Оценка исходного материала сои овощной Glycine max L. Merr. в Московской области

Полный текст

Введение

Одна из актуальных задач — расширение ассортимента потребляемых овощных культур, в число которых входит и овощная соя [1]. Эдамаме — это термин, который пришел из Японии и в буквальном переводе он означает бобы сои, которые после приготовления подаются прямо в стручках. Зачастую овощную сою принято рассматривать как закуску, но это не всегда верно, скорее она является дополнительным компонентом основного блюда или отдельным блюдом овощного плана [2].

Овощную сою собирают в фазе технической спелости для потребления зеленых незрелых семян, часто даже в оболочке [3, 4]. Развитие и созревание сои протекает в две фазы: вегетативную (R1-R6) и репродуктивную (R7-R8). Обычно эдамаме собирают в возрасте R6, когда незрелые семена полностью развиты, но бобы еще зеленые [5, 6].

Зерновая и овощная соя отличаются друг от друга по ряду факторов, в т.ч. по особенностям агротехнических мероприятий. При выращивании овощной сои необходимо с осторожностью подходить к применению средств защиты растений, строго учитывая фазы роста и развития этой культуры. В сфере широкого культивирования потенциал овощной сои существенно выше, чем у зерновой. Кроме того, расширение ассортимента полезных для человека овощей способствует обеспечению продовольственной безопасности [7]. В питании населения на территории России имеется, например, проблема дефицита белка, чтобы решить эту проблему можно внедрять такую богатую белком культуру, как соя [8].

Овощная соя, как и соя зерновая, — бобовое растение, находящееся в симбиотических отношениях с азотфиксирующими бактериями [9]. Овощная соя для производства 1 т зерна усваивает приблизительно 80 кг азота [10], 50…60 % поглощения достигается за счет биологической фиксации. Условием формирования симбиоза сои с микроорганизмами является наличие в почве активных специфических штаммов клубеньковых бактерий. Изучение различных видов ризобий и их характеристика с помощью современной полифазной таксономии привели к описанию дополнительных новых родов и видов [11]. В настоящее время специфическими симбионтами сои считаются Bradyrhizobium japonicum, B. еlkanii, B. liaoningense, Bradyrhizobium sp., Sinorhizobium fredii [12]. Эти виды эволюционировали и распространились из центра происхождения сои.

Соя может формировать симбиотический аппарат с Bradyrhizobium japonicum, B. elkanii, B. liaoningense, Mesorhizobium tianshanense, Sinorhizobium fredii и S. xinjiangense. Для повышения качества семян и урожайности культуры проводят инокуляцию семян микробиологическими препаратами. Инокуляция всегда способствует увеличению урожайности сои [13]. Так, обработка семян инокулянтом, содержащим Bradyrhizobium japonicum (10 г на 1 кг семян), усиливает образование клубеньков на корнях и улучшает фиксацию азота [14, 15]. В странах, где Bradyrhizobium japonicum, B. еlkanii, B. liaoningense, Bradyrhizobium sp., Sinorhizobium fredii не являются аборигенной микрофлорой почвы или овощная соя выращивается на полях, ранее не используемых для этой цели, применение 10 г инокулянта на 1 кг семян позволяет усилить фиксацию азота [10, 16] и, таким образом, избежать нарушения образования клубеньков.

Многочисленные сорта сои отличаются различными предпочтениями к особенностям внешней среды. Таким образом, разумно проводить исследование особенностей совместной работы окружающей среды и генотипа, так можно установить сорта, которые будут иметь большую устойчивость в той или иной среде [3]. В зависимости от местности выгодно выращивать разные сорта эдамаме, и о том, какие именно, должен в обязательном порядке знать производитель, если он хочет получить экономическую выгоду [16–18].

Введение в культуру овощной сои в России может осуществляться разными путями: 1) интродукцией иностранных сортов; 2) подбором отечественных сортообразцов, которые пригодны к овощному использованию; 3) выведением новых отечественных сортов овощного направления [19].

В Федеральном научном центре овощеводства (ФНЦО) и агробиотехнологическом департаменте аграрно-т ехнологического института (АТИ) РУДН проводятся, начиная с 2015 г., исследования, направленные на интродукцию и адаптацию генотипов сои овощного типа.

Недостаточно проводить работы по адаптации и интродукции овощной сои разных сортов с целью применения в пищевой промышленности, следует понимать, что необходимо разрабатывать и внедрять в практику стратегии по контролю качества используемых семян, которые имеют высокую урожайность и эффективность со стороны агротехники сортов.

Цель исследования — провести оценку овощной сои из коллекционного материала, используя биохимические и морфологические признаки, и выделить сорта, которые в дальнейшем можно будет успешно применять для селекции и реализации на территории Российской Федерации в нечерноземных регионах.

Материалы и методы исследования

Исследования были проведены в период с 2020 по 2022 г. в ФНЦО и агробиотехнологическом департаменте АТИ РУДН.

Объект исследований — 4 образца сои (Glycine max L.), большая часть данного коллекционного материала была предоставлена ФНЦО. Для эксперимента использовали материал японского происхождения (образец А, образец F и Hidaka) и российского (Лира). Перед посевом семена сои инокулировали препаратами: Оптимайз 400 (Bradyrhizobium jaроniсum) и Биобеста (Sinorhizobium fredii). Эти инокулянты способствуют активной фиксации атмосферного азота растениями, увеличивая доступность питательных элементов (и не только азота), тем самым повышая урожайность.

В полевом опыте отбирали по 10 растений сои (случайные образцы) с каждого участка в фазе биологической спелости для определения биометрических показателей (высота растения, см; число бобов на растении, шт.; число ветвей на растении, шт.; толщина стебля, мм), а также показателей структуры урожая (среднее число семян с растения, шт.; масса 1000 семян, г; урожайность, т/га).

Экспериментальная схема представляла собой полный случайный блок с факторным расположением. Принцип состоял в том, чтобы случайным образом распределять обработки по блокам экспериментальных единиц. В эксперименте использовали 4 сортобразца (образец А, образец F, Hidaka и Лира) и 3 варианта обработки (К — контроль, без обработки, В1 — Bradyrhizobium jaроniсum и В2 — Sinorhizobium fredii). Статистический анализ проводили с помощью программы InfoStat 2020.

Результаты исследования и обсуждение

Результаты оценки биометрических показателей исходного материала сои по сортам и их средние значения после обработок растений приведены соответственно в табл. 1 и 2. Влияние различных вариантов обработок образцов сои на урожайность растений четырех рассматриваемых сортов демонстрирует рисунок.

Таблица 1. Биометрические показатели и урожайность образцов сои в зависимости  от сорта, среднее за 2020–2022 гг.

Сортобразец	Высота растения, см	Высота прикрепл ения нижнего боба, см	Число бобов на растен ии, шт.	Число ветвей на растении, шт.	Толщина стебля, мм	Масса 1000 семян, г	Число семян с растения, шт.	Урожай‑ ность, т/га
Образец А	61,92	9,27	36,2	3,43	9,83	159	95,83	2,70
Образец F	67,59	10,71	37,17	3,48	9,22	148,17	95,17	2,49
Hidaka	69,89	13,33	34,84	3,73	7,77	138,83	92	2,21
Лира	83,75	15,75	36,08	3,31	6,00	110,83	102,5	1,92
НСР05	10,1	0,48	1,69	0,32	0,47	5,75	3,48	0,15

Table 1. Biometric indicators and yield of soybean depending on variety (average for 2020–2022)

Variety	Plant height, cm	Attachment height of the lower bean, cm	Number of beans per plant	Number of stems per plant	Stem width, mm	1000‑seed weight, g	Number of seeds per plant	Yield, t/ha
Accession А	61.92	9.27	36.2	3.43	9.83	159	95.83	2.70
Accession F	67.59	10.71	37.17	3.48	9.22	148.17	95.17	2.49
Hidaka	69.89	13.33	34.84	3.73	7.77	138.83	92	2.21
Lira	83.75	15.75	36.08	3.31	6.00	110.83	102.5	1.92
LSD05	10.1	0.48	1.69	0.32	0.47	5.75	3.48	0.15

Таблица 2. Урожайность сои и ее биометрические показатели в зависимости  от варианта обработки растения, средние значения за 2020–2022 гг.

Вариант обработки	Высота растения, см	Высота прикрепления нижнего боба, см	Число бобов на растении, шт.	Число ветвей на растении, шт.	Толщина стебля, мм	Масса 1000 семян, г	Число семян с растения, шт.	Урожайность, т/га
Контроль	71,18	12,53	36,06	3,31	8,08	137,5	92,75	2,13
Bradyrhizobium japonicum (В1)	71,98	11,84	36,64	3,47	8,02	147,88	96,13	2,29
Sinorhizobium fredii (В2)	69,19	12,42	35,53	3,68	8,51	132,25	100,25	2,57
НСР05	8,74	0,41	1,46	0,28	0,41	4,98	3,013	0,12

Table 2. Soybean yield and biometric indicators depending on the treatment  (average for 2020–2022)

Variant	Plant height, cm	Attachment height of the lower bean, cm	Number of beans per plant	Number of stems per plant	Stem width, mm	1000‑seed weight, g	Number of seeds per plant	Yield, t/ha
Control	71.18	12.53	36.06	3.31	8.08	137.5	92.75	2.13
Bradyrhizobium japonicum	71.98	11.84	36.64	3.47	8.02	147.88	96.13	2.29
Sinorhizobium fredii	69.19	12.42	35.53	3.68	8.51	132.25	100.25	2.57
LSD05	8.74	0.41	1.46	0.28	0.41	4.98	3.013	0.12

Влияние вариантов обработки образцов сои на их урожайность в зависимости  от сорта растений, среднее за 2020–2022 гг.: B1 — Bradyrhizobium japonicum;  B2 — Sinorhizobium fredii; К — контроль
Источник: разработано авторами

Influence of treatments on soybean yield depending on the variety, average for 2020–2022: B1 — Bradyrhizobium japonicum; B2 — Sinorhizobium fredii; K — control
Source: made by the authors

По высоте растений были обнаружены значимые различия (p < 0,05) для образцов сои: наибольшее среднее значение у Лиры — 3,75 см и низкое значение — 61,92 см — у образца A; высота прикрепления нижнего боба у сорта Лира также имела самое высокое среднее значение 15,75 см, в то время как образец А — 9,27 см. Эти характеристики важны для создания новых сортов, так как оптимальная высота растения и высота прикрепления нижнего боба имеют решающее значение для использования сельскохозяйственной техники.

Статистически значимых различий по количеству бобов и ветвей на растении обнаружено не было. Однако, наибольшее среднее значение было получено у образца F — 37,17 бобов и сорта Hidaka — 3,73 ветвей на растении.

Статистический анализ показал, что на показатели: масса 1000 семян и число семян на растении — 90 % влияния обусловлено сочетанием действия биопрепаратов и генотипа сортообрацов сои. Наивысшее среднее значение массы 1000 семян было получено для образца А — 159 г, а образец Лира показала наибольшее количество семян с растения — 102,5 шт., но с небольшим весом и размером, что могло быть обусловлено тем, что данный сорт не адаптирован к условиям, где проводились исследования.

По урожайности с гектара выявлены весьма существенные различия, свидетельствующие тому, что влияние изучаемых факторов (сортообразцов и препаратов) на этот показатель составляет более 95 % (р < 0,05). Образец А показал самое высокое среднее значение урожайности — 2,70 т/га (см. табл. 1), а также массы 1000 семян.

В табл. 2 показано влияние применяемых обработок на биометрические показатели и среднюю урожайность образцов сои. В варианте обработки В2 (Sinorhizobium fredii) были получены самый высокий средний урожай — 2,57 т/га и масса тысячи семян — 100,25 г. Можно сказать, что более 90 % результатов, полученных по этим двум показателям, связаны с использованием препарата B2. Для остальных изученных показателей обработка B1 (Bradyrhizobium japonicum) показала самые высокие значения, однако она не повлияла на урожайность.

Самая высокая урожайность 2,99 ц/га была получена при сочетании обработки В2 с образцом А. Можно сказать, что препарат на основе Sinorhizobium fredii показал наилучшую среднюю урожайность для всех исследуемых образцов. Сорт Лира показал урожайность ниже средней — 2,33 т/га, вероятно, потому что этот сорт адаптирован к другим агроклиматическим условиям.

Заключение

Овощная соя является перспективной культурой в связи с необходимостью увеличения производства продуктов питания, в т. ч. белковых, обогащения рациона питания разнообразными овощами, улучшения кормовой базы, повышения плодородия почвы.

В агроклиматических условиях Московской области в результате оценки исходного материала овощной сои установлено, что наилучшую урожайность с гектара 2,70 т/га и массу 1000 семян 159 г показал образец А в фазе физиологической спелости. Инокуляция семян перед посевом с Sinorhizobium fredii (В2) дала увеличение урожая на 20 % по сравнению с контрольной обработкой, а с B1 (Bradyrhizobium japonicum) — на 7,51 %. Кроме того, статистический анализ показал, что наибольшая средняя производительность была получена при сочетании образца А и обработки В2 (Sinorhizobium fredii) для района, где проводилось исследование. Также было отмечено, что образец F показал высокое значение урожайности и массы тысячи семян — 2,49 т/га и 148,17 г соответственно. Рекомендуется рассмотреть эти два сорта для продолжения процесса интродукции и селекции овощного сои.

Исследования показали, что инокуляция семян сои препаратами с Bradyrhizobium japonicum и Sinorhizobium fredii оказывает благоприятное воздействие на развитие и производительность культуры. Обработка особенно рекомендуется, когда нативные штаммы симбиотических бактерий отсутствуют в почве конкретного региона или их в ней мало.

Об авторах

Фредди Эдуадо Мульо Панолуиса

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: mulyo_panoluisa_f@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-5312-3800

аспирант агробиотехнологического департамента

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Наталья Анатольевна Семенова

Российский университет дружбы народов

Email: semenova-na@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-9638-6857

кандидат филологических наук, доцент кафедры русского языка номер 3, ИРЯ

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Елена Валерьевна Романова

Российский университет дружбы народов

Email: Romanova-ev@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8287-5462

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент агробиотехнологического департамента

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы

Дополнительные файлы