Применение препарата природного происхождения для снижения стрессового воздействия гербицидов в условиях Амурской области

Полный текст

Введение

Соя (Glycine max) — одна из самых востребованных среди сельскохозяйственных масличных и зернобобовых культур в мире, играя ключевую роль в производстве пищи, кормов и промышленных товаров. Благодаря своему аминокислотному составу соя может быть отнесена к важнейшим растительным источникам белка (протеина). Соевые бобы богаты жирами, кроме того, в состав зерна сои входит большое количество растворимых сахаров, макро- и микроэлементов, витаминов и минеральных солей [1–5].

Серьезно препятствует формированию высокого урожая сои слабая конкурентоспособность культуры по отношению к сорным растениям, особенно в начальный период вегетации. Данная культура чрезвычайно сильно угнетается сорняками в первой половине всходов до развития, что связано с ее медленным начальным ростом в период от появления всходов до образования первых тройчатых листьев [6].

На урожайность сои влияет большое количество факторов, в первую очередь, засоренность посевов. Сорные растения могут значительно снижать эффективность сбора урожая и служить переносчиками различных патогенных микроорганизмов. Эффективная борьба с сорняками является важным агротехническим приемом, обеспечивающим получение высоких и устойчивых урожаев сои [7–9]. На большинстве полей сорную растительность можно подавить, только прибегая к помощи гербицидов. С учетом видового состава сорняков, распространенных на поле, выбирают гербицид. Селективность — ключевой фактор при выборе правильного гербицида для той или иной сельскохозяйственной культуры. Понимание научных основ применения гербицидов помогает оптимизировать их использование, что приводит к повышению урожайности и качества посевного материала.

Однако применение гербицидов вызывает опасение относительно потенциального негативного воздействия на семена и окружающую среду. Использование гербицидов может вызвать временные стрессовые реакции у растений, что, в свою очередь, может повлиять на накопление питательных веществ и физиологические процессы, необходимые для формирования качественных семян. Несвоевременное применение некоторых гербицидов при нарушенном регламенте обработок, неблагоприятных погодных условиях и на ослабленных посевах приводит к стрессовому состоянию у растений [10].

Ввиду этого возрастает роль препаратов природного происхождения для снижения токсической нагрузки от применения гербицидов.

Использование биопрепаратов (природных или химически синтезированных соединений) способствует повышению урожайности, улучшению качества растительной продукции, а также экономически выгодно и экологически безопасно [10, 11]. Кроме того, биологические препараты оказывают высокую биологическую активность при низких концентрациях. Они характеризуются воздействием на иммунный потенциал растений, физиолого-­биохимические процессы, протекающие в растениях, и устойчивость к фитопатогенам, а в результате этого — на качество посевного материала и урожайность [12–15].

Мы рассмотрели, как гербициды и их совместное применение с биопрепаратом влияет на качество семян сои и продуктивность культуры.

Цель исследования — изучить влияние гербицидов Бизон и Стратос Ультра и препарата природного происхождения БиоАльго на продуктивность среднеспелого сорта сои Невеста в условиях Приамурья.

Материалы и методы исследования

Полевой опыт (2021–2023 гг.) проводили на опытном поле ФГБНУ ФНЦ «Всероссийский научно-­исследовательский институт сои» (с. Садовое Тамбовского района Амурской области). Почва опытного участка — луговая черноземовидная маломощная в комплексе со среднемощной, гумусовый слой (А + АВ) составляет 20–30 см. Содержание гумуса — 2,3…2,7 %, рН — 5,4 ед. В составе поглощенных катионов преобладает ион кальция. Степень насыщенности основаниями высокая. Данный тип почвы имеет особенность, которая заключается в сравнительно высоком потенциальном плодородие по валовым запасам соединений азота и фосфора и низким содержанием подвижных форм минерального азота и фосфора, 25…42 и 28…32 мг/кг почвы соответственно, а содержание подвижного калия — очень высокое (170…240 мг/кг почвы).

Метеорологические условия вегетационного периода 2021 г. по температуре воздуха и выпавшим осадкам были удовлетворительными. Сумма осадков за вегетационный период сои составляла 509 мм, что превысило среднемноголетние значения на 68 мм. Выпадение осадков было неравномерным, избыточным увлажнением почвы характеризовались май и август, когда превышение среднемноголетней нормы составило 57,1 и 91,2 мм соответственно. Агрометеорологические условия августа отличались преимущественно теплой и дождливой погодой. Сумма выпавших осадков за месяц превысила климатическую норму, что способствовало повышенной распространенности фитопатогенов и снижению качества урожая.

Вегетационный период 2022 г. по температуре воздуха и выпавшим осадкам имели некоторые отклонения от среднемноголетней нормы, но в целом растения сои были хорошо обеспечены теплом и влагой. Температура в мае была неустойчива, отмечены отрицательные аномалии среднесуточной температуры воздуха. Температурный фон июня и июля был выше нормы. Осадки, выпавших в июне, были преимущественно ливневого характера и превысили многолетнюю норму на 15 мм (составили 100 мм). Сумма выпавших осадков за июль составила 32 % климатической нормы. Преобладание положительных температур в течение вегетационного периода сои и достаточная влагообеспеченность почвы способствовали равномерному созреванию и получению высокого урожая семян.

Погодные условия 2023 г. были удовлетворительными для роста и развития растений сои. В мае среднемесячная температура превышала многолетние показатели на 1,0 °C. Температура июля и августа превышала климатическую норму на 1,0 и 1,1 °C соответственно. Количество осадков, выпавших в мае и июне, было на уровне среднемноголетней нормы. Неустойчивая дождливая погода августа, где количество выпавших осадков превысило среднемноголетнюю норму почти в два раза, характеризовалась переувлажнением почвы. Температурный режим сентября был выше климатической нормы, как и количество осадков (табл. 1).

Таблица 1
Метеорологические данные за вегетационный период сои в 2021–2023 гг.

Месяц	Среднесуточная температура воздуха, °C				Количество осадков, мм
	2021	2022	2023	Среднее  многолетнее	2021	2022	2023	Среднее многолетнее
Май	11,9	11,9	13,4	12,4	96,1	61,0	41,0	39,0
Июнь	20,2	19,5	18,7	18,8	57,1	100,0	79,0	85,0
Июль	23,4	23,4	22,5	21,5	104,2	38,0	73,0	106,0
Август	18,8	18,8	20,3	19,2	194,2	121,0	194,0	103,0
Сентябрь	14,2	13,1	13,2	12,4	35,9	39,0	102,0	66,0

Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Table 1
Meteorological data for the soybean growing season in 2021–2023

Month	Average daily air temperature, °C				Amount of precipitation, mm
	2021	2022	2023	Average	2021	2022	2023	Average
May	11.9	11.9	13.4	12.4	96.1	61.0	41.0	39.0
June	20.2	19.5	18.7	18.8	57.1	100.0	79.0	85.0
July	23.4	23.4	22.5	21.5	104.2	38.0	73.0	106.0
August	18.8	18.8	20.3	19.2	194.2	121.0	194.0	103.0
September	14.2	13.1	13.2	12.4	35.9	39.0	102.0	66.0

Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Общая площадь делянки опыта — 11,25 м², учетная — 2,25 м², повторность 4‑кратная. Расположение делянок — рендомизированное. Способ посева широкорядный, ширина междурядий 45 см, норма высева 47…50 шт. всхожих семян на 1 м².

Объект исследований — среднеспелый сорт сои Невеста, включен в Госреестр по Дальневосточному региону в 2018 г. Растения детерминантного типа развития, средней высоты. Цветки белые, семена желтые с желтым рубчиком. Вегетационный период в среднем составляет 111 дней. Масса 1000 семян — 173 г. Потенциальная урожайность сорта — 3,24 т/га, содержание в семенах белка до 40,7 %. По результатам 2023 г. на территории Амурской области объем высеянных семян сорта сои Невеста составил 967,6 т.

Схема опыта включала следующие варианты: 1) дистиллированная вода (обработка семян и вегетирующих растений) — контроль; 2) дистиллированная вода (обработка семян) + Стратос Ультра и Бизон (обработка вегетирующих растений); 3) дистиллированная вода (обработка семян) + Стратос Ультра и Бизон + БиоАльго (обработка вегетирующих растений). Обработку вегетирующих растений сои гербицидами Бизон (действующее вещество бентазон) в дозе 1,5 л/га и Стратос Ультра (действующее вещество циклоксидим) в дозе 1 л/га и биопрепаратом БиоАльго в дозе 5 мл/га проводили в фазе тройчатосложного листа при расходе рабочего раствора 200 л/га.

Гербицид Бизон представляет собой контактно-­системный гербицид, содержащий бентазон и тифенсульфурон-­метил, является одним из средств защиты растений, используемых для контроля широколиственных сорняков в посевах сои. Его действие направлено на борьбу с двудольными сорняками и активно поглощается листьями растений. Исследования показывают, что применение данного гербицида может способствовать увеличению урожайности сои, так как он создает более благоприятные условия для роста растений, снижая конкуренцию со стороны сорняков.

Гербицид Стратос Ультра, в свою очередь, применяется для контроля злаковых сорняков. Он действует системно, проникая в растения и блокируя биосинтез жирных кислот, а также нарушает фотосинтетические процессы, тем самым вызывая гибель сорняков. Данный гербицид эффективен против широкого спектра однолетних и многолетних сорных растений, включая злаковые и двудольные сорняки.

Биопрепарат БиоАльго — продукт из высококачественного органического концентрата морских бурых водорослей северных широт с высоким содержанием микроэлементов, гормонов растительного происхождения, аминокислот и витаминов. Выступая биостимулятором, антистрессантом с фунгицидным, бактерицидным, инсектицидным действиями, обеспечивает устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды [10].

Результаты исследования и обсуждение

Проанализировав белковую продуктивность и качество протеина семян сои сорта Невеста, отметили повышение содержания общего белка. Наибольшее значение — 39,20 %, превысившее контроль на 2,32 %, — выявлено в варианте при совместном использовании биопрепарата и гербицидов для обработки вегетирующих растений (табл. 2).

Таблица 2
Влияние биопрепарата и гербицидов на аминокислотный состав белка, %, в семенах сои сорта Невеста

Обработка		Общий белок	в т. ч. аминокислоты
семян	вегетирующих растений		Лизин	Гистидин	Валин	Метил гистидин
Контроль (без обработки)		36,88 ± 0,22	6,74 ± 0,11	5,99 ± 0,26	7,05 ± 0,49	1,99 ± 0,21
Вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га)	38,37 ± 0,20	6,74 ± 0,11	5,74 ± 0,28	7,01 ± 0,56	1,92 ± 0,10
Вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га) + БиоАльго (5 мл/л)	39,20 ± 0,42	6,68 ± 0,25	4,15 ± 0,42	6,86 ± 0,55	1,87 ± 0,20

Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Table 2
Effect of bioproduct and herbicides application on amino acid composition of protein, %, in seeds of soybean cv. Nevesta

Treatment of		Total protein	including amino acids
seed	vegetative plants		Lysine	Histidine	Valin	Methyl histidine
Control (without treatment)		36.88 ± 0.22	6.74  ± 0.11	5.99 ± 0.26	7.05 ± 0.49	1.99 ± 0.21
Water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha)	38.37 ± 0.20	6.74  ± 0.11	5.74  ± 0.28	7.01 ± 0.56	1.92 ± 0.10
Water	Stratos Ultra (1 L/ha) +  Bison (1.5 L/ha) + Bio-­Algo (5 ml/L)	39.20 ± 0.42	6.68 ± 0.25	4.15 ± 0.42	6.86 ± 0.55	1.87 ± 0.20

Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Аминокислотный состав изучаемого сорта сои изменялся в зависимости от варианта обработки и характеризовался относительно невысоким содержанием некоторых незаменимых аминокислот, их доля в белковом комплексе составила 19,6…21,8 %, в т. ч. гистидина — 4,1…5,9 %, лизина — 6,6…6,7 %, валина — 6,8…7,0 %, метилгистидина — 1,8…2,0 %.

В среднем за три года исследований содержание жира в семенах сои изменялось от 18,18 до 19,25 % в зависимости от варианта обработки. Применение гербицидов по вегетирующим растениям сои привело к снижению содержания жира на 0,33 % по сравнению с контролем. Наибольшее увеличение отмечено в варианте с обработкой вегетирующих растений гербицидом Бизон и Стратос Ультра совместно с препаратом БиоАльго — на 0,83 % относительно контроля и 1,07 % — относительно гербицидной обработки (табл. 3).

Таблица 3
Влияние биопрепарата и гербицидов на количественный и качественный состав жира, %, в семенах сои сорта Невеста

Обработка		Жир	Ненасыщенные жирные кислоты
перед посевом	по вегетирующим растениям		Линоленовая	Линолевая	Олеиновая	Стеариновая
Контроль (без обработки)		18,42 ± 0,61	8,84 ± 0,19	51,46 ± 0,47	21,73 ± 0,66	3,25 ± 0,24
Вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га)	18,18 ± 0,42	9,17 ± 0,19	51,18 ± 0,12	21,57 ± 0,69	3,27 ± 0,17
Вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га) + БиоАльго (5 мл/л)	19,25 ± 0,43	7,80 ± 0,36	51,46 ± 0,45	24,80 ± 0,50	3,23 ± 0,07

Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Table 3
The effect of bioproduct and herbicides on quantitative and qualitative composition of fat, %, in seeds of soybean cv. Nevesta

Treatment		Fat	Unsaturated fatty acids
before sowing	of vegetative plants		Linolenic	Linoleum	Oleic acid	Stearic acid
Control (without treatment)		18.42 ± 0.61	8.84 ± 0.19	51.46 ± 0.47	21.73 ± 0.66	3.25 ± 0.24
Water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha)	18.18 ± 0.42	9.17 ± 0.19	51.18 ± 0.12	21.57 ± 0.69	3.27 ± 0.17
Water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha) + Bio-­Algo (5 ml/L)	19.25 ± 0.43	7.80 ± 0.36	51.46 ± 0.45	24.80 ± 0.50	3.23 ± 0.07

Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Продуктивность растений сои во многом определяется начальной густотой стояния растений и их сохранностью к уборке.

Установлено, что совместное использование биопрепарата с гербицидами для обработки вегетирующих растений способствовало увеличению сохранности растений перед уборкой. Таким образом, в данном варианте сохранность возросла на 5,5 % относительно применения только гербицидной обработки (табл. 4).

Таблица 4
Густота стояния и сохранность растений сои сорта Невеста, среднее за 2021–2023 гг.

Вариант опыта		Густота всходов, шт/м2	Полевая всхожесть, %	Густота стояния к уборке, шт/м2	Сохранность,  %
Контроль (без обработки)		46,3	90,5	44,2	95,5
Дист. вода	Стратос Ультра (1 л/га) +  Бизон (1,5 л/га)	47,8	91,0	44,6	93,3
Дист. вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га) + БиоАльго (5 мл/л)	48,7	90,8	48,1	98,8

Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Table 4
The plant density and survival of ‘Nevesta’ soybean plants in 2021–2023

Variant		Seedling density, plants per m2	Germination, %	Plant density before harvesting, plants per m2	Survival, %
Control (no treatment)		46.3	90.5	44.2	95.5
Distilled water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha)	47.8	91.0	44.6	93.3
Distilled water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha) + Bio-­Algo (5 ml/L)	48.7	90.8	48.1	98.8

Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Установлено положительное влияние опытных вариантов на элементы структуры урожая изучаемого сорта сои. Так, обработка вегетирующих растений привела к увеличению количества бобов на 3,8 шт. (НСР₀₅ = 3,4), семян — на 10,1 шт. (НСР₀₅ = 7,2) и массы семян — на 1,66 г (НСР₀₅ = 1,33) с 1 растения в сравнении с элементами структуры в контрольном варианте. В варианте обработки вегетирующих растений только гербицидами структурные показатели по отношению к контролю изменились несущественно (табл. 5).

Таблица 5
Биометрические показатели растений сои сорта Невеста, среднее за 2021–2023 гг.

Вариант опыта		Количество, шт./ на 1 раст.		Масса семян с 1 растения, г
Обработка семян перед посевом	Обработка вегетирующих растений	бобов	семян
Контроль (без обработки)		16,0	38,0	5,61
Дистиллированная вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га)	15,9	38,3	5,60
Дистиллированная вода	Стратос Ультра (1 л/га) + Бизон (1,5 л/га) + БиоАльго (5 мл/л)	19,8	48,1	7,27
НСР05, шт./ на 1 раст.		3,4	7,2	1,33

Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Table 5
Biometric indicators of ‘Nevesta’ soybean plants in 2021–2023

Variant		Number per plant		Seed weight per plant, g
Seed treatment before sowing	Treatment of vegetative plants	beans	seeds
Control (no treatment)		16.0	38.0	5.61
Distilled water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha)	15.9	37.3	5,60
Distilled water	Stratos Ultra (1 L/ha) + Bison (1.5 L/ha) + Bio-­Algo (5 ml/L)	19.8	48.1	7,27
LSD05		3.4	7.2	1.33

Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Эффективное применение гербицидов и биопрепарата позволило снизить конкурентное давление со стороны сорняков, что, в свою очередь, способствовало увеличению урожайности сои сорта Невеста. При обработке вегетирующих растений БиоАльго на фоне применения гербицидов отмечено статистически достоверное увеличение урожайности культуры. В среднем за годы исследований она изменялась по вариантам от 2,15 до 2,79 т/га, в контроле этот показатель составил 2,10 т/га (НСР₀₅ = 0,35) (рис.).

Биологическая урожайность сои сорта Невеста, среднее за 2021–2023 гг., т/га: 1 — контроль; 2 — гербициды (обработка вегетирующих растений); 3 — гербициды + биопрепарат (обработка вегетирующих растений)
Источник: выполнено А.Е. Гретченко, М.П. Михайловой.

Biological yield of soybean cv. Nevesta in 2021–2023, t/ha: 1 — control; 2 — herbicides (treatment of vegetative plants); 3 — herbicides + bioproduct (treatment of vegetative plants)
Source: created by A.E. Gretchenko, M.P. Mikhailova.

Заключение

Применение препарата природного происхождения БиоАльго совместно с гербицидами Бизон и Стратос Ультра для обработки вегетирующих растений сои сорта Невеста способствовало снижению стрессового воздействия гербицида на растения, что оказало положительное влияние на биохимический состав и формирование урожайности. Содержание общего белка в семенах повысилось на 2,32 % относительно контроля. Содержание жира по сравнению с контрольными семенами увеличилось на 0,83 %.

При этом количество бобов возросло относительно контроля на 3,8 шт. (НСР₀₅ = 3,4), семян — на 10,1 шт. (НСР₀₅ = 7,2) и массы семян — на 1,66 г (НСР₀₅ = 1,33) с 1 растения. Наибольшая урожайность — 2,79 т/га (НСР₀₅ = 0,35), превысившая контроль на 0,69 т/га, — получена в варианте с совместной обработкой вегетирующих растений биопрепаратом и гербицидами.

Об авторах

Алина Евгеньевна Гретченко

Всероссийский научно-исследовательский институт сои

Автор, ответственный за переписку.
Email: gae@vniisoi.ru
ORCID iD: 0000-0003-3930-5672
SPIN-код: 3750-4348

научный сотрудник лаборатории физиологии и биохимии растений

Российская Федерация, 675027, Амурская обл., г. Благовещенск, Игнатьевское ш., д. 19

Мария Павловна Михайлова

Всероссийский научно-исследовательский институт сои

Email: mmp@vniisoi.ru
SPIN-код: 9142-3480
старший научный сотрудник лаборатории физиологии и биохимии растений Российская Федерация, 675027, Амурская обл., г. Благовещенск, Игнатьевское ш., д. 19

Список литературы

Дополнительные файлы