Динамика поглощения элементов питания современными высокопродуктивными сортами сои

В Бразилии сою начали возделывать в 1882 г. Она стала важной зерновой культурой сначала в штате Риу-Гранди-ду-Сул – самом южном штате страны, и это произошло в течение первого десятилетия ХХ века. В настоящее время соя доминирует в растениеводстве страны. Средняя урожайность семян сои в Бразилии за последние 5 лет составила 3.0 т/га, однако фермеры, использующие современные сорта и рациональные агротехнологии, получают 4.5-6.0 т/га в условиях без орошения. Достижения в области генетики и новые технологии позволили создать высокопродуктивные сорта сои недетерминантного типа роста (вегетативный рост продолжается в период цветения), ставшие востребованными. При этом существующие рекомендации по применению удобрений были разработаны для старых сортов детерминантного типа роста (вегетативный рост прекращается в период цветения), что говорит о пробелах в наших знаниях. В рассматриваемом ниже исследовании изучалось поглощение, распределение между органами и реутилизация элементов питания в течение вегетационного периода с целью получения данных, которые крайне необходимы для определения потребности современных сортов сои во внесении элементов питания с удобрениями (дозы и сроки).
Полевой опыт проводился на Опытной станции Фонда ABC («Эй-Би-Си») в муниципалитете Понта-Гроса штата Парана. Почва – типичная глинистая оксисоль (Oxisol). В течение последних 30-ти лет использовалась нулевая обработка почвы в севообороте соя – овес – кукуруза – пшеница. Агрохимическая характеристика почвы (слой 0-20 см): pH (CaCl₂) – 5.1, подвижные фосфор (P) и калий (K) – 47 и97 мг/дм³ соответственно (извлечение ионообменной смолой), степень насыщенности основаниями – 61 %, содержание гумуса – 3.6 %. Высокопродуктивный сорт сои (NA5909RG, группа спелости – 6.9) возделывался с шириной междурядий 40 см и нормой высева, необходимой для достижения густоты стояния растений приблизительно 350 тыс. растений/га. При посеве проводилась инокуляция семян и внесение тукосмеси состава 0-20-20 (N-P₂O₅-K₂O) в дозе 300 кг/га (физический вес). Накопление абсолютно сухого вещества, а также N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn и Zn определялось в следующие фазы развития сои: четыре тройчатых листа (V4), семь тройчатых листьев (V7), начало цветения (R1), полное образование бобов (R4), начало налива семян (R5.2), завершение налива семян (R5.4), полный налив семян (R6), начало созревания (R7) и полное созревание (R8) (Ciampitti, 2017). В репрезентативных пробах растений раздельно анализировались стебли (стебли и черешки), листья, репродуктивные органы (цветки и створки бобов) и семена.

Поглощение элементов питанияи их отчуждение с урожаем

Средняя урожайность семян сои в полевом опыте составила 6.6 т/га (влажность семян – 13%), что в два раза выше средней урожайности в Бразилии. В табл. 1 дается потребление элементов питания растениями, индекс урожайности, а также приводятся фазы развития сои с максимальной скоростью накопления биомассы и элементов питания.

Как отмечает Бендер с соавт. (Bender и др., 2015), индекс урожайности – это показатель, свидетельствующий о распределении элемента питания в семена. В настоящем исследовании значения данного показателя превышали 50 % для следующих 6-ти элементов питания: P (84 %), N (77 %), S (65 %), K (63 %), Cu (63 %) и Zn(61 %) (табл. 1). Аналогичные результаты наблюдались и в предыдущих работах, за исключением К и Zn, для которых в нашем исследовании были получены заметно более высокие значения. Высокие величины относительного выноса элементов питания с урожаем семян должны вызывать обеспокоенность в отношении высокоурожайных полей, поскольку большое отчуждение ключевых элементов питания без соответствующего внесения с удобрениями может негативно влиять на устойчивость производства сои.

Динамика и скорость поглощенияэлементов питания

Быстрее всего растениями поглощались такие элементы питания, как K, Cu и B. До наступления фазы налива семян – в фазу полного образования бобов (R4) потреблялось соответственно 63, 58 и57 % от всего поглощаемого количества этих элементов (рис. 1 и 2). Поглощение остальных элементов питания в течение вегетативного периода развития и фазы налива семян было более равномерным. Медленнее всего поглощались P, N и Zn. В фазу полного образования бобов (R4) потреблялось соответственно 39, 43 и 43 % от всего поглощаемого количества этих элементов. Максимальная скорость накопления элементов питания наблюдалась в следующие фазы развития: К – начало цветения (R1); B и Cu – начало образования бобов (R3); Ca и S – полное образование бобов (R4); N, P, Mg, Fe, Mn и Zn – начало налива семян (R5.2) (табл. 1). Как указывает Бендер с соавт. (Bender и др., 2015), у современных сортов со временем выросла доля элементов питания, поглощаемых в фазу налива семян. Это особенно отмечается для N, P, Ca и Mg, для которых данный прирост в относительном выражении составил в среднем 42 % по сравнению с сортами, возделываемыми в 70-е годы ХХ века (табл. 2). Следовательно, высокопродуктивные сорта обладают бóльшим потенциалом к накоплению элементов питания.

Элементы питания накапливаются в семенах за счет непосредственно поглощения, распределения и реутилизации из других частей растения. В настоящем исследовании за счет реутилизации из листьев, стеблей и черешков в семена поступало 33 % N, P, S и Cu; 61 % K и 17 % Zn. Такие элементы питания, как Mg, B и Fe, реутилизировались только из листьев. Накопленные в других органах Ca and Mn не реутилизировались в семена.

Значимость полученных результатовдля соеводства

Высокая потребность сои в азоте в настоящем исследовании (более 400 кг N/га) обеспечивалась в основном за счет биологической фиксации N2, поскольку азотные удобрения не применялись, и предполагается невысокое поступление азота из почвы, содержащей менее 3.6 % гумуса. Следовательно, инокуляция семян бактериями рода Bradyrhizobium очень важна для получения высоких урожаев на почвах тропиков. Однако биологическая фиксация азота лимитируется такими неблагоприятными почвенными свойствами, как повышенная кислотность, плохая аэрация (переуплотнение) и высокая температура, которые можно скорректировать. Потребление калия растениями было заметно высоким и быстрым, в связи с чем в первую половину вегетационного периода требуется хорошая доступность почвенного калия. Калийные удобрения следует вносить локально в рекомендованных дозах исходя из анализа почвы. Дробное внесение калия в течение вегетационного периода может быть стратегически важным на песчаных почвах для предотвращения потерь от вымывания. Высокие процентные значения для накопления элементов питания соей после фазы полного образования бобов указывают на то, что для поддержания высокой урожайности необходимо хорошее поступление элементов питания в растения в фазу налива семян. В Бразилии поля сои сильно поражаются азиатской ржавчиной и повреждаются насекомыми-вредителями, что может причинять значительный вред органам растений. Надлежащий контроль за распространением болезней и вредителей – ключевой фактор сохранения листьев и стеблей, откуда элементы питания реутилизируются в семена.

Выводы

Цель данной работы состояла в количественной оценке поглощения, распределения между органами и реутилизации элементов питания у высокопродуктивного сорта сои. Больше всего высокопродуктивные сорта сои поглощают N, K и Ca. Поглощению таких элементов питания, как N и K, следует уделять внимание как в количественном, так и во временном отношении. В настоящем исследовании относительный вынос элемента питания с урожаем семян превышал 50 % для следующих 6-ти элементов: P (84 %), N (77 %), S (65 %), K (63 %), Cu (63 %) и Zn (61 %). Следовательно, для удовлетворения потребности сои в данных элементах питания за счет их хорошей доступности в почве в ранние и поздние фазы развития растений требуются надлежащие агротехнологические приемы, включая систему обработки почвы. Данные по поглощению элементов питания и их распределению между органами растений, полученные для высокопродуктивного сорта сои, могут способствовать совершенствованию существующих агрономических рекомендаций и разработке рациональных агротехнологий, обеспечивающих хорошую доступность элементов питания в почве в течение всего вегетационного периода.

Д-р Барт – координатор исследований по почвам и питанию растений Фонда ABC («Эй-Би-Си»), муниципалитет Кастру, штат Парана (Бразилия), e-mail: gabrielbarth@fundacaoabc.org.

Д-р Франциско – заместитель директора по Бразилии Международного института питания растений, муниципалитет Рондонополис, штат Мату-Гросу (Бразилия), e-mail: efrancisco@ipni.net.

Г-жа Суяма – научный ассистент Фонда ABC, муниципалитет Кастру, штат Парана (Бразилия).

Д-р Гарсия – директор Международного института питания растений по странам «Южного конуса» Латинской Америки, р-н Акасусо, г. Буэнос-Айрес (Аргентина), e-mail: fgarcia@ipni.net.

Литература

Bender, R.R. et al. 2015. Agron. J. 107:563-573.

Ciampitti, I.A. 2017. Soybean Growth and Development. Kansas State Research and Extension, February 2017, MF3339.