Азотофіксуючий потенціал сої

Наразі питання вирощувати сою чи ні перед вітчизняними аграріями уже не стоїть. Площі посівів цієї культури в Україні стрімко зростають щороку. Цьому сприяє економічна доцільність та наявність сучасних високоефективних агротехнологій.

На ринку представлено чимало високопродуктивних сортів сої як вітчизняної, так і зарубіжної селекції, широкий спектр засобів захисту — від грунтових гербіцидів до дефоліантів; мінеральні добрива, інокулянти, а також вся необхідна техніка. Проте середня врожайність сої в нашій державі все ще залишається нижче ніж у світі (1,7 проти 2,3 т/га). Головною причиною, на нашу думку, є невчасні, неправильні або навіть нераціональні рішення, прийняті щодо вирощування культури.

Одним із обов’язкових агроприйомів вирощування сої є інокуляція насіння біологічними препаратами бульбочкових бактерій — саме обов’язковим, а не вирішальним, як пише багато авторів. Реалізація азотфіксуючого потенціалу зернобобових куль тур залежить від безлічі факторів. Насамперед від агрокліматичних умов, властивостей грунту, забезпеченості рослин елементами мінерального живлення, наявності у грунті специфічних бульбочкових бактерій та ін. Вивченням цих факторів з метою управління процесом азотфіксації для підвищення продуктивності зернобобових культур займаються у відділі агроекології і біобезпеки Інституту агроекології і природокористування НААН.

Грунтуючись на теоретичних та експериментально перевірених знаннях, розглянемо основні моменти цього питання.

Якість посівного матеріалу — один із головних чинників отримання високих і стійких урожаїв. Оскільки лише здорове насіння може дати однорідні та дружні сходи, забезпечити розвиток усіх послідовних стадій розвитку рослин сої від початку проростання до збирання врожаю.

Одним із факторів, що обмежує активність симбіозу сої і бульбочкових бактерій — є підвищена кислотність грунту. Діапазон значень рН грунтового розчину для симбіозу сої коливається від 5,5 до 8,5, проте потужний симбіотичний апарат соя формує за оптимальних значень рН від 6,6 до 7. На кислих грунтах рослини сої утворюють менше кореневих волосків, знижується поглинаюча здатність кореневої системи, сповільнюються обмінні процеси в рослині. Крім того, із власних досліджень та літературних джерел відомо: кислі грунти містять значну кількість бульбочкових бактерій, але за таких умов вони втрачають вірулентність та активність.

Нестача вологи негативно впливає не лише на рослини сої, а й на бульбочки. В результаті відбуваються певні зміни у фотосинтезі, що, у свою чергу, викликає дефіцит вуглеводів у рослинному організмі. Оскільки включаються механізми збереження, і всі поживні елементи витрачаються на побудову та розвиток кореневої системи, а саме нових корінців для «пошуку» води. Таким чином, нестача вуглеводів у рослині знижує активність рівня азотфіксації, що спричиняє некротичні процеси у бульбочках. Після нормалізації водного обміну в рослині, яка перенесла водний стрес, старі бульбочки вже не відновлюють своїх функцій. Водночас на периферійних корінцях кореневої системи утворюються нові дрібні бульбочки, рівень фіксації азоту яких значно нижчий ніж тих, що втратили життєздатність.

Активність бульбочкових бактерій значною мірою залежить від забезпечення їх джерелом енергії. Допоки в рослинах сої не починається формування насіння та складаються сприятливі умови навколишнього середовища, бактеріальні віроїди у бульбочках використовують у своїх обмінних процесах вуглеводи для свого розвитку і діяльності. Після того, як починає наливатись насіння, відбувається відтік вуглеводів та закладання їх у вигляді поживних речовин ендосперму. У бульбочках, тим часом, дефіцит вуглеводів спричиняє зниження всіх фізіологічних процесів, у тому числі й фіксації азоту, і зрештою відбувається старіння та відмирання бульбочок.

Існують суперечливі думки щодо доцільності застосування азотних добрив при вирощуванні сої. Згідно однієї думки, рослини сої повністю забезпечують себе азотом шляхом азотфіксації, тому внесення добрив — недоцільно, оскільки останні гальмують цей процес. Втім, ми рекомендуємо внесення «стартових» 20–30 кг/га мінерального азоту під передпосівну культивацію. Крім того, за своєчасного формування симбіотичного апарату в фазі 4—5-го трійчастого листка, але за помітного азотного голодування рослин рекомендовано позакореневе підживлення сої у нормі близько 10 кг/га азоту. За такої схеми вирощування спостерігається певне уповільнення процесів азотфіксації, проте не безповоротно — після використання рослиною мінерального азоту процес азотфіксації відновлюється, що в кінцевому результаті позитивно позначається на врожаї.

Основні моменти функціонування симбіозу рослин сої і бульбочкових бактерій вивчали у виробничих дослідах, закладених у Вінницькій області у 2014 р. (фото).

В якості інокулянта використовували комплексний за складом препарат Ризоактив (ним можна обробляти насіння сої та гороху за 30 днів до сівби), який випускають трьох видів — Р (рідкий), Т (порошок на основі торфу), В (порошок на основі активованого вугілля), з титром бактеріальних клітин не менше 6 млрд КУО (колоній утворюючих одиниць). Утворення бульбочок на коренях рослин сої за інокуляції насіння препаратом Ризоактив марки Р відмічали на 15-й день після появи сходів у фазі першого трійчастого листка. Через 6 днів (21-й день вегетації рослин сої) у бульбочках з’являвся червоний пігмент — леггемоглобін, основна функція якого — забезпечення енергетичних центрів киснем і сприяння вивільненню енергії для фіксації азоту повітря.

Загальноприйнятими методами встановлено, що тривалість симбіозу рослин сої і бульбочкових бактерій (загальний симбіоз) становила 78 днів. З них активно азот з атмосфери бобово-ризобіальна система фіксувала протягом 67 днів (активний симбіоз) (рис. 1), що становило 127 кг азоту на 1 га. Різниця тривалості загального і активного симбіозу становить 11 днів, що вказує на те, що сама по собі наявність бульбочок на коренях рослин сої ще не говорить про фіксацію азоту повітря. Необхідно, щоб бульбочки не лише утворилися, а й були метаболічно активними, тобто містили синтезований леггемоглобін.

Якщо порівняти кількість днів активної фіксації азоту з математичною ефективністю вже фіксованого азоту бобово-ризобіальною системою у фізичній величині (рис.1, 2), то виявляється, що в період однієї з найдовших фаз симбіозу, фази трійчастого листка (18 днів), фіксується лише 10% загального фіксованого азоту. І навпаки, дні найкоротших фаз бутонізації та цвітіння (разом 18 днів) забезпечують 46% загальної кількості фіксованого азоту, що в нашому до сліді становить 58,4 кг/га. Слід зазначити, що протягом середньої за тривалістю фази утворення бобів (15 днів), фіксується найбільша частина біологічного азоту. У фазі визрівання насіння відбувались морфологічні зміни бульбочок, зменшувалась кількість леггемоглобіну, починав переважати фермент холеглобін і саме за візуальної оцінки бульбочок спостерігали їхнє позеленіння, що достовірно свідчило про уповільнення процесу азотфіксації у кореневій зоні рослин.

Отже, використання цієї інформації допоможе аграріям приймати управлінські рішення щодо забезпечення комплексу необхідних заходів, що дадуть змогу максимально використати потенціал біологічної фіксації азоту від фази бутонізації до утворення бобів. Питання підживлення, внесення стимуляторів росту та обробки пестицидами доцільно вирішувати до початку фази бутонізації. У фазі визрівання насіння виробничники мають зосередити увагу на заходах, що забезпечують збільшення вмісту протеїну в бобах, та вчасно зібрати врожай із найменшими втратами.

Ось такі прості секрети необхідно знати тим, хто вирощує сою, аби максимально реалізувати природно закладений та генетично обумовлений азотфіксуючий потенціал бобово-ризобіальної системи та отримати врожай на рівні світового, а той і краще.

Народна мудрість говорить, що Природа сама знає, що робити, що краще і коли це доречно, а ми можемо прислухатись та скористатись її можливостями.

Я. Чабанюк, канд. с.-г. наук, завідувач відділу агроекології і біобезпеки Інституту агроекології і природокористування НААН

журнал "Пропозиція", №2, 2015 р.