Симбиотическая деятельность и формирование урожая люпина узколистного и сои в контрастных погодных условиях

скороспелой сои в южной лесостепи Омской области / Л.В. Омельянюк, А.М. Асанов, А.Х. Танакулов // Масличные культуры. 2012. № 1 (150). С. 80-83.

Soybean productivity under various growing conditions in the south of Western Siberia

A. Yu.Timokhin, V.S. Boiko, L. V. Omelyanyuk, A. M. Asanov

Omsk Agrarian Scientific Center, prosp. Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation

Abstract. The research aimed to study the productivity and quality of soybean seeds under various conditions of mineral nutrition on rainfed land and under irrigation. The work was completed in 2019-2020 in the southern forest-steppe of Western Siberia (Omsk region). The experimental design included the following options: conditions of moisture supply (factor A) - rainfed (without irrigation), irrigation (irrigation rate 400 m3/ha); phosphorus mineral fertilizer (factor B) - Р0, Р60; nitrogen mineral fertilizer (factor C) - N0, N30, N60; crop (factor D) - Siberian (standard), Eldorado, Golden, Cheremshanka. The soil was meadow-chernozem, medium-thick, heavy loamy with the content of organic matter in a layer of 0-0.2 m - 4.35-4.65%. Irrigation in the blooming phase of soybean smoothed out weather stress and provided soil moisture content in the optimal range of 70.0-77.8% HB until August 10-14. Irrigation increased the collection of seeds, compared with rainfed, by 0.83 t/ha, or 61%. The efficiency of nitrogen fertilizer (N60) under irrigation was low (+0.16 t/ha compared to the variant without their use), but significant, which was probably due to the sufficient content of the element in the soil. Phosphorus fertilizer P60 provided an increase in yield in the variants without irrigation from 1.24 to 1.47 t/ha (by 19%), with irrigation - from 2.02 to 2.37 t/ha (by 17%), in comparison with P0 (НСР05=0.07). The combination of the studied factors increased the soybean harvest from 1.21 to 2.44 t/ha. The content of protein in seeds on average in the experiment exceeded 41%, significantly decreasing from42.22% on rainfed soils to 39.95% on an irrigated background. The application of mineral fertilizers (N60P60) significantly increased the value of this indicator from 40.34 to 41.84% (НСР05=0.75). The fat content weakly depended on the studied factors and averaged 14.30% during the experiment.

Key words: mineral fertilizers; irrigation; irrigation rate; soil moisture; soybean; protein; fat.

Author Details: A. Yu. Timokhin, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow(e-mail: timokhin@ anc55.ru).; V.S. Boyko, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; L.V. Omelyanyuk, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; A. M. Asanov, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.

For citation: Timokhin AYu, Boiko VS, Omelyanyuk LV, et al. [Soybean productivity under various growing conditions in the south of Western Siberia] Zemledelie. 2022;(6):26-31. Russian. doi: 10.24412/0044-39132022-6-26-31.

Ссг 10.24412/0044-3913-2022-6-31-36 УДК 633.367.2: 631.

Симбиотическая деятельность и формирование урожая люпина узколистного и сои в контрастных погодных условиях

Е.В. ГОЛОВИНА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. группы (e-mail: kat782010@mail.ru) Р.В. БЕЛЯЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н., Орловская обл., 302502, Российская Федерация

Сорта зернобобовых культур нового поколения должны обладать способностью противостоять абиотическим стрессорам и стабильно формировать урожай высокого качества, что невозможно без учета физиологических особенностей, контролирующих продукционный процесс. Цель исследований состояла в изучении влияния контрастных погодных условий на симбиотические признаки, продуктивность и качество надземной массы и семян сортов люпина узколистного и сои. Опыты с 7 сортами люпина узколистного проведены в 2018-2020 гг., с 7 сортами и 2 линиями сои - в 2018-2019 гг. в ЦентральноЧерноземном регионе РФ. Почва опытных участков тёмно-серая лесная суглинистая. В годы исследований отмечали контрастные метеоусловия. Неблагоприятная погода (неравномерное распределение осадков и перепады температуры, избыточная влажность и недостаток тепла) снижает симбиотическую деятельность люпина и сои в среднем на 60 %; урожайность надземной массы люпина - на 50 %, сои - на 11 %; семян - соответственно на 54 и 83 %. В слабозасушливых условиях, по сравнению с избыточным увлажнением, у сортовлюпина на 15...17% увеличилась масса корня. Урожайность семян у сортов сои и люпина узколистного в благоприятных условиях составила 3,3.3,7 т/га; сбор сырого протеина с зеленой массой -1,2.1,3 т/га, с семенами -1,2 т/га. Установлены корреляционные связи на среднем и высоком уровне у люпина и сои между симбиотическими показателями и продуктивностью с накоплением сырого протеина в семенах и зеленой массе. Погодные условия оказывают значительное влияние на рост и развитие, симбиотическую деятельность, количественную и качественную продуктивность сортов люпина узколистного и сои, в связи с чем высокую значимость имеет введение в производство новых адаптированных сортов люпина.

Ключевые слова: люпин, соя, продукционный процесс, симбиотическая деятельность, урожайность, сырой протеин.

Дляцитирования: Головина ЕВ., БеляеваР.В. Симбиотическая деятельность и формирование урожая люпина узколистного и сои в контрастных погодных условиях // Земледе-

лие. 2022. № 6. С. 31-36. doi: 10.24412/00443913-2022-6-31-36.

Решение проблемы производства полноценного растительного белка невозможно без расширения посевов таких ценных культур, как люпин и соя. По количеству, сбалансированности незаменимых аминокислот и переваримости белок люпина, согласно принятым международным стандартам, равнозначен белку сои. Во многих странах мира люпин используют в пищу человека. Характерная особенность муки из его семян - отсутствие проламинов (глюте-новая группа), которые входят в состав белков клейковины у злаков. Таким образом, люпин может служить ценным источником для безглютенных пищевых продуктов, обладающих диетическими и лечебно-профилактическими свойствами. Семена сои обладают уникальным биохимическим составом, содержат незаменимые аминокислоты, витамины, пищевые минералы, фосфолипиды, полиненасыщенные жирные кислоты. Сою используют при производстве пищевых продуктов, кормов, медицинских препаратов, технических средств [1, 2, 3].

Средообразующая роль сои и люпина в адаптивном земледелии обусловлена способностью формировать эффективный симбиоз с клубеньковыми бактериями, что позволяет повысить продуктивность последующих культур в севообороте, значительно улучшить почвенное плодородие при одновременном снижении затрат энергетических ресурсов. Люпин характеризуется практически полностью симбиотрофным азотным питанием, накапливая до 150...256 кг/ га азота. Его продуктивность в минимальной степени зависит от удобрений. Корневая система сои использует мало доступные для злаков трудно растворимые минеральные соединения не только из пахотного, но и из более глубоких слоев почвы. Запаханная зеленая масса люпина обогащает почву органическим веществом, повышает содержание гумуса, значительно улучшает ее физико-химические и биологические свойства и плодородие [4, 5, 6].

В бобово-ризобиальном симбиозе между партнерами устанавливаются положительные обратные связи, которые определяются обменом С- и ^метаболитов: фиксация бактериями азота стимулирует

Ы (D 3 ь

(D д

(D Ь 5

(D

О) 2

О м м

1. Метеорологические условия 2018-2020 гг.

Показатель Месяц

апрель май июнь 1 июль I август сентябрь

Средняя температура воздуха за месяц, оС

Средняя многолетняя 7,6 13,8 16,8 18,0 17,0 11,7

2018 г 8,3 17,0 18,0 20,4 19,8 16,0

2019 г 8,7 16,1 20,7 17,3 17,2 12,8

2020 г 6,3 11,2 20,0 19,3 17,7 15,3

Количество осадков за месяц, мм

Среднее многолетнее 43,0 51,0 73,0 81,0 63,0 67,0

2018 г. 31,5 31,9 16,1 109,0 16,5 41,5

2019 г. 25,3 105,9 37,6 85,9 37,8 43,9

2020 г. 17,6 74,6 74,2 120,9 16,9 36,0

растительный фотосинтез, продукты которого в клубеньках используются для поддержания нитрогеназной активности и размножения бактерий [7, 8, 9]. Симбиотическая деятельность растений стимулирует рост надземных органов, фотосинтетическую активность листьев, биохимические реакции и физиологические процессы, происходящие в клетках, что, в свою очередь, положительно влияет на продуктивность [10, 11, 12].

В связи со значительными изменениями, происходящими в климатической системе в последние полвека, особую актуальность обретает оценка их воздействия на экосистемы и отдельные сельскохозяйственные культуры. Стабильность и величина продуктивности люпина и особенно сои - культуры очень требовательной к гидротермическим условиям произрастания, в большой степени зависят от внешних условий и, в частности, температуры и обеспеченности влагой [13, 14].

Цель исследований заключалась в изучении влияния контрастных погодных условий на симбиотические признаки, продуктивность и качество надземной массы и семян сортов люпина узколистного и сои.

Опыты с сортами люпина (Кристалл, Надежда, Тимир 1, Витязь, Орловский си-дерат, Орловский сидерат 2, Орловский) проведены в 2018-2020 гг, с сортами и линиями сои (Зуша, Красивая Меча, Мезенка, Осмонь, Свапа, Шатиловская 17, Л-216, Л-85) - в 2018-2019 гг на базе Федерального научного центра зернобобовых и крупяных культур (Орловская область). Предшествующая культура -озимая пшеница. Почва опытных участков тёмно-серая лесная суглинистая с мощностью гумусового горизонта 30...35 см, влажностью устойчивого завядания 9,7 % от объёма почвы. Содержание гумуса в пахотном горизонте (по Тюрину) составляло 4,3.5,6 %, лег-когидролизуемого азота (по Кононовой и Тюрину) - 6,4.10,1 мг/100 г почвы, обменного калия (по Масловой) - 7. 15 мг/100 г почвы, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 6,8.16,5 мг/100 г почвы, сумма поглощённых оснований (по Каплену) -18,5.26,2 мг-экв./100 гпочвы, степень насыщенности основаниями -83.91 %, рН солевой вытяжки (по Аля-мовскому) - 5,3.6,0, гидролитическая кислотность (по Каплену) - 1,7.6,3 мг-экв./100 г почвы. Сорта выращивали на делянках 10 м2 в 4-х кратной повторности по принятой для зоны технологии. Перед ° посевом семена сои (новой культуры для «о Орловской области) инокулировали про-^ изводственным штаммом ризобий 634б. о» Люпин - традиционная культура, поэтому | в почве сформировались природные популяции микроорганизмов и обработка  его семян ризобиями не требуется. 5 В исследованиях осуществляли сле-$ дующие учёты и наблюдения: отбор проб

для анализа в фазы цветения, налива бобов и полного созревания (Методические указания по проведению полевыхопытов с кормовыми культурами. М. 1997.156с.); изучение динамики формирования и накопления зелёной массы и корневой системы (Методика проведения полевых агротехнических опытов с масличными культурами. Краснодар, 2010. 327 с.); изучение симбиотической деятельности (Посыпанов Г.С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха: справочное пособие. М.: Агропромиздат, 1991.300 с.). Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов. Методика полевого. М.: Агропромиздат, 1985.351 с.). Рассчитывали коэффициент вариации (С/, %) и наименьшую существенную разницу (НСР05).

В годы исследований складывались контрастные метеорологические условия (табл. 1). В 2018 г. сумма эффективных температур за вегетационный период люпина была выше среднемноголетней на208°С, количество осадков - несколько ниже нормы. Для сои сумма эффективных температур за период полного развития превышала среднюю многолетнюю на 352 °С. Фазы начала плодообразования и налива бобов протекали в благоприятных условиях для этой культуры: температура - выше нормы на 3.4 °С, влагообеспе-ченность - достаточная.

В 2019 п в начальный период развития (всходы - ветвление у сои, стеблевание -

цветение у люпина) выпало большое количество осадков (350 % от средне-многолетней), что отрицательно сказалось на дальнейшем развитии симбиотической системы и растений в целом. В период плодообразования и налива бобов сои отмечали недостаток тепла и повышенную влажность. Это негативно отразилось на формировании урожая люпина и сои. В 2020 г сумма эффективных температур находилась в пределах нормы, но ниже, чем в 2018-2019 гг, на 132.146 °С. Количество осадков было выше, чем в 2018 г, на 108 мм, по сравнению с 2019 г - на 37 мм.

Симбиотическое взаимодействие с ризобиями не только удовлетворяет потребность растений в азоте благодаря симбиотрофному питанию, но и активизирует физиологические процессы, положительно влияет на рост и развитие растений, фотосинтетическую деятельность, и в конечном итоге на продуктивность [5].

Метеоусловия 2019 г из-за избыточной влажности и недостатка кислорода в почве в мае-июне оказали неблагоприятное воздействие на развитие ризобий, из-за чего в этом году к концу вегетационного периода отмечали наименьшее количество клубеньков как у люпина, так и у сои, в сравнении с 2018 и 2020 г

В 2019 г за период всходы - стеблевание на растениях люпина образовалось в среднем по сортам - 27 шт. клубеньков, в 2018 г - 26 шт., в 2020 г из-за низкой

2018 г. 2019 г. 2020 г.

Рис. 1. Количество клубеньков на растении у люпина узколистного (среднее по сортам), шт.:  — стеблевание;  — цветение;  — налив бобов.

2. Количество и масса клубеньков у люпина в фазе цветения

Количество клубеньков, Сухая масса клубеньков,

Сорт шт./раст. мг/раст.

2018 г. 12019 г. 2020 г. | X 2018 г. 2019 г. 2020 г. | х

Кристалл 55 26 30 37 460 156 470 362

Надежда 29 28 25 27 389 191 320 300

Тимир 1 33 17 27 26 175 144 200 173

Витязь 56 29 37 41 1190 274 610 691

Орловский сидерат 22 37 46 35 510 222 340 357

Орловский сидерат 2 29 26 35 30 400 182 420 334

Орловский 42 28 58 43 498 168 520 395

х 38 27 37 517 191 411

СУ % 35 22 32 61 21 33

температуры в апреле - мае всего 15 шт. (рис. 1). Однако в связи с избыточным количеством осадков во время цветения в 2019 г количество клубеньков осталось на прежнем уровне, а в более благоприятных 2018 и 2020 гг. увеличилось до 38 и 37 клубеньков на растении соответственно. В фазе налива бобов максимальное в опыте количество клубеньков отмечали в 2020 г - 59 шт., в 2018 г - 51 шт., в 2019 г -только 31 шт./раст

лива бобов (46 шт. и 314 мг) отмечали у линии Л-85. У Красивой Мечи они были минимальными в опыте - 6,8 шт. и 25,3 мг в фазе цветения, 14 шт. и 116 мг - в период налива бобов.

Для люпина установлены корреляционные связи среднего и высокого уровня между количеством и массой клубеньков с надземной массой г=0,692...0,827, урожаем зерна г=0,504...0,852, сбором протеина с зеленой массой г=0,716...

Урожайность сухой надземной массы в среднем по сортам в 2018 г составила 6,1 т/га, что на 33.34 % выше, чем в 2019-2020 гг

Вегетационный период растений сои более продолжительный, чем у люпина, поэтому в фазе цветения ее зеленая масса в несколько раз ниже. Но во время налива бобов масса сухого вещества люпина и сои находятся примерно на одном уровне - около 7.9 т/га.

В период налива бобов недостаток тепла и избыточная влажность в 2019 г привели к снижению урожайности сухого вещества у большинства сортов сои, за исключением Красивой Мечи и Шатиловской 17, по сравнению с теплым, 2018 с, на 11 % (табл. 4). У двух выделенных сортов надземная масса в 2019 г превысила величину этого показателя в 2018 г на 2,4.7,7 т/га и составила 7,5 т/га и 13,1 т/га соответственно. В среднем по сортам в 2018 г сбор сухого вещества

Рис. 2. Количество (а, шт.) и сухая масса (б, мг) клубеньков на растении сои (среднее по сортам):  — цветение;  — налив бобов.

В 2018 г. средняя по сортам сухая масса клубеньков в фазе цветения у люпина составляла 517 мг/раст., в 2019 г -191 мг/раст.; среднее количество клубеньков на растении - соответственно 38 и 27 шт. (табл. 2). В 2020 г. среднее количество клубеньков на растении люпина составило 37 шт., их масса -411 мг В фазе цветения самые высокие средние по годам величины этих показателе (соответственно 41 шт. и 691 мг) отмечены у сорта люпина Витязь, минимальные в опыте - у сорта Тимир 1 (26 клубеньков массой 173 мг).

Для симбиотических систем изучаемых культур 2018 г был более благоприятным, чем 2019 г Количество клубеньков у сои в среднем по сортам в 2018 г в фазе цветения было выше на 68 %, в период налива бобов - на 57 %; масса клубеньков - на 21 и 24 % соответственно (рис. 2). Максимальные в опыте величины этих показателей как в фазе цветения (16,3 шт. и 67,3 мг), так и в период на-

0,752, содержанием протеина в семенах г=0,429.. .0,956, сбором протеина с зерном г=0,504...0,850; для сои - между сим-биотическими признаками и надземной массой г=0,759...0,817, урожаем зерна г=0,592...0,763, содержанием протеина в стеблях г=0,558...961.

Сорта люпина в фазе цветения в среднем за три года сформировали от 10,7 г (Надежда) до 13,6 г (Витязь) сухой надземной массы на растение (табл. 3).

достиг 7,9 т/га, в 2019 г - 7,1 т/га. Линия Л-85 достоверно превзошла остальные генотипы по урожайности надземной массы в 2018 г (15,7 т/га). В среднем за 2 года исследований величина этого показателя у указанной линии составила 12,1 т/га, что в 2 раза и более, выше, чем у сортообразцов Л-216, Зуша и Осмонь.

В слабозасушливом 2018 г. сорта люпина сформировали в среднем 3,0 г сухой массы корней на растении (табл.

3. Сухая надземная масса сортов люпина в фазе цветения

Сухая надземная масса, Урожайность сухой

Сорт г/раст. над 1земной массы, т/га

2018 г. 2019 г. 2020 г. | - 2018 г. |2019 г. 2020 г. | х

Кристалл 15,4 10,4 10,1 12,0 6,2 4,2 4,0 4,8

Надежда 12,6 10,5 8,9 10,7 5,0 4,2 3,6 4,3

Тимир 1 14,2 7,8 11,1 11,0 5,7 3,1 4,4 4,4

Витязь 18,3 12,5 10,1 13,6 7,3 5,0 4,0 5,5

Орловский сидерат 15,0 9,4 10,2 11,5 6,0 3,8 4,1 4,6

Орловский сидерат 2 14,9 11,1 10,1 12,0 5,8 4,4 4,0 4,8

Орловский 16,2 9,6 9,8 11,9 6,5 3,8 3,2 4,5

- 15,2 10,2 10,0 6,1 4,1 3,9

НСР05 1,9 2,2 1,7 0,6 0,5 0,2

СУ, % 12 14 6 12 14 6

(О Ф

Ш, ь

Ф

д

ф

ь

Ф

О) 2 О м м

4. Урожайность сухой надземной массы сортов сои в фазе налива зерна, т/га

5. Сухая масса корней сортов люпина в фазе цветения

см см о см «о

ш ^

Ф

и

ф

^

2

ш м

Сорт 2018 г 2019 г. | X

Зуша 6,4 5,5 6,0

Красивая Меча 5,1 7,5 6,3

Ланцетная 10,2 6,3 8,3

Мезенка 8,4 5,6 7,0

Осмонь 5,4 6,7 6,1

Свапа 7,6 7,7 7,7

Шатиловская 17 5,4 13,1 9,3

Л-216 7,0 3,2 5,1

Л-85 15,7 8,5 12,1

х 7,9 7,1

НСР05 1,7 1,9

04 % 9,0 21,0

Сорт Сухая масса корней, г/раст. Масса корневых остатков, т/га

2018 г. 2019 г. 2020 г. I х- 2018 г. 2019 г. 2020 г I х

Кристалл 3,1 3,0 2,8 3,0 1,2 1,2 1,1 1,2

Надежда 2,7 2,8 2,7 2,8 1,1 1,1 1,1 1,1

Тимир 1 2,8 3,1 2,7 2,5 1,1 1,2 1,1 1,1

Витязь 3,3 2,3 2,9 2,6 1,3 0,9 1,2 1,1

Орловский сидерат 2,9 2,6 2,8 2,8 1,2 1,0 1,1 1,1

Орловский сидерат 2 3,0 2,3 2,3 2,7 1,2 0,9 0,9 1,0

Орловский 2,9 1,8 3,0 2,9 1,2 0,7 1,2 1,0

- 3,0 2,6 2,7 1,2 1,0 1,1

НСР05 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1

сч % 6 18 9 6 18 9

которая служит основным источником опыте средняя урожайность отмечена у

5). Во влажные 2019 и 2020 гг. величина этого показателя снижалась на 0,3.0,4 г/растение. У сорта Кристалл в 2018 г. (3,1 г/раст.) и в среднем по годам (3,0 г/раст.) отмечена максимальная в опыте масса корней, по сравнению с другими сортами люпина. Наименьшая величина этого показателя за период исследований зафиксирована у сорта Тимир 1 - 2,5 г с растения. С корневыми остатками после уборки люпина в почву поступало в среднем по сортам 1,0.1,2 т/га сухого вещества.

Сухая масса корней сои в фазе цветения в 2019 г. в среднем по сортам была выше, чем в 2018 с, на 0,2 г (табл. 6). В период налива бобов большую массу корней и надземной части растений наблюдали в 2018 г В среднем за 2 года в этой фазе выделилась линия Л-85 (2,0 г/раст.), а наименьшая в опыте сухая масса корней (0,8 г/растение) отмечена у сортообразца Л-216.

Максимальная в опыте урожайность семян люпина в среднем по сортам отмечена в 2020 п - 3,7 т/га, в 2018 г она была ниже на 0,3 т/га (табл. 7). В неблагоприятном 2019 г она составила 2,4 т/га, что меньше, чем в 2018 и 2020 гп, на 42 и 54 % соответственно. Наибольшая средняя по годам исследований урожайность отмечена у сортов Витязь и Орловский сидерат (3,6 т/га), что можно объяснить следующим: Витязь как индетерми-нантный сорт образует значительную надземную массу с высокой площадью листовой поверхности, большое количество и массу клубеньков; Орловский сидерат характеризуется оптимальным распределением пластических веществ (при избыточной влагообеспеченности или при недостатке влаги у этого сорта ассимиляционные потоки от вегетативных органов направлены на формирование плодов в большей степени, чем в благоприятные годы), что положительно влияет на урожайность семян [15].

Ранее было установлено, что у новых сортов сои повышение урожайности семян связано с усиленным притоком ассимилятов в период налива [5]. В 2018 г хорошее развитие симбиотической системы, значительная надземная масса с большой листовой поверхностью,

ассимилятов, благоприятно повлияли на урожайность. Она составила в среднем по сортам 3,3 т/га (табл. 8), что значительно выше, чем в 2019 г (1,8 т/га). По

Красивой Мечи - 2,4 т/га.

В клетках растений происходит непрерывный синтез и распад белков, их перераспределение между отдельными

6. Сухая масса корней сортов сои, г/растение

Сорт Цветение Налив бобов

2018 г. 1 2019 г. I -х 2018 г. 1 2019 г. I -

Зуша 0,4 0,7 0,6 1,3 0,8 1,1

Красивая Меча 0,3 0,7 0,5 0,8 0,9 0,9

Ланцетная 0,4 0,7 0,6 1,3 1,0 1,2

Мезенка 0,4 0,7 0,6 1,3 0,7 1,0

Осмонь 0,3 0,7 0,5 1,0 0,9 1,0

Свапа 0,4 0,5 0,5 1,3 1,4 1,4

Шатиловская 0,4 0,7 0,6 1,2 2,0 1,6

Л-216 0,4 0,4 0,4 1,1 0,4 0,8

Л-85 0,4 0,7 0,6 2,3 1,6 2,0

х 0,4 0,6 1,3 1,1

НСР05 0,1 0,1 0,2 0,3

сч, % 12 18 32 46

продуктивности выделилась линия Л-85, урожайность которой в среднем за 2 года была равна 3,2 т/га. Растения этой линии развивают мощную симбиотическую и фотосинтетическую системы [16], благодаря высокой физиологической активности которых образуется большое количество ассимилятов, идущих на формирование семян. Минимальная в 7. Урожайность семян сортов люпина, т/га

тканями и органами растения. Интенсивность этих процессов зависит от генетических особенностей растений, этапа их онтогенеза и условий произрастания. Максимальное в опыте количество сырого протеина в надземных органах растений люпина в период цветения наблюдали в слабозасушливом 2018 г - в среднем по сортам 21,8 %, в 2019 г величина этого показателя составляла 20,7 %, 8. Урожайность семян сортов сои, т/га

Сорт 2018 г. 12019 г. 2020 г. -х Сорт 12018 г 1 2019 г. -

Кристалл 3,8 2,3 4,0 3,4 Зуша 3,2 1,9 2,6

Надежда 2,4 2,1 2,6 2,4 Красивая Меча 2,7 2,0 2,4

Тимир 1 3,5 2,1 3,1 2,9 Ланцетная 3,1 1,8 2,5

Витязь 3,5 3,0 4,3 3,6 Мезенка 3,7 1,5 2,6

Орловский 3,9 2,6 4,4 3,6 Осмонь 3,3 1,6 2,5

сидерат Свапа 3,1 1,9 2,5

Орловский 3,5 2,1 3,9 3,2 Шатиловская 17 3,5 1,8 2,7

сидерат 2 Л-216 3,4 1,3 2,4

Орловский 3,4 2,4 3,7 3,2 Л-85 3,7 2,7 3,2

х- 3,4 2,4 3,7 х 3,3 1,8

НСР05 0,4 0,3 0,4 НСР05 0,3 0,4

сч, % 14 14 18 сч % 10,0 21,0

9. Содержание сырого протеина в надземной массе сортов люпина и сбор сырого протеина в фазе цветения

Сорт Содержание сырого протеина, % Сбор сырого протеина, т/га

2018 г. | 2019 г 2020 г. | -х 2018 г | 2019 г. | 2020 г | -

Кристалл 21,7 22,5 18,2 20,8 1,4 1,0 0,7 1,0

Надежда 20,8 20,9 21,1 20,9 1,0 0,9 0,8 0,9

Тимир 1 21,6 17,9 17,7 19,1 1,2 0,6 0,8 0,9

Витязь 22,3 20,9 20,7 21,3 1,6 1,1 0,8 1,2

Орловский си-дерат 22,0 21,1 20,5 21,2 1,3 0,8 0,8 1,0

Орловский сиде-рат 2 22,9 19,5 19,2 20,5 1,3 0,9 0,8 1,0

Орловский НСР05 21,3 21,8 0,9 22,0 20,7 1,2 18,9 19,5 1,1 20,7 1,4 1,3 0,1 0,8 0,9 0,2 0,6 0,8 0,1 0,9

сч, % 3 8 7 14 18 10

10. Содержание сырого протеина в надземных органах растений сои в фазе цветения, %

Сорт В листьях В стеблях

2018 г I 2019 г | -х 2018 г. I 2019 г. | -

Зуша 18,8 22,8 20,8 9,4 8,1 8,8

Красивая Меча 21,3 19,5 20,4 10,0 7,5 8,8

Ланцетная 21,9 19,4 20,7 10,6 8,1 9,4

Мезенка 23,1 21,7 22,4 9,4 9,4 9,4

Осмонь 22,5 19,6 21,1 11,3 8,1 8,8

Свапа 21,3 19,3 20,3 8,8 6,9 7,9

Шатиловская17 19,4 18,5 19,0 10,0 6,3 8,2

Л-216 19,4 19,6 19,5 13,8 7,5 10,7

Л-85 20,0 20,9 20,5 7,6 8,1 7,9

х 20,8 20,1 10,1 7,8

НСР05 2,2 1,8 3,2 2,1

СУ, % 7,0 7,0 8,0 12,0

в 2020 г - 19,5 % (табл. 9). Наибольшее содержание протеина в надземных органах отмечено у сортов Орловский сиде-рат и Витязь 21,2.21,3 %, наименьшее у Тимира 1 - 19,1 %.

когда сбор сырого протеина достигает 0,7.1,2 т/га [3].

Люпин и соя способны обогащать почву, оставляя после себя растительные остатки со значительным количеством

11. Содержание сырого протеина в корневой системе люпина (корни + клубеньки) и сбор сырого протеина (корни) в фазе цветения

Сорт Содержание сырого протеина, % Сбор сырого протеина, ц/га

2018 г. |2019 г I 2020 г. | - 2018 г. |2019 г. |2020 г. -

Кристалл 8,1 10,3 9,5 9,3 1,0 1,2 1,1 1,1

Надежда 9,0 9,5 12,4 10,3 1,0 1,1 1,3 1,1

Тимир 1 6, 8 6,9 9,7 7,8 0,8 0,9 1,1 0,9

Витязь 7, 8 8,8 9,5 8,7 1,0 0,8 1,1 1,0

Орловский сидерат 8,7 11,0 12,2 10,6 1,0 1,1 1,4 1,2

Орловский сидерат 2 8,1 9,6 10,8 9,5 1,0 0,9 1,0 1,0

Орловский 9,1 8,1 10,5 9,2 1,1 0,6 1,3 1,0

х 8, 2 9,2 10,7 1,0 0,9 1,2

НСР05 1,5 2,3 2,1 0,1 0,2 0,2

СУ, % 10 15 12 9 22 12

12. Содержание сырого протеина в подземных органах растений сои в фазе цветения, %

Сорт Содержание сырого протеина в корнях Содержание сырого протеина в клубеньках

2018 г. I 2019 г. I -х 2018 г. 1 2019 г. I х

Зуша 6,9 6,3 6,6 25,0 35,0 30,0

Красивая Меча 6,3 6,3 6,3 26,3 30,0 28,2

Ланцетная Мезенка Осмонь 6,9 9,4 8,1 6,3 6,3 6,9 6,6 7,9 7,5 26,3 25,6 26,9 30,0 30.0 33.1 28,2 27,8 30,0

Свапа 8,8 6,3 7,6 23,1 29,4 26,3

Шатиловская17 6,9 6,3 6,6 26,3 25,6 26,0

Л-216 8,1 6,9 7,5 30,0 29,4 29,7

Л-85 6,9 6,9 6,9 23,1 33,1 28,1

х 7,6 6,5 25,8 30,6

НСР05 СУ, % 1,1 0,5 1,5 2,0

14 5 8 9

Сбор сырого протеина с надземной массой в 2018 г был выше, чем в остальные годы, на 0,4.0,5 т/га и достигал 1,3 т/га. Максимальная в опыте величина этого показателя зафиксирована у сорта Витязь - 1,2 т/га.

В листьях сои во время цветения содержание сырого протеина варьировало в пределах 18,5.23,1 %, в стеблях - 6,3. 13,8 % (табл. 10). В 2018 г количество белка в листьях было выше, чем в 2019 г, на 0,7 %, в стеблях - на 2,3 %. В среднем за 2 года максимальная величина этого показателя в листьях отмечено уМезенки (22,4 %), в стеблях у Л-216 (10,7 %).

В фазе цветения сбор сырого протеина с зеленой массой сои составил 0,2.0,3 т/га. Оптимальное сочетание количества и качества вегетативной массы сои наступает в период налива бобов,

накопленного белка. Так, после люпина с корневой системой остается в среднем 1 ц/га сырого протеина, после сои - 0,3 ц/га [10, 15].

Максимальное в опыте содержание сырого протеина в корневой системе люпина (корни + клубеньки) и его сбор в фазе цветения наблюдали в наиболее влажном 2020 г: 10,7 % и 1,2 ц/га соответственно; в 2018 г величины этих показателей были наименьшими: 8,2 % и 1,0 ц/га соответственно (табл. 11). У Орловского сидерата отмечены наибольшая концентрация протеина (10,6 %) и его сбор (1,2 ц/га) с корневой системой в среднем за 3 года.

Содержание сырого протеина во время цветения в корнях сои варьировало в зависимости от сорта и года исследований от 6,3 % до 9,4 %; в клубеньках - от 23,1 % до 35,0 % (табл. 12). В 2019 г в среднем по сортам концентрация протеина в клубеньках была выше, чем в 2018 п, на 5 %. Наибольшее среднее содержание протеина в клубеньках отмечено у сортов Зуша и Осмонь - 30,0 %.

Накопление белка в семенах зависит от условий выращивания и особенностей генотипа. Так, максимальные в опыте содержание и сбор сырого протеина с семенами люпина наблюдали в наиболее влажном из трех лет 2020 г - 36,4 % и 1,4 т/га соответственно; наименьшая концентрация сырого протеина (34,7 %) отмечена в 2018 г, а сбор протеина с семенами в неблагоприятном 2019 г (табл.

13). Наибольшее содержание сырого протеина в семенах зафиксировано у сортов Орловский сидерат и Орловский -36,5.36,9 %. Витязь и Орловский сиде-рат превзошли остальные генотипы по сбору белка с семенами - в среднем за 3 года 1,3 т/га.

Содержание сырого протеина в семенах сои в среднем по сортам в 20182019 г. находилось на уровне 40 % (табл.

14). Красивая Меча по величине этого показателя (42,5 %) превосходит остальные сорта на1,2.3,7 %. Кроме того, этот сорт характеризовался максимальным в опыте сбором белка (1,1 т/га), наряду с линией Л-85, которая отличается высокой урожайностью.

Таким образом, для люпина узколистного и сои характерны общие биологически обоснованные периоды онтогенеза растений и формирования урожая. Однако существуют значительные различия,

13. Содержание сырого протеина в семенах сортов люпина и сбор сырого протеина

Сорт Содержание сырого протеина, % Сбор сырого протеина, т/га

2018 г. 2019 г. 2020 г. I - 2018 г. 2019 г 2020 г. I -

Кристалл 33,4 36,0 35,0 34,8 1,3 0,8 1,4 1,2

Надежда 36,4 33,8 35,3 35,2 0,8 0,8 0,9 0,8

Тимир 1 34,8 34,7 35,2 34,9 1,2 0,8 1,3 1,1

Витязь 34,9 34,5 36,3 35,2 1,2 1,1 1,6 1,3

Орловский си- 35,1 37,4 36,9 36,5 1,4 0,9 1,5 1,3

дерат

Орловский сиде- 35,0 36,4 36,3 35,9 1,2 0,7 1,4 1,1

рат 2

Орловский 33,4 37,4 39,9 36,9 1,2 0,8 1,4 1,1

)( 34,7 35,7 36,4 1,2 0,8 1,4

НСР05 1,4 1,8 1,9 0,1 0,1 0,2

СУ, % 3 4 5 16 15 16

(О Ф

Ш, ь

Ф д

Ф

ь

Ф

О) 2 О м м

14. Содержание сырого протеина в семенах сортов сои и сбор сырого протеина

Содержание сырого Сбор сырого протеина

Сорт протеина, % с зерном, т/га

2018 г. 1 2019 г. I х 2018 г 1 2019 г I х

Зуша 40,6 40,9 41,0 1,3 0,8 1,0

Крас. Меча 41,1 44,0 42,5 1,1 0,9 1,1

Ланцетная 39,5 39,8 40,1 1,2 0,7 1,0

Мезенка 39,6 38,8 39,3 1,5 0,6 1,0

Осмонь 38,6 37,8 38,8 1,3 0,6 1,0

Свапа 40,1 38,4 39,7 1,2 0,7 1,0

Шатиловская 40,8 40,1 41,2 1,4 0,7 1,0

Л-216 39,3 41,7 41,3 0,8 0,6 0,8

Л-85 37,5 39,0 38,7 1,4 1,0 1,1

х 39,7 40,1 1,2 0,7

НСР05 1,9 2,0 0,1 0,2

CV, % 3,0 5,0 17,0 19,0

заключающиеся в более продолжительном развитии сои, особенно в фазы ветвления, плодообразования и налива бобов.

Влияние метеорологических условий на рост и развитие, симбиотиче-скую деятельность, количественную и качественную продуктивность сортов люпина узколистного и сои в значительной мере определяется взаимоотношениями между надземными органами и симбиотической системой, рост и развитие которых происходят одновременно и требует энергетических затрат. В неблагоприятных погодных условиях (неравномерное распределение осадков, перепады температуры, избыточная влажность и недостаток тепла) симбиотическая деятельность люпина и сои снижается в среднем на 60 %; урожайность надземной массы люпина - на 50 %, сои - на 11 %; семян - соответственно на 54 % и 8 %. В слабозасушливых условиях, по сравнению с избыточным увлажнением, масса корневой системы люпина увеличивается, на 15.17 %.

Между симбиотическими показателями, продуктивностью и накоплением сырого протеина в семенах и зеленой массе люпина и сои существуют корреляционные связи среднего и высокого уровня. Урожайность семян изученных генотипов сои и люпина узколистного в благоприятных погодных условиях достигает 3,3.3,7 т/га, сбор сырого протеина с зеленой массой - 1,2.1,3 т/га, с семенами - 1,2 т/га.

Для возделывания в ЦентральноЧерноземном регионе РФ рекомендуем сорта с высокой стабильной продуктивностью и качеством семян и зеленой массы: люпина - Витязь, Орловский си-дерат, Орловский сидерат 2, Орловский; сои - Зуша, Мезенка, Шатиловская 17, ° Красивая Меча, Свапа, Л-85. «о

^ Литература

0)

s 1. Петибская В.С. Соя: химический состав, Ф и использование: монография / под ред. В.М. Ф Лукомца. Майкоп: Полиграф-Юг, 2012. 32 с. Ц 2. Федорова З.Н. Энергопротеиновый конец центрат на основе экструдированного люпина СО

в кормлении телят // Зернобобовые и крупяные культуры. 2019. №4. С. 142-148.

3. Влияние способов основной обработки на агрофизические свойства почвы, урожайность и качество сои / Д.В. Дубовик, Е.В. Дубовик, А.Н. Морозов и др. // Земледелие. 2022. № 2. С. 43-48.

4. Шабалкин А.В., Воронцов В.А., Скорочкин Ю.П. Эффективность возделывания сои в зависимости от основной обработки почвы, минеральных удобрений и гербицидов // Масличные культуры. 2020. №2(182). С. 70-75.

5. Головина Е.В., Зотиков В.И. Продукционный процесс и адаптивные реакции к абиотическим факторам сортов сои северного экотипа в условиях Центрально-Черноземного региона РФ. Орел: Картуш. 2019. 318 с.

6. Продуктивность образцов люпина узколистного и белого в лесостепи ЦентральноЧерноземного региона / В.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина, А.А. Муравьев, и др. // Кормопроизводство. 2013. № 6. С. 20-22.

7. Denison R.F., Kiers E. Toby. Why are most rhizobia beneficial to their plant hosts, rather than parasitic? // Microbes Infect, 2004. № 6 (13). P. 1235-1239. doi:10.1016/j.micinf.2004.08.005.

8. Проворов Н.А., Онищук О.П. Эколого-генетические основы конструирования высокоэффективных азотфиксирующих микробно-растительных симбиозов // Экологическая генетика. 2019. Т. 17. № 1. С. 11-18.

9. Plant peptides govern terminal differentiation of bacteria in symbiosis / W. Van de Veld, G. Zehirov, A. Szatmari, et al. // Science, 2010. No 327. p. 1122-1126. D0I:10.1126/science. 1184057

10. Бушнева Н.А. Эффективность совместного применения инокулянтов и фунгицидов при обработке семян сои // Масличные культуры. 2019. №4 (180). С. 119-123. doi: 10.25230/2412-608X-2019-4-180-119-123.

11. Влияние клубеньковых бактерий на формирование вегетативной массы сои и развитие симбиотического аппарата на черноземе выщелоченном / В.А. Тильба, Н.М. Тишков, В.Л. Махонин и др. // Масличные культуры. 2020. №1 (181). С. 70-75.

12. Парахин Н.В., Петрова С.Н. Фотофизические реакции листьев люпина узколистного при формировании растительно-микробных симбиозов // Зернобобовые и крупяные культуры. 2012. № 1. С. 15-19.

13. Trends of soybean yields under climate change scenarios / F. Eulenstein, M. Lana, M. Tauschke, et al. // Horticulturae. 2017. Vol. 3. No1. P. 10.

14. Changing yields in the central United States under climate and technological change / E. Burchfield, N. Matthews-Pennanen, J. Schoof, et al. // Climatic Change. 2020. Vol. 159. No. 3. P 329-346.

15. Агаркова С.Н., Головина Е.В., Беляева РВ. Формирование продуктивности сортами люпина узколистного в контрастных метеорологических условиях // Зернобобовые и крупяные культуры. 2019. № 1 (29). С. 31-37.

16. Головина Е.В., Зеленов А.А. Физиологические особенности сортов сои северного экотипа, возделываемых в условиях ЦЧР // Аграрная наука. 2020. № 11-12. С. 89-96.

Symbiotic activity and crop formation in blue lupine and soybeans under contrasting weather conditions

E.V. Golovina, R.V. Belyaeva

Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops

ul. Molodezhnaya, 10, k. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation

Abstract. Varieties of leguminous crops of a new generation should be able to withstand abiotic stressors and consistentlyform a high-quality crop, which is impossible without considering the physiological characteristics that control the production process. The purpose of the research was to study the effect of contrasting weather conditions on the symbiotic traits, productivity and quality of the tops and grain of the blue lupine and soybean varieties. Experiments with 7 varieties of blue lupine were carried out in 2018-2020, with 7 varieties and 2 lines of soybean - in 2018-2019 in the Central Black Earth region of the Russian Federation. The soil of the experimental plots was dark grey forest loamy. During the years of research, contrasting weather conditions were observed. Unfavourable weather (uneven distribution of precipitation and temperature fluctuations, excessive humidity and lack of heat) reduces the symbiotic activity of lupine and soybean by an average of 60%; the yield of the lupine tops - by 50%, soybeans - by11%; seeds - by 54 and 83%, respectively. In slightly arid conditions, compared with excessive moisture, the mass of the root increased by 15-17% in lupine varieties. Seed yield of soybean and blue lupine varieties under favourable conditions was 3.3-3.7 t/ha; collection of crude protein with green mass -1.21.3 t/ha, with seeds - 1.2 t/ha. Correlations have been established at medium and high levels in lupine and soybeans between symbiotic indicators and productivity with the accumulation of crude protein in grain and green mass. Weather conditions have a significant impact on the growth and development, symbiotic activity, quantitative and qualitative productivity of blue lupine and soybean varieties, and therefore the introduction of new adapted lupine varieties into production is of high importance.

Keywords: lupine; soybean; production process; symbiotic activity; yield; crude protein.

AuthorDetails: E.V. Golovina, D. Sc. (Agr.), head of group (e-mail: kat782010@mail.ru); R.V. Belyaeva, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.

For citation: Golovina EV, Belyaeva RV[Sym-biotic activity and crop formation in blue lupine and soybeans under contrasting weather conditions] Zemledelie. 2022;(6):31-6. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2022-6-31-36.