Продуктивність сої залежно від удобрення та інокуляції

Уманський національний університет садівництва

Серед чинників, які визначають рівень продуктивності сої, важливе місце посідає оптимальне забезпечення рослин елементами мінерального живлення. Це потребує вивчення їх сумісної дії і поєднання, а також впливу кожного елемента живлення окремо на формування врожаю та якості насіння з метою підвищення їх стабільної дії в конкретних умовах і відновлення родючості ґрунту. 

У світі посіви сої займають приблизно 100 млн гектарів, що пояснюється її високою продовольчою, агрономічною та екологічною користю. Соя є найпоширенішою високобілковою олійною культурою у світі, яку широко використовують для виробництва кормів, харчів та технічної продукції. Особливо широко її культивують у США, Бразилії, Аргентині, Канаді, Китаї, Індії та Італії ― на ці країни припадає до 90% світового виробництва соєвого зерна. У США лише для тваринництва щороку використовують 18 млн тонн сої, а загальний валовий збір за останні роки досяг 80 млн тонн.

Соя — цінна культура, якій немає рівних за вмістом і якістю білка. Насіння містить 28–52% повноцінного збалансованого за вмістом амінокислот білка та 16–27% жиру. Соя поєднує два важливі процеси — фотосинтезу та біологічної фіксації азоту. Її біологічна особливість полягає в здатності рослин до симбіотичного типу живлення. Бульбочкові бактерії виду Bradyrhizobium japonicum забезпечують рослини фіксованим атмосферним азотом у формі органічних сполук. 

Застосування мікробіологічних препаратів забезпечує процеси формування бульбочкових бактерій, збільшення площі листків, висоти рослин, кількості гілок, вузлів, бобів, насіння, росту врожайності та поліпшення якості. Особливого значення набувають біопрепарати на основі мікроорганізмів, які здатні трансформувати важкорозчинні органічні та мінеральні фосфати у легкорозчинні форми. За низького вмісту фосфору в бульбочкових бактерій відсутня вірулентність. Фіксація азоту повітря відбувається з участю АТФ, головною складовою якого є фосфор. Одним зі шляхів оптимізації умов функціонування симбіозу є поєднане застосування інокуляції насіння одночасно з ризобіями інших штамів мікроорганізмів, які мають здатність до фосфатмобілізації та пригнічення розвитку фітопатогенних грибів.

Рідка форма інокулянта зазвичай має два компоненти: власне штам бульбочкових бактерій у рідкому живильному середовищі та суміш фізіологічно активних речовин із мікро- та макроелементами для забезпечення виживання бактерій на обробленому насінні. Препаративні форми азотфіксувальних біопрепаратів повинні підтримувати високі титри активних бактеріальних клітин досить тривалий час. Титр кращих сучасних американських препаратів для сої становить 2–4 млрд клітин/г (мл) субстрату, який зберігається до двох років, що дозволяє використовувати залишки препарату в наступному сезоні. Препарати, що виготовляють в Україні, містять також 2–3 млрд клітин/г субстрату. 

Нині на ринку України представлено широкий спектр інокулянтів вітчизняного та іноземного виробництва, особливо для сої. Їх випускають у твердій та рідкій формах. Інокуляція насіння сої навіть за умови регулярного чергування культур та застосування мінеральних добрив дає прибавку врожаю до 10%. Це дає можливість формувати стабільний та екологічно безпечний врожай. 

Мета статті — визначити формування продуктивності сої залежно від удобрення та інокуляції. 

Методика досліджень

Експериментальну частину досліджень проведено в умовах Правобережного Лісостепу України у стаціонарному польовому досліді з географічними координатами за Гринвічем 48°46' північної широти і 30°14' східної довготи, закладеному у 2011 році на дослідному полі Уманського національного університету садівництва.

Дослід одночасно розгорнутий на чотирьох полях, що дає змогу щорічно отримувати дані врожайності всіх культур сівозміни (пшениця озима, кукурудза, ячмінь ярий, соя). Повторення досліду триразове. Площа облікової ділянки — 25 м2. Ґрунт дослідної ділянки — чорнозем опідзолений важкосуглинковий на лесі. За своїми генетичними властивостями він займає проміжне місце між чорноземом типовим і темно-сірим опідзоленим ґрунтом. Тому одержані в польових дослідах на чорноземі опідзоленому дані можуть бути поширені й на ці підтипи чорноземних ґрунтів. Уміст гумусу в шарі ґрунту 0–20 см перед закладанням стаціонарного досліду в 2010 році був підвищений (3,8%), реакція ґрунтового розчину дуже слабкокисла (рН 5,8), ступінь насиченості основами 89,9%, вміст азоту легкогідролізованих сполук низький (105 мг/кг), рухомих сполук фосфору і калію — підвищений (відповідно 106 і 132 мг/кг). Ґрунт характеризується середнім умістом кальцію, магнію, низьким умістом рухомих сполук магнію, цинку та міді, середнім умістом кобальту.

Відповідно до схеми досліду фосфорні та калійні добрива вносять під зяблевий обробіток ґрунту, азотні — під передпосівну культивацію та в підживлення. Нетоварна частина врожаю культур сівозміни (солома, стебелиння) залишається на полі на добриво. Вирощували сою сорту Асука. Для інокуляції використовували препарат Ризоактив.

Сорт Асука — середньоранній з періодом вегетації 110–115 діб. Має високу стійкість до вилягання і розтріскування бобів. Стабільність / пластичність — висока. Сила стартового росту висока. Вміст білка високий. Рекомендована зона для вирощування: Лісостеп, Полісся. Напрям використання: зерновий. Якість: середньоолійний. Оригінатор — Семенсес Прогрейн ІНК.

Препарат Ризоактив містить бульбочкові бактерії Bradyrhizobium japonicum eko/001, Bradyrhizobium japonicum eko/002, Bradyrhizobium japonicum eko/003 кількістю 1×1010 КУО/мл. Підвищує продуктивність завдяки покращенню азотного живлення рослин сої шляхом ефективного здійснення процесу біологічної фіксації азоту. Норма витрат 2 л/т насіння. Дозволено обробляти насіння за 30 діб до сівби. Характеризується підвищеним хемотаксисом до кореневих ексудатів широкого спектра сучасних сортів сої, що важливо на початку симбіозу, синтезом екзополісахаридів для надійної взаємодії з коренями рослин, конкурентоздатністю та вірулентністю, високою нітрогеназною активністю, синергічними ефектами один з одним і гарантує стабільну та ефективну дію препарату.

Урожайність зерна визначали методом прямого комбайнування з кожної ділянки окремо. Показники якості зерна визначали методом інфрачервоної спектроскопії за ДСТУ 4117 : 2007. Математичну обробку даних здійснювали методом дисперсійного аналізу двофакторного польового досліду, використовуючи пакет стандартних програм Microsoft Excel 2022.

Результати досліджень

Результати досліджень свідчать, що найбільше врожайність насіння сої змінювалася залежно від погодних умов та удобрення (таблиця 1). Найменше — від застосування інокуляції.

У середньому за три роки досліджень врожайність збільшувалася від 2,50 до 3,03 т/га за внесення N30 і до 3,19 т/га за внесення N60. Застосування повного мінерального добрива дозою N30P30K30 збільшувало цей показник до 3,20 т/га (на 6%), а N60P60K60 — до 3,40 т/га (на 7%) у порівнянні з азотними системами.

Застосування інокуляції сприяло збільшенню врожайності на 0,38–0,41 т/га залежно від варіанту досліду. При цьому таку тенденцію встановлено впродовж усіх років дослідження. Урожайність насіння сої значно змінювалася залежно від погодних умов року дослідження, про що свідчить низький індекс стабільності 0,36–0,40. Встановлено, що застосування N30 збільшувало врожайність зерна сої до 3,92 т/га в 2023 році. Застосування N30P30K30 забезпечувало збільшення її до 4,32 т/га. За умови застосування подвійної дози азотних добрив врожайність становила 4,15–4,61 т/га. Проведення інокуляції насіння перед сівбою забезпечувало отримання 0,54–0,60 т/га зерна у порівнянні з ділянками без добрив.

У 2024 році врожайність сої була низькою через несприятливі погодні умови в період цвітіння та наливу насіння. Так, за цей період випало лише 35,6 мм опадів проти 117 мм у порівнянні із середнім багаторічним показником. Крім цього, температура повітря була вище оптимальної для росту та розвитку рослин сої. Встановлено, що застосування N30 збільшувало врожайність зерна сої до 1,55 т/га. Застосування N30P30K30 забезпечувало збільшення її до 1,58 т/га. За умови застосування подвійної дози азотних добрив врожайність становила 1,65–1,67 т/га. Проведення інокуляції насіння перед сівбою забезпечувало отримання 0,03 т/га зерна у порівнянні з ділянками без передпосівної обробки. Найменше врожайність зростала від застосування фосфорних і калійних добрив. Варіанти з неповним поверненням фосфорних і калійних добрив достовірно не знижували урожайність зерна у порівнянні з повним мінеральним добривом.

Контрольний варіант (без добрив) не містив жодних додаткових добрив, використовується як базовий показник для порівняння з іншими варіантами.

Білка в середньому було 38,0% без інокуляції, що є найнижчим серед варіантів (таблиця 2). Внесення азоту дозою 30 кг/га дало незначне підвищення вмісту білка у порівнянні з контролем — 38,3%. Це демонструє позитивний вплив азотних добрив, але без суттєвих змін у порівнянні з інтенсивними схемами удобрення. Внесення азоту дозою 60 кг/га забезпечує значне підвищення вмісту білка до 39,0%, що говорить про більший вплив азоту на синтез білка. Внесення фосфору та калію дозою по 60 кг/га забезпечило результати схожі з контролем — 38,0%, що свідчить про незначний вплив фосфорних і калійних добрив на вміст білка у порівнянні з азотом. Азот разом з калієм має більш позитивний вплив на синтез білка. Комбінація азоту і калію по 60 кг/га кожного зумовила формування вмісту білка на рівні 39,1%. Комбінація азоту і фосфору по 60 кг/га підвищила вміст білка до 39,1%, що свідчить про позитивну взаємодію азоту і фосфору. Комбінація всіх трьох макроелементів дозою по 30 кг/га, де середній вміст білка становив 38,5%, був вищим за варіанти без фосфору та калію. Повна комбінація всіх трьох макроелементів по 60 кг/га, це один із найефективніших варіантів, де вміст білка досягав 39,2%. Інтенсивна система удобрення показує добрий результат для підвищення якості врожаю.

Внесення азоту та фосфору дозою 60 кг/га та зменшення дози калію до 30 кг/га дав рівень білка 39,2%, що свідчить про оптимальну взаємодію цих елементів. Комбінація азоту і калію дозою 60 кг/га та зменшення дози фосфору 30 кг/га, де вміст білка становить 39,2%, є одним із найвищих показників серед усіх варіантів без інокуляції.

Також розглянемо показники вмісту білка в насінні на тлі інокуляції. У контролі без добрив інтенсивність азотфіксації під впливом інокуляції підвищила рівень білка до 38,6%, що більше на 2%, ніж у варіанті без інокуляції. Внесення азоту дозою 30 кг/га разом з інокуляцією збільшує рівень білка до 39,0%, що свідчить про позитивну взаємодію азотних добрив та інокуляції. Внесення азоту дозою 60 кг/га з інокуляцією значно підвищує рівень білка до 39,4%, що є одним з найкращих результатів. Фосфор і калій по 60 кг/га в поєднанні з інокуляцією забезпечують рівень білка на рівні 38,6%. Він схожий до варіанту без інокуляції, але з трохи вищими показниками завдяки азотфіксації. Комбінація азоту і калію по 60 кг/га та інокуляції забезпечує рівень білка на рівні 39,5%, що свідчить про значний вплив азотфіксувальних бактерій та макроелементів. Поєднання азоту та фосфору по 60 кг/га з інокуляцією підвищує вміст білка до 39,6%, що є одним з найкращих результатів досліду. Комбінація всіх трьох елементів дозою 30 кг/га кожного разом з інокуляцією підвищує рівень білка до 39,2%.

Найінтенсивніший варіант з інокуляцією 60 кг/га кожного елементу показує найвищий рівень білка 39,7%. Це демонструє максимальну ефективність інтенсивних добрив у поєднанні з інокуляцією. Внесення азоту дозою 60 кг/га та зменшених доз фосфору і калію разом з інокуляцією забезпечують рівень білка на рівні 39,6%, що підтверджує ефективність цього варіанту. Поєднання азоту та фосфору 60 кг/га з меншою кількістю калію 30 кг/га й інокуляцією підвищує рівень білка до 39,5%. Внесення азоту і калію повною дозою та зі зменшеною кількістю фосфору в поєднанні з інокуляцією показує високий рівень білка 39,6%, підтверджуючи ефективність збалансованої системи удобрення з інокуляцією.

Подібно до врожайності насіння сої змінювався збір білка залежно від досліджених чинників. При цьому перевагу мали системи з внесенням 30 кг/га д. р. азотних добрив.

Висновки

Продуктивність сої значно залежить від застосування азотних добрив, ефективність яких змінюється залежно від особливостей погодних умов упродовж вегетаційного періоду. У системі удобрення ефективним є застосування 30 кг/га д. р. азотних добрив. Так, у сприятливішому 2023 році за умови внесення N30 врожайність насіння становила 3,92 т/га, а в менш сприятливому 2024-му — 1,55 т/га. Проведення інокуляції при цьому забезпечує 0,04–0,63 т/га приросту врожаю насіння залежно від погодних умов. Вміст білка зростає від 36,1–39,2% у варіанті без добрив до 36,2–39,8% за внесення N30. Застосування інокуляції забезпечує підвищення вмісту білка до 37,5–39,8%.