Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОРТОВЫЕ РЕАКЦИИ ЛЮПИНА ЖЁЛТОГО И УЗКОЛИСТНОГО НА ПРЕДПОСЕВНУЮ ИНОКУЛЯЦИЮ СЕМЯН ШТАММАМИ RHIZOBIUM LUPINI

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "СОРТОВЫЕ РЕАКЦИИ ЛЮПИНА ЖЁЛТОГО И УЗКОЛИСТНОГО НА ПРЕДПОСЕВНУЮ ИНОКУЛЯЦИЮ СЕМЯН ШТАММАМИ RHIZOBIUM LUPINI"



на правах рукописи

НОВИК Наталья Валентиновна

УДК 633.2/3:631,524.84

СОРТОВЫЕ РЕАКЦИИ ЛЮПИНА ЖЁЛТОГО И УЗКОЛИСТНОГО НА ПРЕДПОСЕВНУ Ю ИНОКУЛЯЦИЮ СЕМЯН ШТАММАМИ ЯЫюЫигн 1ирЫ1

Специальность 06.01.05.-СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

БРЯНСК -2005

Диссертационная работа выполнена в Брянской государственной сельскохозяйственной академии в 2002-2004 гг.

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лихачёв Борис Степанович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Айтжанова Светлана Дмитриевна;

кандидат биологических наук Яговенко Татьяна Владимировна

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур

Зашита диссертации состоится 1 июля 2005 года в часов на заседании диссертационного совета Д.220.005.01 в Брянской государственной сельскохозяйственной академии по адресу:

243365 Брянская обл., Выгоничский р-н, с. Коки но, БГСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке БГСХА

Автореферат разослан «3/» ША&Л. 2005 года

Просим принять участие в заседании диссертационного совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

А.В. Дронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По размерам фиксации молекулярного азота воздуха люпин не имеет себе равных срелн всех однолетних бобовых культур. Но чтобы максимально использовать этот уникальный биологический потенциал, необходимо усилить генетическое сродство растения-хозяина и штамма клубеньковых бактерий. Это возможно за счЗт параллельной селекции на повышение симбиотической активности макро- и микросимбионта, а также за счВт создания симбиотических систем из уже существующих сортов люпина и производственных штаммов ГШгоЫит 1ирт! на основе их компле-ментарности. Однако вопросы в идо- и сортоспецифичности люпина к клубеньковым бактериям и штаммоспеиифичности ШигоЬшт 1ирнн к растению-хозяину недостаточно изучены, не установлены комплементарные сочетания для определённых экологических условий. Это определило актуальность и направление наших исследований.

Цель исследований - определить сравнительную сим биотическую активность и продуктивность симбиотических систем некоторых сортов люпина желтого и узколистного с производственными штаммами ЕШгоЫит 1ир1т в условиях юго-запада Нечернозёмной зоны. Задачи исследований:

]. Изучить динамику формирования симбнотического аппарата сортов люпина жёлтого и узколистного в течение вегетации.

2. Определить величину активного симбнотического потенциала за вегетацию, удельной активности симбиоза и количество фиксированного азота воздуха каждой симбиотической системой.

3. Выявить особенности влияния предпосевной инокуляции семян на выживаемость, рост, развитие растений люпина жёлтого и узколистного в посеве, их фотосиктетическую деятельность, продукционный процесс и урожайность.

4. Определить содержание общего азота в надземной массе, корнях и клубеньках, размеры его накопления и содержание сырого протеина в сухом веществе зелёной массы и семенах.

5. Установить долю участия источников азота (биологического и минерального) в формировании урожая разных видов и сортов люпина.

Научная новизна. Впервые в условиях юго-запада Нечерноземья проведено сравнительное изучение симбиотических систем различных сортов люпина желтого и узколистного по активности симбиотического аппарата, фотосинтетической деятельности и формированию урожая.

Выявлена в идо- и соргоспецифичность люпина к штаммам ЯЫгоЫит 1и-р!пг. Установлена взаимосвязь показателей фотосннтетической деятельности и симбиотической активности.

Практическая значимость. Результаты исследований указывают на необходимость совершенствования методов оценки исходного материала в селекционном процессе при создании сортов с повышенной симбиотической активностью. Рекомендовано в условиях производства использовать для предпосевной инокуляции семян только комплементарные виду и сорту штаммы ЯЫго-Ыит 1ирш1, что позволит повысить эффективность применения ризоторфина при возделывании люпина и увеличить производство белка растительного происхождения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на заседаниях кафедры кормопроизводства, селекции и семеноводства, научных конференциях в Брянской государственной сельскохозяйственной академии в 2002 -2005 гг. По материалам диссертации опубликовано 6 статей.

Структура н объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений для селекции н производства, библиографического списка и приложений. Изложена на 2)9 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу, иллюстрирована ] 6 рисунками и 2 фотографиями. Список литературы включает 220 наименований, в том числе 26 на иностранных языках. Приложение содержит 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Обзор литературы

Изложено значение и история возделывания люпина. Особое внимание уделено его азотфиксируюшей способности. Рассмотрены способы повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза. Обобщены данные по видовой и сортовой специфичности бобовых культур, и люпина в частности, по отношению к бактериям рода }ШгоЬшт. Представлены сведения по современным достижениям в области генетики бобово-ризобиального симбиоза и селекции в направлении его повышения.

2. Материал, условия и методика проведения исследований

Полевые опыты проводились в 2002. . .2004 гг на опытном попе Брянской государственной сельскохозяйственной академии.

Почва опытного участка — серая лесная среднесуглинистая, сформированная на карбонатном лёссовидном суглинке; рН солевой вытяжки - 5,6, содержание гумуса в пахотном слое - 2,67 - 2,73 %, степень насыщенности основаниями — 85,6 %, обеспеченность подвижными формами фосфора — 14,2 — 18,3, содержание обменного калия - 10,8 -11,6 мг/100 г сухой почвы, подвижного молибдена - 0,07 - 0,12 мг/кг, подвижного бора — 0,33 - 0,8 мг/кг почвы.

Годы проведения исследований были контрастными по погодным условиям. Вегетационный период 2002 года характеризовался повышенными среднемесячными температурами и крайне недостаточным выпадением осадков (в 2 раза ниже нормы). 2003 год по метеорологическим условиям был благоприятным для симбиоза, а 2004 год отличался дождливой погодой -сумма осадков превысила среднюю многолетнюю норму почти на 40%.

В качестве объектов исследования выступали симбиотические системы сортов люпина жёлтого и узколистного с производственными штаммами клубеньковых бактерий, полученными из лаборатории биологического азота ВНИИСХМ. Изучались сорта люпина жёлтого: Ипутьский, Дружный 165, с.и. 1408; узколистного: Кристалл, Дикаф 14, Немчиновский 846, Снежеть и Белозёрный ПО. Площадь учётных делянок - 10 мг. Поеторность опыта четырёхкратная, размещение вариантов — по методу организованных повторений.

Агротехника в опыте общепринятая для зоны. Посев в 2002 н 2004 гг -во второй декаде апреля, в 2003 г, в связи с затяжной весной - 13 мая. Посев — рядовой с междурядьями 15 см, производили вручную. Норма высева семян люпина узколистного - 1,1 млн., люпина жёлтого - 1,2 млн. всхожих семян на гектар. Перед посевом семена обрабатывали ризоторфином из расчёта 200 г препарата на гектарную норму семян.

Анализ симбиотического аппарата растений проводили по методике Г.С. ПосыПанова (1991) с четырёх повторений каждого варианта по фазам развития растений. Учитывали массу клубеньков, даты их образования и лизиса, определяли активный сммбиотический потенциал (АСП) и удельную

активность симбиоза (УАС). По величине У АС и АСП рассчитывали количество симбиотически фиксированного азота воздуха.

Биометрические уч&ты проводили по фазам вегетации. Определяли содержание хлорофилла в листьях, площадь листьев, рассчитывали фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза. Учёт урожайности зелёной массы и семян провозили поделяночно методом сплошной уборки. Элементы структуры урожая определяли по пробным снопам из 25 растений.

Статистическая обработка результатов выполнена методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов по методике Б.А. Доспехова (1985) с использованием программ STRAZ, Microsoft Excel 2003 г.

Результаты исследований 3. Формирование и активность сим биотического аппарата люпина Формирование симбиотического аппарата определялось, прежде всего, метеорологическими условиями года исследований. Наблюдения показали, что образование клубеньков во всех вариантах опыта В 2002 году происходи* ло через 9 дней после всходов - в фазу стеблевания у люпина узколистного и в фазу розетки у люпина жёлтого. Через 14 дней после всходов в клубеньках появился красный пигмент - леггемоглобии (Лб). В 2003 и 2004 годах появление первых видимых клубеньков было зафиксировано через б дней после всходов. Переход их в активное состояние отмечался в 2003 году спустя 8 дней, а в 2004 году — через 10 дней после их образования у обоих видов. К фазе блестящего боба клубеньки начинали зеленеть — леггемоглобии переходил в холеглобин (Хб). В конце вегетации наблюдался их полный лизис.

Продолжительность общего симбиоза составила 70. . . 90 дней у люпина жёлтого и 67... 84 дня у люпина узколистного. Продолжительность активного симбиоза — периода функционирования клубеньков с J16 - 60... 80 дней у люпина желтого и 55. , . 70 дней у люпина узколистного, в зависимости от погодных условий вегетационного периода и биологических особенностей сорта.

Динамика массы клубеньков по годам исследований имела общую тенденцию увеличения с момента их образования до фазы сизых бобов. Однако в критический по количеству выпавших осадков вегетационный период

2002 года по всем вариантам наблюдалось снижение этого показателя в межфазный период цветение — сизый боб. В отдельных вариантах он уменьшился в 2 раза к началу образования бобов.

В фазу цветения максимальная масса клубеньков наблюдалась у люпина жёлтого оорта Дружный 165 - 835 кг/га и с.н, 1408 - 866 кг/га в симбиозе со штаммом 367а, а у сорта Ипутьский в симбиозе со штаммом 363а, и достигала 788 кг/га (табл. 1).

Таблица 1

Симбиотическая деятельность посевов люпина жёлтого (числитель — благоприятные: 2003,2004 гг; знаменатель - неблагоприятный 2002 г)_

Показатель Сорт штаммы

контроль 363а 367а 385а

Максимальная масса клубеньков, кг/га [.иртиг 1шеи £

Ипутьский 1046/589 1270/788 1322/781 1136/730

Дружный 165 1115/632 1123/730 1153/835 1121/712

с.н. 1408 1121/830 1246/847 1342/866 1225/835

Ьиртия ап£и511ГоИи£

Кристалл 796/478 1110/806 1039/776 1189/764

Дикаф 14 814/427 1206/494 1324/528 1223/730

Немчиновский 846 672/412 955/528 888/502 1018/603

Снежеть 1078 1597 1166 1586

Белозёрный 110 917 1321 1462 1377

АСП, тыс. кг х сут/га ЬирЬиз 1и1еиз

Ипутьский 33,09/15,13 40,89/25,23 45,39/26,03 35.39/24.23

Дружный 165 23,86/18.20 36.76/20,30 42,16/24.30 29,96/18.60

с. к. 1408 34.89/24.24 | 41.89/25,64 43,39/26.34 39,39/25,49

Кристалл 27.82/13,42 37.50/23.82 32,51/22.32 38,97/26.60

Дикаф 14 22,88/13.06 28.89/18,16 30,94/19,36 32,66/23.56

Немчиновский 846 19.31/12,71 28.02/19,73 24.58/18,17 30.29/22.09

Снежеть 25,16 36.89 32,02 40.34

Белозёрный 110 26.67 | 34,72 42.50 39,74

У АС, г/кг в сутки ЬирЕтк 1и1еи$

Иггугьский 7,2/5,9 ! 7.2/5.8 7,3/5,9 7,0/5,8

Дружный 165 7,5/5.3 7.6/5.3 7,6/5,3 7,3/5,2

с.н. 1408 7,8/6.5 7,8/6.5 7,8/6,7 7,7/6,3

Ьиришз ап.сик11ГЫш5

Кристалл 8,4/8,2 8.4/8,1 8,3/8,1 9,1/8,5

Дикаф 14 7,7/6.8 7,0/6.0 7,8/7,1 8,4/7,3

Немчиновский 846 8,0/7.6 7,9/7.6 7,3/7,2 8,8/8,1

Снежеть 7,0 7,5 7,0 7,8

Белозёрный 110 7,5 7,1 7.8 7,5

У люпина узколистного максимум массы клубеньков был отмечен в симбиозе со штаммом 385а у сортов Дикаф 14 и НемчиновскиЙ 846, а у сорта Кристалл в симбиозе со штаммом 363а.

У всех сортов люпина желтого в 2003,2004 гг этот показатель был самым высоким в симбиозе со штаммом 367а. У люпина жёлтого Дружный 165 максимально масса клубеньков составила 1,15 т/га, у сорта Ипутьский и с.н. 1408 она была выше, чем в контрольных вариантах и составляла соответственно 1,32 т/га и 1,34 т/га. У люпина узколистного эти показатели были в 1,5 раза больше чем в контроле и составляли для сортов Немчиновский 846 — 1,02 т/га,Дикаф 14- 1,32 т/га, Кристалл- 1,19 т/га, Снежеть- 1,60 т/га, Белозёрный 110- 1,46т/га.

Таким образом, несмотря на наличие местных рас ризобий в почве, и даже засуху 2002 года, инокуляция оказала существенное влияние на величину симбиотического аппарата.

Комплексным показателем величины симбиотического аппарата является его активный сим биотический потенциал (АСП). В годы с достаточной вла-гообеспеченностью величина АСП за весь период вегетации достигала 45,4 тыс. ел. у люпина жёлтого, а у узколистного — 42,5 тыс. ед. и значительно снижалась в условиях засухи — до 15,1 у люпина жёлтого и до 12,7тыс.ед.у узколистного (табл. 1). Таким образом, метеорологические условия года через массу клубеньков и продолжительность их функционирования в значительной степени влияли на величину АСП. В 2002 голу АСП люпина желтого с.н, 1408 в симбиозе со штаммом 367а увеличился по сравнению с контролем на 2,1 тыс. ед„ в 2003 году - на 8,5 тыс., в 2004 году - на 4,4 тыс. ед, У люпина узколистного Кристалл в симбиозе со штаммом 385а АСП увеличился по сравнению с контролем на 13,18 тыс. ед. в 2002 году, на 11,15 тыс. ед. в 2003 году и на 9,99 тыс. ед. в 2004 году.

Существенная разница по АСП за весь период вегетации обнаружена между сортами. Так, с.н, 1408 в симбиозе со штаммом 363а увеличил АСП по отношению к сорту Дружный 165 на 11,27 тыс. ед. У люпина узколистного АСП симбиотической системы Белозёрный 110 + шт 367а превысил АСП Кристалл + шт 367а на 11,63 тыс., а АСП Немчиновский 846 + шт 367а ниже АСП Кристалл + шт 367а на 12,92 тью, ед.

Таким образом, применение наиболее комплементарного штамма увеличивает массу клубеньков и активный сим биотический потенциал в отдельные

годы до 50%. Наибольшую сортоспецнфичность к Rhizobium Jupini проявил у люпина жёлтого с.н. 1408 и сорт люпина узколистного Белозёрный ПО.

Величина удельной активности симбиоза (УАС) зависела от метеорологических условий года и биологических особенностей сорта (табл.1). В среднем за три года исследований УАС для сортов люпина жёлтого Дружный ) 65 и Ипутьский составила 6,5, а для с.н. 1408 — 7,2 г азота на 1 кг сырых клубеньков. Заметной роли конкретных штаммов ризобий в изменении УАС люпина жёлтого обнаружено не было. Для сортов люпина узколистного в среднем за три года исследований УАС составила: Кристалл - 83, Дикаф 14 -7,1 г азота на 1 кг сырых клубеньков. За два года исследований сорта Немчи-новский 846, Снежеть, Белозёрный НО в среднем имели УАС равную 7,9, 7,4,7,3 г азота на 1 кг сырых клубеньков соответственно. У этого вида люпина существенное влияние на УАС оказывали штаммы клубеньковых бактерий. Особенно эффективным оказался штамм 385а, а штамм 363а, наоборот, у большинства сортов снижал этот показатель как в сравнении с другими штаммами, так и с контрольным вариантом.

Количество фиксированного азота в наибольшей степени зависело от погодных условий. Так, в 2002 году значение этого показателя было в 1,6 - 2,4 раза ниже по сравнению с 2003 и 2004 годами у люпина желтого, а у люпина узколистного —в 1,4-2 раза (табл. 2).

В контрольном варианте за счёт спонтанной инокуляции местной расой клубеньковых бактерий в засушливый 2002 год было фиксировано в среднем по сортам 98,5 кг/га азота у люпина узколистного, и 114 кг/га азота у люпина жёлтого. В благоприятные по влагообес печен ности 2003, 2004 годы - 182,1, 176,5 кг/га азота у люпина узколистного, и 205,7, 200,4 кг/га азота у люпина жёлтого. Инокуляция семян наиболее комплементарными штаммами обеспечивала увеличение фиксации азота воздуха в среднем на 79,7 - 130,1 кг/га по сравнению с контрольным вариантом у люпина узколистного, и на 39,6-96,1 кг/га у люпина жёлтого.

В благоприятные для азотфиксации годы усвоенный люпином из атмосферы азот составлял до 75,7 % от общей его массы в биологическом урожае люпина жёлтого (с.н, 1408 + штамм 367а). Среди сим биотических систем люпина узколистного этот показатель достигал 80 % (сорт Дикаф 14 + шт 385а). Различия в размерах азотфиксации между сортами люпина жёлтого в

симбиозе с наиболее комплементарным штаммом (367а) составляли до 45,6 кг/га, а у люпина узколистного - ло 90,1 кг.

Таблица 2

Количество фиксированного азота воздуха, кг/га

Сорт Штамм 2002 2003 2004 В среднем за 3 года

Ьирими Меш

Ипугьскнй контроль 87.8 208,5 158,6 151,6

363а 146.3 257,6 260,9 221,6

367а 153,6 295,0 294,4 247,7

385а 140.5 223,0 222,8 195,0

Дружный 165 контроль 96.5 157,5 150,5 134,8

363а 107,6 238,9 227,7 191,4

367а 128.8 286,7 267,2 227,6

385а 96,7 194,7 186,6 159,3

с.н. 1408 контроль 157,6 251,2 292,0 233,6

363а 166,7 305,8 321,6 264,7

367а 176,5 316,7 326,3 273,2

385а 160,6 283,6 298,2 247,5

Ьиртиз апйихМТоКиз

Кристалл контроль 110,0 222,6 211,5 181,4

363а 192,9 307,5 287,7 262,7

367а 180,8 248,9 268,9 232,9

385а 226,1 319,5 320,1 288,6

Дикаф 14 контроль 88,8 157,9 154,6 143,8

363а 109.0 173,3 172,0 151,4

367а 137,5 222,8 223,5 194,6

385а 172,0 244,9 253,7 223,5

Немчиновский 846 контроль 96,6 154,5 - 125,6

363а 150,0 221,4 - 185,7

367а 130,8 179,4 - 155,1

385а 178,9 266,6 - 222,8

Свежеть контроль - 186,2 163,5 174,9

363а - 273,9 272,9 273,4

367а - 236,7 229,8 233,3

385а - 306,6 302,4 304,5

Белозёрный контроль - 189,4 176,2 182,8

363а - 243,3 222,8 233,1

110 367а - 313,6 312,2 312,9

385а - 278,2 283,4 280,8

4. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность посевов люпина

Интенсивность роста растений люпина в вариантах с применением инокуляции заметно возрастала в межфазный период стеблевание — цветение. В контрольных вариантах суточный прирост высоты растений люпина составлял в межфазный период стеблевание - бутонизация 1,2 - 2,3 см, а в вариантах с инокуляцией — до 1,6 - 2,8, в период бутонизация - цветение без ризо-торфина-2,2-2,8, в симбиозе с комплементарными штаммами-2,3— 3 см.

Высота растений люпина жёлтого в 2002 юду была меньше в среднем на 9,7 см по сравнению с благоприятным 2003 годом и на 14 см по сравнению с 2004 годом. У люпина узколистного разница по высоте растений по годам была ещё значительнее, так как этот вид менее устойчив к засухе - на 14,9 см по сравнению с 2003 годом, и на 17 см по сравнению с 2004 годом. Высота стеблей существенно увеличивалась в вариантах с применением комплементарного штамма, а другие штаммы в 2003 году в симбиозе с некоторыми сортами её снижали.

Листовая поверхность достигала максимальной величины 40,3 — 64,4 тыс.м1 на I га у люпина жёлтого и 42,3 - 66,5 тыс. м2 на 1 га у люпина узколистного в фазу цветения и сохранялась на таком уровне в течение 15 — 20 дней, а затем уменьшалась, начиная с фазы сизых бобов в связи с усыханием и опадом листьев нижнего, среднего, а затем и верхнего ярусов. В засушливый 2002 год растения имели площадь листьев в ! ,5 раза меньшую, чем 2003 и 2004 годы.

Дисперсионный анализ показал достоверность влияния инокуляции на размеры листовой поверхности у растений люпина. В благоприятные для симбиоза годы существенное влияние на площадь листьев растений люпина жёлтого оказывали все штаммы, и большинство штаммов - на площадь листьев люпина узколистного. В засушливом 2002 году у растений всех сортов люпина жёлтого достоверное превышение площади листьев наблюдалась в симбиозе со штаммом 367а, у растений сорта Дружный 165 также со штаммом 363а, с.н. 1408 - со штаммом 363а и 385а.

Посевы люпина узколистного в сочетании с наиболее комплементарными штаммами ризобий в благоприятные годы по сравнению с контролем увеличивали размеры листового аппарата растения-хозяина на 4 — 8,2 тыс. м2! га. Максимальных размеров ока достигала у растений сортов Кристалл, Немчи-

новский 846, Снежеть в симбиозе со штаммом 385а, у растений сорта Дикаф 14 - со штаммом 363а, у растений сорта Белозёрный 110 - в симбиозе со штаммом 367а. В неблагоприятных условиях 2002 года инокуляция не оказала существенного влияния на этот показатель.

Фотосинтегическии потенциал посевов люпина изменялся синхронно с нарастанием площади листовой поверхности. Наибольшей величины он достигал в межфазный период цветение - сизый боб при инокуляции и увеличивался в зависимости от условий года на 169. .. 539 тыс. мг сут/ га у люпина жёлтого и на 71, . .356 тыс. м; сут/ га у люпина узколистного. Среди сортов люпина жёлтого выделился с.н. 1408. Его фотосинтетический потенциал за вегетацию составил в 2002 году 1745 - 2011 тыс. мг сут/ га, в 2003 году 2571 - 3002, в 2004 году 2913 - 3408, что выше чем у других сортов на 25. .. 342 тыс. м2 сут/ га. Это объясняется большей площадью листьев, так как фазы развития всех сортов люпина жёлтого были одинаковы по продолжительности. Среди пяти сортов люпина узколистного наибольшими значениями ФП выделялся сорт Кристалл, близкими к нему значениями ФП характеризовались и новые сорта — Снежеть и Белозёрный 110, значения ФП которых в 2004 году превысили значения ФП Кристалла. Максимальными значения ФП были в избыточный по увлажнению 2004 год, и составили для сортов Кристалл, Снежеть, Белозёрный 110 - 3206, 3489, 3426 тыс. мг/га. Самые низкие значения ФП по всем годам исследования отмечены у сорта Дикаф 14, что объясняется как меньшей площадью листьев, так н самым коротким вегетационным периодом, характерным для эпигонального морфотипа. Нашими исследованиями установлена тесная корреляционная связь между количеством биологически фиксированного азота и ФП за вегетацию (табл.4).

У растений люпина жёлтого и узколистного при инокуляции содержание хлорофилла в большинстве вариантов возрастало в 1,5 -2 раза. Но определённой зависимости от вида применяемого штамма нами не выявлено.

Наиболее продуктивно листья люпина желтого работали в 2002 году, хотя площадь листьев была меньше, чем в 2003 и 2004 годах. В среднем по вариантам ЧПФ для сортов люпина жёлтого Ипутьский составляла 8,5 г/ м2 сутки. Дружный 165 - 8,6, с.н. 1408 - 10,5, а сортов люпина узколистного Кристалл -6,1, Дикаф 14-6,1, Немчиновский 846-5,0, Снежеть-5,5, Белозёрный 110 -5,2 г/м1 сутки.

Максимальным значение ЧПФ было а межфазный период бутонизация — цветение, у люпина жёлтого она составляла 5,7 — 9,1, а узколистного — 4 — 8,6 г/ м2 сутки. В этот период идёт интенсивное накопление органического вещества. По мере увеличения площади листьев и возрастающего взаимного их затенения снижается ЧПФ. В период цветение — сизый боб в отдельных вариантах происходило уменьшение её в 1,5 — 2 раза.

Инокуляция оказывала влияние на ЧПФ лишь в тех вариантах, где применялись комплементарные штаммы. В других вариантах она оставалась на том же уровне что и в контроле.

Предпосевная инокуляция семян ризоторфином способствовала увеличению выживаемости растений на 5-7 % у люпина жёлтого и на 5-9% у люпина узколистного. Наблюдения показали, что больше всего растений погибало в первые фазы развития (до фазы цветения), в контрольных вариантах. Самой высокой выживаемостью характеризовались сорта люпина жёлтого в симбиозе со штаммом 367а (85 - 88 %), а сорта люпина узколистного - со штаммом 385а (74-81 %).

5. Урожайность и качество урожая сим биотических систем люпина жёлтого и узколистного

Оценка эффективности сим биотических систем производилась по урожайности семян, зелёной массы и сухого вещества. В среднем за 2002. . . 2004 гг значения этих показателей увеличивались в связи с инокуляцией (табл, 3).

Наиболее эффективным был симбиоз люпина жёлтого со штаммом 367а. Повышение урожая зелёной массы в фазу сизых бобов в этом варианте для с.н. 1408 составило 21%, сортов Дружный 165 и Ипутьский- 18%, Массу сухого вещества этот штамм увеличивал на 20 — 22%, а штамм 363а — 10 — 13%, и лишь на 6-8% - штамм 385а. Существенной была прибавка к контролю и по урожайности семян: для .Дружного 165 - 15%, Ипутьского — 20%, с.н, 1408 - 27%. Наиболее продуктивным был с.н. 1408, сформировавший урожайность семян 27,6 ц/га.

Для сортов люпина узколистного Кристалл, Дикаф 14, Немчиновский 846, Снежеть наиболее эффективным был симбиоз со штаммом 385а. Урожайность зелёной массы увеличивалась на 22, 18, 18,5,19% соответственно;

Таблица 3

Продуктивность люпина под влиянием комплементарных штаммов, _ в среднем за 2002.. .2004 гг_

Урожайность, ц/га

Симбиотическая сбор сбор

система зеленой массы сухого вещества протеина с зелёной семян протеина с

массой семенами

Ltipinus luteus

Ипутъский контроль 409 80,9 14.2 19,4 8,1

шт367а 481 97,0 18,4 23,3 9,8

Дружный 165 контроль 351 69,4 13,2 17,5 7,2

шт367а 413 83,0 17,4 20,2 8,6

с.н. 1408 контроль 479 95,0 18,2 21,7 9,8

шт 367а 580 115,9 19,6 27,6 12,6

Lupin us angustí foli us

Кристалл контроль 391 78,7 13,4 30,2 10,5

шт 385а 476 95,5 17,3 36,9 13,2

Дикаф 14 контроль 285 60,8 8,9 25,4 8,6

шт 385а 336 73,6 12,0 30,0 10,4

Немчиновский контроль 287 60,4 8,7 22,1 7,1

846 шт 385а 340 74,0 П,7 25,6 8,4

Снежеть контроль 385 77,0 11,8 29,8 9,9

шт 385а 459 98,7 16,5 35,6 12,4

Белозёрный контроль 436 97,6 12,8 31,0 10,6

ПО шт 367а 520 111,9 17,8 36,8 13,2

сухого вещества - для сортов Кристалл и Дикаф 14 - на 21%, Немчинов-скиЙ846 - 22%, Снежеть - 28%; семян - для Кристалла - 22%, Снежеть -20%, Дикаф 14 - 18%, Немчиновский 846 — 16%. Самую высокую урожайность семян сформировала система сорт Кристалл + шт 385а (36,9 ц/га). Сорт Белозёрный 110 выделялся тем, что для него наиболее эффективным оказался штамм 367а.

Двухфакторный дисперсионный анализ выявил влияние на элементы структуры урожая как штамма клубеньковых бактерий, так и сорта растения-хозяина, причём эффект от инокуляции усиливался когда микро- и макросимбионт в наибольшей степени соответствовали друг другу. Значительный перевес в сторону фактора штамма наблюдался в наиболее благоприятных для симбиоза условиях 2003 года.

Нашими исследованиями установлена тесная связь урожайности семян и сухого вещества с площадью листовой поверхности растений, массой активных клубеньков и активным симбиотическим потенциалом. В таблице 4 представлены соответствующие коэффициенты корреляции.

В среднем за три года сорта люпина жёлтого накопили азота в урожае зелёной массы в симбиозе с комплементарными штаммами от 279 до 313 кг/га, а сорта люпина узколистного от 187 до 285 кг/га. Нами выявлена высокая степень зависимости между накоплением азота в урожае зелёной массы в фазу блестящих бобов и величиной АСП (табл.4). Коэффициент корреляции у обоих видов близок к 1.

Таблица 4

Связь урожайности семян и сухого вещества люпина с симбиотическим и _фотосннтетическим потенциалом_

Сорт Коэффициент корреляции между

урожайностью семян и урожайностью сухого вещества и Фик-сиро-ванный азот/ ФП Обший азот зеленой массы/ АСП

площадью листьев массой клубеньков АСП плошааью листьев массой клубеньков АСП

Ьириш$ 1шеиз, г =

Ипутьскнй 0.9454 0,8738. 0,8667 0,9945 0,9828 0,9847 0,969 0,9984

Дружный 0,8939 0,8885 0.9096 0,8199 0,9287 0.9920 0,8173 0,9973

С.Н, 1408 0.8398 0,9096 0,8539 0.7936 0,9753 0,9170 0,9177 0,9442

1дц рюиз ап£и$йГо1ш5, г =

Кристалл 0,8518 0,7734 0,7812 0,9001 0,9258 0,9918 0,9090 0,8904

Дикаф 14 0,8217 0,9842 0,9848 0.5336 0,9055 0,9440 0,4693 0,9912

Немчинов-ский 846 0,9513 0,9202 0,9002 0,9850 0,9953 0,9993 0,9922 0,9940

Снежеть 0,9330 0,4773 0,8537 0,9808 0,8548 0,9993 0,9169 0,9996

Белозерный 110 0,8986 0,9708 0,9920 0.9003 0,9560 0,9944 0,9682 0,9962

Доля участия биологического азота в питании растений также увеличивалась под влиянием инокуляции и в среднем за три года у сортов люпина жёлтого достигала 49 - 63%, люпина узколистного — до 56 - 76% в симбиозе с наиболее комплементарными штаммами.

Оптимизация симбиэтической активности за счёт подбора комплементарных пар способствует повышению сбора сырого протеина с единицы площади (табл.З). В среднем у люпина жёлтого с урожаем семян он увеличивался на 19 - 29% относительно контроля, а с урожаем зелёной массы на 8 -32%. У люпина узколистного сбор протеина с урожаем семян увеличился на 18 - 26%; зелёной массы - на 29 - 40%.

Выводы

!. Производственные штаммы ЯЫгоЬшт 1ирШ1 различаются своей штам-моспецифичностью к виду и сорту растения-хозяина, обладают разной степенью комплементарности.

2. Сим биотические системы люпина с участием наиболее комплементарных штаммов отличались высокой симбиотической активностью, масса клубеньков и АСП увеличивались по сравнению с контролем в отдельные годы на 50%. Наибольшую соргоспецифичность к ЕШгоЫит 1ирт1 проявил у люпина жёлтого с.н. 1408, узколистного-Белозёрный ПО.

3. Оптимизация симбиоза подбором комплементарных пар способствовала увеличению высоты стеблей, фотосинтетических показателен посева, лучшей выживаемости растений. Выявлена тесная корреляция между размерами фиксации атмосферного азота н фотосинтетическнм потенциалом.

4. Предпосевная инокуляция семян повышает продуктивность люпина жёлтого и узколистного в условиях серых лесных почв юго-запада Нечерноземья. Размеры прироста урожайности семян, зелёной массы, сухого вещества от инокуляции зависят от степени комплементарности клубеньковых бактерий и сорта растения-хозяина.

5. Биологический азот повысил элементы структуры продуктивности: массу семян, число бобов и семян на растении, массу 1000 семян. Наиболее продуктивным среди сортов люпина желтого был с.н. 1408, урожайность семян которого в симбиозе со штаммом 367а составила в среднем за три года 27,6 ц/га, а среди сортов люпина узколистного - Кристалл — в симбиозе со штаммом 385а - 36,9 ц/га.

6. Наибольшее количество азота посевы люпина накапливали при благоприятных метеорологических условиях в симбиозе с наиболее комплементарными штаммами. У этих симбиотическнч систем накопление азота лре-

вы шало контрольный вариант на 32% у люпина жёлтого, и на 40% у люпина узколистного.

7. Инокуляция семян увеличила долю участия биологического азота в литании растений люпина жёлтого в среднем за три года до 49-63%, узколистного — до 56-76% в зависимости от степени комплементарности симбионтов.

3. Симбиотические системы с высокой степенью комплементарности обоих симбионтов характеризуются лучшим качеством урожая семян и зелёной массы. Содержание сырого протеина увеличивалось в урожае семян в среднем за три года на 0,6-1,2% у люпина жёлтого, что увеличило его сбор на 19-29%, а с урожаем зелёной массы на 8-32%. У люпина узколистного содержание протеина в урожае семян увеличивалось от 0,7 до 1,5 %, сбор протеина с ним на 18-26%, а с урожаем зелёной массы - на 29-40%.

9. Установлена тесная связь урожайности семян и сухого вещества вегетативной массы с площадью листовой поверхности растений, массой активных клубеньков и активным сим биотическим потенциалом. Коэффициенты корреляции, как правило, приближались к 1.

Рекомендации для селекционеров

При селекции люпина на повышение симбиотической активности подбор исходного материала рекомендуется проводить на фоне инокуляции различными вирулентными штаммами ЕШгоЫит 1иртк Это позволит на начальных этапах селекции отобрать наиболее комплементарные из них. При оценке исходного и селекционного материала необходимо использовать фотосинтетические показатели как маркерные признаки. Целесообразно активизировать селекцию клубеньковых бактерий совместно с созданием сортов люпина разных направлений хозяйственного использования.

Рекомендации для производства

В производственных условиях при проведении предпосевной инокуляции семян необходимо использовать ризоторфин, содержащий только наиболее комплементарные районированным сортам штаммы (ШгоЫшп 1ирЫ. В этой связи рекомендуется при организации экологического и государственного сортоиспытания люпина в конкретных почвенно-климатических условиях выявлять наиболее комплементарный для новых сортов штамм клубеньковых бактерий.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Осмоловский, 6.В. Эффективность симбнотических систем люпина жбптого в условиях серых лесных почв / Осмоловский В.В., Рулннская Н.С., Новик // Проблемы производства продукции растениеводства и пути их решения: Мат-лы международ, науч.-практ. конференции - Горки, 2000. — С. 4345.

2. Рулинская, Н.С, Продуктивность некоторых симбиотических систем люпина узколистного ! Рулинская Н.С., Осмоловский В.В., Новик Н.В, // Использование достижений современной биологической науки при разработке технологий в агрономии, зоотехнии и ветеринарии: Мат-лы между народ, науч.-практ. конференции - Брянск, 2002. - С. 53-54.

3. Новик, Н.В, Сортовая отзывчивость люпина узколистного на предпосевную инокуляцию семян ТШгоЫит / Новик Н.В. // Молодые учёные - аграрной науке и производству: Сб. науч. работ молодых учёных-аграриев Центрального федерального округа. Вып. 1 - Брянск, 2003, - С. 6-8.

4. Новик, Н.В. О целесообразности симбиотической селекции люпина / Новик Н.В. // Молодые учёные - аграрной науке и производству: Сб. науч. работ молодых учёных-аграриев Центрального федерального округа. Вып. 1 -Брянск, 2003. - С. 8-10.

5. Рулинская, Н.С. Влияние комплексной бактеризации семян на продуктивность симбиотической системы люпина узколистного / Рулинская Н.С., Осмоловский В.В., Новик Н.В. // Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства: Мат-лы науч.-практ. конференции - Брянск, 2004. - С285-287.

6. Новик, Н.В, Эффективность азотфиксирующей симбиотической системы люпина узколистного сорта Дикаф 14 / Новик Н.В., Рулинская Н.С., Осмоловский В.В. // Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства: Мат-лы науч.-практ. конференции - Брянск, 2004.-С. 240-242.

Подписано к печати 26.05,05г. Формат 60ч84, 1/16. Бумага печатная. _У сл.п. л. 1.0. Тираж 100 экз. Изд. №788._

Издательство Брянской государственной сельскохозяйственной академик 243Э65, Брянская обл., Выгоннчскнй район, п. Кокино, БГСХА