Одна з найунікальніших особливостей сої — здатність у симбіозі з азотфіксувальними бактеріями утворювати кореневі бульбочки й нагромаджувати біологічний азот, що сприяє підвищенню її стресостійкості та продуктивності. За оптимальних умов симбіотичної азотфіксації соєво-ризобіальні системи можуть засвоювати до 150–190 кг/га біологічного азоту, що дає можливість поліпшити баланс азоту в ґрунтах сівозміни й зменшити обсяги використання мінеральних азотних добрив.
Учені встановили, що специфічні бульбочкові бактерії роду Bradуrhizobium практично відсутні в складі ґрунтової мікробіоти в орному шарі земель України. Тому для формування ефективного соєво-ризобіального симбіозу обов’язковим агрозаходом має бути штучна інокуляція насіння високоактивними штамами специфічних бульбочкових бактерій, що мають високу екологічну пластичність і комплементарні до широкого спектра сучасних сортів. Такий захід сприятиме підвищенню реалізації генетичного потенціалу культури.
Проведення передпосівної інокуляції насіння азотфіксувальними бактеріями в сучасному землеробстві стало невіддільною частиною технологічного процесу виробництва зерна. Інтенсивність азотфіксації в посівах сої залежить від комплексу природних, антропогенних і біологічних чинників: ґрунтово-кліматичних умов, рівня агротехніки, генетичних особливостей сорту й штаму бульбочкових бактерій.
Інтерес до мікробних препаратів зумовлено ще й зміною підходу до проблеми вирощування безпечної сільськогосподарської продукції та поступової переорієнтації АПК на екологічно безпечне землекористування. Крім того, біологічні препарати сприяють підвищенню ґрунтової родючості, продуктивності культурних рослин і якості врожаю, захищають їх від фітопатогенної мікробіоти й шкідників, дозволяють знижувати норми внесення мінеральних добрив і пестицидів.
Доведено, що рослини сої з активною азотфіксацією менше уражують такі хвороби, кореневі гнилі, фузаріозне й вертицильозне в’янення й інші хвороби.
Інокуляція насіння сої бульбочковими бактеріями припускає застосування протруювання насіння хімічними препаратами, що використовується для запобігання пошкодження сходів сої хворобами й шкідниками. Проте слід мати на увазі, що в результаті спільної обробки хімічними протруйниками з бактеріальними препаратами ефективність останніх може істотно зменшуватися, тому хімічні препарати краще застосовувати заздалегідь (за 1–2 тижні), а бактеріальні препарати — в день сівби.
Дослідження, проведені із соєю, нутом, горохом й іншими бобовими культурами, показали, що альтернативою відомим фунгіцидним протруйникам (Максиму, Раксілу, Вітаваксу 200 ФФ) для пригнічення паразитичної дії фітопатогенів можуть бути препарати на основі мікроорганізмів фітостимулювальної та біопротекторної дії: Біополіцид, Хетомік, Фітоспорин, Ризоплан, які не мають негативного впливу на формування азотфіксувальних бульбочок. Деякі дослідники вважають, що протруйник Максим XL 035 FS, т. к. с. є найбільш сумісним препаратом щодо бульбочкових бактерій, і застосування цього препарату не знижує активності симбіотичних систем сої з бульбочковими бактеріями. Саме з цих міркувань цей протруйник ми вибрали як хімічний еталон.
Дослідження впливу бактеріальних препаратів на рослини сої
В Інституті захисту рослин ми проводили дослідження з вивчення впливу обробки насіння сої бактеріальними препаратами на розвиток рослин, ураженість хворобами та продуктивність культури.
Роботу виконували в господарстві «Олександрія» Білоцерківського району Київської області. Для передпосівної обробки насіння сої застосовували бактеріальні препарати: Бактеріальне добриво (на основі бактерій Bradуrhizobium japonicum, штам РС-08 селекції ІФРГ НАНУ), Ризобін (Bradуrhizobium japonicum, штам УКМ В-6023 селекції ІМВ НАНУ) та комплексний препарат Ековітал, що містив композицію ризобій сої та фосфатмобілізувальних бактерій Bacillus megaterium УКМ В-5724, селекціонованих в ІМВ НАНУ. Вплив бактеріальних препаратів порівнювали з контролем (без обробки) та хімічним протруйником Максим XL 035 FS, т. к. с. (флудіоксоніл, 25 г/л + металаксил-М, 10 г/л) із витратною нормою 1 л/т. В дослідах використовували сорти сої різних строків дозрівання: Медея (ранньостиглий), Медісон (середньоранній) і Моравія (середньостиглий).
Утворення бульбочок на коренях сої під впливом бактеріальних препаратів (Ризобін)
Ґрунт дослідного поля — чорнозем типовий малогумусний крупнопилувато-середньосуглинковий з умістом гумусу — 3,15%, гідролітичною кислотністю 2,21 мг екв. на 100 г ґрунту, pН — 5,6. Висівали сою суцільним методом спеціальною селекційною сівалкою з розрахунку 800 тис. рослин на 1 га. Площа дослідних ділянок — 10 м², повторність — 4-разова. В період вегетації рослин визначали стан їх розвитку, ураженість хворобами, нодуляційну (бульбочкоутворювальну) активність, урожайність культури.
Досліди, проведені в польових умовах, засвідчили, що обробка насіння бактеріальними препаратами позитивно впливала на ріст і розвиток рослин сої. Фізіологічний стан рослин у варіантах, де обробляли насіння бактеріальними препаратами, був набагато кращим проти контролю. Рослини цих варіантів мали більшу масу, потужніший листковий апарат із інтенсивнішим забарвленням та значно менше уражувалися хворобами (фото).
Фізіологічний стан рослин сої на контролі (зліва) і на дослідному варіанті з обробкою насіння Ризобіном (справа)
Схожість рослин у варіантах з обробкою досліджуваних сортів біопрепаратами була в середньому на 11–15% вищою, ніж в контролі, де насіння не обробляли. Найвищу схожість спостерігали у варіанті з обробкою насіння комплексним препаратом Ековітал, що свідчить про його рістстимуляційну активність.
За використання мікробних препаратів спостерігали також пришвидшення онтогенезу сої, про що свідчило проходження фаз розвитку рослин. Через місяць після сівби на контрольних ділянках рослини перебували у фазу 2 справжніх листки, а у варіантах з інокулянтами — у фазу 3 і 4 справжніх листків.
Інокуляція насіння позитивно вплинула на зниження ураженості рослин хворобами. У фазу цвітіння на рослинах сої було відмічено ураження такими хворобами, як бактеріоз, пероноспороз й альтернаріоз, ступінь розвитку яких становив у середньому 4,5%, 6,2 та 11,1% відповідно. Найвищу біопротекторну ефективність інокулянтів було спостережено проти бактеріозу сої —
57–64%. Пероноспороз й альтернаріоз бактеріальні препарати стримували на рівні 22–50% залежно від сорту культури. Найефективнішим був комплексний препарат Ековітал. Висока ефективність цього інокулянту пояснюється тим, що він додатково містить бактерії Bacillus megaterium, що належать до фосфатмобілізувальних бактерій, які проявляють широкий спектр захисних і рістстимуляційних властивостей.
Обробка насіння бактеріальними препаратами на основі специфічних азотфіксувальних бактерій Bradуrhizobium japonicum активно стимулювала утворення бульбочок на коренях рослин сої. В усі роки досліджень їх кількість у варіантах із застосуванням бактеріальних препаратів була в 4–5 разів більшою проти контролю та у 2–3 рази більшою проти хімічного препарату (табл. 1).
Таблиця 1. Формування нодуляційного апарату рослин сої
Вивчаючи особливості формування та функціонування азотфіксувального апарату в сої, було спостережено, що нодуляційний процес відбувався в усіх варіантах, зокрема й контролі, де бульбочки утворювалися завдяки аборигенним ризобіям. Проте найактивнішим він був у варіантах з обробкою азотфіксувальними бактеріями. Найбільшу кількість бульбочок на коренях сої зафіксовано у варіантах із використанням інокулянтів Ризобін й Ековітал. До того ж у варіанті з Ековіталом формувалася найпотужніша коренева система (маса кореня рослин була в 1,5 раза більшою, ніж у контролі).
Дослідженнями доведено, що значно більша кількість бульбочок на коренях сої формується у фазу утворення бобів. Порівнюючи з фазою цвітіння, кількість бульбочок у фазу формування бобів була у 1,5–2,3 раза більшою залежно від варіанта досліду. Очевидно, що саме цей факт відіграв вирішальну роль у формуванні врожаю сої.
Передпосівна бактеризація насіння загалом позитивно вплинула на підвищення продуктивності сої. У варіантах з обробкою насіння біопрепаратами сформувалася більша кількість бобів на рослині, була більша маса насінин і вищий урожай зерна (табл. 2).
Таблиця 2. Вплив обробки насіння досліджуваними препаратами на продуктивність сої
На досліджуваних сортах сої було отримано різну кількість бобів на рослині: на сорті Медея — в середньому 19–32 боби, на сорті Медісон — 31–44 боби, на сорті Моравія — 29–42 боби. Як бачимо з даних табл. 2, в дослідних варіантах за обробки насіння мікробними препаратами кількість бобів на рослині була на 23–63% більшою, порівнюючи з контролем.
Маса 1000 зернин сої також відрізнялася по сортах: у сорту Медея вона становила 101–136 г, сорту Медісон — 130–149, сорту Моравія — 153–156 г залежно від варіанта досліду. Найвідчутніша різниця в масі 1000 зернин між варіантами спостережена на сортах Медея та Медісон. Зазвичай у дослідних варіантах вона була вищою.
Урожайність сої теж відрізнялася по сортах і роках досліджень. Найбільший урожай сої був отриманий 2014 року, що характеризувався сприятливішими погодними умовами, а найменший — у посушливому 2015 році. Серед сортів найурожайнішим був сорт Медісон: у 2014 році його біологічна урожайність становила 4,8 ц/га (контроль) — 6,5 ц/га (Ризобін).
Серед варіантів найбільший урожай на всіх сортах зібрано на ділянках з обробкою насіння препаратами Ризобін й Ековітал. Найвищий приріст урожаю на рівні 76–80% одержано на ранньостиглому сорті Медея, що характеризувався загалом нижчою врожайністю, як порівняти з іншими сортами. На сортах Медісон і Моравія врожайність у дослідних варіантах була в середньому на 30 і 52% вищою до контролю.
Таким чином, передпосівна інокуляція насіння дослідженими мікробними препаратами позитивно впливала на розвиток і продуктивність різних за строками дозрівання сортів сої. Інокулянти стимулювали формування й функціонування нодуляційного азотфіксувального апарату, сприяли підвищенню імунітету та врожайності культури. Найвищі результати забезпечили Ризобін і комплексний інокулянт Ековітал, що свідчить про перспективність їх застосування в технології вирощування сої.
В. Г. СЕРГІЄНКО, канд. с.-г. наук,
Інститут захисту рослин НААН
Л. В. ТИТОВА, канд. біол. наук,
Інститут мікробіології та вірусології
ім. Д. К. Заболотного НАНУ
