ПІВДЕННИЙ ФІЛІАЛ

“КРИМСЬКИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ”

НАЦІОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

ТУРІН ЄВГЕНІЙ МИКОЛАЙОВИЧ

УДК 633.34:631.847.211(477.75)

розробка прийомів вирощування сої

в криму з використанням різних штамів

бульбочкових бактерій

06.01.09 - рослинництво

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Сімферополь - 2006 р.

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті ефіроолійних і лікарських рослин Української академії аграрних наук та Кримському інституті агропромислового виробництва Української академії аграрних наук протягом 2002-2004 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор,

академік УААН, заслужений діяч науки і техніки

України Адамень Федір Федорович

радник дирекції Кримського інституту

агропромислового виробництва УААН

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Щербаков Віктор Якович, Одеський державний

аграрний університет, завідувач кафедри

рослинництва

доктор сільськогосподарських наук,

Гірко Володимир Сергійович, Миронівський

інститут пшениці ім. В.М. Ремесла, завідувач відділу

біотехнології селекційного процесу

Провідна установа: Херсонський державний аграрний університет, кафедра

рослинництва, Міністерство аграрної політики України,

м. Херсон

Захист відбудеться “ 9 ” червня 2006 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.805.02 у Південному філіалі “Кримський агротехнологічний університет” Національного аграрного університету за адресою: Україна, 95492, м. Сімферополь, смт. Аграрне.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Південного філіалу “Кримський агротехнологічний університет” Національного аграрного університету за адресою: Україна, 95492, м. Сімферополь, смт. Аграрне.

Автореферат розісланий “ 6 ” травня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських

наук, доцент __________________ Ю.М. Дементьєв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед величезної різноманітності тваринних організмів, кожен вид сам по собі унікальний, природа створила і шедеври. Одним із таких шедеврів являється соя (Glycine hispida), це один із небагатьох видів рослин, білок якого найбільш повно за складом наближується до білку тваринного походження і в значній мірі здатний замінити його. Особливістю рослин сої являється здатність у симбіозі з бульбочковими бактеріями (Rhizobium) формувати значну частину біологічного врожаю за рахунок азоту повітря. Соя – одна із найбільш перспективних культур, яка відіграє суттєву роль у забезпеченні повноцінного білкового раціону людей і сільськогосподарських тварин. У зв’язку зі складною економічною і екологічною ситуацією у теперішній час можливість використання мінеральних добрив на Україні обмежена. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є застосування біологічних препаратів, що значно впливають на ріст і живлення рослин. Поширене розповсюдження на практиці отримали препарати бульбочкових бактерій, спроможних компенсувати недостачу азотних добрив. Здатність бульбочкових бактерій (Rhizobium) фіксувати атмосферний азот, в симбіозі з бобовими рослинами, важлива для практичної діяльності людини, але поки ще мало вивчена. Довгий час бобово-різобіальний симбіоз розглядався як проявлення активності бульбочкових бактерій – їх вірулентності (здатність проникати в коріння рослини-господаря і утворювати бульбочки) і ефективності (здатності поліпшувати розвиток рослини-господаря, пов’язаного з симбіотичною азотфіксацією). Однак до теперішнього часу доведено, що в процесі формування і функціонування бобово-різобіального симбіозу рослина-господарь відіграє не менш активну роль, ніж клітини бактерій. В симбіозі сої з бульбочковими бактеріями максимальний ефект нітрагінізації можна досягнути тільки при повній відповідності генотипів рослин і бульбочкових бактерій. Підбір окремих сортів сої і генотипів бактерій дає обґрунтування для знаходження оптимального зв’язку в симбіозі і підвищення ефективності вирощування даної культури.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації є розділом теми відділу біохімії Інституту ефіроолійних і лікарських рослин УААН на період 2001-2005 рр. (державний реєстраційний номер 0198U003820), а також включені в тематичний план наукових досліджень Кримського інституту агропромислового виробництва УААН за науково-технічною програмою “Зернові і олійні культури”.

Мета і завдання досліджень. Удосконалення технології вирощування сої шляхом передпосівної обробки насіння різними штамами Bradyrhizobium japonicum.

Для досягнення поставленої мети передбачалося:

- встановити основні параметри росту і розвитку рослин сої при використанні різних штамів Bradyrhizobium japonicum в порівнянні зі спонтанною інокуляцією

- встановити штамово-сортову специфічність сої і мікроорганізмів, що використовуються для нітрагінізації насіння

- визначити вплив доз азотних добрив на ефективність передпосівної обробки насіння сої різними штамами Bradyrhizobium japonicum

- визначити місце і роль культури сої у збереженні і підвищенні родючості ґрунту

- дати біоенергетичну і економічну оцінку розробленим заходам, направленим на збільшення продуктивності сої і покращення якості її насіння.

Об’єкт досліджень – сорти сої Вітязь 50, Валюта, Деймос, а також 14 штамів бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum.

Предмет дослідження – специфічність взаємодії сортів сої Вітязь 50, Валюта і Деймос з різними штамами бульбочкових бактерій.

Методи досліджень – польовий – для визначення врожаю, біометричних обліків та вимірів, лабораторний – аналіз якості насіння, структури врожаю, кількості основних елементів живлення в ґрунті та якісних показників насіння, економіко-математичний – оцінка економічної та біоенергетичної ефективності досліджуваних нових елементів технології вирощування сої, математико-статистичний – проведення дисперсійного аналізу та статистичної оцінки результатів біометрії.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше в умовах Центрального степу Криму, виявлено стимулюючий вплив бактеріальних добрив на ріст і розвиток рослин, урожайність і якість насіння, а також можливість підвищення продуктивності нових сортів сої Вітязь 50, Валюта і Деймос при обробці насіння сої старими і новими штамами азотфіксуючих мікроорганізмів. Виявлені штами бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum 71Т і Bradyrhizobium japonicum М8, використання яких максимально забезпечує ефективність нітрагінізації, котре можна досягнути тільки при повній відповідності генотипів рослин і бульбочкових бактерій, вивчені їх біохімічні властивості.

Практичне значення отриманих результатів. Полягає в розробці рекомендацій щодо застосування бактеріальних добрив на основі штамів бульбочкових бактерій - Bradyrhizobium japonicum 71Т і Bradyrhizobium japonicum М8, використання яких дає можливість збільшити врожайність сортів сої: Вітязь 50, Валюта і Деймос на 13-25%, а також підвищити якість насіння.

Особистий внесок здобувача. Автором узагальнені дані вітчизняної і зарубіжної літератури за темою дисертації. Самостійно розроблено програму досліджень, проведено польові досліди, здійснено аналіз отриманих результатів, написано дисертацію, сформульовано висновки і рекомендації виробництву. Особистий внесок у написанні наукових праць складає 100 %, однієї роботи у співавторстві 20%.

Апробація результатів дисертації. Результати дослідження доповідались на виїзному засіданні координаційної ради Наукового центру “Селекція” (Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення) з запитань селекції і насінництва зернобобових культур (Кіровоградська державна сільськогосподарська дослідна станція, 2003 р), ІІ всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених “Перспективні направлення розвитку сільськогосподарської науки і виробництва в Україні” (Сімферополь, 2003 р), науково-практичної конференції молодих вчених “Стабілізація землеробства та сучасні агротехнології” (Київ – Чабани, 2003 р), Х з’їзді товариства мікробіологів України (Одеса, 2004 р.), всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених “Сучасні проблеми агрономічної науки” (Сімферополь, 2005 р).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць, у тому числі 6 у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 203 сторінках тексту, набраного на комп’ютері, включає 48 таблиць, 11 малюнків і 4 додатки. Робота складається зі вступу, 7 розділів, висновків і рекомендацій виробництву. Список літератури включає 271 джерело, у тому числі 80 іноземних.

За допомогу у проведенні польових дослідів висловлюю щиро подяку кандидатові сільськогосподарських наук, старшому науковому співробітнику відділу рослинництва Кримського інституту агропромислового виробництва УААН Н.Н. Нестерчук.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Симбіотичні взаємовідношення сої з бульбочковими бактеріями і шляхи підвищення ефективності бобово-різобіального симбіозу (огляд літератури). У розділі зроблено ґрунтовний аналіз і узагальнення літературних джерел вітчизняних та зарубіжних авторів, з питання симбіотичних взаємовідношень сої з бульбочковими бактеріями і шляхи збільшення ефективності бобово-ризобіального симбіозу, а також обґрунтовано напрямок наукових дослідів. Умови і методика проведення досліджень. Робота виконувалася в 2002-2004 рр. у інституті ефіроолійних і лікарських рослин УААН. Польові досліди проводилися у зрошуваній сівозміні відділу рослинництва Кримського інституту агропромислового виробництва УААН.

Основним ґрунтовим різновидом розповсюдженої на території Кримського інституту агропромислового виробництва УААН є чорнозем південний мало гумусний середньо потужний на лісовидному суглинку, що займає велику широко хвилясту рівнину. Клімат цього району, де проводилися досліди, континентальний, помірно-холодний, напівсухий, з великими коливаннями температури і максимальною кількістю опадів у літній період. Середньо річна кількість опадів коливається від 270 до 350 мм, що є недостатньою для нормального розвитку культурних рослин. Тривалість вегетаційного періоду (середньодобова температура повітря вище 5?С) біля близько 230 днів. Період зі середньодобовими температурами 10?С і вище продовжується 6-6,5 місяців, а сума ефективних температур (більше 10?С) коливається від 3300 до 3600?С. Значна сухість Центрального степу Криму визначається не тільки малою кількістю опадів, але і великою сухістю повітря. Отже, нестача ґрунтової вологи є основним фактором, перешкоджаючим повному використанню багатих термічних ресурсів Степового Криму, які можуть бути використані тільки при зрошенні. Метеорологічні умови в роки досліджень суттєво різнилися між собою в порівнянні з середніми багаторічними показниками, що позначилось в певній мірі на проходження фенофаз, строках дозрівання, та загальній продуктивності культури. У 2002 і 2003 роках була більш висока середньо добова температура повітря, ніж у 2004 році, а також менше випало за вегетаційний період кількість опадів.

Агротехніка проведення дослідів була загальноприйнятою для зони півдня України. Попередником сої в сівозміні в усі роки досліджень була озима пшениця. Після збирання попередника проводили лущення стерні в два сліди з наступною оранкою на 25-27 см. Весною, при настанні фізичної стиглості ґрунту, проводили боронування та передпосівну культивацію на глибину загортання насіння.

Догляд за посівом у період вегетації полягає в дотриманні рослин у чистому від бур’янів стані, а також проведенні обробітки посівів пестицидами проти шкідників і хвороб. Міжрядні культивації виконували культиватором КРН-4,2.

Одно- і двохфакторні польові досліди закладалися в чотирьох повторностях за стандартним розміщенням ділянок, облікова площа ділянок – 80 м2. Схеми дослідів складалися, згідно завдання дослідження і стану вивчаючого питання.

Польові досліди з соєю проводились в зрошуваних умовах. Облік поливної води здійснювався за допомогою лічильника-водоміру, встановленого на головному напірному трубопроводі дощової машини. Контроль вологості ґрунту здійснювався ваговим методом. На всіх дослідах підтримували диференційний поливний режим з вмістом вологи у активному шарі ґрунту (0-60 см) від сходів до початку утворення бобів – 70% НВ, від початку утворення бобів до початку дозрівання – 80% НВ і у всі інші періоди – 70%. При такому режимі зрошення в залежності від умов вологозабезпеченості року, проводили від 2-3 до 5-6 поливів за вегетаційний період.

Норма висіву 600 тис. нас./га, ширина міжряддя 45 см. Толкачовим М.З. і Самошкіною Л.А. (1988) встановлено, що на чорноземах бульбочкові бактерії сої переміщуються по горизонталі не більш ніж на 30 см, що дозволяє висівати інокульоване і неінокульоване насіння без захисної зони.

Досліди закладені систематичним способом зі зміщенням. Розташування варіантів було наступним: А1 – без обробки ризоторфіном, спонтанна інокуляція (контроль), А2 – вивчаючий штам мікроорганізмів.

Для обробки сої в перерахунку на гектар порції насіння застосовували 100 мл суспензії відповідного штаму бактерій (тітр – не менш 2,5 млрд. кл./мл.).

Передпосівну обробку насіння сої проводили у день посіву.

Вивчення впливу дози азотних добрив на ефективність обробки насіння сої штамами Bradyrhizobium japonicum М8, Х9, 71Т, АС здійснювали з дозами N30, N60, N90 і N120.

Склад білку у насінні визначався за Петербурзьким (1968), кількість жиру за методом Лебеденцева і Рушковського (1968), концентрацію NРК за Гінзбургом (1985).

Кількість і масу бульбочок визначали за методикою Г.С. Посипанова (1983).

Визначення нітрогеназной активності кореневої системи сої проводили ацетилен-етиленовим методом у фазу початку наливу бобів (1968).

Площа листової поверхні рослин сої визначали методом висічок – по Ничипоровичем А.А (1961).

Збір урожаю проводили зернозбиральним комбайном Сампо-500.

Вихід валової енергії з одиниці площі визначали за методикою Адамень Ф.Ф. (1995).

Математичну обробітку даних досліджень проводили за Доспеховим Б.А. (1985).

Параметри росту і розвитку рослин сої, нітрогеназна активність бульбочок при інокуляції насіння. З метою вивчення специфічності взаємодії сортів сої Вітязь 50, Валюта та Деймос з різними штамами бульбочкових бактерій були проведені польові дослідження, однією із задач яких було вивчення впливу обробки насіння сої азотфіксуючими бактеріями на проходження вегетаційних процесів у рослин. У зв’язку з цим, у фазу налив бобів сої ми проводили відбір рослин і оцінювали такий показник їх розвитку, як площа листової поверхні, а також характеристики зв’язані з активністю азотфіксації: кількість і маса бульбочок.

Так, на сорті Вітязь 50 максимально площа листової поверхні збільшувалась при обробці штамами 71Т - 57,5 тис. м2/га, Х9 - 53,6 м2/га, 626А - 52,7 м2/га и М8 - 51,9 м2/га (табл. 1). На сорті Валюта найбільший цей показник був на варіантах 71Т - 58,7 м2/га, Д2 - 55,4 м2/га і Л8 - 55,1 м2/га. На сорті Деймос максимальна площа листової поверхні була при обробці штамами М8 - 53,1 м2/га, 71Т - 52,4 м2/га і Д2 - 47,4 м2/га. Отже, використання для передпосівної обробки насіння сої найбільш активних штамів бульбочкових бактерій може сприяти активізації процесів фотосинтезу за рахунок підвищення площі листової поверхні.

Таблиця 1

Вплив обробки насіння сої сорту Вітязь 50 різними штамами Bradyrhizobium japonicum на деякі параметри розвитку рослин (середнє за 2002-2004 рр.)

Варіанти досліду

(штам) | Площа листової поверхні, тис. м2/га | Кількість бульбочок на 1 рослині, шт. | Маса бульбо-чок з 1 рослини, г | Нітрогеназна активність бульбочок,

мк/Моль

С2Н4/на 1 рослину

у годину

Контроль | 39,8 | 29 | 0,34 | 2,45

М8 | 51,9 | 83 | 2,10 | 4,40

634Б | 46,4 | 75 | 1,06 | 3,75

Д2 | 46,2 | 67 | 1,22 | 3,45

626А | 52,5 | 58 | 0,88 | 3,25

71Т | 57,5 | 65 | 1,97 | 4,10

640Б | 40,2 | 55 | 1,14 | 4,00

АС | 45,5 | 65 | 1,44 | 4,95

Х9 | 53,6 | 74 | 1,78 | 6,85

№30 | 46,9 | 66 | 0,97 | 2,95

НІР05 | 4,9 | 7,9 | 0,37 | 0,6

Обробка бульбочковими бактеріями насіння сої сприяла активізації процесів бульбочкаутворення на коріннях сої сортів Вітязь 50, Валюта і Деймос, так як вага і кількість бульбочок у більшості варіантів перевищували контрольні значення. У сорту Вітязь 50 кількість бульбочок максимально збільшувалося при обробці штамами М8 - на 186%, 634Б - на 159% і Х9 - на 155%. У сорту Валюта кількість бульбочок в порівнянні з інокуляцією збільшувалося за всіма варіантами обробки. Найбільші прибавки були отримані при інокуляції штамами №30 – 158%, В4 – 154%, АС – 150% в фазу налив бобів. На сорті Деймос також як і на попередніх двох сортах відбувалося значне збільшення кількості бульбочок. Найбільші прибавки були отримані при обробці штамами АС - 223%, Х9 - 204%, №30 - 200%.

З метою визначення впливу обробки насіння ризоторфіном на інтенсивність біохімічних процесів, зв’язаних з фіксацією молекулярного азоту, нами була проведена оцінка нітрогеназної активності бульбочок сої сортів Вітязь 50, Валюта і Деймос.

Представлені дані, свідчать про те, що обробка різними штамами бульбочкових бактерій сприяє значному підвищенню нітрогеназної активності бульбочок сої в порівнянні зі спонтанною інокуляцією.

Найбільше збільшення нітрогеназної активності відмічено у сої сорту Вітязь 50 в середньому за роки досліджень на варіантах з штамами Х9 – 180% і АС – 102%, найменше – на варіанті зі штамом №30 – 20%. На решті варіантах підвищення даного показника по відношенню до контролю коливалося у діапазоні від 33% до 80%. Визначення нітрогеназної активності бульбочок сої сорту Валюта дало наступні результати. У середньому за роки досліджень максимальне підвищення цього показника спостерігалося у рослин, бактеризованих штамами М8 і Х9 - 260%, 71Т - 203%. Найменше збільшення спостерігалося на варіантах 31-10 - 47%. Решта штамів збільшували нітрогеназну активність в межах від 79% до 139%. На сорті Деймос були отримані наступні дані. У середньому за роки досліджень найбільша нітрогеназна активність бульбочок сої була отримана на варіантах АС – 219%, Х9 – 74% і М8 – 149%, а найменша при обробці штамами 31-10 – 19%. У решти варіантів підвищення даного показника в порівнянні з спонтанною інокуляцією коливалось в діапазоні від 39% до 128%.

Результати дослідження свідчать про те, що застосування активних штамів бульбочкових бактерій для мікробіологічної обробки насіння сої може сприяти активізації роботи дегідрогеназ – ферментів, спряжених з нітрогеназним комплексом, що в свою чергу призводить до більш інтенсивного засвоєння атмосферного азоту симбіотичною системою.

Таблиця 2

Вплив обробки насіння сої сорту Валюта різними штамами Bradyrhizobium japonicum на деякі параметри структури врожаю (середнє за 2002-2004 рр.)

Варіанти досліду

(штам) | Висота

рослин у фазу налив бобів, см | Висота прикріп-лення

нижнього бобу, см | Кількість бобів на 1 рослині, шт. | Маса насіння з 1 рослини, г

Контроль | 86,2 | 11,1 | 13,5 | 4,5

М8 | 88,7 | 12,8 | 15,9 | 5,1

634Б | 88,8 | 12,5 | 15,9 | 5,1

Д2 | 91,9 | 12,8 | 15,8 | 5,0

626А | 91,9 | 12,3 | 15,2 | 5,0

71Т | 90,5 | 13,1 | 16,8 | 5,2

Продовження таблиці 2

640Б | 88,3 | 12,7 | 15,0 | 4,9

АС | 88,5 | 13,1 | 15,4 | 5,0

Х9 | 89,9 | 13,5 | 14,7 | 4,8

Л8 | 91,5 | 12,4 | 15,6 | 4,9

№22 | 92,7 | 13,8 | 15,0 | 4,7

№30 | 89,7 | 13,7 | 14,0 | 4,5

31-10 | 86,6 | 14,0 | 14,5 | 4,7

1-10 | 89,2 | 13,5 | 14,5 | 4,8

В4 | 91,3 | 13,8 | 13,8 | 4,5

НІР05 | 2,0 | 1,1 | 1,0 | 0,3

Специфічність формування основних параметрів урожайності і якості продукції сої під впливом азотфіксуючих бактерій. З метою вияснення механізму впливу нітрагінізації насіння сої на розвиток рослин нами робився структурний аналіз урожаю. Так в середньому за три роки досліджень висота рослин за всіма вивчаючими варіантам була вище, ніж на контролі. Максимально цей показник збільшувався, в порівнянні зі спонтанною інокуляцією, на сорті Вітязь 50 на 10% при обробці штамами 71Т, на 9,9% при обробці штамом №30 і 9,4% при обробці штамом 626А. На сорті Валюта при обробці штамом №22 – на 7,5%, Д2, 626А – на 6,6% і Л8 – на 6,1% (табл. 2). Рослини з найбільшим ростом у сорту Деймос спостерігалися на варіантах №30 – 4,6%, 626А – 3,0% і 71Т – 2,8%. Даний показник практично не впливав на врожайність.

Висота прикріплення нижнього бобу на всіх варіантах бактеріальної обробки була вища, ніж на контролі. Найбільш високо були прикріплені боби на сорті Вітязь 50 при обробці насіння такими штамами як М8, 640Б, АС, №30, 31-10 і 1-10. На сорті Валюта найбільш високо були прикріплені при обробці насіння штамами 71Т, АС, Х9, №22, №30, 31-10, 1-10 і В4. У сорту Деймос висота прикріплення нижнього бобу була максимальною при обробці штамами 634Б, АС, 71Т, Л8, 31-10 і В4. Зв’язок між висотою прикріплення нижнього бобу і врожайністю практично відсутній.

Також у наших дослідженнях обліковувалися показники найбільш тісно пов’язані з урожайністю. Було встановлено, що у більшості випадках підвищення врожайності сортів Вітязь 50, Валюта і Деймос супроводжувалось ростом таких параметрів як кількість бобів і вага насіння з одної рослини. Так, на сорті Вітязь 50 найбільші прибавки по показнику кількість бобів були отримані на варіантах М8 (39,6%), 71Т (33,3%), Х9 (28,5%) і Д2 (55,7%). Слабше себе проявили штами №30, 640Б і Л8. На сорті Валюта найбільше збільшення цього показника було відмічено на варіантах 71Т (24,4%), М8 (17,7%) і 634Б (17,7%), а найменше на варіантах №30, 31-10 і В4. При бактеризації насіння сої сорту Деймос найкращим чином проявили себе штами бульбочкових бактерій 634Б, 71Т (12,4%) і №22 (11,1%). Найменші прибавки отримали на варіантах 626А, 640Б і №30. Штами М8 і АС збільшували показник кількості бобів на усіх трьох вивчаючих сортів. Також у наших дослідженнях вивчався показник безпосередньо пов’язаний з урожайністю – вага насіння з однієї рослини. Так, при обробці насіння сої сорту Вітязь 50 максимальні прибавки ваги насіння з однієї рослини були отримані на варіантах М8, 71Т (25,5%), АС, Х9 (17,0%). Слабше себе проявили по цьому показнику штами бульбочкових бактерій №30, 640Б, 1-10 і В4. Штами Bradyrhizobium japonicum 71Т (15,5%), М8, 634Б (13,3%) були найліпшими при обробці насіння сої Валюта, найменшими прибавки по цьому показнику були отримані на варіантах №22, №30, 31-10 і В4. На сорті Деймос найбільш ефективно показали себе штами бульбочкових бактерій М8 (16,6%) і №22 (10,4%). При обробці насіння штамами АС, 640Б і 31-10 були отримані найменші прибавки ваги насіння з однієї рослини. У середньому за роки досліджень, найбільш ефективними для передпосівного обробітку насіння сої сорту Вітязь 50 були штами 71Т, М8 і Х9. Прибавка врожайності склала 6,6 ц/га, 5,8 ц/га і 4,8 ц/га відповідно, для сорту Валюта – штами М8, 71Т і АС, які забезпечили прибавку врожайності 3,5 ц/га, 3,2 ц/га і 2,5 ц/га відповідно, для сорту Деймос – М8 і 71Т, підвищення врожайності у результаті застосування склало 4,0 ц/га і №22 – 3,6 ц/га (табл. 3).

Таблиця 3

Вплив обробки насіння сої Вітязь 50, Валюта та Деймос різними штамами Bradyrhizobium japonicum на врожайність (середнє за 2002-2004 рр.)

Варіанти досліду

(штам) | Вітязь 50 | Валюта | Деймос

Контроль | 26,2 | 24,8 | 26,2

М8 | 32,0 | 28,3 | 30,2

634Б | 28,2 | 27,1 | 27,8

Д2 | 30,0 | 27,2 | 28,8

626А | 30,4 | 26,5 | 28,2

71Т | 32,8 | 28,0 | 30,2

640Б | 27,7 | 26,5 | 26,5

АС | 30,0 | 27,3 | 28,6

Х9 | 31,0 | 26,0 | 28,3

Л8 | 29,2 | 26,7 | 28,5

№22 | 29,1 | 26,0 | 29,8

№30 | 27,9 | 25,2 | 27,6

31-10 | 27,0 | 25,7 | 27,0

1-10 | 28,0 | 26,2 | 28,1

В4 | 27,9 | 25,1 | 27,2

НІР05 | 1,25 | 0,99 | 1,13

Специфічність взаємодії штаму Bradyrhizobium japonicum і сорту сої Вітязь 50 під дією доз азотних добрив. Одним із завдань наших досліджень було вивчення ефективності обробки насіння сої сорту Вітязь 50 штамом Bradyrhizobium japonicum М8 на фоні різних доз азотних добрив N30, N60, N90 і N120 на чорнозему південному міцелярно-карбонатному в умовах Степового Криму. Для цього враховувався показник урожайності.

Штам сприяв підвищенню врожайності. У середньому за три роки досліджень урожайність сої при мікробіологічній обробці насіння, на фоні чотирьох доз азотних добрив і без них, була максимальною на варіанті М8 – 27,5 ц/га (табл. 4).

Таблиця 4

Вплив обробки насіння сої сорту Вітязь 50 штамом Bradyrhizobium japonicum М8 на врожайність на фоні різних доз азотних добрив

(2002-2004 г.)

Штам

(Фактор А) | Дози азотних добрив (Фактор В) | Урожайність, ц/га

2002 | 2003 | 2004 | Середнє за 2002-2004 рр.

Без нітрагіну | Без добрив | 23,6 | 24,1 | 24,6 | 24,1

Без нітрагіну | N30 | 21,7 | 22,1 | 24,5 | 22,8

Без нітрагіну | N60 | 23,9 | 24,1 | 27,5 | 25,2

Без нітрагіну | N90 | 22,4 | 24,1 | 25,5 | 24,0

Без нітрагіну | N120 | 23,4 | 25,5 | 26,4 | 25,1

М8 | Без добрив | 25,9 | 27,7 | 28,9 | 27,5

М8 | N30 | 26,8 | 24,8 | 29,4 | 27,0

М8 | N60 | 25,8 | 25,5 | 27,6 | 26,3

М8 | N90 | 27,3 | 25,7 | 27,6 | 26,9

М8 | N120 | 27,7 | 22,8 | 26,9 | 25,8

НІР05

для фактора А

для фактора В

для часткових середніх |

1,31

1,52

2,83 |

1,26

1,76

2,87 |

1,02

1,38

2,47 |

0,61

0,97

1,37

Застосування азотних добрив у середніх і навіть високих дозах N90 і N120 не підвищувало врожайність сої. Так, при внесенні N120 достовірної прибавки врожаю у різні роки не отримано. Мінеральний азот стримував азотфіксацію, і рослини переходили на живлення мінеральним азотом. Урожайність при цьому не збільшувалася.

Внесення “стартової” дози азоту N30-40 кг/га д.р. тільки затримувало утворення бульбочок і знижувало нітрогеназну здатність, тому що запаси елементів живлення у насінні і значна кількість нітратного азоту у орному шарі ґрунту забезпечувало добрий розвиток рослин до утворення і активного функціонування бульбочок. Більш високі дози мінерального азоту (N60-120) хоча й підвищували врожайність при інокуляції насіння, проте передпосівна обробка насіння ризоторфіном давала значно більшу прибавку врожаю.

Високі дози азотних добрив, окрім пригноблювання симбіозу сої з бульбочковими бактеріями, у наших дослідах сприяли посиленню шкідливої дії стійких до гербіцидів бур’янів, особливо пасльону чорного, і підвищували токсичність гербіциду трефлану для проростків сої.

Аналіз отриманих даних нами дозволяє зробити висновок, що мінеральний азот при передпосівному його внесені виступає як антагоніст використання соєю азоту повітря.

Таким чином, застосування мінеральних азотних добрив на ґрунтах півдня України не дає бажаного результату. Внесення “стартової” дози тільки затримує утворення бульбочок і знижує їх нітрогеназну активність, тому що запас елементів живлення у насінні і значна кількість нітратного азоту у орному шарі ґрунту забезпечує добрий розвиток рослин до утворення і активного функціонування бульбочок.

Роль сої в підвищенні родючості ґрунту при інокуляції її насіння специфічними штамами бульбочкових бактерій. Однією із задач наших досліджень було вивчити сою як культуру здатну підвищувати родючість ґрунту.

У 2003 і 2004 роках на дослідному полі, де в попередні роки вивчалась ефективність нітрогеназної насіння трьох сортів сої Вітязь 50, Валюта і Деймос штамами бульбочкових бактерій, була посіяна озима пшениця сорту Обрій, і облікована врожайність за варіантами.

У середньому за всіма трьома сортами сої найбільша врожайність озимої пшениці була отримана на варіантах 71Т- 40,3 ц/га і М8 - 39,8 ц/га. За роки досліджень в середньому максимальна врожайність озимої пшениці сорту Обрій була отримана на варіантах 71Т - 40,6 ц/га, М8 - 39,7 ц/га і Х9 - 39,4 ц/га. У результаті дослідження з вивчення ефективності взаємодії окремих сортів сої з різними штамами бульбочкових бактерій, було встановлено, що на усіх трьох вивчаючих сортах найліпше проявили себе штами 71Т і М8.

Отже, ці два найбільш активних штамів бульбочкових бактерій не тільки сприяли підвищенню врожайності сої, але і робили цю культуру більш цінною як попередника сільськогосподарських культур.

Таким чином, можна зробити висновок що азот, асимільований бульбочковими бактеріями сої, використовувався по-іншому, ніж азот мінеральних добрив. Він накопичувався у ґрунті поступово у період вегетаційного періоду і використовувався рослинами після відмирання мікробів і мінералізації із плазми, що відбувається також відносно повільно. Тому біологічний азот на відмінку від швидко і ефективно діючих мінеральних азотних добрив є акумулятором родючості ґрунту.

Економічна ефективність обробки насіння сої

різними штамами Bradyrhizobium japonicum

З метою більш об’єктивного порівняння варіантів, вони характеризувалися за комплексом основних економічних показників: прибуток з 1 га і рівень рентабельності. Економічна оцінка інокуляції насіння сої різними штамами бульбочкових бактерій, дозволила встановити наступне. Використання даного прийому при вирощуванні сої сорту Вітязь 50 дозволяло отримувати додатковий прибуток від 121 до 572 гривень/га, сої сорту Валюта – від 95 до 298 гривень/га, сої сорту Деймос – від 112 до 350 гривень/га в залежності від варіанту інокуляції (табл. 5). Рентабельність виробництва продукції в порівнянні з варіантом, де інфікування насіння сої бульбочковими бактеріями здійснювалося в результаті спонтанної інокуляції, підвищувалася на 6,6% - 32,2%, 5,2% - 16,7% і 6,1% - 19,6% відповідно.

Таблиця 5

Економічна ефективність обробки насіння сої сортів Вітязь 50 та Валюта різними штамами Bradyrhizobium japonicum (2002-2004 рр.)

Варіанти досліду

(штам) | Вітязь 50 | Валюта

Уро-

жайність, ц/га | При-буток,

грн./га | Рента-бельність,

% | Уро-

жайність, ц/га | При-буток,

грн./га | Рента-бельність,

%

Контроль | 26,2 | 628 | 36,3 | 24,8 | 504 | 29,1

М8 | 32,0 | 1126 | 64,2 | 28,3 | 799 | 45,7

634Б | 28,2 | 790 | 45,2 | 27,1 | 693 | 39,7

Д2 | 30,0 | 949 | 54,2 | 27,2 | 702 | 40,2

626А | 30,4 | 984 | 56,2 | 26,5 | 640 | 36,7

71Т | 32,8 | 1197 | 68,2 | 28,0 | 773 | 44,2

640Б | 27,7 | 746 | 42,7 | 26,5 | 702 | 40,2

АС | 30,0 | 949 | 54,2 | 27,3 | 711 | 40,7

Х9 | 31,0 | 1038 | 59,2 | 26,0 | 596 | 34,2

Таким чином, застосування бактеріальних добрив на основі азотфіксуючих бактерій дозволяє підвищити ефективність вирощування сої за рахунок зниження затрат енергії на одиницю продукції і збільшення рентабельності виробництва.

ВИСНОВКИ

1.Симбіоз між рослинами сої і штамами бульбочкових бактерій сприяє підвищенню врожайності і поліпшенню якості насіння сої.

2.Інокуляція насіння сої штамами бульбочкових бактерій активізує процес фотосинтезу і симбіотичну азотфіксацію у рослин сої. Виявлена специфічність ризобіальної системи. Площа листової поверхні максимально збільшується на 65%. Нітрогеназна активність бульбочкової тканини на величину до 260%.

3.Максимальні прибавки врожайності за рахунок нітрагінізації насіння в порівнянні з спонтанною інокуляцією складає: у сої сорту Вітязь 50 – 6,6 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum 71Т) і 5,8 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum М8), у сої сорту Валюта 3,5 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum М8) і 3,2 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum 71Т), у сої сорту Деймос – 4,0 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum М8) і 4,0 ц/га (штам Bradyrhizobium japonicum 71Т).

4.Підвищення врожайності сої обумовлюється збільшенням кількості бобів і ваги насіння на одній рослині.

5.Застосування найбільш активних штамів Bradyrhizobium japonicum для обробки насіння сої сприяє поліпшенню якості насіння. Вміст протеїну збільшується в межах від 3,13% до 3,40% в залежності від сорту і штаму мікроорганізму.

6.На прикладі сортів Вітязь 50, Валюта і Деймос встановлена штамова-сортова специфічність сої і мікроорганізмів, використовуваних для інокуляції насіння.

7.Інокуляція насіння сої підвищує ефективність її вирощування дозволяє отримати додатковий прибуток у межах від 95 до 572 гривень/га. Рентабельність виробництва підвищується у межах від 6,1 до 32,2%, а коефіцієнт енергетичної ефективності максимально збільшується на 0,11.

8.Cпецифічність симбіозу рослина-штам дозволяє отримувати високі врожаї насіння сої без додаткового внесення мінерального азоту.

9.Соя, як бобова культура, є добрим попередником, включення її до сівозмін підвищує вихід зерна з одиниці площі, поліпшує формування гумусу в ґрунті, збільшує виробництво білку.

РЕКОМЕНДАЦЇЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для отримання високої продуктивності сої і зниження собівартості продукції доцільно вирощувати сою при інокуляції її насіння штамами Bradyrhizobium japonicum М8 і Bradyrhizobium japonicum Х9 сорт сої Вітязь 50, штамами Bradyrhizobium japonicum М8 і Bradyrhizobium japonicum Х9 сорт сої Валюта, штамами Bradyrhizobium japonicum М8 і Bradyrhizobium japonicum Х9 сорт сої Деймос.

2. При інокуляції насіння сої на фоні активного симбіозу внесення мінерального азоту не рекомендується.

3. Після сої доцільно вирощувати озимі зернові, найбільш повно використовуючи біологічний азот, накопичений рослинами сої.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Турин Е.Н. Изучение эффективности разных штаммов Rhizobium на фоне удобрений по вспашке и поверхностной обработке почвы // Научные труды ученых Крымского государственного агротехнологического университета. Выпуск 81. - Симферополь, 2003. - С. 78-82.

2. Турін Є.М. Вплив різних штамів Rhizobium на сорти сої // Вісник аграрної науки. - 2004. - №4. - С. 71-73.

3. Турин Е.Н. Изучение взаимодействия отдельных сортов сои с различными штаммами Bradyrhizobium japonicum // Научные труды ученых Крымского государственного агротехнологического университета. Выпуск 89. - Симферополь, 2005. - С. 218-223.

4. Турин Е.Н. Специфичность взаимодействия сортов сои со штаммами Bradyrhizobium japonicum // Научные труды ученых Крымского государственного агротехнологического университета. Выпуск 91. - Симферополь, 2005. - С. 20-25.

5. Турін Є.М. Специфічність взаємодії сортів сої з різними штамами бульбочкових бактерій // Вісник аграрної науки. - 2005. - №11. - С. 82-84.

6. Турін Є.М. Симбіотична азотфіксація сортів сої // Матеріали наукової конференції молодих вчених (24-26 листопада 2003 р) - Чабани. - К.: ЕКМО, 2003. - С. 69-70.

7. Толкачов М.З., Дідовіч С.В., Турін Є.М. та ін. Селекція бульбочкових бактерій на високоефективний симбіоз з сучасними сортами зернобобових культур // Х з’їзд товариства мікробіологів України (15-17 вересня 2004 р.) - Одеса: Одеський національний ун-т ім. І.І. Мечникова, 2004. - С. 247. (Проведення польових дослідів, аналіз та обґрунтування результатів, підготовка матеріалів до друку, оформлення. Особистий внесок здобувача – 20%).

АНОТАЦІЯ

Турін Є.М. Розробка прийомів вирощування сої в Криму з використанням різних штамів бульбочкових бактерій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.09. – рослинництво. – Південний філіал “Кримський агротехнологічний університет” Національного аграрного університету. Сімферополь – 2006 р.

Дисертація присвячена дослідженню специфічності взаємодії сортів сої Вітязь 50, Валюта і Деймос з різними штамами бульбочкових бактерій.

Встановлено, що у симбіозі сої з бульбочковими бактеріями максимальної ефективності можна досягнути тільки при повній відповідності генотипів рослин і бульбочкових бактерій. Виявлено, що в підвищенні рівня ефективності азотфіксувальної системи бобових важливу роль відіграє не тільки рослина-господарь, його сортові особливості і фізіологічний стан, а також і генотип мікросимбіонта і його внесок у загальний ефект симбіотичного з’єднання азоту атмосфери.

Результати досліджень показують, що найбільш ефективним для обробки насіння сої сортів Вітязь 50, Валюта і Деймос, є штами бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum 71Т і Bradyrhizobium japonicum М8. При обробці насіння сої цими штамами, такі параметри росту і розвитку рослин як маса рослин, кількість і маса бульбочок, висота рослин, висота прикріплення нижнього бобу, площа листової поверхні, нітрогеназна активність бульбочок, були найкращими. Також ці штами забезпечують найбільш високі показники основних параметрів урожайності і якості продукції.

Ключові слова: соя, специфічність, азотфіксація, штам, інокуляція, бактерія, симбіоз, урожайність, родючість.

АННОТАЦИЯ

Турин Е.Н. Разработка приемов выращивания сои в Крыму с использованием различных штаммов клубеньковых бактерий. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.09. – растениеводство. – Южный филиал “Крымский агротехнологический университет” Национального аграрного университета. Симферополь – 2006 г.

Диссертация посвящена исследованию специфичности взаимодействия сортов сои Витязь 50, Валюта и Деймос с разными штаммами клубеньковых бактерий.

Установлено, что в симбиозе сои с клубеньковыми бактериями максимальной эффективности можно достичь только при полном соответствии генотипов растений и клубеньковых бактерий. Выявлено, что в повышении уровня эффективности азотфиксирующей системы бобовых важную роль играет не только растение-хозяин, его сортовые особенности и физиологическое состояние, а и генотип микросимбионта и его взнос в общий эффект симбиотического соединения азота атмосферы.

Результаты исследований показывают, что наиболее эффективными для обработки семян сортов сои Витязь 50, Валюта и Деймос, являются штаммы клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum 71Т и Bradyrhizobium japonicum М8. При обработке семян сои этими штаммами, такие показатели роста и развития растений как масса растений, количество и масса клубеньков, высота растений, высота прикрепления нижнего боба, площадь листовой поверхности, нитрогеназная активность клубеньков были лучшими. Также эти два штамма обеспечили наиболее высокие показатели основных параметров и качества продукции, а также урожайности.

Установлено, что применение минеральных азотных удобрений на почвах юга Украины не дает желаемого результата. Внесение “стартовой” дозы только задерживает образование клубеньков и снижает их нитрогеназную активность, потому что запас питательных