Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста на продуктивность сои в условиях кузнецкой лесостепи (стр. 1 )

На правах рукописи

Трофимова

Татьяна Федоровна

ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ
И СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СОИ В УСЛОВИЯХ КУЗНЕЦКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Новосибирск – 2012

Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кемеровский
государственный сельскохозяйственный институт» на кафедре земледелия и растениеводства в 2007–2009 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Ведущее учреждение: Алтайский НИИ сельского хозяйства

Защита состоится «27» апреля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.048.02 при Новосибирском государственном аграрном университете 60; тел./факс (3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан «26» марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В целях осуществления государственной концепции здорового питания Российский соевый союз разработал программу создания отечественной индустрии соевого белка и строительство 18 заводов с использованием сырья соевых бобов российского производства. Для промышленной переработки уже в ближайшее время потребуется более 1 млн т сои на пищевые цели.

Большой интерес к производству сои вызван тем, что ни одна культура за вегетационный период не дает такого высокого выхода белка и масла с единицы площади. Соя является продовольственной, технической и кормовой культурой. В зерне сои сибирского экотипа содержится от 34 до 42 % высокоценного по аминокислотному составу белка, от 28 до 32 % углеводов и 18–22 % жиров. Белки сои по химическому составу близки к белкам животного происхождения, а по переваримости — к казеину молока (Кашеваров и др., 1999). Как базовая культура, соя обладает мощным адаптивным потенциалом, за счет способности к симбиотической азотфиксации. Уже много лет регулирование азотфиксирующих процессов в посевах бобовых, включая сою, осуществляется с помощью бактериальных препаратов (Шотт, 2007). Бактеризация семян в настоящее время представляется как один из важнейших элементов технологии возделывания сои.

Урожайность сои в условиях Кузнецкой лесостепи остается невысокой (6–10 ц/га), в связи с отсутствием в почве симбиотических азотфиксирующих бактерий и недостаточно разработанной технологией возделывания культуры. Увеличение валового сбора ее может быть достигнуто за счет усовершенствования технологии возделывания, как свидетельствуют опыты на Алтае (Васякин, 2002). В этой связи возрастает значение бактериальных препаратов, а так же возможность использование стимуляторов роста. Поэтому разработка и совершенствование приемов выращивания сои являются весьма своевременными и актуальными и способствуют решению проблемы увеличения производства растительного белка в регионе.

Цель исследований — изучить возможность повышения продуктивности сои путем использования бактериальных препаратов и стимуляторов роста.

Задачи исследований:

1. Изучить влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста на фотосинтетическую и симбиотическую деятельность посевов сои.

2. Определить влияние обработки семян сои бактериальными препаратами и стимуляторами роста на рост, развитие, продуктивность и качество зерна сои.

3. Провести сравнительный анализ эффективности применения бактериальных препаратов и стимуляторов роста против грибковых и бактериальных болезней сои.

4. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку приемам бактеризации семян сои и обработки их стимуляторами роста.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста на фотосинтетическую и симбиотическую деятельность посевов сои.

2. Формирование урожайности и качество зерна сои при использовании бактериальных препаратов и стимуляторов роста.

3. Показатели биоэнергетической эффективности технологии возделывания сои с применением ризоторфина, обеспечивающей рентабельное производство зерна культуры в условиях Кузнецкой лесостепи.

Научная новизна. В условиях Кузнецкой лесостепи впервые проведена комплексная сравнительная оценка бактериальных препаратов и стимуляторов роста при возделывании сои. Определены эффективные бактериальные препараты, оказывающие позитивное воздействие на азотфиксирующий потенциал, фотосинтетическую активность, фитосанитарное состояние посевов сои и продуктивность культуры. Сельскохозяйственному производству в качестве элемента рентабельной технологии возделывания сои предложены препараты, повышающие урожайность культуры до 30 % и увеличивающие сбор белка с 1 га на 7,8 %.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты исследований позволяют ввести в технологию рентабельного производства зерна сои применение ризоторфина, обеспечивающего дополнительные сборы зерна до 30 %. Этот бактериальный препарат наряду со стимулятором роста альбитом достоверно улучшает фитосанитарное состояние посевов в отношении грибковых и бактериальных болезней.

В производственных испытаниях, выполненных в КФХ «» Ленинск - Кузнецкого района Кемеровской области на площади 500 га, получен урожай зерна сои при обработке семян ризоторфином 1,5 т/га, рентабельность производства продукции увеличилась на 81 % по сравнению с контролем.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на заседаниях кафедры земледелия и растениеводства ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт», а также на VI Международной научно-практической конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (Кемерово, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в отраслевую науку с учетом современных тенденций развития АПК» (Москва, 2009); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы экологии и природопользования: теоретические и практические аспекты» (Кемерово, 2009). Результаты исследований внедрены в хозяйстве КФХ «» Ленинск-Кузнецкого района Кемеровской области.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
семи глав, выводов, предложений производству. Работа изложена на 133 страницах, содержит 27 таблиц, 3 рисунка и 14 приложений. Список литературы включает 173 источника, в том числе 23 иностранных авторов.

содержание работы

Объекты, условия и методы проведения исследований

Полевые исследования проведены в 2007–2009 гг. на опытном поле Кемеровского НИИ сельского хозяйства, которое расположено в лесостепной зоне Кузнецкой котловины. Почва опытного участка — чернозем выщелоченный средне гумусный среднемощный тяжелосуглинистый, по степени кислотности — близкая к нейтральным (рНсол. 5,9–6,2), содержание гумуса — 8,7–8,8 %, обменного калия и подвижного фосфора (по Чирикову) — 125–139 и 97–105 мг/кг почвы соответственно, N-NO3–9 – 11 мг/кг почвы.

Погодные условия вегетационных периодов по годам исследований значительно отличались друг от друга и от среднемноголетних. Вегетационный период 2007 г. был влажный, ГТК составил 1,53. За период вегетации выпало 337 мм осадков, сумма активных температур составила 1985,7 °С, что на 206,3 °С выше среднемноголетней нормы; 2008 г. характеризовался равномерным распределением тепла и влаги, незначительное превышение среднемноголетней нормы осадков наблюдалось в июне и августе. Гидротермический коэффициент равнялся 1,28. Сумма активных температур за вегетационный период составила 2200,8 °С, что на 421,4 С выше среднего многолетнего показателя. Вегетационный период 2009 г. начинался в условиях повышенной влажности, сумма осадков в мае, июне в 1,5–2 раза превышала среднемноголетнюю норму, ГТК равнялся 1,76. За период вегетации выпало 400 мм осадков, что выше среднего многолетнего показателя на 114 мм. Сумма активных температур за вегетацию составила 2002,8 С.

Исследования проводились в полевом зернопаровом четырехпольном севообороте, предшествующая культура — яровая пшеница. Обработка почвы включала осеннюю плоскорезную обработку КПЭ-3,8 на глубину 14–16 см, ранневесеннее боронование БИГ-3А (4–6 см), предпосевную культивацию КПС-4.

Посев сои проводили в разные сроки. В 2007 г. к посеву приступили 28 мая, в 2008 г. — 25 мая, в 2009 г. — 29 мая; норма высева составила 600 тыс. всхожих семян на 1 га. Посев проведен вручную, способ посева — широкорядный с шириной междурядий 45 см.

Объектами изучения являлись соя сорта СибНИИК-315, бактериальные препараты и стимуляторы роста. Схема опыта включала следующие варианты: 1 — контроль (вода); 2 — ризоторфин (400 г на гектарную норму семян); 3 — азотобактерин (25 мл/т семян); 4 — фосфобактерин (25 мл/т семян); 5 — силк (100 мл/т семян); 6 — агропон-С (15 мл/т семян); 7 —альбит (35 мл/т семян); 8 — ПМУК (12 мг/т семян); 9 — ДВ-4мл/т семян). Общая площадь делянки 15 м2 , учетная — 10 м2. Повторность — четырехкратная, расположение делянок — рендомизированное. Обработку семян сои бактериальными препаратами и стимуляторами роста проводили в день посева.

Опыты закладывали в соответствии с рекомендациями «Методики проведения полевых исследований» (Доспехов, 1985). В ходе вегетации отмечали наступление фаз развития растений культуры на двух несмежных повторениях согласно методике ГСИ (1985). Показатели фотосинтетической деятельности посевов сои рассчитывали по методике  (1955), симбиотической — по  (1991). Развитие болезней учитывали на семядолях на 4–5‑й день после появления всходов, на тройчатых листьях — в период налива бобов (Корсаков, Овчинникова, Мизева, 1979). Совместно с группой иммунитета и защиты растений ГНУ Сибирского научно-исследовательского института кормов СО РАСХН (г. Новосибирск) был проведен микологический анализ семян, в работе были использованы методы (Билай, 1973, 1977; Хохряков, 2003). Лабораторные исследования почвы и семян растений проводились в аккредитованном испытательном центре агрохимической службы «Кемеровский» по методам, включенным в перечни нормативных документов для станций и центров агрохимслужбы. Содержание сырого протеина в абсолютно сухом веществе определяли по методу Кьельдаля (ГОСТ ), жира — в аппарате Сокслета (ГОСТ 29033‑91). При анализе снопового материала учитывали следующие элементы структуры урожая: число растений сохранившихся к уборке на единице площади, число бобов и число семян на одном растении, массу семян с одного растения, массу 1000 семян (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985). Энергетическую оценку изучаемых препаратов определяли по методу , (1995). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по методике ­хова (1985), а также с использованием пакета статистических программ SNEDEKOR (Сорокин, 2010).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста

на рост и развитие растений сои

В среднем за 2007–2009 гг. предпосевная обработка семян сои бактериальными препаратами и стимуляторами роста способствовала некоторому повышению полевой всхожести. Степень влияния была различна в зависимости от применяемого препарата. Из бактериальных препаратов во все годы исследований наибольший эффект получен при обработке семян ризоторфином. При этом полевая всхожесть семян составляла 54,5 шт./м2, или 90,8 % к количеству высеянных семян, тогда как на контроле эти показатели равнялись соответственно 51,8 шт./м2 и 86,3 %. Посев семенами, обработанными азотобактерином и фосфобактерином, не оказывал достоверного влияния на их полевую всхожесть, которая варьировала в опыте от 86,0 до 87,3 %. Из стимуляторов роста увеличение полевой всхожести отмечено лишь на варианте с обработкой семян силком (91,3 %) и агропоном‑С (90,8%). Действие других стимуляторов роста на данный показатель было менее выраженным, полевая всхожесть отмечена на уровне контрольного варианта.

В условиях нашего опыта изучали продолжительность межфазных периодов и в целом вегетационного периода растений сои в зависимости от использования бактериальных препаратов и стимуляторов роста. Доминирующее влияние на продолжительность межфазных периодов растений сои оказывала сумма среднесуточных температур воздуха (r = 0,64 ± 010).

В среднем за 2007–2009 гг. продолжительность вегетационного периода растений сои на контроле составила 104 дня, при обработке семян стимуляторами роста — от 102 до 105 дней. Вегетационный период на вариантах с инокуляцией семян ризоторфином и азотобактерином длился 108 дней.

2. Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста

на фотосинтетическую и симбиотическую деятельность

посевов сои

В наших исследованиях площадь листьев достигала максимального значения в фазу начала налива семян и изменялась по вариантам опыта от 25,2 до 33,0 тыс. м2/га. Наибольшая площадь листьев отмечалась при обработке семян ризоторфином (33,0 тыс. м2/га), азотобактерином (31,9 тыс. м2/га) и фосфобактерином (30,5 тыс. м2/га), превышение над контролем составило 25,6; 19,5 и 14,2 % соответственно. Несколько меньшие показатели площади листьев были на вариантах с обработкой семян агропоном‑С (30,4 тыс. м2/га), ДВ‑4,4 тыс. м2/га) и альбитом (28,4 тыс. м2/га). На контроле данный показатель составил 26,7 тыс. м2/га. При обработке семян силком и ПМУК показатели площади листьев были на уровне контроля или даже ниже — 27,0 и 25,2 тыс. м2/га соответственно (табл. 1).

Для получения более высоких урожаев важно не только достичь большой листовой поверхности, но и максимально увеличить продолжительность ее функционирования. Фотосинтетический потенциал может быть определен за любой период времени, например за декадные, межфазные периоды или в целом за вегетационный период.

Таблица 1 — Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста

на показатели фотосинтетической деятельности посевов

сои (среднее за 2007–2009 гг.)

Вариант опыта	Максимальная площадь листьев, тыс. м2/га	ФСП за вегетацию, тыс. м2. дней /га	Максимальная масса сухого вещества, кг/га	ЧПФ за вегетацию, г/м2 ∙ ·сутки
Контроль	26,7	1557,8	3885	4,2
Ризоторфин	33,0	1768,4	4267	3,9
Азотобактерин	31,9	1707,7	4280	3,8
Фосфобактерин	30,5	1723,3	4416	4,0
Силк	27,0	1517,7	3927	4,2
Агропон-С	30,4	1709,1	4231	4,0
Альбит	28,4	1595,5	4095	4,2
ПМУК	25,2	1496,6	3747	4,2
ДВ-47-4	29,4	1737,2	4173	3,8
НСР05	2,9	147,8	285,4	0,3

Примечание. ФСП — фотосинтетический потенциал, ЧПФ — чистая продуктивностьфотосинтеза.

В наших исследованиях ФСП посевов сои изменялся синхронно площади листовой поверхности и наибольшей величины достигал в межфазный период начало налива – полный налив семян, а затем, вследствие уменьшения площади листовой поверхности, ФСП снижался. За весь период вегетации обработка семян сои бактериальными препаратами ризоторфином, азотобактерином и фосфобактерином достоверно увеличивала ФСП с самых ранних периодов роста и развития растений, за вегетацию он составил 1768,4; 1707,7 и 1723,3 тыс. м2 · дни/га соответственно. Из стимуляторов роста так же наиболее активно повышали работу ФСП агропон‑С (1709,1 тыс. м2 · дни/га) и ДВ-4,2 тыс. м2 · дни/га). Увеличение фотосинтетического потенциала посевов сои в данных вариантах опыта объясняется большей площадью листьев и продолжительностью фазы роста и развития растений. Наименьшее значение ФСП отмечено при обработке семян силком — 1517,7 тыс. м2 · дни/га и ПМУК — 1496,6 тыс. м2 · дни/га. На контроле ФСП составил 1557,8 тыс. м2 ∙ дни/га.

Выявлена тесная корреляционная связь между показателем фотосинтетического потенциала и массой активных клубеньков за вегетацию. Эта зависимость описывается уравнениями регрессии в вариантах применения:

ризоторфина: y = 7,7222x – 11277, r = 0,87 ± 0,043;

азотобактерина: y = 7,4728x – 9326,9, r = 0,85 ± 0,042;

фосфобактерина: y = 6,7708x – 9389, r = 0,61 ± 0,049;

силка: y = 4,7308x – 5054,2, r = 0,37 ± 0,049;

агропона-С: y = 5,7172x – 6456,4, r = 0,67 ± 0,029;

альбита: y = 4,5065x – 4226,4, r = 0,39 ± 0,050;

ПМУК: y = 1,9419x + 278,22, r = 0,29 ± 0,045;

ДВ-47-4: y = 6,0059x – 7447,9, r = 0,59 ± 0,036.

Улучшение условий работы фотосинтетического аппарата у растений сои при обработке семян бактериальными препаратами и стимуляторами роста агропоном-С и ДВ–47–4 способствовало увеличению накопления массы сухого вещества от 7,4 до 16,7 % по сравнению с контролем. Установлена тесная связь массы сухого вещества с фотосинтетическим потенциалом и активным симбиотическим потенциалом. Коэффициенты корреляции между показателями массы сухого вещества и ФСП при применении бактериальных препаратов изменялись от  0,75 ± 0,14 до 0,85 ± 0,24, при обработке стимуляторами роста тесная связь отмечена на вариантах с применением агропона-С и ДВ-47-4 (r = 0,78 ± 0,12 и 0,74 ± 0,21). Взаимосвязь между массой сухого вещества и активным симбиотическим потенциалом высокая при применении бактериальных препаратов (r = 0,71 ± 0,26…0,89 ± 0,23), а из стимуляторов роста — агропона-С (r = 0,77 ± 0,17) и ДВ-47-4 (r = 0,69 ± 0,23). Это, видимо, связано с тем, что фиксируемый азот расходовался в основном на увеличение биомассы растений.

Фактическую работу листьев по накоплению биомассы за определенные промежутки времени наиболее полно отражает показатель чистой продуктивности фотосинтеза. Чистая продуктивность фотосинтеза изменялась в течение периода вегетации от 2,4 до 5,3 г/м2 · сутки. Максимальной величины она достигала в начальный период роста и развития, когда ряды не сомкнуты и растения хорошо освещены, по мере нарастания листовой поверхности ЧПФ снижалась, и в фазу полного налива семян она была ниже, чем в начале вегетации. За вегетацию величина ЧПФ на контроле составила 4,2 г/м2 · сутки, на вариантах с применением бактериальных препаратов —3,8–4,0 г/м2 · сутки, при использовании стимуляторов роста — 3,8–4,2 г/м2 · сутки. Вместе с тем следует отметить, что снижение ЧПФ на вариантах с использованием бактериальных препаратов и стимуляторов роста происходило не пропорционально увеличению фотосинтетической мощности. Поэтому в вариантах опыта, где наибольшая ассимилирующая поверхность листьев, мощность ФСП посевов, и формировалась наибольшая продуктивность сои.

2.1. Формирование симбиотического аппарата сои

Во всех вариантах опыта наибольшие число и масса клубеньков формировались в фазу начала налива семян, так как в данный период соя потребляет максимальное количество азота. Использование ризоторфина и азотобактерина способствовало лучшему развитию симбиотического аппарата сои: количество клубеньков увеличивалось на 34,8 и 39,7 %, их масса — на 52,6 и 41,8 % по сравнению с контролем. В остальных вариантах опыта численность клубеньков незначительно отличалась от контроля, но их масса существенно увеличивалась (15,6–29,7 %), за исключением вариантов с ПУМК и силком (табл. 2).

Таблица 2 — Влияние бактериальных препаратов и стимуляторов роста

на основные показатели симбиотической деятельности

посевов сои (среднее за 2007–2009 гг.)

Вариант опыта	Максимальное количество клубеньков, шт./раст.	Максимальная масса клубеньков, кг/га	ОСП, кг · дней/га за вегетацию	АСП, кг · дней/га за вегетацию
сырых	в том числе активных
Контроль	18,1	185,4	108,6	6301	3865
Ризоторфин	24,4	263,0	130,4	8943	5112
Азотобактерин	25,3	283,7	135,0	9382	5563
Фосфобактерин	21,9	214,4	114,7	7631	4048
Силк	19,2	207,3	97,4	6758	3751
Агропон-С	22,4	240,7	122,6	7991	4632
Альбит	21,1	227,1	110,7	6349	4074
ПМУК	16,5	179,3	87,4	5517	3346
ДВ-47-4	21,8	235,8	118,0	7699	4747
НСР05	2,0	22,9	9,4	700,4	401,8

В зависимости от массы клубеньков и продолжительности их работы был сформирован общий и активный симбиотический потенциал. При использовании ризоторфина и азотобактерина общий симбиотический потенциал (ОСП) и активный симбиотический потенциал (АСП) по периодам роста и развития сои, начиная с фазы ветвления, были выше по сравнению с контролем и другими используемыми препаратами. В целом за вегетацию показатель ОСП возрастал в данных вариантах на 41,9 и 48,9 %, активный симбиотический потенциал — на 32,3 и 44,0 % относительно контроля. Также достоверное увеличение показателей ОСП и АСП отмечено при применении агропона-С и ДВ-47-4. Минимальные показатели ОСП и АСП формировались с использованием альбита, силка и ПМУК.