Инновационную технологию получения семян зерновых бобовых культур гороха сои
Обновлено: 18.09.2024
В статье приведены экспериментальные данные о влиянии минеральных удобрений и бактериального препарата на особенности формирования симбиотического и фотосинтетического аппарата зернобобовых культур и их продуктивность в условиях предгорной зоны Центрального Кавказа. Минеральные удобрения и биопрепарат ризоторфин оказали существенное влияние на количество и массу активных клубеньков за счет улучшения условий их жизнедеятельности. Применение ризоторфина как отдельно, так и совместно с фосфорно-калийными удобрениями стимулировало образование клубеньков на всех опытных вариантах. Наибольшее количество активных клубеньков на корнях зернобобовых формировалось в фазу образования бобов. Растения сои в среднем по вариантам образовывали активных клубеньков на 44,5 % больше, чем растения фасоли. Количество фиксированного атмосферного азота зависело не только от числа и массы активных клубеньков, но и от продолжительности функционирования симбиотического аппарата. Внесение фосфорно-калийных удобрений и инокуляция семян штаммом активных ризобий создают более благоприятные условия для бобово-ризобиального симбиоза у изучаемых культур и обеспечивают наиболее активную фиксацию растениями азота из воздуха. Количество сформировавшихся бобов на растениях изучаемых культур варьирует в широких пределах в зависимости от изучаемых факторов. Прибавка урожая от применения ризоторфина на неудобренном фоне составила относительно контрольного варианта: на сое – 0,31 т/га, на фасоли – 0,23 т/га, в посевах чины посевной – 0,33 т/га; на фоне P30K30 – 0,38; 0,37 и 0,55 т/га; на фоне P45K45 – на 0,6; 0,52 и 0,67 т/га соответственно.
1. Зернобобовые культуры как резерв ликвидации белкового дефицита в питании / М.Т. Березова [и др.] // Вестник МАНЭБ. – 2009. – Т. 14, № 5. – С. 109–113.
2. Солдатов Э.Д. Микробиологические препараты для восстановления деградированных горных фитоценозов / Э.Д. Солдатов, И.Э. Солдатова, Б.А. Абаева // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2010. – № 1. – С. 66–67.
3. Минеральные вещества зернобобовых культур, их содержание в семенах и экологическая роль в организме человека / А.В. Персаева [и др.] // Вестник МАНЭБ. – 2009. – Т. 14, № 5. – С. 143–146.
4. Березова Е.Ф. Применение бактериальных удобрений / Е.Ф. Березова, В.П. Подъяпольская. – М: Изд. Министерство с.-х. РСФСР, 1962. – 66 с.
5. Албегов Р.Б. Сортовая изменчивость роста сои в предгорной лесостепной зоне Республики Северная Осетия – Алания / Р.Б. Албегов // Известия Горского государственного аграрного университета. – 2013. – Т. 50, № 2. – С. 322–325.
6. Пимонов К.И. Удобрение чины посевной на черноземе обыкновенном в зоне неустойчивого увлажнения / К.И. Пимонов, А.Ф. Шелудяков, Н.В. Лопаева // Зерновое хозяйство России. – 2012. – № 2. – С. 65–73.
7. Адиньяев Э.Д. Учебно-методическое руководство по проведению исследований в агрономии / Э.Д Адиньяев, А.А. Абаев, Н.Л. Адаев. – Владикавказ, 2013. – 652 с.
8. Нечаева Е.Х. Симбиотическая активность зернобобовых культур в зависимости от уровня минерального питания в условиях лесостепи Среднего Поволжья / Е.Х. Нечаева, Н.В. Васина // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. – № 4. – С. 12–15.
В современных экономических условиях все большее значение приобретает внедрение в производство ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Расширение ассортимента и повышение в структуре посевных площадей доли бобовых культур является одним из факторов снижения энергозатрат, так как при этом экономятся энергоемкие азотные удобрения и получение кормового и пищевого белка не столь затратно [1, 2].
Хорошей альтернативой применению азотных удобрений может служить инокуляция семян зернобобовых штаммами клубеньковых бактерий, которые стимулируют азотфиксирующую деятельность этих культур [3, 4].
Лидирующее место в мире среди зернобобовых культур по посевным площадям занимают соя и фасоль. Их основным компонентом является высококачественный белок, который по полноценности, растворимости и усвояемости принято считать эталоном растительного белка [5].
Перспективной зернобобовой культурой является также чина посевная, которая имеет ряд преимуществ перед остальными зернобобовыми культурами: высокая продуктивность, как зерна, так и зеленой массы, устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, вредителям и болезням. Медленное нарастание клетчатки в зеленой массе делает эту культуру незаменимой по продолжительности использования в зеленом конвейере [6].
В связи с этим целью наших исследований является изучение влияния различных доз минеральных удобрений и бактериального препарата ризоторфин на особенности продукционного процесса агроценоза зернобобовых культур (соя, фасоль, чина) в условиях предгорной зоны Центрального Кавказа.
Впервые в условиях предгорий Центрального Кавказа изучено совместное влияние минеральных удобрений и бактериального препарата ризоторфин на симбиотическую активность и продуктивность сои и фасоли, а также нетрадиционной для этой зоны культуры – чины посевной.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в 2014–2016 гг. на опытном поле СКНИИГПСХ ВНЦ РАН, в лесостепной зоне, на выщелоченных черноземах. Из-за малой мощности плодородного слоя и близкого залегания галечника весенний продуктивный запас влаги не превышает 90–110 мм, а летом при отсутствии дождей часто пересыхает почва, что вызывает временное увядание растений. Климат умеренно теплый, со среднегодовой температурой воздуха 8–10 °С, сумма температур за вегетационный период 2800–3200 °С. В годы проведения исследований погодные условия незначительно отличались от среднемноголетних и в целом были благоприятны для возделывания зернобобовых культур.
Повторность опытов трехкратная. Расположение делянок – рендомизированное. Учетная площадь делянки – 20–27 м2.
Калийные удобрения вносились осенью – перед вспашкой, фосфорные – под предпосевную культивацию. Обработка ризоторфином (штамм 645 б) осуществлялась непосредственно перед посевом.
Количество клубеньков и их сырую массу определяли по основным фазам роста и развития по методу Г.С. Посыпанова, статистическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову [7].
Результаты исследования и их обсуждение
Исследованиями, проведенными с зернобобовыми культурами, было выявлено, что продуктивность посевов обеспечивается, прежде всего, дружными всходами и высокой выживаемостью растений к уборке. Основное значение для обеспечения данных показателей имеет полевая всхожесть, которая является важным показателем качества семян.
В наших исследованиях она изменялась в зависимости от нормы фосфорно-калийных удобрений и бактериального препарата. Выявлено, что на посевах фасоли колебания всхожести более выражены, чем на посевах сои и чины. Всхожесть семян исследуемых культур была наименьшей в контрольных вариантах – от 68,5 до 73,2 %, а наибольшей – при совместном применении минеральных удобрений и ризоторфина – 86,4–91,5 %.
Использование минеральных удобрений и бактериального препарата положительно влияло на выживаемость растений к уборке, как в посевах сои, так и фасоли, и чины. Так, на вариантах P30K30+рт и P45K45+рт выживаемость растений сои увеличилась на 3,9; 4,7 %, фасоли – на 3,3; 4,0 %, чины – 3,5–4,4 % по сравнению с контрольными вариантами. Повышение выживаемости растений на удобренных вариантах связано с оптимизацией питательного режима посева.
Минеральные удобрения и биопрепарат ризоторфин оказали существенное влияние на количество и массу активных клубеньков за счет улучшения условий их жизнедеятельности. Применение ризоторфина как отдельно, так и совместно с фосфорно-калийными удобрениями стимулировало образование клубеньков на всех опытных вариантах.
На вариантах с инокуляцией семян ризоторфином, как на фоне фосфорно-калийных удобрений, так и без них, клубеньки появлялись на 3–7 дней раньше по сравнению с вариантами без инокуляции семян. Внесение фосфорно-калийных удобрений на продолжительность симбиоза не влияло. Ризоторфин также на 2 дня увеличивал общую продолжительность симбиоза.
Как выявлено нашими исследованиями, наибольшее количество активных клубеньков на корнях зернобобовых формировалось в фазу образования бобов (рис. 1).
Рис. 1. Влияние минеральных удобрений и ризоторфина на количество клубеньков на растениях зернобобовых культур, шт/растение
Рис. 2. Масса активных клубеньков на растениях зернобобовых культур в зависимости от минеральных удобрений и ризоторфина, мг/растение
Растения сои в среднем по вариантам образовывали активных клубеньков на 44,5 % больше, чем растения фасоли. Также клубеньки на корнях сои превосходили по массе клубеньки фасоли. Так, например, наибольшее количество активных клубеньков на корнях сои формировалось при инокуляции семян на фоне внесения фосфорно-калийных удобрений и превосходило количество клубеньков на том же варианте посевов фасоли в 1,3 раза. Аналогичная тенденция прослеживается и на других вариантах.
Инокуляция семян и применение минеральных удобрений оказывают положительное влияние на величину симбиотического аппарата зернобобовых культур, значительно увеличивая массу клубеньков во все фазы роста и развития (рис. 2).
Так, на варианте P45K45+рт масса активных клубеньков в среднем на 1 растение фасоли составила 243 мг, что на 192 мг выше контрольного варианта. Такое увеличение объясняется благоприятными условиями для бобово-ризобиального симбиоза, созданными инокуляцией и внесением фосфорно-калийных удобрений.
Количество фиксированного атмосферного азота зависит не только от числа и массы активных клубеньков, но и от продолжительности функционирования симбиотического аппарата [5, 6]. Активный симбиотический потенциал (АСП) объединяет эти критерии. Величина АСП в нашем опыте сильно зависела как от внесения удобрений, так и от предпосевной инокуляции семян ризоторфином. Так как масса активных клубеньков на корнях сои на всех вариантах была значительно больше, чем у фасоли, так же как и продолжительность их функционирования, то величина АСП посевов сои также была выше на всех опытных вариантах. Так, например, на варианте с применением ризоторфина на посевах сои АСП за вегетацию составил 5561 кг·дней/га, а на посевах фасоли – лишь 3238 кг·дней/га. Исследования показали, что величина АСП увеличивалась по фазам роста, достигая максимума в период цветения – образования бобов, затем наблюдалось его снижение. Наиболее эффективным был вариант с совместным применением удобрений и ризоторфина. Инокуляция семян обеспечивала увеличение АСП на 16,6–28,7 % относительно фонового внесения фосфорно-калийных удобрений.
Таким образом, можно заключить, что внесение фосфорно-калийных удобрений и инокуляция семян штаммом активных ризобий создают более благоприятные условия для бобово-ризобиального симбиоза у изучаемых культур и обеспечивают наиболее активную фиксацию растениями азота из воздуха. Следовательно, симбиотический аппарат сои развит в большей степени, и, благодаря этому, посевы сои способны более активно фиксировать атмосферный азот, чем посевы фасоли и чины.
Важную роль в процессе фотосинтетической деятельности сельскохозяйственных культур играет площадь листьев. Количество поглощаемой посевом солнечной энергии зависит как от величины сформировавшейся ассимиляционной поверхности, так и от времени ее активного функционирования. Площадь листовой поверхности растений зернобобовых культур непосредственно влияет на их продуктивность. Поэтому важно создать такие условия для агрофитоценоза, при которых посевы формировали бы оптимальную площадь листьев как можно раньше, для максимального поглощения солнечной энергии. Этого можно достичь, в частности, обеспечив оптимальную густоту стояния растений. Изреженные посевы потребляют недостаточное количество солнечной энергии, в то время как в загущенных посевах интенсивность фотосинтеза снижается из-за взаимной затененности листьев и усиления процессов дыхания. Таким образом, густота посевов зернобобовых культур должна способствовать лучшей освещенности фотосинтетического аппарата листьев [8].
Большое влияние на процесс формирования ассимиляционного аппарата сои, фасоли и чины посевной оказывают минеральные удобрения (рис. 3).
Рис. 3. Влияние минеральных удобрений и ризоторфина на размеры листовой поверхности зернобобовых культур, тыс. м2/га
Максимальная площадь листьев сои на вариантах с внесением P30K30 и P45K45 колебалась в пределах 45,7–46,8 тыс. м2/га. Как показывают полученные нами данные, инокуляция семян активными штаммами ризобий не оказала столь значимого влияния на процессы нарастания листовой поверхности. Максимальные значения данного показателя, как на сое, так и на фасоли и чине, получены при сочетании изучаемых вариантов: совместная обработка семян ризоторфином и внесение удобрений способствовало повышению площади ассимиляционной поверхности изучаемых культур на 12,8–42,1 % по сравнению с контролем.
Важными показателями при оценке фотосинтетической деятельности сельскохозяйственных культур являются фотосинтетический потенциал (ФП) и чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). Как показывают результаты исследований, внесение фосфорно-калийных удобрений способствовало увеличению величины ФП изучаемых культур за вегетацию на 10,7–31,2 % по сравнению с контрольными вариантами.
Чистая продуктивность фотосинтеза растений зернобобовых культур достигала максимальных значений к фазе интенсивного плодообразования и составила 2,16– 4,47 г/м2·дн. в среднем по вариантам. В дальнейшем ЧПФ обеих изучаемых культур уменьшалась, что связано с нарастанием листовой поверхности, в результате которого происходит взаимозатенение растений. Наибольшая прибавка этого показателя относительно контроля происходит на вариантах с инокуляцией семян на фоне удобрений.
В результате исследований выявлена тесная корреляционная связь между продуктивностью и площадью ассимиляционной поверхности зернобобовых культур (в среднем по трем культурам) как на вариантах с внесением фосфорно-калийных удобрений (r = 0,99), так и при инокуляции ризоторфином (r = 0,97) и при совместном применении препарата на фоне P45K45 (r = 0,98).
Продуктивность зернобобовых культур зависит как от количества растений, сохранившихся к уборке, так и количества бобов на растении и их массы. Количество сформировавшихся бобов на растениях изучаемых культур варьирует в широких пределах в зависимости от изучаемых факторов – 8,3–49,9 шт/растение. Наилучший результат был получен на вариантах с ризоторфином на фоне P45K45 – 12,9 у чины посевной, 10,6 у фасоли, 49,9 шт/растение у сои (таблица).
Влияние уровня минерального питания на продуктивность и структуру урожая зернобобовых культур
Интерес аграриев к сое определяется прежде всего её коммерческой привлекательностью – высокий спрос и постоянно растущая цена на соевые бобы привели к многократному увеличению посевных площадей культуры в России с 420 тысяч гектаров в 2000 году до свыше 3 млн. га в 2021-м. Причем, если раньше 2/3 посевов приходилось на Дальний Восток, то сейчас соотношение сменилось в другую сторону, в Европейскую часть страны, причем прирост площадей под соей идет в основном не за счет южных регионов, а за счет продвижения на север и восток – в одном только Центральном Черноземье было посеяно 1,17 млн. га в 2021 году, что в 3 раза больше чем было по всей стране.
В свете таких тенденций соответственно растет интерес аграриев к интенсивным технологиям возделывания сои, максимально возможному использованию генетического потенциала современных сортов. Одним из наиболее важных инструментов технологии является обеспечение достаточного и сбалансированного минерального питания. И сама природа дала в руки аграриев чудесную способность бобовых - использовать азот из воздуха благодаря симбиозу с азотфиксирующими бактериями – ризобиями.
В последние годы на рынке инокулянтов наблюдется всплеск активной конкуренции: стали появляться всё новые и новые марки жидких инокулянтов от самых известных агрохимических компаний, которые, впрочем, сами их не производят (этим традиционно занимаются лидеры в этой области - Аргентина, Уругвай, США), а только регистрируют и продают, прекрасно вписывая их в ассортимент своих средств защиты растений, семян и удобрений (то есть в предлагаемую технологию возделывания сои). В этой связи мы хотели бы рассказать о нашем продукте, обладающим целым рядом уникальных свойств и преимуществ.
В первую очередь - это высокий титр бактерий – 2х10 10 КОЕ (20 миллиардов колониеобразующих единиц жизнеспособных бактерий в каждом миллилитре). Такая концентрация позволяет даже при минимальных нормах применения нанести на каждое семя в 20-30 раз больше жизнеспособных бактерий, чем минимально требуется для успешной инокуляции.
До недавнего времени Bradyrhizobium japonicum была основной азотфиксирующей бактерией в коммерческих инокулянтах для сои, но прогресс не стоит на месте и работа, направленная на усовершенствование инокулянтов с высокими показателями N2-фиксации и толерантностью к стрессовым условиям, на основе исследований на геномном уровне позволили выявить несколько разновидностей бактерии Bradyrhizobium, точнее её гомологичные штаммы.
В состав Лигабакта для сои добавлены новые штаммы бактерий, обладающие высокой вирулентностью и позволяющие повысить успешность и эффективность инокуляции в самых различных, в том числе и не вполне благоприятных полевых условиях: Bradyrhizobium japonicum E109, Bradyrhizobium diazoefficiens USDA 110, Bradyrhizobium elkanii Е123. Так разработчики сумели совместить проверенный и новые штаммы в одном продукте для усовершенствования его эффективности в самых различных почвенно-климатических условиях.
B. japonicum E109 – эталонный и наиболее часто используемых штаммов для создания инокулянтов сои в Аргентине с 1970-х годов. Этот штамм был выбран на основании его способности увеличивать рост и урожай сои в полевых условиях. Так долго продержаться в лидерах по применению в производстве инокулянтов для сои Е109 помогли его хорошая симбиотическая эффективность и стрессоустойчивость, штамм обладает также повышенной солеустойчивостью и способностью выживать в условиях засухи. Именно этот, проверенные годами и практикой штамм ризобийных бактерий, в том числе и в известном в России первом жидком инокулянте Ноктин А, остается и главным компонентом нового инокулянта Лигабакт.
B. diazoefficiens USDA110 - дикий штамм был выделен из азотфиксирующих клубеньков бобового растения Асхиномена (Ложная мимоза), которое произрастает в тропиках Африки на болотах и заболоченных участках рек (так же может быть известна продвинутым аквариумистам). Симбиотические бактерии данного растения благодаря условиям среды обитания выработали у себя двойную систему жгутиков, которая позволяет им существовать в анаэробной среде и быстро передвигаться и крепиться к влажной поверхности, что дает им адаптивное преимущество в конкуренции за право заселить корневую систему растения-симбиота. Штамм B.diazoefficiens USDA110 проявил способность также заражать и растения сои, что и позволило включить его в состав современного инокулянта, тем самым расширив возможность успешной инокуляции в самых различных, в том числе и при переувлажнении.
B. elkanii E123 впервые был обнаружен в Канаде, этот штамм устанавливает симбиоз с широким спектром бобовых, включая сою, маш и арахис. B.elkanii продуцирует большее количество азотфиксирующих клубеньков при выращивании в условиях кислых почв, чем при нейтральном pH, что также расширяет возможности применения и универсальность нового инокулянта Лигабакт.
В Лигабакте для сои, как и в Ноктине АМо, присутствует молибден (Мо) – эта уникальная формуляция, не имеющая пока аналогов в мире, защищена патентом в США и Аргентине. И хотя, научные споры по необходимости молибдена в инокулянтах ещё продолжаются, эффективность и преимущества проверена на практике и факт того, что молибден участвует в процессе азотфиксации никем не оспаривается. Если молибден находится на поверхности семян в момент их прорастания, инокулирующие бактерии получают больше возможностей для начала процесса инфицирования растения и более интенсивной фиксации азота.
И конечно же, в составе инокулянта Лигабакт сохранены NOD-факторы (сигнальные молекулы, липоолигосахариды), позволяющие растению быстрее распознать своего симбиота-бактерию и отреагировать на этот опознавательный сигнал. Реакция растения на сигнал от бактерии заключается в скручивании корневых волосков, появлению в них микротрещин, через которые и происходит инфицирование, ведущее к образованию клубеньковой меристемы.
Норма применения инокулянта Лигабакт 1-2 литра на тонну семян (и Лигабакт Пронок в соотношении 1 часть консерванта на 2 части инокулянта). Такая широкая вилка дозировки позволяет агроному самому определить, исходя из условий выращивания культуры: при неблагоприятных условиях для бактерий и культуры (кислые почвы, холодная весна, при совместном применения с фунгицидными протравителями), то есть, когда часть бактерий может погибнуть – применять более высокую норму; и наоборот, сэкономить при более благоприятных условиях.
Всё вышеизложенное применимо и к другой марке Лигабакт для гороха за исключением того, что в нем нет молибдена и используется другой вид бактерии - Rhizobium leguminosarum, который является симбиотом другой группы бобовых культур и предназначен для инокуляции гороха, вики, чины, чечевицы и кормовых бобов.
Возможно использование Лигабакта с оригинальными химическими протравителями семян (кроме д.в. Тебуконазол и Имазалил), раздельное или совместное:
- Раздельное (рекомендуется): химические протравители семян зернобобовых культур для защиты от вредителей и болезней использовать до нанесения инокулянта: сначала обработать семена пестицидами, просушить их на воздухе (но не под прямыми солнечными лучами!) и затем обработать семена Лигабактом.
- Совместное (допускается): порядок приготовления рабочего раствора, следующий: в рабочий бак протравочной машины залить расчетное количество не хлорированной воды; затем добавить химический протравитель, удобрения и тщательно перемешать; смешать отдельно Лигабакт с Пронок, после чего вылить в рабочий бак; рабочий раствор оптимально использовать в течении не более 6 часов).
Для получения максимальных и гарантированных результатов, даже при обработке семян в день посева, Лигабакт настоятельно рекомендуем использовать вместе со стабилизатором Пронок. Инокуляцию и хранение обработанных семян проводить вдали от прямых солнечных лучей. Не допускается хранение вскрытых заводских упаковок инокулянта и консерванта-стабилизатора!
В последние годы в России наблюдается существенный рост посевных площадей под зернобобовыми культурами. К слову сказать, и в Казахстане отмечается положительная динамика. Чем интересна данная тенденция? Что может предложить производству аграрная наука на эти запросы времени? Эта тема нашла отражение в статье, которую мы сегодня публикуем. Авторы материала – член-корр. Российской академии наук, директор Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур В. И. Зотиков и к.с.-х.н., руководитель селекционного центра данного института В. С. Сидоренко.
Проблема дефицита растительного белка весьма актуальна и требует своего решения уже в течение длительного времени. Ведущая роль в покрытии недостатка белка в пище и кормах принадлежит бобовым культурам, которые формируют белок за счет деятельности клубеньковых бактерий, а последние для его синтеза используют азот воздуха.
Зерновые бобовые культуры не только обладают высокой кормовой ценностью, но и улучшают использование животными кормов других зерновых культур. Главное их преимущество в том, что белок зернобобовых культур содержит все незаменимые аминокислоты, его усвояемость выше, чем у белка фуражных культур. Поэтому его производство обходится в 50 раз дешевле белка животного. Кроме этого в зерне этих растений содержатся витамины, минеральные вещества, которые в значительной степени повышают питательную ценность зернобобовых культур.
Улучшение качества белкового питания за счет продуктов животноводства требует организации полноценной кормовой базы, обогащения рационов кормления животных не просто протеином, но и всеми незаменимыми аминокислотами, витаминами и минеральными веществами. Обеспеченность 1 кормовой единицы белком у зернобобовых культур очень высока и превосходит норму в 1,5-3 раза, но в этом случае требуется сбалансировать корм по углеводам для создания благоприятного сахаро-протеинового соотношения (1:1,5).
Биологическое разнообразие зернобобовых культур обеспечивает их широкое распространение по всей территории России, меняются лишь культурные виды в зависимости от почвенно-климатических условий и потребностей сельского хозяйства. Наиболее распространенными зерновыми бобовыми культурами являются горох, соя, нут, вика, люпин, фасоль, чечевица, кормовые бобы, чина и другие культурные виды, принадлежащие к семейству бобовые. По характеру использования зернобобовые делят на следующие группы: универсальные (горох, нут, соя); кормовые (вика, люпин, кормовые бобы, чина), продовольственные (чечевица, фасоль). Семена зерновых бобовых культур используют для приготовления круп, муки, кондитерских изделий, консервов, пищевых и кормовых концентратов. Из недозрелых семян и плодов многих бобовых изготавливают овощные консервы. Масло из семян сои имеет как пищевое, так и техническое значение. Крахмал зернобобовых может быть сырьем для получения экологически чистых быстро разлагаемых пластмасс.
В ХХI веке кроме типичных для России зернобобовых культур (горох, вика) отмечены тенденции роста посевных площадей за счет возделывания сои и нута. Посевные площади под зернобобовыми культурами увеличились с 1 до 1,5-2 млн га, сои − с 0,5 до 2 млн га. До 2006 года доля посевов сои была незначительной – около 500 тыс. га. Затем наметился постепенный рост площадей на фоне минимальных для РФ посевов зернобобовых культур вплоть до 2011 года. С 2012-го отмечается повышенный интерес к производству зернобобовых культур и сои, вызванный рядом причин, в том числе решением вопросов импортозамещения (поставки соевых бобов) и появлением возможностей экспорта зерна гороха и нута. Линии тренда указывают на положительную динамику увеличения площадей для получения высокобелкового сырья. Очевидно, что эти тенденции сохранятся в среднесрочной перспективе и в ближайшие годы реально увеличение площадей под зернобобовыми культурами, включая сою, суммарно до 4,5-5 млн га (рис. 1).
Современное размещение зернобобовых культур и сои в России имеет свою специфику. В целом посевные площади бобовых культур на зерно (около 3 млн га) сосредоточены в трех федеральных округах (ФО): Дальневосточный, Центральный, Приволжский, что составляет 73% (рис. 2).
Дальневосточный ФО традиционно специализируется на выращивании исключительно сои (более 1,2 млн га, из них 866,3 тыс. га в Амурской области). Посевы других зернобобовых здесь практически отсутствуют. В Центральном ФО доля посевов сои неуклонно возрастает и в 2016 году достигла 613 тыс. га, что составляет 60% площадей, занятых зерновыми бобовыми культурами в центральной России. Лидерами в ЦФО по возделыванию сои являются Белгородская (211,3 тыс. га) и Курская (135,9 тыс. га) области, где сосредоточено 58% посевных площадей. Выращивание зернобобовых культур равномерно распределено на территории РФ. В европейской части России лидируют Приволжский ФО − 32% и Центральный ФО − 23% (рис. 3 и 4).
В Центральном ФО лидирующие позиции по выращиванию зернобобовых культур (в основном горох и люпин) занимают Орловская, Тамбовская и Рязанская области. Посевы этих культур по сравнению с предыдущим годом выросли на 38%, 68% и 13% соответственно. В отличие от Центрального ФО в 2016 году посевы зернобобовых культур в Приволжском ФО сократились (на 7,7%), хотя в нем наряду с выращиванием гороха относительно большая доля нута, чечевицы (лидер – Саратовская область) и вики (Республика Башкортостан). В Южном и Северо-Кавказском ФО большие площади отведены под выращивание нута (Волгоградская область) и гороха (Ростовская область и Ставропольский край). В Сибирском ФО наибольшие площади под зернобобовыми культурами (горох, вика, чечевица) сосредоточены в Алтайском крае и Омской области (табл. 1).
В структуре зернобобовых культур в РФ традиционно большинство посевных площадей отводится для выращивания гороха − 61,3%, или 1 089,6 тыс. га. Преимущественно сорта гороха высевают в европейской части России − более 750 тыс. га, или 70 %, в Сибирском ФО 23%, или 253, 2 тыс. га. Благодаря большому разнообразию современных сортов горох равномерно возделывается как в центральной России, так и в южных регионах (рис. 4).
В разрезе субъектов РФ лидируют Ставропольский край − 139 тыс. га и Рос-товская область − 82 тыс. га, где увеличились посевы гороха в 2016 году на 35%. Большие площади отводятся под горох в Алтайском крае (100 тыс. га) и Омской области (75 тыс. га).
Гороху как традиционной культуре по-прежнему принадлежит более высокий удельный вес в структуре валового сбора зернобобовых культур − 74%, или 1,7 млн. т. вследствие более высокой урожайности. На втором месте находится нут, что свидетельствует о динамичном наращивании его производства в Южном (Волгоградская область) и Приволжском (Саратовская и Самарская области) ФО. Производство кормовых зернобобовых культур составляет лишь 13%, что неразрывно связано с падением спроса на них в животноводстве. Наиболее проблемная ситуация с производством зерна чечевицы и фасоли (суммарно 32,5 тыс. т, или 1,4%), используемых только на пищевые цели. Аналогичная ситуация с кормовыми бобами, их незначительное производство находится в Калининградской области. Несмотря на высокий рыночный спрос на зерно этих культур, нарушена производствецнная цепочка, связанная с недостатком семян отечественных сортов и отсутствием навыков у производственников по их возделыванию. В ближайшие годы возможен рост их производства для насыщения торговых сетей, ранее ориентированных на импорт (рис. 5).
За последние годы, судя по линиям тренда, отмечается положительная динамика по валовому производству соевых бобов. Впервые более 1 млн т сои было получено в 2010 году, а уже в 2016-м, по оперативным данным МСХ, с площади более 2,0 млн га намолочено 3,2 млн тонн (в 2015 г. – 2,8 млн тонн) при урожайности 15,5 ц/га (в 2015 г. – 14,3 ц/га). Ежегодный прирост валового сбора соевых бобов, начиная с 2010 года, составляет в среднем 330 тыс. т. Эта тенденция может сохраниться за счет расширения площадей под этой культурой в европейской части России и постепенного роста урожайности на 5-10%. На фоне роста производства сои валовой сбор зернобобовых культур, в том числе гороха, вырос незначительно. Линии тренда указывают на замедление увеличения урожайности этих культур и стабилизацию их производства в пределах 2,5 млн т, что свидетельствует о необходимости использования экономических рычагов стимулирования их производства и решения вопросов глубокой переработки зерна (рис. 6).
В целом рынок зерновых бобовых культур в России неуклонно увеличивается. Так, по итогам 2015 года в РФ реализовано 766,5 тыс. т зернобобовых, в том числе гороха 611,7 тыс. т, сои – 1 084,3 тыс. т, что, соответственно, на 14%, 18% и 28% выше показателей 2014 года. В результате реализации зерна, в основном перерабатывающим предприятиям и организациям оптовой торговли, выручено 10,84 млрд руб. по всем зернобобовым культурам, в том числе – 7,5 млрд руб. за горох, и 23,84 млрд руб. получено за реализацию соевых бобов, в том числе 10,52 млрд руб. в Центральном ФО. По данным Росстата с 2010 года РФ является экспортером гороха в страны дальнего зарубежья. Количество экспорта зерна гороха за 2012-2014 годы составило 1 243 тыс. т на сумму 398,8 млн долл. США.
Следует отметить, что валовой сбор зернобобовых в большей мере зависит от урожайности и погодных условий. Так, в последние годы урожайность гороха колебалась от 1,4 до 1,8 т/га, но в среднем была существенно выше урожайности других зернобобовых культур и сои. Линия тренда урожайности зернобобовых культур указывает на негативный характер развития ситуации, несмотря на небольшой рост урожайности основной культуры – гороха. Расширение площадей под нутом привело к снижению этого показателя, так как урожайность нута и других зернобобовых была 0,82 т/га в 2015 году и 1,03 т/га в 2014 году. По сое отмечена устойчивая тенденция роста – 0,3 ц/га ежегодно за представленный период (рис. 7).
Решение проблемы повышения урожайности как основного фактора увеличения производства продукции зернобобовых культур и сои связано с развитием фундаментальных научно-исследовательских работ на базе ФГБНУ ВНИИЗБК, имеющего 50-летний опыт координации НИОКР по этому направлению, и создание Федерального научного центра по селекции и семеноводству зерновых бобовых культур.
Для Федерального научного центра главными стратегическими направлениями НИР по зернобобовым культурам, включая сою, станут энергоресурсосбережение и экологическая безопасность с достижением и стабилизацией необходимых объемов производства продовольственного и кормового зерна высокого качества. На основе принципиально нового селекционного материала, разработки современных технологий селекции, включая молекулярно-генетические и биотехнологические методы, предусматривается создать стрессоустойчивые, стабильно продуктивные сорта, обеспечивающие более эффективное использование факторов среды, отличающиеся способностью к широкой агроэкологической адаптации.
Известно, что зерновые бобовые культуры делят на группы: хладостойкие (горох, кормовые бобы, вика, люпин узколистный, чина, чечевица) и теплолюбивые (соя, фасоль, нут). В разные периоды роста и развития они предъявляют неодинаковые требования к температуре. Для зерновых бобовых особенно важны умеренно высокие температуры в фазы налива и созревания зерна. Они предъявляют повышенные требования к влагообеспеченности в течение вегетации. Это связано с тем, что даже при непродолжительном дефиците влаги клубеньки отмирают из-за недостатка углеводов в растениях, что прекращает азотфиксацию, вызывает азотное голодание растений и, как следствие, резко снижается продуктивность. Исходя из этого, при разработке зональных технологий особое внимание следует обратить на создание благоприятных условий для развития корневой системы. Корневая система зерновых бобовых культур стержневая. Главный корень проникает на глубину до 1-2 м. Многочисленные боковые корешки второго, третьего и последующих порядков в основном находятся в пахотном слое почвы (70-95 %). Для нормального развития корневой системы оптимальная плотность почвы должна быть в пределах от 1,0 до 1,3 г/см3. Такие требования зернобобовых к объемной массе почвы обусловлены необходимостью повышенной аэрации, так как для биологической фиксации симбиотическими диазотрофами (клубеньковыми бактериями) 1 мл азота воздуха в энергетических центрах клубеньков расходуется 3 мл кислорода, поступающего через поверхность клубеньков. На связанных тяжелых почвах с повышенной плотностью симбиотическая система испытывает кислородное голодание, и активность биологической азотфиксации резко снижается. Наиболее благоприятны для зернобобовых культур нейтральные средние и легкие почвы, с достаточным содержанием фосфора и калия. Растения этой группы, за исключением люпина, не переносят кислые и песчаные почвы. Чем более кислотоустойчива культура, тем более низкий у нее предел по обеспеченнос-ти фосфором. Кислотоустойчивые люпин желтый, люпин узколистный хорошо растут при низкой обес-печенности фосфором, нижний предел – 50 мг/кг почвы. Соя, горох, бобы, фасоль хорошо отзываются на известкование на кислых почвах и имеют нижний предел по фосфору 150 мг/кг. Известь лучше вносить под предшественника, чтобы она успела нейтрализовать кислую почву. Чтобы снизить рН почвы на единицу, необхо-димо внести около 10 т/га извести. Органические удобрения, внесенные непосредственно под зернобобовые культуры, имеющие неустойчивый стебель, вызывают риск большого полегания, а также израстания растений в ущерб плодообразованию.
Горох, как и другие зернобобовые культуры, требователен к наличию в почве легкодоступных элементов питания и при их недостатке дает низкий уровень урожая. Фосфорные и калийные удобрения применяют в полной потребности, рассчитанные на планируемый урожай с учетом сортовых особеннос-тей, плодородия почвы, а азотные – с учетом симбиотической фиксации растениями азота воздуха, составляющего 50-70% общей потребности. Кроме минеральных удобрений зернобобовым культурам требуется микроудобрение, особенно с молибденом и бором. Недостаток этих элементов также приводит к уменьшению урожайности и качества зерна. Особенно эффективен молибден на почвах с рН ниже 5,2. Молибденовые удобрения следует применять, если в 1 кг почвы содержится менее 0,3 мг доступного молибдена. Положительное влияние на величину урожая и содержание белка в зерне бобовых оказывает обработка семян перед посевом биологически активными веществами и комплексом микроэлементов, содержащих в хелатной форме элементы. Все сорта гороха при этом на 0,2-0,3 т/га повысили урожай и выход кормовых единиц с гектара. Сбор белка в зависимости от сорта возрос на 0,6-0,9 ц/га.
Сочетание антропогенных, биоценозных факторов и условий окружающей среды в технологии возделывания гороха влияет на индивидуальную продуктивность растений и, как следствие, проявляется в наиболее важном комплексном показателе хозяйственной ценности – урожайности. Процентное соотношение влияния факторов в формировании урожая зерна гороха показано на рисунке.
Таким образом, высокая продуктивность зернобобовых культур может быть достигнута только при оптимальном сочетании почвенно-климатических факторов, агротехнических приемов, удобрений, средств защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности с требованиями сорта на всех этапах роста и развития растений.
Преимущества сортов местной селекции
Наибольшее значение в Российской Федерации придается зернобобовым культурам, таким как горох и соя, для увеличения посевных площадей которых в стране весомый вклад внесли селекционеры ФНЦ зернобобовых и крупяных культур. По утверждениям специалистов центра для получения стабильного урожая вне зависимости от колебания погоды лучше подходят высокоадаптивные сорта местной селекции.
Достижения и перспективы селекции сельхозкультур
В 2018 г. в РФ под соей было занято около 3 млн га, в том числе 97 тыс. га в Орловской области, что связано с появлением новых отечественных сортов для северных регионов ЦЧР. По словам и.о. директора ФГБНУ ФНЦ ЗБК, кандидат с.-х. наук Александра Задорина, ФНЦ ЗБК является оригинатором сортов сои, включенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию:
Последним этот список пополнил новейший ранний сорт сои Осмонь с высотой прикрепления нижнего боба 12,7 см и наивысшей урожайностью 35,5 ц/га. Выведенные сорта сои прекрасно вызревают в климатических условиях длинного дня, переносят похолодание, а в период засухи и недостатка влаги образуют более мощную корневую систему, да и количество протеина в бобах повышается.
В лаборатории селекции зернобобовых культур ФНЦ ЗБК ведется работа по выведению новых сортов на шести культурах: горох, соя, фасоль, кормовые бобы, чечевица и вика яровая, среди которых доминирующее положение занимает горох.
Первым районированным в России усатым сортом гороха был Спартак. Сейчас проходит государственные испытания более скороспелый сорт Ягуар. В работе над перспективными линиями гороха специалисты центра вывели спонтанных мутантов:
- линия, с рассеченными листочками (Рас-9/16,) не реагирует на норму высева и при 0,9 до 1,5 млн/га даёт одинаковую урожайность;
- линия Рас 1098/8 обеспечивает существенную прибавку при разреженном посеве, возможно за счет лучшей реакции сорта на освещенность.
Поэтому для каждого сорта гороха ученые рекомендуют проверять норму высева.
Усатый, короткостебельный и неосыпающийся сорт гороха Батрак возделывался 20 лет в восьми регионах России, но оказалось, что он мутирует. Сегодня его готов сменить сорт гороха Эстафета, переданный на ГСИ.
Гороху сорта Фараон свойственна широкая экологическая пластичность, но сейчас он устарел и ему также ищут замену. Физиологи института провели изучение влияния активности начального роста корня и нашли соотношение, при котором можно выделить наиболее урожайные линии и таким сортом оказался горох Софья.
Селекционеры центра также вывели сорт амилозного гороха Амиор и линию Амиус-1241. Этот сорт предназначен для выращивания на технические цели и для получения из зерна высокоамилозного крахмала, который используется как сырье в производстве биодеградируемых полимеров, а также продуктов лечебно-диетического питания. Акцент здесь делался на том, чтобы помимо белка в состав зерна гороха вошло много крахмала (до 50%). Крахмал в свою очередь состоит из двух фракций: амилопектина и амилозы. Если горошек сладкий, то его крахмал состоит из амилозы и при консервации он обеспечивает жидкости в банке прозрачность. Соответственно при преобладании амилопектина в банке образуется более мутная жидкость. Высоко амилозные сорта гороха можно использовать в диетическом питании. Вместе с этим, амилоза при полимеризации дает пластмассу, которая по своему качеству может использоваться в одноразовой посуде, быстро распадаясь на воду и углекислый газ.
Между тем, специалисты центра сожалеют, что к гороху полевому (пелюшке) сейчас относятся с пренебрежением, но она в эпоху глобального изменения климата является более устойчивой к перепадам температур, болезням и вредителям, да и многие пелюшки обладают высоким содержанием амилозы.
Лабораторные приоритеты орловских селекционеров
Лаборатория селекции зерновых крупяных культур ФНЦ ЗБК была создана в 2014 г., с целью селекции яровых зерновых конкретно на крупу, где сейчас в этом направлении создаются сорта яровой твердой пшеницы, голозерного ячменя и голозерного овса. Сейчас в работе с голозерным ячменем специалисты центра приоритет отдают выведению колоса с восковым налетом и без него, сокращают высоту стебля, так как при урожайности около 70 ц/га происходит полегание посевов. Чтобы твердая яровая пшеница нашла свое место в России — в первую очередь нужно повысить ее качество. И здесь одним из направлений работы центра является создание сорта яровой мягкой пшеницы с фиолетовым зерном.
По мнению российских селекционеров, говоря о продовольственной безопасности нельзя иметь ввиду только пшеницу, так как продовольственная безопасность должна быть всесторонне стабильной. Гарантом в этом отношении выступает озимая рожь. При наличии в России около 50 сортов озимой ржи, к сожалению, в производстве ее возделывают на крайне малых площадях (менее 1 млн га при сборе зерна около 2 млн т). Сейчас учеными решается проблема качества ржи — повышения содержания в зерне некрахмальных полисахаридов.
Рис. 13. Скороспелый сорт озимой тритикале Нина, зимостойкий, устойчивый к снежной плесени, урожайность до 100 ц/га (ФИЦ Немчиновка)
Созданная человеком новая культура — тритикале набирает силу и уже занимает в мире 6 млн га, из которых в РФ всего 300 тыс. га. Российские селекционеры работают над популяризацией этой культуры: они создали сорта тритикале для использования в хлебопекарной, кормовой и бродильной промышленности.
Рис. 14. Среднеспелый сорт озимой тритикале Немчиновский 56 с 1-2 группой качества зерна и 26-28% клейковины, урожайность до 85 ц/га (ФИЦ Немчиновка)
Учитывая все возрастающую роль зернобобовых культур в обеспечении животноводства растительным белком, отечественные селекционеры значительно активизировали работу не только с традиционными зернобобовыми культурами, но и соей. Но об этом мы расскажем вам в наших следующих публикациях.
Подготовила Сафроновская Г.М., кандидат с.-х. наук
Читайте также: