Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СИМБИОТИЧЕСКИЕ И ПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОСЕВАХ СОИ НА РАЗЛИЧНЫХ АГРОФОНАХ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "СИМБИОТИЧЕСКИЕ И ПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОСЕВАХ СОИ НА РАЗЛИЧНЫХ АГРОФОНАХ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ"

360Н&

На правах рукописи

КАМАНИНА ЛАРИСА АНАТОЛЬЕВНА

СИМБИОТИЧЕСКИЕ И ПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦ ЕССЫ В ПОСЕВАХ СОИ НА РАЗЛИЧНЫХ АГРОФОНАХ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

06.01.09 - растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Благовещенск 2005

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте сои.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, академик РАСХН В.Л. Тильба Официальный оппонент:

доктор с.-х. наук, член-корр. РАСХН Анненков Б.П, профессор Морозов H.A.

Ведущая организация:

Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «2» ноября 2005 г. в \Р час, на заседании специализированного диссертационного совета К 220.027.03 при ФГОУ ВПО Дальневосточный государственный аграрный университет. Адрес: 675000 Амурская обл., г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86.. Тел.51-32-42

Тел. (факс) (416-2) 52-62-80 E-mail: dalgau@tsl.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ДальГАУ. Автореферат разослан S&. 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат с.-х. н., доцент , /С? ОЗ. Щегорец

Одной из основных задач современного растениеводства является формирование универсальных агролаядшафтоа (Жученко А.А., 1990,2001; Пупонин А.И., 1995). На юге Дальнего Востока основным компонентом агроландшафтов являются посевы сои в составе соево-зерновых севооборотов.

Как базовая культура, соя обладает мощным адаптивным потенциалом, в том числе, и за счет способности к снмбиотической азотфнксацин. Уже много лет регулирование азотфиксирующих процессов в посевах бобовых, включая сою, осуществляется с помощью бактериальных препаратов (Мншустин Е.Н., Шильннкова В.К., 1963,1973), В этой связи возрастает значение бактериальных препаратов типа - нитрагин. Предпосевная китрагннюацня семян в настоящее время представляется как один из важнейших элементов технологии возделывания сои. Практическое использование ризобий требует детального изучения технологии применения бактериальных препаратов. Многочисленными исследованиями доказано, что активность симбиотических взаимоотношений у растений сон изменяется в самых широких пределах и зависит от типа почв, предшественников, гщгротермических условий и агротехнических приемов (Доросинский Л.М., 1976; Тнльба В.А., 1998). В технологическом комплексе возделывания сои имеются приемы, как стимулирующие, так и угнетающие деятельность снмбиотической системы. К последним относятся пестюжды (гербициды, фунгициды), характер воздействия которых на макро - и микросимбионты крайне противоречив.

Гербициды и протравители ингибируют инфицирование корней клубеньковыми бактериями, вызывают определенные изменения во взаимоотношении макро- и м икроснмбионтов, следствием которых являются нарушения углеводного и азотного обмена. Заметно изменяется также активность ферментов, принимающих участие в азотфнксацин. Степень ингиби-рования зависит от концентрации химических препаратов, их химической природы, количества выпавших осадков и от других факторов окружающей среды.

Вместе с тем, данных о воздействии новых гербицидов и протравителей на клубеньковые бактерии сои и в целом, на микробный ценоз, на Дальнем Востоке недостаточно. Потребовались специальные исследования, чтобы выявить оптимальные условия совместного применения пестицидов и бактериальных удобрений с целью максимальной стимуляции продукционных процессов.

Поскольку на образование клубеньков влияет динамика минерального азота, а мобилизация последнего сильно изменяется в зависимости от предшественников, важное значение имеет изучение зависимости формирования симб¡готического аппарата и урожайности сои от предшествующих культур. Подобные данные в литературе весьма ограничены.

3

ЦН5 МСХА

фонт

Цель работы - изучить влияние пестицидов и предшественников на формирование симбиотического аппарата и его влияние на продуктивность сои в условиях Приамурья.

Исходя из этого были поставлены следующие задачи:

- изучить действие гербицидов и фунгицидов на выживаемость, вирулентность и активность чистых культур ряда штаммов клубеньковых бактерий из коллекции ВНИИ сои;

- определить влияние гербицидов и фунгицидов на формирование симбиотического аппарата и на интенсивность прироста фитомассы сои;

- выявить приемы снижения отрицательного воздействия пестицидов па бобово-рнзобкальный симбиоз с целью повышения фитопродуктивно-стн растений и урожая;

- определить зависимость продуктивности сои от применяемых химических препаратов;

- изучить влияние предшественников на развитие симбиотического аппарата и урожай сои в соесеюших зонах Дальнего Востока (Амурская область, Приморский и Хабаровский края).

Научная новизна. В условиях Приамурья с высокой точностью определен потенциал устойчивости ргообий сои амурской селекции к неблагоприятному воздействию технологических элементов возделывания сои, отмечена значительная разнокачественность реакции различных представителей популяции клубеньковых бактерий к действию пестицидов, дана оценка токсичности ядохимикатов для симбиотической системы, найдены способы снижения отрицательного воздействия протравителей и гербицидов на бобово-ризобнальный симбиоз и повышение продуктивности сои.

Практическая ценность. Рациональное использование бактериального препарата (нитрагин) и выявление оптимальных условий его совместного применения с пестицидами позволит повысить уровень симбиотической азотфнксации в посевах сои и тем самым увеличить продуктивность растений.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Всероссийского научно-исследовательского института сои по темам: 07.01; ОСХ 28.02.01 и по проблеме «Интербноазот».

Апробация. Материалы диссертации доложены на научно-практических конференциях в ДальГАУ (г. Благовещенск, 2001,2003,2005 гг.)» научно-практических конференциях ВНИИ сои (г. Благовещенск, 1959...2003 гг.), научно-практических конференциях в ПримНИИСХ (г. Уссурийск, 2002,2003 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 11 печатных. работах.

Объем н структура работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста; содержит 50 таблиц, 3 рисунка, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литерату-

ры, включающего 192 источника, в том числе 47 иностранных и 30 приложений.

Искреннюю благодарность за помощь в работе выражаю зав. лабораторией ВНИИ сои, к.б.н. Бегуну С.А. и ведущему сотруднику, к.с-х.н. ЮщенкоБЛ.

Условие и методика исследований

Исследования проводили на экспериментальных полях Всероссийского научно*исследовательского института сои в двух агроклиматических зонах Амурской области. Дальневосточного НИИ сельского хозяйства и Приморского НИИ сельского хозяйства.

Наблюдения и опыты проводили на следующих типах почв: лугово-черноземовндные среднемощные, бурые лесные глеевые (Амурская область), буро-подзолистые (Хабаровский край) и лугово-бурые (Приморский край).

Схемы полевых опытов включали варианты, обеспечивающие решение поставленных задач и в своей основе имели:

- первая труппа опытов (1978-1983 гг.) предусматривала изучение влияния предшественника на симбиотический аппарат, рост и развитие сои в севооборотах. Предшественниками для сои были пшеница, однолетние травы, клевер, многолетние травы и соя а монокультуре. Наблюдения проводили в трех зонах Дальнего Востока в экспериментальных севооборотах ВНИИ сои, ДальНИИСХ и ПримНИИСХ;

- вторая группа опытов (1979-1991 гг.) включала варианты с применением гербицидов: трефлан в дозах 1,3, 2 и 3 кг/га д.в., смеси гербицидов (трефлаи + сенкор, трефлан + ацетатрин). В этой группе опытов изучали влияние гербицидов на симбиотическую деятельность посевов, урожайность семян сон, сортовую устойчивость. Опыты закладывали на лугово-черноземовидной почве Амурской области (южная зона);

- третья группа опытов (1989-1995 гг., 1999-2002 гг.) - контроль, нитрагин, протравители. В этих опытах изучали реакцию клубеньковых бактерий сои (в чистой культуре и в симбиозе) на протравители. Опыты закладывали в южной и северной зонах Амурской области.

Высевались семена сои сортов Амурская 310, Рассвет, Янтарная, ВНИИС-1, Октябрь 70, Амурская 41, Приморская 529.

Для определения численности клубеньковых бактерий сои в почве использовали метод предельных разведений (Тильба В.А., 1970).

Учет клубеньков на корнях сои проводился по методике ВНИИ с.-х. микробиологии, в модификации В.А. Тильба и С.А. Бегун (2005), которая подробно изложена в диссертационной работе.

В клубеньках сон определяли активность фермента бессубстракпюй депшрогеназы и содержание леггемоглобнна. Принцип метода определе-

ння активности фермента основан на способности 2, 3,5 — трифенилтетра-золия хлористого при восстановлении переходить в окрашенный трифе-ннлформазан. Метод определения леггемоглобина основан на определении оптической плотности водного экстракта из клубеньков при максимуме поглощения леггемоглобина (425 им).

Анализ растительных образцов проводили на ИК-аналтоаторе Nir-42.

Статистическая обработка данных исследований - методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1979), энергетическая оценка изучаемых вариантов - по методу Г.С. Посыпанова, В.Е. Долгодворова (1995) с использованием автоматизированных систем обработки информации (Столяров A.C., Чурилова К.С., 2000). Для определения условий получения устойчивых урожаев использовали коэффициент варьирования — Кн (Кобозев И.В„ Тюльдюков В А., Парах ин Н.В., 1995).

В лабораторных опытах проведена оценка 44 штаммов клубеньковых бактерий сои селекции ВНИИ сои на устойчивость к гербицидам (трефлан, тггран, зенкор, ацетатрин, пивот) и протравителям (ТМТД, фентиурам, топснн-М, бенлат, беномил, фундазол). Штаммы рнзобнй различались по происхождению н морфолого-кулыуральным свойствам.

Дня первичного испытания действия протравителей на симбиоз клубеньковых бактерий и растений сои провели серию лабораторных опытов. Стерильные семена, обработанные рнзобиями и протравителями, высевали в пробирки с питательной средой или фарфоровые стаканы с песком. Устойчивость ргаобий оценивали по количеству клубеньков на корнях растений сои.

Для постановки лабораторных опытов использовали Методические рекомендации, разработанные во ВНИИ с.-х. микробиология (Паромеи-ская Л.Н., Круглов Ю.В., 1985).

Результанты исследований

В главе 3 «Влияние предшественников на взаимоотношения растений сон с клубеньковыми бактериями)» приведены результаты исследований по действию предшественников на численность клубеньковых бактерий в почве, формирование симбиотического аппарата на корнях, рост и развитие корневой системы и надземной части растений (по трем типам почв).

При определении численности ризобий четко прослеживалось влияние предшественников на изучаемые бактерии. Наибольшее количество ризобий отмечено после предшественников: пшеница и многолетние травы. При размещении по пшенице содержание бахтерий составило 24,0 ± 11,0 Tbicir почвы. Относительно малочисленным» изучаемые ризобни оказались в почве при бессменном возделывании пшепниы (7,7 ± 1,7 тысУг почвы) н сон (8,7 ± 0,7 тысУг почвы) и при высеве сои по сое (8,5 ± 2,5

тысУг почвы). Такое действие предшественников на клубеньковые бактерии оказывает существенное влияние на взаимосвязь и взаимозависимость в системе микро- и макросимбнонты и на зерновую продуктивность сои.

Установлено, что при удовлетворительных условиях, вне зависимости от почвенных типов (даже географически значительно удаленных) и особенностей сорта, в большей степени на развитие симбиотнческого аппарата повлияли предшественники. Наиболее четко это прослеживалось на буро-подзолистых почвах в экспериментальных севооборотах ДальНИ-ИСХ (Хабаровский край). После зерновых отмечены максимальные показатели количества и массы клубеньков, массы одного клубенька (соответственно: 40,3 шт., 68,3 мги 1,7 мг), после клевера-минимальное (28,5 шт., 28,9 мг и 1,0 мг) (таблица I),

Таблица 1 — Формирование клубеньков на корнях сои после различных

предшественников в почвах Дальнего Востока, среднее за три года_

Пред шественни ки Кол-во, шт. Сухая масса, мг Сухая масса одного клубенька, мг

в расчете на одно растение

Буро-подзолистая почва, сорт Амурская 41, Хабаровский край

Бессменный посев сои 34,21 5,2 34,5*28,6 1,0*0,1

Зерновые 40,3* 1.1 68,3*27,5 1,7*0,5

Клевер 28,5* 2,3 28,9* 5,6 1,0*0,3

Лугово-бурая почва, сорт Приморская 529, Приморский край

Бессменный посев сои 23,1*20,5 36,5 * 34,3 1,6*0,5

Зерновые 40,5 ± 15,8 50,3* 31,1 1,24*0,4

Многолетние травы 24,6* 4,7 32,8* 5,2 и* 0,1

Лугово-черноземовидная почва, сорт Амурская 310, Амурская область

Бессменный посев сои 41* 11 138*50 3,4*0,2

Зерновые 40* 13 135*58 3,7* 0.6

Клевер 35*8 59* 14 1,7*0,1

На лугово-бурой почве Приморского края наблюдались аналогичные закономерности и только масса одного клубенька после зерновых была минимальной.

В Амурской области на лугово-черноземовидной почве при одинаковом количестве клубеньков в различных вариантах (35-41 шт. на одном растении) их масса после клевера была в два раза меньше (59 мг), чем после зерновых (135 мг) и в варианте с бессменным возделыванием сои (138 мг).

Прирост сухого вещества надземной части сои после клевера и многолетних трав в изучаемых почвах был максимальным. Такое несоответст-

вне в развитии отдельных органов растение (низкая масса клубеньков и высокая масса надземной часта) объясняется тем, что с корневыми н пожнивными остатками многолетних бобовых трав в почву попадает значительное количество азотных соединений (Мншустин E.H., Петербургский A.B., 1967). Поэтому после указанных предшественников растение сои в первую очередь потребляли почвенный азот, а формирование симбиотиче-ского аппарата задерживалось.

Более детальные исследования, проведенные на лугово-черноземо-видных почвах Амурской области показали, что максимальное количество и масса клубеньков у сои сорта Янтарная выявлены в варианте - размещение сои после пшеницы.

В фазу цветения масса клубеньков после пшеницы была 122,1 мг, после однолетних трав - 100,9 мг, при бессменном посеве - 108,5 мг на одно растение. В фазу образования бобов эти же показатели составили соответственно 490,5 мг, 376 мг и 429 мг на одном растении (таблица 2).

Таблица 2 — Образование клубеньков у сои после различных предшественников, сорт Янтарная, почва лугово- черноземовиднзя, _среднее за 3 г._

Предшественники В расчете на одно растение, по фазам

цветение бобообразование

масса, мг кол-во, шт. масса 1-го клубенька, мг масса, мг кол-во, шт. масса 1-го клубенька, иг

Бессменный посев сои 108,5 ± 28 S0±0,6 2.2 429± 18,7 10J,9± 18,7

Пшеница 122,1 ± 52,1 43 ± 4,0 2.8 490,51 114,5 105,б± 35,2 4,6

Однолетние травы 100,9 ± 10,6 39± 0,1 V 376 t 39,0 108,3* 21,4

Здесь же отмечена повышенная активность дегидрогеназы (в единицах оптической плотности - 5,56) в сравнении с бессменным возделыванием сон (4,76) и после предшественника — однолетние травы (4,78).

Общая активность клубеньков практически во всех вариантах оказалась одинакова (40-42%). Однако следует отметить, что клубеньки на корнях сон после пшеницы были крупнее, как в фазу цветения, так и в фазу образования бобов. После пшеницы в фазу образования бобов масса одного клубенька была 4,6 мг, после однолетних трав — 3,5 мг н при бессменном возделывании- 4,0 мг. (таблица 3,2).

Таблица 3 - Дегидрогеназная активность и окраска клубеньков сои, фаза

бобообразование, сорт Янтарная, почва лугово-черноземовид-_ная, среднее за 3 года__

Предшественники Охраска клубеньков, % Индекс активности дегидрогеназы в единицах оптической плотности формазона к 10 г клубеньков

зеленая белая розовая

Бессменный посев сои 34 24 42 4,76

Пшеница 33 27 40 5,56

Однолетние травы 36 22 42 4,78

Темпы нарастания надземной массы к фазе цветения сои при бессменном возделывании культуры и после предшественников практически не различались. К фазе бобообразовакия несколько выше показатель прироста надземной массы растений оказался в варианте по пшенице. С фазы цветения до фазы бобообразовакия масса надземной части сои после пшеницы увеличивалась в б раз, при бессменном возделывании и после однолетних трав — в 5 раз. Тем не менее показатели урожайности зерна после однолетних трав (19,7 и/гя) оказались значительно выше, по сравнению с пшеницей (17,7 ц/га) и бессменным возделыванием сон (16,2 ц/га).

Таким образом, изучение закономерностей образования клубеньков сои после различных предшественников позволило более полно выявить влияние предшествующих сельскохозяйственных культур на взаимоотношения микро- и макросимбионтов. Наиболее благоприятные условия для симбиотическнх взаимоотношений в посевах сои складывались после зерновых. Чем меньше почва обогащается органикой после предшественника, тем активнее идут процессы снмбиотической азотфиксации.

В главе 4 «Влияние гербицидов, как элемента антропогенного фактора на снмбиотнческне и продукционные процессы в посевах сон» приведены результаты исследований, характеризующие влияние этих пестицидов на взаимоотношения клубеньковых бактерий и растений.

Исследования показали, что внесение трефлана в дозе 1,5 кг/га д.в. снижало численность клубеньковых бактерий в почве на 15 день в 6,5 раза, на 25 день - в 9,0 раз н на 35 день - в 19 раз, в сравнении с исходными данными. В контроле количество клубеньковых бактерий уменьшалось в 1,2.. .2,7 раза (рисунок 1).

Тыс ил Л г 1МН

— •а — Контроль ■ Трвфлам. 1,5 кг д.*. нага

Рисунок 1. Динамика численности клубеньковых бактерий сои в лугово-черноземовшгной почве при внесении трефлана, среднее за 3 года

При сравнивании показателя количества бактерий после внесения гербицида с контрольными, то оказалось, что на 15 день численность бактерий снижалась в 5 раз, на 25 день — в 6,0 и на 35 день — в 7,0 раз.

По-видимому, на клубеньковые бактерии в почве в большой степени воздействует не сам трефлан, а производные его превращения.

Следовательно, что применение почвенного гербицида - трефлана резко снижает численность азотфиксирующкх бактерий сон в лугово-черноземовидной почве, что отражается на процессах образования клубеньков.

Характер и степень воздействия различных гербицидов на дегид-рогеназную активность клубеньковых бактерий сои зависит от химического состава препарата, резистентности отдельных штаммов и их возраста. Наиболее токсичен дня ризобий препарат нитран (таблица 4).

Таблица 4 — Устойчивость штаммов клубеньковых бактерий сои амурской

селекции к гербицидам

Гербициды Кол-во изученных штаммов Из них устойчивых, %

всего в том числе

В. ¡арошешп Б. &есШ

Трефлан 33 48 15 33

Нитран 40 47 25 22

Ацетатрин 15 67 33 34

Пивот 25 80 20 60

Только 47% изучаемых штаммов клубеньковых бактерий не реагировали на присутствие в агзризованной среде шпрана. Малотоксичным оказался гербицид пивот, при внесении которого 80% изучаемых штаммов проявили устойчивость к этому гербициду.

Выявлена различная реакция медленно- и быстрорастущих цгтаммов на внесение в питательную среду гербицидов. У большинства штаммов первой группы замедлялась реакция на дегидрогеназу. Фермент обнаруживался только на 15-16 сутки. У быстрорастущих форм реакция отмечена на 5-7 сутки.

Почти все гербициды в определенной степени ингибировали рост того или иного штамма рнзобнй. Однако по отношению к каждому изучаемому гербициду выявлены как чувствительные, так и резистентные формы бактерий. Широкий диапазон чувствительности отдельных штаммов х гербицидам, по-видимому, отражает большие адаптивные возможности естественной амурской популяции клубеньковых бактерий.

Токсичность гербицидов для бобово-ркзобиальиого симбиоза оценивалась также по интенсивности формирования клубеньков на корнях растений. Установлено, что под действием гербицидов в первой половике вегетационного периода постоянно наблюдалось закономерное уменьшение количества и массы клубеньков н содержание леггемоглобнна в них. Так, внесение трефлана в дозе 1,5 кг д.аЛа оказало фнтотоксическое действие на инокулированные растения. У инокулиро ванных растений произошло снижение количества и массы клубеньков, а в клубеньках — леггемоглобнна. Использование антистрессового препарата (картолина) способствовало некоторому увеличению всех изучаемых показателей (таблица 5).

Таблица 5 - Формирование клубеньков у сон сорта ВНИИС-1 при внесении

трефлана и нитрагина, фаза цветения, среднее за 3 года

Варианты Масса, мг Кол-во, шт. Содержание легтемоглобяиа в единицах оптической плотности

в расчете на одно растение

Контроль 45 26 -

Нитрагин 56 31 0.49

Трефлан. 1,5 кгд.в./га 51 24 -

Нитрагин + трефлан, 1,5 кгд.вУга 35 19 0,45

Нитрагин + трефлан, 1,5 кг д.вУга + картолин 40 20 0,49

Трефлан не оказывал заметного влияния на симбиотический аппарат. Вместе с тем, при совместном использовании его с нитрагином нарастание массы клубеньков снижалось и это отразилось на содержании в них легте-

моглобина. Картолин в указанной ситуации лишь частично компенсирует задержку разрастания клубеньков. Показатель массы клубеньков в варианте: нитрагин + трефлан значительно ниже, чем во всех других случаях. Объясняется это тем, что при активной нодуляции корней (при использовании нитрагина) растение не обеспечивает развертывание симбиотиче-с кой системы из-за недостатка пластических веществ, поскольку, при внесении трефлана, нарушается перераспределение ассимилятов между надземной частью и корневой системой.

Определение коэффициента варьирования для анализа устойчивости урожая в зависимости от препаратов показало, что при применении одного из них: нитрагина, трефлана или картолкна урожай по годам более стабилен (Кн >= 2,О...3,7%), при совместном применении —менее стабилен (Кн = 6,4...8,4%). Стабильность в этих вариантах в большей степени зависела от метеорологических условий года (таблица б).

Использование нитрагина, трефлана и картолина способствовало получению высоких урожаев.

Установлено, что в лугово-черноземовидных почвах смесь гербицидов трефлана и зенкора в первые периоды развития сои оказывала депрес-сирующее действие на количество и массу клубеньков. Однако это не сопровождалось снижением фитопродуктивности. Во второй половине вегетационного периода симбиотическнй аппарат у сои под влиянием трефлана и зенкора развивался также интенсивно, как и в контроле. При совместном применении трефлана и зенкора значительно повысилась зерновая продуктивность сои.

Иная ситуация отмечена при совместном применении трефлана и ацетатрина. В этом случае пестициды оказывали депрессирующее действие на развитие симбионтов как в фазу цветения, так и в фазу бобо образования растений сои. Показатели массы и количества клубеньков при внесении трефлана и ацетатрина до всходов были почти в два раза меньше в сравнении с контрольными. В фазу цветения в этом варианте масса и количество клубеньков составляли соответственно 17 мг и 19 штук, в контроле -23 мг и 31 штуку, в фазу бобообразования -110 мг, 63 шт. и 214 мг и 133 шт. Отрицательное влияние совместного применения трефлана и ацетатрина при внесении их до всходов сказывалось на протяжении всего периода роста и развития растений сои.

Следовательно, смесь гербицидов трефлана и ацетатрина оказывает резко токсическое действие на накопление биомассы и развитие симбио-тического аппарата у сои.

Как отмечают Малышев Н.Е. (1976) н Шушу Г.Е., Киру А.И. (1989) различные сорта сои проявляют неодинаковую чувствительность к гербицидам и обусловлено это их индивидуальными морфологическими и фши-ко-биохимическнми свойствами

Таблица 6 - Влияние трефланз и нитрагина на урожай сои, сорт ВНИИС-1, ц/га

Варианты Годы Среднее затри года Кн,* %

1989 1990 1991

урожай по отношению к контролю урожай по отношению к контролю урожай по отношению к контролю

I 2 3 4 5 6 7 8 9

Контроль 22,8 - 23,5 - 16,5 - 20,9 7Д

Нитрагин 21,7 -1,1 21,8 •1,7 19,8 +33 21,1 2,0

Ручная прополка 22.1 4,7 25,7 2,2 - 23,9* -

Трефлан, 1,5 кг/га 21,9 -0,9 24,2 0,7 20,5 +4,0 22.2 3,7

Картолин 22,1 •0,7 22,9 -0,4 18,6 +2,1 21,3 3,5

Трефлан, 1,5 кг/га + картолин 22,0 -0,7 28,4 +4,9 17,6 +0,9 22,7

Картолин + ручная прополка 233 +0,5 27,5 +4,0 - - 25,4* -

Нитрагин+трефлан, 1,5 кг/га 22,7 -0,5 28,7 +5,2 19,6 +3,1 23,7 8,4

Нитрагин+трефлан, 1,5 кг/га + картолин 22,7 -0,1 28,2 +4,7 20,0 +3,5 23,6 6,4

Mfift ■ wyiwtnn ;__________

НСР05 2,8 4,8 3,1

Примечания:

) - * - среднее за два года

2 - Кн - коэффициент варьирования

Однако вопрос о значении сортовых особенностей сои по устойчивости симбиотической системы к гербицидам мало изучен.

В ходе наших исследований получены сведения о влиянии смеси зенкора и трефлана на развитие растений сои сортов ВНИИС-1 и Октябрь* 70.

В фазу цветения смесь препаратов не оказывала влияния на прирост надземной части и корней, К концу цветения - начала бобообразования масса надземной части и корней сои в вариантах с гербицидами в различной степени превосходила котрсшь.

Смесь гербицидов неоднозначно влияла на развитие симбиотическо-го аппарата. У сорта 0ктябрь-70 зенкор и трефлан (в смеси) угнетали рост и развитие клубеньков. Но у сорта ВНИИС-1 количество клубеньков в этом же варианте в период бобообразования увеличилось в 1,5 раза.

В .Т. Синего вская (2002 г.) отмечает, что от обеспеченности растений биологическим азотом зависит фотосинтетическая деятельность растений сои. Нашими исследованиями тахже подтверждена взаимосвязь между состоянием симбиотического аппарата сои и фотосинтетической деятельностью в посевах. У сорта ВНИИС-1 при применении смеси гербицидов увеличивались площадь листьев и ФСП (1932 тыс. ед.) по сравнению с контролем (1680 тыс. ед.). У сорта сои 0ктябрь-70 отмечено снижение ФСП с 1852 тыс. ед. до 1393 тыс. ед. (зенкор + трефлан), площадь листьев уменьшилась с 42204 до 31500 м^/га. Прослеживалась зависимость урожайности сои от применения смеси гербицидов. Изреживанне посевов и уничтожение сорнххов способствовало повышению урожайности зерна. Прибавка в изучаемых вариантах у сорта ВНИИС-1 составила 4,4-4,5 п/га, у сорта Ок-тябрь-70 - 6,7-6,8 ц/га.

Таким образом, установлено, что всего 47% штаммов устойчивы к нитрану и трефлану, 80% - к пивоту. Определенная депрессия развития симбиотического аппарата наблюдалась под влиянием трефлана н трефла-на в смеси с зенкером и ацетатрином.

Применение картолина снижало неблагоприятное воздействие трефлана. Отмечена сортовая устойчивость к применяемым гербицидам по признаку образования клубеньков на корнях сои.

В главе 5 «Влияние фунгицидов на клубеньковые бактерии сои и эффективность снмбнотических отношений» при изучении закономерностей воздействия пестицидов (протравителей) на клубеньковые бактерии сои выявили две основные тенденции: 1) реакция чистых культур штаммов ризобий и 2) реакция симбиотического аппарата по признакам числа и массы клубеньков.

Токсичность фунгицидов для ризобий связана со значительными метабол итич ес кими нарушениями в клетках. Одним из важнейших показателей эффективности клубеньковых бактерий является дегидрогеназная активность.

При изучении воздействия протравителей на активность ризобий наиболее токсичными оказались ТМТД и фентиурам, При внесении этих препаратов в питательную среду подавляющее большинство бактериальных форм не развивалось. Более половины испытываемых бактериальных культур оказались резистентными к бенлату и топсину-М (57-61%). Причем наибольшей устойчивостью обладают штаммы вила /гесШ. На среде с бенлатом и топсином-М быстрорастущие штаммы дали удовлетворительный рост на 5-7-е сутки. У медленнорастущих штаммов такой рост отмечен на 15-16-е сутки. Штаммы ризобкй сои МиД-10, ТС-117, БуД-75, БД-69 не давали реакции на дегндрогенаэу и по данному признаку могут быть использованы как тест - культуры (таблица 7).

Таблица 7 - Влияние протравителей на дегидрогеназную активность клу-

беньковых бактерий сои, выделенных из почв Приамурья

Протравители Кол-во изучаемых штаммов, шт Из них устойчивых, %

Всего в том числе

В. Зарошсшл. $. ¡теШ!

ТМТД 33 3 0 3

Бенпат 33 57 24 33

Топсин-М 33 61 21 40

Фентиурам 25 4 0 4

Штаммы, обладающие устойчивостью к изучаемым препаратам, перспективны для дальнейшего изучения с целью использования в качестве бактериальных удобрений.

Заметное влияние пестициды оказывали и на такой хозяйственно-ценный признак изучаемых ризобнй, как вирулентность. Была проведена серия опытов, в которой стерильные семена сои, одновременно обработанные различными формами рнзобий сои и протравителями, высевали в песчаную культуру. Четко выраженное влияние на вирулентность изучаемых штаммов наблюдалось в вариантах с фентурамом. Вирулентность снизилась на 20-100%. При использовании топсина-М показатель вирулентности не изменился. При обработке семян бенлатом снижение вирулентности отмечалось у штаммов МиД-10 и ТС-196. Наиболее резистентны к изучаемым препаратам были штаммы АС-26 и АС-17.

Выращивание обработанных протравителями и клубеньковыми бактериями растений в условиях теплицы на песчаной культуре показало, что при использовании химических препаратов количество клубеньков снижалось как на главном, так и на боковых корнях. В вариантах без протравителей на растениях сои, обработанные штаммом 648а, клубеньков образовалось на главном н боковых корнях в соотношении 1:2. При применении протравителей бенлата и топсина-М количество клубеньков снижалось в 1,5-2

раза. Причем соотношение количества клубеньков главном и боковых корнях составило 1:1. В варианте с фентиурамом на главном корне клубеньков в 4 раза меньше, чем при бактеризации. Соотношение количества клубеньков на главном и боковых корнях составило 1:4. Следует отметить, что изучаемые протравители ингибировалн дегидрагенаэную активность клубеньков. Если в контроле дегидрогеназная активность составляла 6,7 ед. оптической плотности, то при применении бенлата — 6,0; топсина-М — 6,1, а фентнурама — 5,9. Аналогичная закономерность отмечалась в вариантах со штаммом АС-26 (таблица 8).

Таблица 8 — Влияние протравителей на симбиотический аппарат у расте-

ний сои сорта ВНИИС-1, фаза цветения, песчаная культура

Штаммы клубеньковых бактерий

648а АС-26

Кол-во клубеньков Дегидро- Кол-во клубеньков Дегидро-

на 1 раст., пгг геназная на 1 раст., шт геназная

Протравители на главком корне на боковых корнях всего активность в ед. оптической платности на главном корне на боковых кор-н*х вое-го активность вед. оптической ПЛОТНОСТИ

Контроль 19 27 46 6,7 16 31 47 5,9

Бенлат 15 18 33 6,0 17 20 37 5,8

Топсин-М 10 И 21 6,1 13 22 35 $л

Фентиурам 5 23 28 5,9 9 17 26 5,0

Рациональное использование ризобий требует детального изучения технологии применения бактериальных препаратов. Исходя из хозяйственных соображений, наиболее целесообразным является совместная обработка семян сои в предпосевной период нитрагином, молибденом и протравителем.

Изучение совместного применения нитрагина, молибдена и протравителя на лугово-чериоземовидиой и бурой лесной почвах Амурской области показало, что эффективность такой комбинации несущественна. Объясняется это, по-видимому, тем, что молибден и протравители оказывают определенное токсическое воздействие на клубеньковые бактерии.

Поэтому изучали приемы по снижению отрицательного воздействия молибдена и протравителя на клубеньковые бактерии при совместном нанесении на семена сои. Пленкообразующее вещество использовалось для изоляции химических препаратов от нитрагина, что должно было снижать отрицательное воздействие их на клубеньковые бактерии.

При обработке семян бактериально-молибденовой смесью и с добавлением ТМТД вирулентность ризобий составила 53-75%, на корнях расте-

ний образовалось 25...37 клубеньков. При изоляции протравителя от бактериально-молибденовой смесь вирулентность возросла до 80%, количество клубеньков-до 41. Наилучшие условия для выживания ризобий м образования клубеньков сложились в варианте, где на семена, обработанные ТМТД н молибденом, наносили защитную пленку, а затем нитрагин. Вирулентность ризоблй в этом варианте составляла 100%, на корнях растений образовалось 50-60 клубеньков (таблица 9).

Таблица 9 - Влияние препаратов на образование клубеньков

Варианты Ш гам мы

648а АС-17

вирулентность, % кол-во клубеньков, шт/10 раст. вирулентность, % кол-во клубеньков, шт/10 раст.

Нитрагин 96 45 96 37

Нитрагин + молибден 72 37 74 37

Нитрагин + молибден + ТМТД 50 33 53 25

ТМТД-пленка + молибден • нитрагин 80 41 80 40

ТМТД + молибден -пленка - нитрагин 100 60 100 50

В 2000-2002 гг. применение защитной пленки для сняли токсичных свойств молибдена и протравителя изучали в полевых опытах на лугово-черноземовияной и бурой лесной почвах.

Использование новой технологии предпосевной обработки семян сои (совместное применение протравителя, молибдена и нитратна с защитной пленкой) позволило заметно повысить урожай.

В среднем за три года предпосевная обработка семян сон изучаемыми комплексами способствовала повышению урожая зерна сон до 2,2 ц/га.

Если сравнивать способ одновременной обработки семян фундазо-лом, молибденом н нитрагином со'способом применением тех же препаратов и полимерной пленки, то последний вариант выглядит предпочтительнее. Урожай на лугово-черноземовидной почве повысился более, чем на 0,5 ц/га, на бурых лесных почвах - на 0,8 ц/га.

Определение коэффициента варьирования (Кобазев И.В. и др., 1995) для анализа устойчивости урожая по годам в зависимости от способа обработки семян, показало, что более стабильные урожаи были получены в южной зоне с использованием полимерной пленки (Кн = 6,0%), в северной - в варианте нитрагин + молибден + фундазол (Кн =• 5,2%), менее стабиль-

ны соответственно при применении нитрагина и молибдена (Кн = 6,5%) и варианте с пленкой (таблица 10).

Таблица 10 - Показатели урожая в зависимости от предпосевной обработки семян сои сорта Октябрь-70 различными препаратами, ___2000-2002 гг._

Варианты Урожай, ц/га Коэффициент варьирования, % Пределы колебаний, ц/га

ЮЖНАЯ ЗОНА

Нитрагин + молибден 22,4 6,5 18,0-26,7

Нитрагин + молибден + фундазол 23,4 6,1 19.1-26,2

Фундазол + молибден - пленка • нитрагин 23,9 6,0 19,6-27,1

СЕВЕРНАЯ ЗОНА

Нитрагин + молибден ! 15,3 6,2 13,2-18,2

Ншрагнн + молибден + фундазол 15,8 5,2 14,6-18,3

Фундазол + молибден - пленка - 16 6 нитрагин | * 6,4 14,7-19,9

НСРм 0,95

Изоляция химических препаратов (молибдена и протравителя) от клубеньковых бактерий для снятия токсического воздействия дает возможность совместного использования нитрагина, молибдена и протравителя. Это способствует получению высоких и стабильных урожаев.

Предпосевная обработка семенного материала комплексом препаратов, состоящего из нитрагина, молибдена, протравителя н пленкообразующего вещества ЫаКМЦ, оказывала влияние на состав белка и масла в семенах сои.

Таким образом, установлено, что биологический потенциал амурской популяции клубеньковых бактерий сои (в основном 5. &е(Ш) достаточно устойчив к препаратам, относящихся к группе бензимидозолов. Все изучаемые протравители оказывали отрицательное действие на развитие симбиотического аппарата. Применение ИаКМЦ для изолирования протравителя и молибдена от клубеньковых бактерий на семенах сои способствует развитию клубеньков на корнях и получению высоких стабильных урожаев.

В главе 6 «Производственная проверка, экономическая и энергетическая оценка нового способа предпосевной обработки семян сои» представлены энергетические расчетные показатели затрат энергии, чистого энергетического дохода, энергетической себестоимости и экономические

показатели: затраты на выращивание, себестоимость урожая и рентабельность.

В производственных условиях на лугово-черноземовидной почве применения разделительной полимерной пленки при предпосевной обработке семян сои нитрагином, молибденом и фундазолом способствовало повышению урожая на 0,3... 1,8 ц^га, чистого энергетического дохода на 3,6...4,23 ГДж/га, коэффициента энергетической эффективности, КПД урожая, что в свою очередь определило снижение себестоимости до 6% и повышение рентабельности на 10,9%.

ВЫВОДЫ

1. В системе севооборота предшественники существенно влияли на симбиотические процессы в посевах сои. Наиболее четко это проявилось на буро-подзолистой почве в условиях Хабаровского края. Размещение этой культуры после зерновых способствовало интенсивному развитию клубеньков на корнях сои. В варианте с предшественником — зерновые количество клубеньков у сои было на 30%, а масса клубеньков - 50% больше, чем при размещении по клеверу. Аналогичная закономерность наблюдалась при выращивании сон на лугово-бурых почвах (Приморский край) после зерновых н многолетних трав. В то же время нарастание надземной части сои после клевера н многолетних трав в изучаемых почвах было максимальным.

2. Наиболее благоприятные условия для симбиошческнх взаимоотношений в посевах сон на лугово-черноземовндных почвах складывались после предшественника — пшеница. В почве после пшеницы насчитывалось до 24,0 тысЛ г почвы вирулентных клеток рнзобнй. Масса клубеньков (в расчете на одно растение) достигала 122,1 мг с дегидрогеназной активностью 5,56 единиц оптической плотности.

3. Характер и степень воздействия различных гербицидов на дегкд-рогеназную активность рнэобий сои зависели от химического состава препарата, резистентности отдельных штаммов и их возраста. Наиболее токсичен дня ризобий нитран. Всего 47% изучаемых штаммов клубеньковых бактерий в чистой культуре оказались устойчивы к этому препарату. Малотоксичен - гербицид пивог. У 80% штаммов ризобий положительная реакция на препарат, который относится к группе иминодазоменонов. Наиболее устойчивы к изучаемым веществам клубеньковые бактерии, относящиеся к группе ЗшогЫгоЫшп &е<Ш,

4. Использование трефлана в дозах 2-3 кг/га д.в, вызывали замедления образования клубеньков у сои до фазы цветения. Гербицид первоначально действует на сою ингибируюше. Применение трефлана в дозах 2 и 3 кг/га д.в. способствовало получению высоких, но не устойчивых по годам урожаев зерна (Кн ™ 6,3..7,5%). Обработка семян сои ннтрапшом с

применением трефлана позволяло снижать отрицательное воздействие вы* соких доз гербицида и получать более стабильные урожаи зерна (Кн =* 4,0...4,6%).

5. Трефлак в дозе 1,5 кг/га д.в. оказывал ингибирующее действие на симбисгтические взаимоотношения растений сои и ризобий. Картолин, использующий для снятия стрессового состояния растений от применения гербицида, способствовал повышению содержания леггемоглобнна в клубеньках на 0,5 ед. оптической плотности.

6. Действие смеси гербицидов на рост и развитие растений сои н их взаимоотношения с клубеньковыми бактериями зависели от химической природы препарата, его дозы, технологии применения. Смесь трефлана и зенкера оказала ингибирующее действие на симбиотический аппарат сои только в первые периоды развития растений. При применении смеси трефлана н ацетатрина - количество и массы клубеньков на корнях сои было в 2 раза меньше в фазу цветения и в фазу образования бобов по сравнению с контрольными растениями.

7. Изучение сортовой реакции на внесение гербицидов показало, что смесь гербицидов (трефлан с зенкером) угнетала развитие клубеньков на корнях сои сорта Октябрь 70. снижала ФСП, площадь листьев. V сорта ВНИИС-1 в этом же варианте количество клубеньков увеличилось в 1,5 раза, ФСП - на 252 тыс. ед. по сравнению с контролем.

Выявлена различная реакция медленно- и быстрорастущих штаммов ризобий амурского происхождения на внесение в питательную среду протравителей. Наиболее чувствительны штаммы ВгайугЬп^гоЬшга japoni-сшп. Протравители ТМТД и фентиурам блокировали рост бактериальных культур.

9, В контролируемых условиях все изучаемые протравители в большей или меньшей степени оказывали отрицательное воздействие на развитие симбиотачес кого аппарата на корнях растений сои, обработанных штаммами ризобий амурской селекции. Количество клубеньков снижалось в 0,25...4 раза, дегидрогеназная активность — на 0,1...0,9 единиц оптической плотности. Применение пленкообразующего вещества КаКМД для разделения протравителя и молибдена от клубеньковых бактерий на семенах сои способствовало интенсивному развитию клубеньков на растениях.

10. В полевых условиях предпосевная обработка семян сои комплексом препаратов, включающий нитрагин, молибден, фундазол и полимерную пленку, отделяющая клубеньковые бактерии от токсического воздействия химических препаратов, увеличивала урожайность сои на 2,1...5,1%, сбор белка - на 3,2...8,5%, сбор масла - на 2,1 ...3,1%, изменяла состав белка и жира в зерне.

11 .При применении разделительной пленки в предпосевной обработке семян сон отмечено повышение показателей чистого энергетического дохода на 3,6...4,23 ГДж/га, коэффициента энергетической эффективно-

го

ста, КПД урожая, что в свою очередь определило снижение себестоимости до 6% и повышение рентабельности на 10,9%.

Предложения производству

Для повышения урожая сои за счет использования биологического азота рекомендуется размещать сою после зерновых культур и применять малотоксичный для ризобий гербицид пивот, при внесении трефлана использовать антистрессовый препарат картолин; применять нитрагин, приготовленный на активных штаммах БД-32, КС-20, устойчивых к пестицидам. Следует обрабатывать семена сои комплексом препаратов - нитрагин, молибден, протравитель с применением полимерной пленки, отделяющей клубеньковые бактерии от химических препаратов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Каманина Л~А. Влияние трефлана на образование и развитие клубеньков у сои// Науч.-техн. бюл. / Всерос. НИИ сои, 1980. - вып. 21. - С. 8-12.

2. Ткльба В. А., Бегун С.А., Каманина Л А., Садовская Е.В., Шелевая Г.А. Проблемы регуляции снмбиоткческой азотфиксации в посевах сои // Приемы регулирования продуктивности сои: Сб. науч. тр. / ВАСХННЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1987. — С. 66-70.

3. Каманина Л.А., Серебренникова Н.И. Влияние некоторых гербицидов на развитие симбиотичес кого аппарата у сои в условиях Приамурья // Науч.-техн. бюл, / ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние ВНИИ сон. Новосибирск, 1987.— вып. ЗЗ.-С. 35-41.

4. Каманина ЯЛ. Влияние предшественников на развитие клубеньков у сои // Роль севооборота на увеличение производства сельскохозяйственной продукции а Приамурье. Науч.-техн. бюл. / ВАСХНИЛ. Сиб, отд-ние. ВНИИ сои. - 1989. -вып. 3. - С. 14-16.

5. Дубовицкая Л.К., Рафальская О.М., Каманина Л.А. Влияние трефлана и ннтрагинизации на развитие корневой гнили сои // Пути повышения устойчивости производства сои на Дальнем Востоке. Сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ. Сиб. огд-ние. ВНИИ сои. - Новосибирск, 1989. - С, 79-82.

6. Тильба В.А., Каманина Л.А. Реакция микросимбионта сои на некоторые пестициды Н Науч.-техн. бюл. / ВНИИ масличных культур, вып. 2. Краснодар, 1991. - С. 20-25.

7. Каманина Л.А., Серебренникова Н.И. Реакция сортов сои на гербициды // Проблемы соеводства на Дальнем Востоке. Сб. науч. тр. / РАСХН. Дальневост. отд-ние. ВНИИ сои. - Новосибирск, 1992. - С. 28-32.

8. Тильба В.А., Каманина Л.А. Влияние пестицидов на ОДдоЫшп ]а-рошсит Амурского происхождения и развитие симбиотического аппарата

Н Вопросы биологии и технологии возделывания сои на Дальнем Востоке России. Сб. науч. тр. / РАСХН Дальневост, Науч.-метод. центр, ВНИИ сои. - Благовещенск, 2000. - С. 5-13.

9. Тильба В .А., Каманина Л .А. Симбиотические процессы у сои при использовании гербицидов Я Пути воспроизводства плодородия почв и повышения урожайности с/х культур в Приамурье. Сб. науч. тр., ДальГАУ -Благовещенск, 2001. - вып. 7. - С. 133-137.

10. Каманина Л.А. Пути повышения продуктивности сои предпосевной обработкой семян // Особенности биологии и технологии возделывания сои. Сб. науч. тр. / РАСХН Дальневост. Науч. - метод, центр, ВНИИ сои. - Благовещенск, 2003, С. 94-100.

11. Каманина Л.А., ЮщенкоБ.И. Изменение продуктивности и качества урожая при усовершенствовании технологии предпосевной обработки семян сои // Материалы II Казьмннских чтений: Теоретические и прикладные аспекты растениеводства на Дальнем Востоке (29 ноября 2003 г.). Хабаровск. ДальНИИСХ, 2004.-С. 164-170.

КАМАНИНА ЛАРИСА АНА ТОЛЬЕВНА

СИМБИОТИЧЕСКИЕ И ПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОСЕВАХ СОИ НА РАЗЛИЧНЫХ АГРОФОНАХ В УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Лицензия ЛР 020427 от 25,04,1997 г. Подписано к печати 27.09.2005 г. Формат 60х841/1в. Уч.-изд. л. -1,0; Тираж 100 экз. Заказ 175.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005. г. Благовещенск» ул. Политехническая, 86

Р 190 6 1