади возрастают с каждым годом: 2022 – 80 тыс. га, 2023 – до 97 тыс. га. Установлено, что для почв умеренного климата свободноживущие азотофиксаторы связывают 25…94 кг/ га азота в год. Активность азотофиксации коррелирует с фазой развития растений: ее усиление начинается с появлением проростков, достигает максимума к периоду цветения и резко снижается после уборки урожая. [1]

Основной фактор формирования урожая – ассимиляционная листовая поверхность. Быстрые темпы накопления вегетативной массы могут служить важным признаком получения высокого урожая. Для раскрытия потенциальных возможностей фотосинтетической деятельности растений в агроценозе необходимо создавать благоприятные условия для их роста и развития. [2, 5]

Фотосинтез служит основной функцией растений, так как 90…95% биомассы – органические вещества. Увеличение урожайности тесно связано с ростом таких показателей, как площадь листьев и фотосинтетический потенциал посевов. [9]

Избыточная концентрация химических веществ (натрий, хлор) приводит к угнетению фотосинтеза и снижению урожая. Следует все агротехнические мероприятия (в том числе внесение биопрепаратов) направить на формирование агрофона, обеспечивающего рост фотосинтетического аппарата. [4]

Основная часть ассимиляционной поверхности – листья. Поэтому наиболее облиственные растения образуют большое количество органического вещества. [7]

В качестве обязательного агротехнического приема используют предпосевную обработку семян бактериальными биопрепаратами, состоящими из микробной массы нитрогеназных бактерий.

Цель работы – изучить влияние биопрепаратов на особенности формирования фотосинтетического аппарата и урожайность сои Георгия в условиях Центрального региона Нечерноземной зоны РФ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили в 2022–2023 годах в Рязанской области на базе ИСА – филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ Рязанского района по общепринятым методам. [6, 8]

Объект изучения – сорт сои Георгия. Площадь обрабатываемой делянки – 50 м², повторность – четырехкратная, учетная площадь – 10 м². Технология возделывания сои общепринятая в Рязанской области. Агротехника – весеннее боронование, внесение минеральных удобрений (NPK)₆₀, предпосевная культивация. Посев однострочный, ширина междурядий – 45 см, норма высева – 850 тыс. всх. сем./га. Посев осуществляли сеялкой СН-16 П. Учет биологической урожайности и элементов ее структуры вели способом снопового отбора с 1 м². [3] Площадь листьев определяли расчетным методом, основанным на принципе высечек. [6]

Почва – темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Содержание гумуса в пахотном слое 0…30 см по Тюрину (ГОСТ 2621-91) – 3,2%, рН по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213 – 91), (ГОСТ 264884-85) – 5,03 ед., подвижного Р₂О₅ – 187 мг/кг почвы, подвижного К₂О по Кирсанову (ГОСТ 26207-84) – 148 мг/кг, содержание общего азота N_общ. по Къельдалю (ГОСТ 26107-84) – 0,20%, гидролитическая кислотность (Н гидр.) по Каппену (ГОСТ26212-84) – 2,61 мг-экв/100 г почвы.

Перед посевом семена обрабатывали биопрепаратами:

Нитрагин КМ, СП – инокулянт производства «ООО НТЦ БИО»;

Organit N, Ж – улучшает азотное питание сельскохозяйственных культур из-за способности бактерий Azospirillumzeae фиксировать атмосферный азот и переводить его в формы, пригодные для потребления растением. Активные ингредиенты – клетки и биологически активные метаболиты штамма Azospirillumzeae;

Organit Р, Ж – стимулирует корнеобразование и рост растений, переводит нерастворимые формы фосфора, калия в растворимые и легкоусвояемые. Активные ингредиенты – споры штамма Bacillusmegaterium.

Семена перед посевом обрабатывали инокулянтом Нитрагин КМ, СП – 0,08 кг/гектарную норму семян, Органит N, Ж – 1,5 л/т.

Некорневые подкормки Органит N, Ж (2 л/га) осуществляли в фазы ветвления, бутонизации вручную ранцевым опрыскивателем. Вариант № 1 – (контроль) без обработок.

Площадь листовой поверхности и прирост сухого вещества определяли в пробе 10 среднетипичных растений по основным фазам развития – цветение, образование бобов и налив семян – методом высечек (вырезанные листья), который основан на взвешивании вырезанных и общей массы листьев. [6]

Предшественник сои – озимая пшеница. Основную и предпосевную обработку почвы проводили в соответствии с рекомендациями для зоны возделывания. Схема опыта представлена в таблице 1.

 

Таблица 1.

Схема опыта

Вариант	Система препаратов
№ 1 – контроль	Без обработок
№ 2 – инокулянт	Нитрагин КМ, СП – 0, 08 кг/гектарную норму семян – обработка семян перед посевом
№ 3 – биологический препарат	Organit N, Ж – 1,5 л/т – обработка семян + Organit N, Ж – 2,0 л/га – обработка в фазе ветвления + Organit N, Ж – 2,0 л/га – обработка в фазе бутонизации
№ 4 –инокулянт + биологический препарат	Нитрагин КМ, СП – 0,08 кг/гектарную норму семян + Organit N, Ж – 1,5 л/т – обработка семян перед посевом + Organit N, Ж – 2 л/га – обработка в фазе ветвления+ Organit N, Ж – 2 л/га – обработка в фазе бутонизации
№ 5 – химические протравители инокулянт + биологический препарат + регулятор роста растений	Тирада, СК – 2,0 л/т + Табу, ВСК – 1,0 л/т + Нитрагин КМ, СП – 0,08 кг/гектарную норму семян + Organit N, Ж – 1,5 л/т – обработка семян перед посевом+Organit N, Ж – 2 л/га – обработка растений в фазе ветвления + Organit N, Ж – 2 л/га – обработка в фазе бутонизации

 

Климат Рязанской области типичен для средней полосы Европейской части России. Значительное удаление от морей обусловливает некоторую континентальность климата с умеренно-холодной осенью, снежной и продолжительной зимой, длительной весной и теплым, нередко жарким летом, хорошо выраженными, но не менее длительными переходными сезонами года (весна, осень).

Среднемесячная температура воздуха самого теплого месяца года июля – 19,5°С, в отдельные жаркие дни повышается до 39,0°С, а самого холодного (январь) составляет минус 11,0°С, в суровые зимы она опускается до минус 32,0°С. Рязанская область относится к зоне устойчивого увлажнения. Атмосферные засухи наблюдаются в среднем в 90% лет, из которых 30,6% – с интенсивной засухой. Причиной засухи обычно бывает неравномерное выпадение осадков по сезонам, в частности, когда дуют юго-восточные суховеи.

Условия вегетационных периодов по годам проведения исследования различались по температурному режиму и влагообеспеченности, что позволяет всесторонне проанализировать действие изучаемых факторов (табл. 2).

 

Таблица 2.

Продолжительность вегетационного периода (дн.), сумма температур по годам (С°) и ГТК в период исследований (всходы – физиологическая спелость зерна)

Межфазный период	2022	2023
Количество осадков, мм
Всходы – цветение	24,3	60,1
Цветение – образование бобов	10,7	27,2
Образование бобов – физиологическое созревание	101,4	74,0
Всходы – физиологическое созревание	136,4	161,3
Σt > 10 (°С)
Всходы – цветение	803,8	1147,2
Цветение – образование бобов	341,9	186,8
Образование бобов – физиологическое созревание	790,5	1146,4
Всходы – физиологическое созревание	1936	2480,4
ГТК
Всходы – цветение	0,30	0,52
Цветение – образование бобов	0,31	1,46
Образование бобов – физиологическое созревание	1,28	0,64
Всходы – физиологическое созревание	0,70	0,65

 

Продолжительность вегетационного периода сои в условиях Центрального района Нечерноземной зоны – лимитирующий показатель при возделывании культуры.

За два года исследований продолжительность периода от всходов до физиологической спелости зерна – 103…106 дн., длительность вегетации в 2022 году – 106 дн., 2023 – 103 дня.

Межфазный период всходы – цветение – образование бобов в 2023 году был наиболее обеспечен влагой, количество осадков – 60,1 мм (табл. 1).

В 2022 году их выпало меньше на 35,8 мм. В межфазный период цветение–образование бобов в 2022 году наблюдался дефицит увлажнения – 10,7 мм, 2023 – на 16,5 мм больше среднемноголетних значений. Обеспеченность влагой от созревания бобов до физиологического созревания варьировала в зависимости от года – 136,4…161,3 мм.

За вегетацию сои наиболее благоприятным по увлажнению был 2023 год – 161,3 мм. ГТК по межфазному периоду в годы исследований составил 0,65…0,70 ед. соответственно.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Фотосинтетическая деятельность – важный элемент жизнедеятельности растений сои. Установлено, что площадь листовой поверхности изменялась по фазам развития под влиянием биопрепаратов (табл. 3).

 

Таблица 3.

Динамика формирования площади листьев по фазам развития сорта сои Георгия в зависимости от используемых биопрепаратов, см²/раст. (2022–2023 годы)

Вариант	± к контролю	Площадь листьев по фазам вегетации, см2/раст.
		цветение	образование бобов	налив семян
№ 1 – Контроль		235,4	231,0	175,9
№ 2		260,0	319,5	297,7
	см²	+24,6	+88,5	+121,1
	%	20,9%	38,3%	69, 2%
№ 3		299,2	307,4	239, 2
	см²	+63,8	+76,4	+ 63,3
	%	27, 1%	33,1%	36,0%
№ 4		314,3	323,6	314,4
	см²	+78,9	+ 92,6	+ 138,5
	%	33,5%	40,1%	78,8%
№ 5		339,4	344,2	346,5
	см²	+104,0	+113,2	+ 171,4
	%	48,4%	53,3%	97,9%
НСР05		3,12	2,28	2,08

 

Площадь листьев – важное условие высокой продуктивности растений. Она обусловливает интенсивный процесс фотосинтеза и быстрое нарастание биологической массы, поэтому существенно влияет на урожай.

Достоверное преимущество повышения площади листьев выявляется от фазы цветения до налива зерна бобов.

Площадь листьев в фазе цветения варьировала в зависимости от внесения биопрепаратов – 20,9…48,4% (табл. 3). Нарастание площади листовой поверхности произошло по всем вариантам опыта и колебалось от 24,6 (№ 2) до 104,0 см²/раст. (№ 5). Наименьшее значение было в варианте с инокулянтом, где более разреженные посевы сои сформировали существенно меньшую площадь листьев. По сравнению с контрольным вариантом она увеличивалась только на 24,6 см²/раст. (20,9%).

Максимальная площадь листовой поверхности в фазе цветения отмечена в вариантах № 4 и № 5, что больше контроля без обработок на 78,9 и 104,0 см²/ раст. соответственно.

К началу фазы образования бобов продолжалось нарастание площади листьев при использовании биопрепаратов. По отношению к контролю площадь листового аппарата по вариантам с биопрепаратами увеличилась на 76,4…113,2 см²/раст. Дольше всего сохранялась листовая поверхность в вариантах № 2 и № 5. Увеличение площади листовой поверхности, по отношению к контролю, составило соответственно 33,1 и 53,3%.

В фазе налива семян больше всего сохранялась площадь листовой поверхности в вариантах № 4 и № 5 (прибавка 78,8…97,9%, по отношению к контролю) соответственно. Наименьший ее показатель в варианте № 3 – прибавка до 63,3 см ²/раст. (36,0%).

Установлено, что самая высокая площадь листьев отмечена в варианте № 5 с применением химических протравителей Тирада (400 + 30 г/л), СК в дозе 2,0 л/т и Табу (500 г/л), ВСК совместно с инокулянтом Нитрагин КМ, СП и микробиологическим препаратом Оrganit N, где прибавка составила 171,4 см²/раст. (97,9%), по отношению к контролю. Это свидетельствует о том, что биопрепараты создают более благоприятные условия для формирования листовой поверхности и площади питания сои.

Наблюдения за накоплением сухого вещества в растениях показали, что интенсивность этого процесса во многом зависит не только от внесения биопрепаратов, но и погодных условий (табл. 4).

 

Таблица 4.

Динамика накопления сухого вещества растениями сои в зависимости от обработки семян инокулянтом, стимуляторами роста по фазам развития, кг/га, среднее за 2022–2023 годы

Вариант	Накопление сухого вещества растениями сои, кг/га
	ветвление	цветение
№ 1 – Контроль	1632	3980
№ 2	2038	4047
№ 3	1986	4076
№ 4	2524	3786
№ 5	2752	4528

 

Показатели площади листьев в контрольном варианте были самыми низкими, сбор сухого вещества в фазе ветвления – 1632 кг/га, в варианте № 5 – на 1120 кг/га больше контроля, № 4 – на 892 кг/га. Особенно заметна была разница по накоплению сухого вещества в фазе цветения в варианте № 5.

Фотосинтетический потенциал (ФП) характеризует мощность работы листовой поверхности и зависит от условий влагообеспеченности, минерального питания, внесения биопрепаратов в период вегетации.

В наших опытах фотосинтетическая деятельность посевов сои, кроме влияния климатических условий, зависела от применения биопрепаратов (табл. 5). Максимальный показатель ФП наблюдали в варианте № 5 (663,4 тыс м²/га), что способствовало формированию полученной продукции сои.

 

Таблица 5.

Влияние биопрепаратов на фотосинтетический потенциал сорта сои Георгия, среднее за 2022–2023 годы

Вариант	ФП в период вегетации, тыс. м²/га × дн./га
	цветение	образование бобов	налив семян (физиологическая спелость)	всего за вегетацию
№ 1 – Контроль	82,3	111,2	172,8	366,3
№ 2	122,0	147,0	201,4	470,0
№ 3	138,7	156,5	219,2	514,4
№ 4	159,3	200,6	246,8	606,7
№ 5	172,3	231,0	260,1	663,4

 

Наименьший фотосинтетический потенциал у посевов сои без внесения биопрепаратов (вариант № 1) в среднем за вегетацию – 363 тыс. м²/га × дн./ га. При внесении биопрепаратов ФП в варианте № 5 возрастал до 663,4 тыс. м²/га × дн./га, в том числе и из-за увеличения времени прохождения фаз растением. В остальных вариантах при формировании фазы налива семян – физиологической спелости отмечали снижение ФП от 407 до 606 тыс. м²/га × дн./га соответственно.

При изучении действия исследуемых биопрепаратов была тенденция к росту по всем показателям фотосинтетической активности. В 2022 году урожайность сои колебалась от 2,31 до 2,71 т/га, 2023 – 3,16…4,52 т/ га (табл. 6).

 

Таблица 6.

Влияние биопрепаратов на урожайность сои Георгия, т/га

Вариант	Год		Среднее за 2022–2023 годы	± к контролю без обработок
	2022	2023		т/га	%
№ 1 – Контроль	2,31	3,16	2,73	–	–
№ 2	2,46	3,26	2,86	0,13	104,8
№ 3	2,56	3,70	3,14	0,41	115,0
№ 4	2,52	4,10	3,31	0,58	121,2
№ 5	2,71	4,52	3,62	0,89	132,6
НСР05	0,039 (сущ.)	0,05 (сущ.)

 

Выводы. Вопросы изучения, подбора биопрепаратов при возделывании сои имеют большую актуальность и могут быть одним из факторов увеличения урожайности в зоне возделывания Нечерноземной зоны.

Наибольший эффект получен при совместном применении химических протравителей и биопрепаратов: Тирада, СК – 2,0 л/т + Табу, ВСК – 1,0 л/т + Нитрагин КМ, СП – 0,08 кг/гектарную норму семян + Organit N, Ж – 1,5 л/т – обработка семян перед посевом + Organit N, Ж – 2 л/га – обработка растений в фазе ветвления + Organit N, Ж – 2 л/га – обработка в фазе бутонизации (вариант № 5).

Внесение в почву биопрепаратов при предпосевной обработке семян сои в варианте № 4 (Нитрагин КМ, СП – 0,08 кг/гектарную норму семян + Organit N, Ж – 1,5 л/та), а также некорневая подкормка Organit N, Ж в фазе ветвления + Organit N, Ж – в фазе бутонизации в дозе 2,0 л/га обеспечили увеличение площади листовой поверхности и способствовали последовательному процессу превращения веществ и энергии, улучшению питания растений и повышению урожайности. В среднем за два года исследований можно отметить более существенный рост продуктивности сои сорта Георгия (повышение к контролю без обработок 132,6%) с максимальной урожайностью (3,62 т/га) в варианте № 5.

About the authors

Vera A. Svirina

The Institute of Seed Production and Agrotechnologies- branch of the FSBSI Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Author for correspondence.
Email: svirina-vera@mail.ru

Senior Researcher

Russian Federation, Podvyazye village, Ryazan region

Vitaly G. Chernogaev

The Institute of Seed Production and Agrotechnologies- branch of the FSBSI Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Email: svirina-vera@mail.ru

Junior Researcher

Russian Federation, Podvyazye village, Ryazan region

References

Supplementary files