Ефективність передпосівної обробки насіння сої біоінокулянтами за різних строків обробки

Важливу роль у сівозміні відіграє соя як азотфіксувальна рослина, завдяки якій до біологічного кругообігу залучається атмосферний азот, частина якого використовується для формування урожаю, а частина залишається в ґрунті. Це робить сою цінним попередником для наступних культур сівозміни. Підвищення активності симбіотичного апарату сої можливе шляхом передпосівного нанесення на насіння ризобій. Втім різні штами цих бактерій відзначаються індивідуальною активністю і стійкістю до умов довкілля. Крім того, економічна доцільність проведення технологічних операцій при вирощуванні культури часто вимагає завчасної передпосівної обробки насіння біоінокулянтами. Тому, з урахуванням різних ґрунтово-кліматичних умов, вибір ефективного інокулянта та правильного строку проведення передпосівної обробки насіння залишається важливим питанням для аграріїв. 

Передпосівна обробка насіння інокулянтами сої — це один з основних заходів, спрямованих на використання біологічного азоту. Азотфіксація проходить в особливих утвореннях — бульбочках, що формуються за рахунок симбіозу рослини з азотфіксувальними мікроорганізмами. Бульбочки мають вигляд невеликих потовщень на коренях, заселених колоніями ризобій. Обробка насіння біоінокулянтами покликана збільшити ефективність цього симбіозу, оскільки виведені штами бульбочкових бактерій мають кращі продуктивні властивості. За оптимальних умов, завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями роду Bradyrhizobium, соя здатна засвоювати до 150-200 кг/га біологічного азоту, забезпечуючи власні потреби на 60-70%, а також значною мірою накопичувати доступні форми фосфору і калію.

Експериментальні дані показали, що успішна інокуляція бобових відбувається тоді, коли титр бульбочкових бактерій складає не менше 104 клітин на 1 г ґрунту. Високоякісні інокулянти забезпечують потрапляння не менше, ніж 2 × 10³ клітин бактерій на одну насінину. 

Завдяки симбіозу з ризобіями рослини бобових культур не тільки менш залежні від наявності сполук азоту в ґрунті, але й більш стійкі до дії стресових чинників, поліпшується фітосанітарний стан їхніх посівів, зростає інтенсивність фотосинтезу та збільшується, в середньому, на 20–35 % урожайність насіння сої та на 5–6 % — вміст у зерні білка.

Бульбочки на коренях сої формуються здебільшого в орному шарі (до 15 см), на головному корені та бокових корінцях

Неможливість обробки великих обсягів насіння сої біоінокулянтами в день сівби культури спонукає аграріїв до їх завчасної обробки. Позитивний вплив завчасної обробки насіння сої біоінокулянтами на продуктивність відзначено в роботах ряду науковців. Водночас дослідники вказують, що як засоби протекторної дії для бактеріальних клітин використовують цукри, полімери та різні інертні речовини, що дає змогу забезпечити формування ефективних симбіотичних систем. Як захисні молекули для бактеріальних клітин науковці розглядають також речовини, синтезовані самими мікроорганізмами, наприклад полігідроксибутират або біоплівка. Втім дія інокулянтів на рослину за завчасної обробки насіння є недостатньо дослідженою. 

Саме тому з метою вивчення впливу завчасної обробки насіння біоінокулянтами вітчизняної та іноземної селекції на формування симбіотичного апарату, індивідуальну та насіннєву продуктивність рослин сої у 2022-2024 рр. в Інституті кормів та сільського господарства Поділля НААН в лабораторії технології вирощування сої та зернобобових культур було проведено відповідні дослідження.

У досліді висівали сою сорту Титан селекції Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН. Це ранньостиглий сорт з вегетаційним періодом110-115 днів. Норма висіву — 600 тис. шт. схожих насінин/га. Агротехніка вирощування культури — загальноприйнята для зони, окрім заходів, що вивчалися. Попередником сої були зернові колосові. Облікова площа ділянки –27 м², повторність — чотириразова, розміщення дослідних ділянок систематичне.

Ґрунт дослідної ділянки — сірий лісовий середньосуглинковий на лесі. Агрохімічна характеристика ґрунту: рН (сольове) — 5,1; вміст гумусу — 2,1 %;вміст азоту, що легко гідролізується — 30,1 мг/кг; фосфору (Р₂О₅) — 133,98 мг/кг,калію (К₂О) — 132,87 мг/кг. Насиченість основами — 18,71 мг.екв/100 г.

Оцінку кількості та маси бульбочкових бактерій проводили згідно «Методика проведення дослідів по кормовиробництву», 1994 р., облік урожаю здійснювали методом суцільного обмолочування зерна з кожної ділянки з наступним перерахунком на 14 % базисну вологість Отримані результати досліджень обробляли дисперсійним, кореляційним і регресійним методами аналізу спеціальних прикладних програм Excel-16.0.

Досліджували завчасну обробку насіння сої біоінокулянтами вітчизняної та іноземної селекції за схемою:

1. Контроль (без інокуляції).
2. Різолайн, 3 л/т + Різосейв, 1 л/т, обробка в день сівби.
3. Різолайн, 3 л/т + Різосейв, 1 л/т, обробка за 19-21 днів до сівби.
4. Різолайн, 3 л/т + Різосейв, 1 л/т, обробка за 40-45 днів до сівби.
5. Андеріз, 2,0 л/т+ Різосейв, 1 л/т, обробка в день сівби.
6. Андеріз, 2,0 л/т + Різосейв, 1 л/т, обробка за 19–21 днів до сівби.
7. Андеріз, 2,0 л/т + Різосейв, 1 л/т, обробка за 40–45 днів до сівби.
8. Хістік, 4 кг/т обробка, обробка в день сівби (вологий метод).
9. Хістік, 4 кг/т, обробка за 19–21 днів до сівби (вологий метод).
10. Хістік 4 кг/т обробка за 40-45 днів до сівби (вологий метод).
11. Ризоактив, 2 л/т, обробка обробка в день сівби.
12. Ризоактив, 2 л/т, обробка за 19–21 днів до сівби.
13. Ризоактив, 2 л/т, обробка за 40–45 днів до сівби.

Різолайн^тм-р — біоінокулянт вітчизняної селекції, створений на основі азотфіксувальних бактерій та продуктів їхньої життєдіяльності. Призначений для обробки насіння для інтенсифікації бульбочкоутворення та фіксації атмосферного азоту. Інокулянт позитивно впливає на врожайність, вміст протеїну, жиру та вітамінів групи В у насінні. Склад: концентрат бактерій, симбіотичних до сої Bradyrhizobium japonicum. Загальне число життєздатних клітин — (2,0– 6,0) × 10⁹ КУО/см³.

Андеріз-р — біоінокулянт вітчизняної селекції, який складається з двох компонентів. Компонент 1 — живі клітини азотфіксувальних бактерій та продуктів їхньої життєдіяльності; компонент 2 — живі клітини гриба Penicillium bilaіi, що мобілізують фосфор, та продукти його життєдіяльності. Препарат призначений для обробки насіння, для інтенсифікації бульбочкоутворення та фіксації атмосферного азоту, а також мобілізації фосфору з ґрунтових фосфатів. Інокулянт підвищує врожайність та якісні показники насіння. Склад: концентрат бактерій, симбіотичних до сої Bradyrhizobium japonicum, та грибів Penicillium bilaіi, що мобілізують фосфор. Загальне число життєздатних клітин — (1,0–3,0)×10⁹ КУО/см³.

Різосейв®-р — протектор, призначений для закріплення та пролонгації дії інокулянтів і мікоризних препаратів на насінні за 30 діб до висіву. Ризоактив — біоінокулянт вітчизняної селекції, призначений для передпосівної обробки насіння сої для покращення азотного живлення рослин шляхом ефективного здійснення процесу біологічної фіксації азоту. Інокулянт підвищує врожайність та вміст білка в насінні. Склад: три штами бульбочкових бактерій Bradyrhizobium japonicum.Загальне число життєздатних клітин — 5х10⁹ КУО/мл.

Хістік — біоінокулянт іноземної селекції на стерильній торфовій основі,призначений для обробки насіння сої для підвищення симбіотичного потенціалу рослин завдяки акумуляції рослинами азоту в доступній формі та отримання стабільного врожаю за несприятливих умов вирощування. Склад: бактерії роду Bradyrhizobium japonicum (штам 532 C). Загальне число життєздатних клітин — 4х10⁹ КУО/г.

Погодні умови за роки досліджень дещо відрізнялись від середньобагаторічних показників. Протягом вегетаційного періоду сої температура повітря за місяцями перевищувала середньобагаторічні показники,в середньому за роки досліджень, на 0,5 °С у 2022 р., на 2,0 °С — у 2023 р. та на 2,9 °С — у 2024 р. Надмірна кількість опадів (+153 мм до норми) спостерігалась у 2022 р., водночас дефіцит вологи (-87,2 і -85,7 мм) фіксувався у 2023 та 2024 рр. За гідротермічним коефіцієнтом у 2022 р. забезпечення вологою було надмірним(ГТК — 1,89), а 2023 та 2024 рр. відзначились слабкою посухою (ГТК 0,78 та0,79). Водночас нерівномірність опадів за місяцями спричинила сильний дефіцит вологи у травні та серпні 2023 та 2024 рр., що мало значний вплив на симбіотичну та насіннєву продуктивність культури. 

Результатом формування бобово-ризобіальної системи є утворення симбіотичного апарату у вигляді кореневих бульбочок, а їхня поява є необхідною умовою реалізації азотфіксувального потенціалу цієї системи

Результати дослідження. Заміна біологічним азотом значної частини мінеральних азотних добрив, які використовуються у вирощуванні бобових культур, можлива лише за високої інтенсивності процесу фіксації атмосферного N2. Тому для формування високоефективних симбіотичних систем необхідно цілеспрямовано добирати партнерів симбіозу за їх компліментарністю (чіткою відповідністю). 

За результатами досліджень Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН, які проводились впродовж 2001–2010 рр., виявлено, щонайбільш адаптивними і комплементарними штамами бульбочкових бактерій в умовах Лісостепу правобережного на сірих лісових ґрунтах є: 71-Т, 634 б, Х-2,№ 36 та № 22, які забезпечили найвищу урожайність насіння сої сорту Феміда (2,36–2,43 т/га) та сорту Агат (2,81–2,84 т/га), що більше на 10,3–13,6 % порівняно з ділянками без інокуляції.

Результатом формування бобово-ризобіальної системи є утворення симбіотичного апарату у вигляді кореневих бульбочок, а їхня поява є необхідною умовою реалізації азотфіксувального потенціалу цієї системи. Бульбочки на коренях сої формуються здебільшого в орному шарі (до 15 см), на головному корені та бокових корінцях. Фіксація азоту й надходження його в рослину найінтенсивніше відбувається за температури повітря 24…28 °C і відносній вологості 40-60 %.
За результатами досліджень встановлено, що ефективність інокуляції насіння сої залежала від вибору біоінокулянта та терміну обробки ним насіння. Відзначено, що інокуляція насіння бульбочковими бактеріями збільшує масу кореневої системи рослин сої на 20–51 %, кількість бульбочок на рослині — на 20–106 %. Найбільшу масу кореневої системи (28,20–33,42 г/рослину) помічено за всіх строків обробки насіння біоінокулянтом Андеріз (табл. 1).

Таблиця 1. Вплив передпосівної обробки насіння біоінокулянтами на формування симбіотичного апарату рослин сої у фазі цвітіння 
(у середньому за 2022-2024 рр.)

Це підтверджує попередні висновки низки дослідників про те, що обробка насіння сої бактеріальними препаратами — інокулянтами — покращує нодуляційну здатність бульбочкових бактерій, збільшуючи кількість та масу активних бульбочок, відповідно на 32–55 % та 28–145 %, за щільної фонової популяції ризобій. 

Слід зазначити, що найвища ефективність біоінокулянтів простежується за обробки насіння в день сівби культури. Кількість бульбочок до контрольного варіанту підвищувалася за обробки насіння біоінокулянтом Різолайн на 106, Андеріз — 108, Хістік — 64 і Ризоактив — 87 %, а їхня маса зростала на 32, 22, 17 і18 % відповідно.

Завчасна обробка насіння сої, яку провели за 19–21 добу до сівби, знизила активність формування симбіотичного апарату рослин, порівняно з обробкою в день сівби, на 6–20 % — загальну кількість бульбочкових бактерій та на 5–20 % — їхню масу. Втім застосування біоінокулянтів за цього строку все ж було ефективним,оскільки кількість бульбочок до контролю збільшувалась за обробки насіння Різолайном на 79 %, Андерізом — на 87 %, Хістіком — на 34 %, а їхня маса, відповідно,підвищилась на 19, 12, 12 %. Водночас, за інокуляції Ризоактивом, бульбочок було більше на 20 %, ніж на контролі, а їхня маса була нижчою на 15 %.

Розширення терміну передпосівної обробки насіння біоінокулянтами до40–45 діб перед сівбою додатково знижувало активність формування симбіотичного апарату, порівняно з обробкою у день сівби та за експозиції за 19–21 добу. Попри це, за використання всіх інокулянтів кількість бульбочок до контролю зросла, а от їхня маса у варіантах з Хістік та Ризоактив зменшилась на 15 і 22 %.

Слід зазначити, що найбільша кількість бульбочок до контролю за всіх строків обробки фіксувалась на варіанті, де застосовувався інокулянт Андеріз, а маса бульбочок — там, де обробку проводили інокулянтом Різолайн, що можна пояснити конкурентною здатністю та вірулентністю штамів бульбочкових бактерій, які входять до складу цих препаратів.

Одним із об’єктивних факторів, які впливають на реалізацію потенціалу продуктивності сої є рівень індивідуальної продуктивності рослин. Відзначено,що інокуляція насіння сої біоінокулянтами за різних строків сівби позитивно впливала на індивідуальну продуктивність рослин. Водночас найбільш ефективно відбувалося формування структури врожаю за інокуляції насіння сої в день сівби. Кількість бобів, залежно від біоінокулянту, зростала до контролю на 16,0–22,0 шт., кількість насіння — на 25,7–68,6 шт., маса насіння — на 4,1–12,3 г, маса 1000 насінин — на 7,3–18,5 г (табл. 2).

Таблиця 2. Індивідуальна продуктивність рослин сої залежно від виду біоінокулянта та строків передпосівної обробки насіння(у середньому за 2022-2024 рр.)

Обробка насіння бульбочковими бактеріями за 19–21 добу до сівби також суттєво впливала на формування індивідуальної продуктивності, прибавка до контролю становила: кількості бобів — 10,4–26,6 шт., кількості насінин — 21,2–50,3 шт., маси насіння — 2,19–7,35 г, маси 1000 насінин — 5,8–15,2 г, а за 40–45 діб,відповідно, 5,2–12,3 шт., 3,2–21,3 шт., 1,132,88 г та 3,39,5 г. Формування найвищих показників індивідуальної продуктивності рослин сої (кількість бобів та насінин, маса насіння з рослини, а також маса 1000 насінин) спостерігалося за інокуляції насіння біоінокулянтом Андеріз за всіх строків обробки насіння.

У досліді простежується позитивний вплив біопрепарату на кореневу систему рослин, кількість та масу бульбочок, що в свою чергу впливає на індивідуальну продуктивність та врожайність сої. Слід зазначити, що врожайність насіння сої прямо залежить від штаму бульбочкових бактерій, які входять до складу біопрепарату, їхньої конкурентоздатності та вірулентності, завдяки яким і відбувається формування більшої кількості та маси бульбочок на кореневій системі сої. 

Передпосівна обробка насіння сої біоінокулянтами як у день сівби, так і за 40-45 діб до неї, активізувала утворення бульбочкових бактерій на коренях рослин, сприяла розвитку кореневої системи, мала позитивний вплив на індивідуальну продуктивність та врожайність насіння со

Збільшення симбіотичної продуктивності підвищує забезпечення рослин сої азотом, що, в свою чергу, сприяє росту рослин та формуванню більшої маси кореневої системи, підвищуючи її здатність до поглинання води і поживних речовин. Внаслідок позитивних змін, які поліпшують живлення рослин, зростає їхня індивідуальна продуктивність та урожайність насіння сої. 

Інтегральним показником ефективності будь-якого технологічного прийому вирощування сільськогосподарських культур є врожайність.

Інокуляція насіння бульбочковими бактеріями справляла позитивний вплив не тільки на кореневу систему рослини та утворення бульбочок на ній, але суттєво впливала на структурні показники врожаю та урожайність, що прослідковувалось за різних строків обробки насіння (табл. 3). Так за завчасної обробки насіння за 40–45 діб до сівби Різолайном, Андерізом, Хістіком, Ризоактивом прибавка врожайності насіння до контрольного варіанту (без інокуляції) становила 0,21; 0,23; 0,15, та 0,19 т/га відповідно. Інокуляція насіння за 19–21 добу до сівби сприяла зростанню врожайності, відповідно, на 0,26; 0,36; 0,23; 0,23 т/га.

Таблиця 3. Урожайність сої залежно від виду біоінокулянта та строків обробки насіння по роках, т/га

Найбільший ефект виявлено за інокуляції насіння біоінокулянтами в день сівби, прибавка врожайності насіння до контролю склала, відповідно, 0,36, 0,43, 0,30, 0,31 т/га.

Кращим за урожайністю за всіх строків обробки насіння (+ 0,23, + 0,36,+ 0,43 т/га) виявився варіант, де проводилася обробка насіння біоінокулянтом Андеріз, 2 л/т + Різосейв 1 л/т.

Висновки 

Передпосівна обробка насіння сої біоінокулянтами як у день сівби, так і за 40-45 діб до неї, активізувала утворення бульбочкових бактерій на коренях рослин, сприяла розвитку кореневої системи, мала позитивний вплив на індивідуальну продуктивність та врожайність насіння сої. Прибавка врожайності насіння до контролю становила 0,15–0,43 т/га, або 7,0–20,0 %.

Збільшення терміну завчасної обробки насіння сої послаблювало позитивний вплив біоінокулянтів на формування симбіотичного апарату рослин, їхню індивідуальну продуктивність та врожайність насіння. За інокуляції в день сівби прибавка врожайності насіння до контролю становила 14,0–20,0 %, за 19–21добу — 10,0–16,0 % і за 40–45 діб — 7,0–11,0 %.

Найефективнішою була передпосівна обробка насіння препаратом Андеріз, 2,0  л/т + Різосейв, 1,0 л/т. Прибавка врожайності насіння до контролю становила за обробки в день сівби 0,43 т/га (20,0 %), за 19–21 добу — 0,36 (16,0 %), за 40–45 діб — 0,23 т/га (10,0 %).

С. Кобак, кандидат с.-г. наук, с.н.с., завідувачка лабораторії технології вирощування сої та зернобобових культур,
В. Чорна, кандидат с.-г. наук, старший науковий співробітник лабораторії технології вирощування сої та зернобобових культур, Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН

А. Дацько, кандидат с.-г. наук, науковий співробітник відділу наукових кадрів аспірантури та правового забезпечення, Інститут овочівництва і баштанництва НААН України