Абортівність сої: добриво для вирішення проблеми
![Абортівність сої: добриво для вирішення проблеми фото, ілюстрація](https://propozitsiya.com/sites/default/files/styles/580x/public/field/image/clipboard01_3.jpg?itok=pjJbvaZh&v=1706494939)
Формування високопродуктивних агрофітоценозів сої значною мірою залежить від рівня реалізації генетичного потенціалу її сортів. На 2016 р. до Державного реєстру сортів рослин, придатних для поширення в Україні, занесені 185 сортів сої: з них 108, або 58%, — вітчизняної селекції та 77 сортів, або 42%, — іноземної, з потенціалом урожайності 5,0–6,0 т/га. Проте за останні п'ять років урожайність сої в Україні не перевищувала показника 2,3 т/га, тобто реалізація генетичного потенціалу сортів сої у виробництві становить 38–46%.
Однією з причин низької реалізації генетичного потенціалу культури є масова абортивність та опадання бутонів, зав'язі й бобів. Сої властивий відносно тривалий період цвітіння. Між появою першої та останньої квітки проходить до шести тижнів, однак для більшості сортів нормальним є період три-чотири тижні. Квітка сої є самозапильною, й, на жаль, у цієї культури не від кожної квітки утворюються плоди.
Абортивність у процесі цвітіння та плодоношення — це припинення розвитку генеративних клітин, затримання запліднення й загибель зародка, що є результатом різних порушень, які виникають задовго або під час дозрівання статевих елементів, запліднення, формування бобів і насіння.
Однією з причин абортивності є реакція несумісності. У цьому разі можуть негативно впливати зовнішні покриви насіннєвих бруньок або ж специфічні інгібітори, внаслідок чого відбуваються абортування запліднених яйцеклітин і загибель зародків. Фенотипічно абортивність проявляється в обпаданні бутонів і квіток, дегенерації й партенокарпії бобів, а також у недорозвиненості окремих або всіх насінин у зовнішньо нормальних бобах.
Абортивність квіток, яку визначають за співвідношенням кількості бобів на рослині (разом з опалими) і квіток, у сої доходить до 75% і більше, що дуже знижує врожаї насіння. У сої з індетермінантним типом росту абортивних квіток більше, ніж у детермінантних і напівдетермінантних сортів. У сортів із довгим стрижнем квіткових китиць абортивність квіток теж збільшується. Менше опадає квіток, розміщених у центральній частині рослини, більше — на верхівках гілок і головного стебла.
Абортивність бобів визначається співвідношенням опалих бобів і суми тих, що утворилися. Вона спосте-рігається за сильної повітряної та ґрунтової посухи, нестачі в живленні рослини бору й цинку, за дуже довгого світлового дня та ураження хворобами й шкідниками. Особливо негативно впливає на абортивність нестача вологи протягом 2–3 тижнів після бутонізації, яка призводить до недружного цвітіння та ослаблення росту рослин. Опадання бобів, як і їхнє утворення, має сортову специфіку. Найбільше формується бобів і менше опадає їх у сортів, які за класифікацією В. Б. Енкена належать до слов’янського підвиду. До 75% бобів у сої абортується через нестачу цукрів, калію та азоту, а більше їх зберігається у тих сортів, які характеризуються підвищеною інтенсивністю фотосинтезу. Абортивність насіння іноді досягає до 40% і вище, що залежить від сорту й умов вирощування.
Причинами значних втрат рослиною плодоелементів є насамперед стрес, викликаний ґрунтово-кліматичними умовами вирощування сої, а звідси й незбалансованість системи її мінерального живлення.
Як стрес впливає на продуктивність рослин?
По-перше, порушується гормональний баланс. Гормони керують усіма біохімічними процесами. Вони визначають, які продукти (речовини) потрібно виробляти, їхню кількість і напрямок пересування (які частини будуть рости: коріння, пагони або плоди).
По-друге, змінюються фізіолого-біохімічні процеси в клітинах (знижується вироблення продуктів фотосинтезу, енергії для хімічних перетворень).
По-третє, руйнуються органели клітини (хлоропласти, мітохондрії), накопичуються токсичні продукти розпаду (аміак та ін.), що викликає підкислення (рН) клітинного соку й зниження резистентності до захворювань і шкідників.
По-четверте, відмирають листки та коріння, абортуються плодоелементи, формується низький урожай, знижується якість продукції. Залежно від терміну дії стрес-фактора зменшується потенціал продуктивності рослин — від 3 до 100%.
Однією з причин розбалансованості системи живлення сої є доступність елементів живлення, що визначається вмістом розчинних форм цих важливих елементів.
Фактори, які впливають на доступність елементів живлення рослин: реакція ґрунтового розчину, взаємовплив елементів живлення, вологість ґрунту. Зниження доступності елементів за певної реакції ґрунтового розчину: утворення нерозчинних сполук, зменшення або зростання рухливості елементів (повільне пересування або вимивання), збільшення конкуренції з іншими іонами.
Підвищена кислотність ґрунту негативно позначається на рості й розвитку рослин сої через зменшення доступності низки мезо- (Cа, Mg) і мікроелементів (Mo) і, навпаки, збільшення розчинності токсичних сполук (Mn, Al, Fe, B та ін.), а також погіршення фізичних властивостей ґрунту.
Співвідношення елементів живлення в ґрунтовому розчині впливає на споживання їх рослинами. Надлишок одних елементів зумовлює або посилення поглинання інших (синергізм), або зниження (антагонізм).
Наприклад, надлишок азоту в ґрунті спричинює дефіцит калію для живлення рослин, надлишок кальцію — дефіцит фосфору, магнію, надлишок сірки перешкоджає поглинанню молібдену тощо. Прикладами синергізму іонів є зв’язки Са-В, P-Cu, Fe-Mn та ін.
За збільшення вологості ґрунту відбувається вивільнення К із кристалічної решітки мінералів, збільшується доступність Mn, Al, Fe завдяки переходу елементів із двовалентного в тривалентний стан. За дефіциту вологи відбуваються зворотні процеси. Особливо соя та інші бобові відчувають дефіцит Mn за умов посухи.
Зниження доступності елементів живлення в ґрунті внаслідок: зв’язування у важкорозчинні форми або ж у форми, що важко засвоюються; конкурентних відносин іонів; зменшення рухливості елементів живлення — призводять до зменшення ефективності основних добрив, порушення фізіологічних реакцій, дисбалансу фітогормонів і зниження продуктивності рослин.
У сої негативні наслідки від підвищеної кислотності проявляються у зниженні польової схожості насіння, пригніченні роботи симбіотичного апарату та імунітету до захворювань, хлорозах листків, порушенні мінерального живлення через зниження доступності Р, Са, Мо. Критична кислотність ґрунту для роботи симбіотичного апарату становить рН 4,2, у період цвітіння сої — нижче рН 5,5. Втрати врожаю становлять від 30 до 50%. Суттєвою причиною абортивності плодоелементів та зниження врожайності насіння сої є дефіцит вологи. Упродовж вегетаційного періоду культури потреба у волозі різна залежно від фаз онтогенезу. Під час проростання насіння поглинає від 130 до 160% вологи його маси.
Упродовж вегетації соя здатна витримувати 3–4-тижневі повітряну та ґрунтову посухи завдяки своїй біологічній особливості, а саме: значній вологовіддачі, наявності опушення, великої кількості вільних амінокислот, що каталізують біохімічні процеси та зменшують стресову ситуацію від цього негативного чинника в період цвітіння — утворення бобів, що припадає на жаркий період вегетації. У цей період транспіраційний коефіцієнт становить 240, а вологоспоживання — 31% загальної потреби (близько 5,5 тис. м3/га). Максимальні показники транспіраційного коефіцієнта — понад 900 — відзначені у період сходи — бутонізація та утворення бобів — наливання насіння, а максимальне водоспоживання — близько 40% — у фазі утворення бобів — наливання насіння. Проте за значного дефіциту вологи, особливо у найкритичніший період для сої щодо вологозабезпечення, який включає фази цвітіння — формування бобів — наливання насіння, відбувається захисна реакція рослинного організму, що призводить до абортивності плодоелементів. Втрати врожаю сої можуть сягати 40–90%.
Наступною причиною абортивності квіток є надмірне перезволоження ґрунту. Насичення ґрунту водою зменшує кількість кисню, доступного для бактерій і коренів рослин сої. За 24 години затоплення ґрунту концентрація кисню може бути близька до нуля. Негативними наслідками перезволоження ґрунту для сої є дефіцит Р та Мо, хлорози листків, відмирання коріння та бульбочкових бактерій, кореневі гнилі, у фазі сходів — загибель рослин. Втрати врожаю за перезволоження ґрунту в період сходів можуть становити 30–100%, у фазі цвітіння — 25–35%.
Ще однією причиною абортивності плодоелементів є понижені та підвищені температури повітря й ґрунту. Температура ґрунту має прямий вплив на діяльність кореневої системи, поглинання елементів живлення, відіграє велику роль у біологічних і хімічних процесах, що визначають напрямок і швидкість перетворення поживних речовин у ґрунті.
Посилення життєдіяльності мікроорганізмів, використання азоту й фосфору зростають із підвищенням температури ґрунту. Надходження в рослини азоту та фосфору за температури ґрунту 5°С майже втричі менше, ніж за температури 20°С.
Соя дуже чутлива до понижених температур повітря в період цвітіння. За цвітіння сої оптимальна температура повітря має бути 21…22°С. Зниження теплової температури до 14°С призводить до припинення росту й розвитку рослини. Довготривалий період, за якого температура повітря не «дотягує» до оптимальних показників, спричинює значне затримання початку фази цвітіння. Зниження потрібної середньодобової температури лише на 1оС затримує настання цвітіння на декілька діб. Втрати врожаю можуть становити 10–50%.
Висока температура повітря ушкоджує клітинні мембрани та білки. Білки-ферменти денатурують за різної температури, зазвичай, вище ніж 40...45°С. Денатурація ферментів призводить до порушення узгодженості процесів обміну. Накопичуються розчинні азотисті сполуки та інші токсичні проміжні продукти обміну, в результаті відбувається загибель клітин.
Висока температура гальмує процеси як фотосинтезу, так і дихання рослини. Особливо чутливим до підвищеної температури є фотосинтез. Депресія цього процесу зазвичай починається вже за температури 35…40°С. За підвищених температур зменшується активність фітогормонів, різко падає активність гіберелінів, знижується вміст ауксинів, що є однією з причин гальмування процесів росту, абортивності бобів, зниження кількості зерен у бобах.
Ураховуючи вищенаведені причини абортивності плодоелементів у рослин сої, в Інституті кормів та сільського господарства Поділля НААН шукають шляхи вирішення цієї проблеми.
Як підвищити ефективність використання добрив?
Якщо цілеспрямовано застосовувати елементи технології вирощування сої, можна значно знизити негативний вплив стрес-фактора. Рослини з оптимальним статусом поживних елементів мають найвищий ступінь резистентності. За відхилення концентрації елементів живлення від рівня цього оптимуму, а також за несприятливих умов підвищується чутливість рослин до хвороб.
Мінеральне живлення — один із основних регульованих чинників, який застосовують для цілеспрямованого управління ростом і розвитком рослин задля одержання високого та сталого врожаю сої. Зазвичай елементи живлення розглядають як будівельний матеріал, необхідний для кращого росту та врожайності рослин. Однак мінеральні елементи впливають на врожайність рослин, вони не тільки покращують параметри росту та формування елементів структури врожаю, а й підвищують імунний статус рослини, опірність або чутливість до патогенів (екологізований захист рослин).
Основне добриво (N, Р, К) під сою та інші зернобобові культури слід вносити під основний обробіток ґрунту (восени) або під передпосівну культивацію (навесні) для запобігання втратам через розкладання на повітрі. Внесення повної дози добрив під час сівби створює підвищену концентрацію солей у кореневій зоні й знижує схожість насіння, затримує ріст, перешкоджає розвитку бульбочок.
Різноманітні стрес-фактори, що упродовж вегетаційного періоду впливають на фізіологічні процеси рослин, значно знижують ефективність застосування доз основних добрив, навіть якщо вони розраховані дуже точно, з урахуванням усіх характеристик ґрунту й сортових особливостей рослин. Причина — порушення гормонального балансу.
Наслідки: слабкий розвиток кореневої системи; втрата поглинальної здатності коренів; порушення фізіологічних процесів у тканинах листка; зниження транспортних функцій флоеми й ксилеми; перерозподілення асимілятів, виживання шляхом зменшення врожаю.
Для підвищення ефективності застосування основних добрив у ґрунтово-кліматичних умовах, які змінюються та створюють стресову ситуацію для рослин і знижують засвоєння елементів живлення, є спеціальні агрозаходи, що коригують мінеральне живлення на кожній стадії розвитку культури:
— передпосівна обробка насіння;
— позакореневе (листкове) підживлення.
Застосування комплексних добрив, до складу яких входять макро- та мікроелементи, для передпосівної обробки насіння разом із бактеріальними препаратами та протруйниками потрібне для успішного подолання рослиною стресу у фазі проростання та сходів, що в подальшому позитивно вплине на ріст і розвиток сої.
За результатами досліджень лабораторії технології вирощування сої та зернобобових культур Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН використання для передпосівної обробки насіння композиції, що містила: інокулянт + протруйник + комплексне добриво, — забезпечило зменшення абортивності квіток та бобів, відповідно, на 9,5 та 9,0% та збільшення врожайності насіння сої сорту Монада — 0,45 т/га (табл. 1).
Достатня кількість елементів живлення в ґрунті ще не гарантує високу врожайність. Різні біотичні та абіотичні стреси мають вплив на доступність елементів живлення та засвоювальну здатність кореневої системи рослин сої.
Калій і нітратна форма азоту можуть бути легко вимиті з ґрунту, тоді як фосфор хімічно зв’язується кальцієм і магнієм, утворюючи важкорозчинні сполуки тощо. За знижених температур сповільнюється споживання елементів живлення: фосфору — за температури 10...11°С, нітратного азоту — 5...6°С, калію — за 7...8°С.
За останні два десятиріччя особливого значення як джерела мікроелементів набули хелати (компенсонати) — внутрішньокомплексні сполуки органічних речовин із металами (В, Мо, Zn тощо). Вони не поглинаються ґрунтом, проте засвоюються рослинами та мають кращий ефект, ніж органічні сполуки мікроелементів. Ефективність хелатів у 10–15 разів вища, ніж відповідних сульфатів мікроелементів.
Як відомо, соя, починаючи з фази третього трійчастого листка, стає дуже чутливою до нестачі фосфору. Саме в цей період відзначено дефіцит вологи, що обмежує живлення кореневою системою цього елемента. До того ж на ґрунтах із високим умістом органічної речовини в цей самий період спостерігають дефіцит марганцю. На ґрунтах, які характеризуються низьким умістом органічних речовин, досить часто виявляють нестачу цинку. Слід зазначити про високу вимогу сої до магнію й сірки, яких для формування врожаю на рівні 3,0 т/га соя використовує відповідно 40–60 і 30–50 кг. Тому саме у фазі третього трійчастого листка — бутонізації варто провести позакореневе підживлення багатокомплексними хелатними сполуками, які мають підвищений уміст фосфору в поєднанні з марганцем, магнієм, сіркою, цинком та молібденом. Це забезпечить інтенсивний ріст і розвиток рослин, підвищить стійкість до високих температур і коефіцієнт використання елементів живлення з ґрунту та активізує утворення кореневих бульбочок.
Досить важливим періодом органогенезу в сої є фаза бутонізація — початок цвітіння. З цього часу починається інтенсивний ріст і розвиток рослин сої та закладання майбутнього врожаю. І саме в цей період соя відчуває дефіцит бору. Найбільше ця проблема характерна для посівів на ґрунтах із підвищеною кислотністю та за умов недостатнього зволоження або посухи. Застосування багатокомпонентних добрив із підвищеним умістом бору прискорить процес росту пилкових трубок, активізує процеси цвітіння, збільшить кількість квіток та насіння в рослині. Для сої найважливішими є два перші підживлення багатокомпонентним добривом, коли культура найкраще реагує на вищезгадані макро- та мікроелементи. Третє позакореневе підживлення добривами із високим вмістом калію і мікроелементів бажано провести у фазі наливання насіння, що поліпшить надходження води в клітини рослин, збільшить осмотичний тиск і тургор, підвищить їхню стійкість до посухи та, відповідно, зменшить абортивність плодоелементів. А також подовжить роботу фотосинтетичного та симбіотичного апаратів, покращить процеси наливання та підвищення якісних показників насіння.
Проведені в Інституті кормів та сільського господарства «Поділля» дослідження з вивчення впливу позакореневих підживлень на рівень абортивності плодоелементів та врожайність насіння сої показали, що застосування двох позакореневих підживлень водорозчинними добривами у фазі бутонізації та початку наливання насіння забезпечили зменшення абортивності квіток і бобів відповідно на 13,1 та 20,6% та збільшення врожайності насіння сої сорту Монада на 0,53 т/га (табл. 2).
Висновки
Таким чином, поглиблене вивчення процесу плодоутворення у сої має певну теоретичну та практичну цінність. Проведені дослідження дали змогу глибше пізнати біологічні особливості поводження сортів сої за певних екологічних умов та можливість знайти шляхи активізації процесу максимальної реалізації генетичного потенціалу й підвищення стійкості рослини як біологічного об’єкта до впливу несприятливих умов навколишнього середовища.
С. Кобак, С. Колісник, О. Сереветник, кандидати с.-г. наук,
В.Чорна, Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН
Інформація для цитування
Абортивність у сої: причини та шляхи вирішення проблеми/ С. Кобак, С. Колісник, О. Сереветник, В.Чорна// Пропозиція/ — 2017. — № 6. — С. 90-94