The purpose of research is to establish the dependence of the applied doses of mineral fertilizers on the symbiotic activity of soybean crops in the foothill zone of the Republic of North Ossetia – Alania. Objectives: to establish optimal doses of mineral fertilizers that have a positive effect on the symbiotic activity of soybean crops. Field experiments were carried out in the forest-steppe zone of the Republic of North Ossetia – Alania, on lands belonging to the North Caucasus Research Institute of Mountain Foothill Agriculture of the All-Russian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. The soils of this zone are represented by leached chernozems; the mechanical composition of the upper horizons of the soils under consideration is heavy loamy, silty-dusty. With depth in the profile it becomes lighter and becomes medium loamy. Chernozems leached on pebbles have a good water-resistant structure. The gross humus content is in the range of 1.56–6.30 % depending on the soil section, pH – 5.1–5.7, deeper alkaline. The objects of the study are soybean varieties Iriston and Vita. Iriston is a variety selected by IrAgro LLC, Vita is a variety selected by V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil crops. The use of various doses of fertilezers increased the number and weight of nodules; with the use of phosphorus-mineral fertilizers, better development of the symbiotic apparatus was observed. The average ASP for the studied years for the soybean variety Iriston in the control variant was 5 425 units, and with the application of phosphorus mine¬ral fertilizers (P60) it was within 11 890 units.For the Vita variety, similar indicators developed and amounted to 3 800 in the control, with the application of P60 – 7 816 units, 4 016 units more. Nitrogen consumption under control for the Iriston variety was 92.5 kg/ha, with the use of phosphorus fertile¬zer (P60) – 131.3 kg/ha. Biological productivity also increased with the use of phosphorus fertilizers for the Iriston variety by 0.57 t/ha, and for the Vita soybean variety – by 0.54 t/ha.
soybean, varieties soybean, mineral fertilizers, symbiotic activity, protein productivity, nodules
Введение. Соя является основной белково-масличной 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 рендомизированным 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 Иристон) численность клубеньков на 1-м растении составила 77,3 шт., а их средняя масса – 70,7 мг.
При внесении фосфорных удобрений P60 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
Влияние минеральных удобрений на количество клубеньков
различных сортов сои (в среднем за 3 года), кг/га
|
Значения |
Контрольный вариант |
N60 |
P60 |
K60 |
|
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 |
Как видно из таблицы 1, масса клубеньков по всем фазам развития с применением минеральных удобрений P60K60 увеличивалась, при внесении азотных удобрений N60 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 K60 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.
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).
Таблица 2
Симбиотическая активность посевов сои в зависимости
от фосфорных удобрений (P60, г/кг сут)
|
Значения |
Контрольный вариант |
P60 |
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 (P60) находился в пределах 11 890 единиц. По сорту Вита сложились аналогичные показатели и составили на контроле 3 800, с внесением P60 – 7 816 единиц, на 4 016 единиц больше.
Установлено, что потребление азота по сорту сои Иристон с внесением фосфорного удобрения P60 составило 131,3 кг/га, что на 38,8 кг/га 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 Р60 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 (P60) |
|
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 (P60) |
|
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 азотфиксации 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 (Р60) – 2,47 т/га. По сорту Вита получены аналогичные показатели, урожайность с применением (Р60) составила 2,15 т/га, на контроле – 1,61, что на 0,69 т/га больше.
Заключение. Минеральные удобрения – N60Р60, К60 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 (P60) находился в пределах 11 890 единиц. По сорту Вита сложились аналогичные показатели и составили на контроле 3 800, с внесением P60 – 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 (Р60) – 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 P60 – 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.
1. Usovershenstvovannye tehnologii vozdelyva-niya perspektivnyh sortov zernobobovyh kul'tur v usloviyah predgornoj zony Cent¬ral'nogo Kavkaza / A.A. Abaev [i dr.]. Vladi¬kavkaz, 2018. 72 c.
2. Galichenko A.P., Fokina E.M. Vliyanie meteo-rologicheskih uslovij na formirovanie urozhaj-nosti sortov soi selekcii VNII soi // Agrarnyj vestnik Urala. 2022. № 7 (222). S. 16–25. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2022-222-07-16-25.
3. Knyazev B.M., Nazranov H.M., Knyazeva D.B. Simbioticheskaya i fotosinteticheskaya deya¬tel'nost' rastenij soi v zavisimosti ot vlazhnosti pochvy v stepnoj zone // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta im. V.M. Kokova. 2022. № 4 (38). S. 15–20. DOI:https://doi.org/10.55196/2411-3492-2022-4-38-15-20.
4. Osnovnye aspekty agrotehnologii dlya `effektivnogo proizvodstva soi v usloviyah oro-sheniya / T.S. Koshkarova [i dr.] // Oroshae-moe zemledelie. 2017. № 2. S. 17–18.
5. Sortovye osobennosti vodopotrebleniya soi / S.S. Muhamethanova [i dr.] // Oroshaemoe zemledelie. 2021. № 3. S. 19–22. DOI:https://doi.org/10.35809/2618-8279-2021-3-2.
6. Rezvyakova S.V., Eremin L.P. Povyshenie urozhajnosti soi na osnove zaschity ot gribnyh boleznej // Vestnik agrarnoj nauki. 2021. № 3 (90). S. 77–83. DOI:https://doi.org/10.17238/issn2587-666X. 2021.3.77.
7. Stepanov A.S., Aseeva T.A., Dubrovin K.N. Vliyanie klimaticheskih harakteristik i znachenij vegetacionnogo indeksa NDVI na urozhajnost' soi (na primere rajonov Primorskogo kraya) // Agrarnyj vestnik Urala. 2020. № 1 (192). S. 10–19. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2020-192-1-10-19.
8. Optimizirovannye `elementy tehnologii vozdely¬vaniya chiny posevnoj v usloviyah predgornoj zony Central'nogo Kavkaza / A.A. Tedeeva [i dr.]. Vladikavkaz, 2017. 39 s.
9. Nizkij S.E., Kodirova G.A., Kubankova G.V. Ocenka sortov soi Amurskoj selekcii na soder-zhanie absolyutno nezamenimoj aminokisloty Treonin // Vestnik KrasGAU. 2023. № 1. S. 63–68. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-1-63-68.
10. Ocenka tehnologicheskih pokazatelej kachest-va zerna soi v sravnitel'nom aspekte / O.V. Litvinenko [i dr.] // Vestnik KrasGAU. 2022. № 1. S. 3–12. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-1-3-12.
11. Tishkov N.M., Mahonin V.L., Nosov V.V. Urozhajnost' i kachestvo urozhaya soi v zavisimosti ot sposobov i doz primeneniya udobrenij // Maslichnye kul'tury. 2019. № 4 (180). S. 53–60. DOI:https://doi.org/10.25230/2412-608X-2019-4-180-53-60.
12. Selekciya otzyvchivyh na oroshenie sortov soi s obosnovaniem `ekonomicheskoj znachimosti dlya nacional'noj `ekonomiki / V.V. Tolokon-nikov [i dr.] // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. Nauka i vys-shee professional'noe obrazovanie. 2020. № 4 (60). S. 68–79. DOI:https://doi.org/10.32786/2071-9485-2020-04-06.
13. Use of green manure in organic farming / D. Mamiev [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 12th International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry, INTERAGROMASH 2019. 2019. P. 012137. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/ 403/1/012137.
14. Symbiotic activity of leguminous crops depen-ding on the variety and growing conditions / V.V. Tedeeva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Ser. "International Conference on World Technological Trends in Agribusiness" 2021. P. 012016. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/624/1/012016.
