Эффективность некорневой подкормки сои микроудобрениями (обзор)

Возрастающая доля поставляемой на мировой рынок сои обеспечивается как увеличением посевной площади, так и ростом урожайности. В последние годы отмечались высокие темпы расширения посевов сои и в России. Согласно данным Росстата в 2021 г. валовой сбор основных масличных культур в России (подсолнечник, соя, рапс) достиг рекордных 23 млн. т в чистом весе, в том числе урожай сои – 4,8 млн. т (+10,5%). Объем производства сои вырос за счет расширения посевных площадей. Основное производство сои в нашей стране сосредоточено в трех федеральных округах: Центральном, Дальневосточном, Южном. Новым направлением производства может быть европейская часть страны, в частности, западная часть Северо-Кавказского региона.

Увеличению посевных площадей в ряде регионов РФ, где климатические условия могут быть достаточными для созревания современных сортов, способствовали относительно высокие цены на сою на мировом и внутреннем рынках. Средняя урожайность сои остается невысокой - 1,4 - 1,5 т/га, как в целом по России, так и в Центральном ФО. Хотя российский рынок сои развивается более высокими темпами, чем мировой (за последние 10 лет рост посевных площадей составил 13,4% и урожайности - 2,8% против 1,7% и 1% в мире, соответственно валового сбора - 17,3%), решение проблемы дефицита растительного белка остается актуальным. Безусловно, рост посевных площадей будет способствовать увеличению производства сои, но повышение урожайности и обеспечение ее стабильности должны быть приоритетными.

В условиях Государственных сортоиспытательных участков достигается уровень урожайности зернобобовых культур в 3 - 4 т/га.

Сейчас среднемировая урожайность сои составляет 2,8 т/га, среднероссийская – 1,6 т/га.

В производственных условиях реализация генетически заложенной высокой урожайности сорта невозможна не только из-за различных погодно-климатических условий вегетационного периода, но и из-за несбалансированного поступления в почву и растения элементов питания, в том числе микроэлементов. Полученные отечественными и зарубежными учеными результаты исследований о закономерностях распределения микроэлементов в почвах и их физиологическом значении являются фундаментальной основой способов повышения стрессоустойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды.

Исследованиями О. А. Митрохиной, изучавшей содержание и баланс микроэлементов в пахотных почвах ЦЧР, установлено, что со средствами химизации в почвы поступает незначительное количество микроэлементов. Отрицательный баланс и дефицит микроэлементов в почвах приводят к уменьшению их поступления в сельскохозяйственные растения, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качества растениеводческой продукции. Несмотря на очень малое содержание микроэлементов в растительных тканях (тысячные и стотысячные доли процента), они являются незаменимыми элементами питания для нормального функционирования растений. Микроэлементы входят в состав ферментов и в ферментативных процессах играют различные роли, являясь то структурным, то функциональным компонентом. Это позволяет оценить физиологическую значимость микроэлементов и использовать их на практике. Например, некоторые микроэлементы способствуют усилению процесса фиксации молекулярного азота, повышают доступность основных элементов питания из почвы растениям. Биодоступность микроэлементов растениям зависит от реакции почв, насыщенности их основаниями, гранулометрического состава, активности биогенной аккумуляции микроэлементов, наличия илистых частиц, богатых железом и марганцем, агротехники и севооборота.

Физиологическая роль микроэлементов и особенности их потребления растениями

Многолетний поиск возможностей оптимизации питания растений учеными и практиками определил значимость микроэлементов в формировании урожая сельхозкультур. По эффективности при фолиарной обработке растений сои микроудобрения располагаются в порядке убывания значимости в следующей последовательности: Mo > Zn > Cu, Mn > B > Fe. При этом каждый микроэлемент выполняет свою уникальную функциональную роль в обмене веществ растений и не может быть замещен другим. Молибден по своему практическому значению занимает первое место среди других микроэлементов. Это связано с повышением активности дегидрогеназ в присутствии данного элемента, обеспечивающего постоянный приток активированного водорода для восстановления атмосферного азота.

В практике применения микроудобрений необходимо учитывать явления синергизма и антагонизма между отдельными микроэлементами. Молибден и медь положительно влияют на синтез аминокислот и белков в клубеньках бобовых культур. Молибден и бор улучшают активность окислительных ферментов: молибден наибольшее влияние оказывает на аскорбинатоксидазы и полифенолоксидазы, а бор на фоне молибдена – на активность пероксидазы. При участии молибдена в растениях увеличивается содержание хлорофилла и повышается интенсивность фотосинтеза. Недостаток молибдена снижает количество аминокислот в растениях, а также приводит к накоплению большого количества нитратов в их тканях и нарушению азотного обмена. Недостаточность молибдена отмечается, когда содержание элемента составляет для бобовых меньше 0,4 мг/кг, для большинства других видов растений – меньше 0,1 мг/кг сухого вещества. Эффективность молибденсодержащих удобрений зависит от способа применения и содержания в почве подвижного молибдена. Содержание подвижного молибдена в разных типах почв колеблется от 0,10 до 0,27 мг/кг, а валового – от 0,2 до 8,3 мг/кг, что обусловлено особенностями состава и свойств почв. Почвы низкогумусированные и легкого гранулометрического состава характеризуются более низким содержанием молибдена, чем почвы тяжелого гранулометрического состава. При оптимальном уровне обеспеченности основными элементами питания высокая эффективность молибденовых удобрений достигается при содержании молибдена в почвах Нечерноземной зоны менее 0,15 мг/кг, Черноземной – 0,15 - 0,30 мг/кг, на каштановых и черноземных почвах - менее 0,20 - 0,55 мг/кг. При увеличении значения рН поглощение молибдена корнями уменьшается, но это снижение компенсируется повышением концентрации молибдена в почвенном растворе при увеличении значения рН. С увеличением рН растет запас доступного молибдена в почве.

Цинк в растениях содержится в широких пределах (от 10 до 300 мг/кг сухого вещества), но оптимальное содержание микроэлемента в растениях находится в пределах 20 - 60 мг/кг сухого вещества. В растениях цинк входит в состав более тридцати ферментов, включая пероксидазы, карбоангидразы, каталазы, оксидазы, фосфатдегидрогеназы и др. Влияние цинка на процесс фотосинтеза обусловлено его содержанием в ферменте карбоангидразе, определяющей интенсивность дыхания. Цинк поступает в растение в течение всего вегетационного периода и аккумулируется в листьях, генеративных органах и точках роста. Из-за низкой подвижности цинка его повторное использование крайне затруднено. Недостаток цинка приводит к ряду негативных процессов: снижению скорости превращения неорганических фосфатов в органические формы, нарушению синтеза белка, накоплению нитратов, амидов и аминокислот. Столь обширное участие цинка в биохимических процессах определяет его влияние на адаптационную способность растений, но при этом реакция сельхозкультур на недостаток цинка неодинакова. Диапазон токсичных концентраций цинка для растений, ведущий к снижению урожайности, находится в пределах 300 - 500 мг/кг сухого вещества. В бобах сои среднее содержание цинка находится на уровне 34,4 мг/кг, что в 5,6 раза больше, чем в соломе (для сравнения: в зерне озимой пшеницы средняя величина этого показателя не превышает 28,4 мг/кг).

Оценка размеров накопления в растениях сои основных микроэлементов, проведенная по результатам агроэкологического мониторинга в Белгородской области на черноземе типичном и черноземе выщелоченном, выявила, что по содержанию в бобах сои микроэлементы располагаются в убывающий ряд: Zn > Cu > Ni > Mo > Pb > Cr > Co > Cd > As > Hg.

Медь в растениях сосредоточена в хлоропластах и тесно связана с процессами фотосинтеза. Элемент входит в состав окислительных ферментов. Действие меди в окислительно-восстановительных реакциях является специфическим, и она не может быть заменена каким-либо другим элементом. Сельхозкультуры различаются чувствительностью к недостатку меди. Растения сои характеризуются средней отзывчивостью на медь. В среднем этого элемента в бобах сои содержится на уровне 11,7 мг/кг (для сравнения: в зерне озимой пшеницы - 3,45 мг/кг, в соломе – 3,58 мг/кг).

Марганец содержится в растениях в широких пределах: от 10 до 1000 мг/кг и более. На содержание марганца оказывают влияние обеспеченность почв доступными формами микроэлемента, реакция почвенной среды, климатические условия места возделывания культуры, так как повышенная влажность воздуха и низкие температуры способствуют развитию марганцевой недостаточности. Угнетение роста и развития большинства растений наступает при содержании марганца в почве 10 - 25 мг/кг, но необходимо отметить, что оптимальные значения содержания марганца в почве для развития разных растений различные. Содержание марганца в зерне пшеницы, ячменя, овса больше 60 - 70 мг/кг и в листьях сои больше 300 мг/кг считается избыточным. Концентрация элемента около 500 мг/кг сухой массы оказывает токсическое воздействие на большинство растений.

Бор является одним из микроэлементов, который нужен для поддержания процессов роста. Содержание бора в зависимости от культуры колеблется в пределах от 1 - 2 до 40 - 96 мг/кг сухой массы. Так, в зерне злаковых культур содержится 1 - 15 мг/кг, в сене клевера и вики – 20 - 25, в листьях люпина – 40 - 52 мг/кг. Наравне с цинком бор участвует в образовании гормона ауксина и является прямым антагонистом нитратного азота. Особенно важно стабилизирующее действие бора на клеточные стенки. Микроэлемент объединяет пектины в клеточной стенке, укрепляя ее. Дефицит бора приводит к нарушениям процесса фотосинтеза. Для большинства сельхозкультур оптимальные значения содержания подвижного бора в почвах составляют 1 - 3 мг/кг. Исследованиями M. Landi, T. Margaritopoulou, I. E. Papadakis установлено, что токсическое действие бора на растения зависит не только от вида культуры, но и от сорта, а также от погодно-климатических условий вегетационного периода.

Железо – один из труднодоступных элементов питания. Занимает четвертое место по распространенности среди элементов в твердой литосфере Земли. Элемент участвует в важнейших биохимических и физиологических процессах в растениях, включая образование хлорофилла. При дефиците железа понижается активность таких ферментов, как пероксидаза и каталаза, и снижается уровень содержания хлоропластного белка ферредоксина. Дефицит железа возникает на карбонатных почвах с щелочной реакцией среды, с высоким содержанием илистой фракции в гранулометрическом составе, а также на низкогумусированных песчаных почвах. Эффективным способом устранения недостатка железа является применение его в форме хелатов – органических молекул с отрицательным зарядом, которые образуют комплексы при соединении с положительно заряженными катионами железа. Хелатирующий элемент предотвращает связывание железа с почвенным поглощающим комплексом, способствует транспорту железа.

Эффективность фолиарной обработки микроэлементными удобрениями растений сои

В сельхозпроизводстве микроудобрения применяются тремя способами: основное внесение, обработка семян до посева, листовая обработка вегетирующих растений растворами. Способ применения зависит от биологических особенностей культуры, содержания подвижных форм микроэлементов в почве, в растениях и формы удобрений. В настоящее время во многих исследованиях большое внимание уделяется изучению эффективности способов внесения микроудобрений. До недавнего времени некорневое питание растений не считалось обязательным приемом при возделывании сельхозкультур. Сейчас оно является стандартным технологическим приемом, позволяющим сельхозтоваропроизводителям получать качественную продукцию с большим экономическим эффектом.

К бесспорным преимуществам некорневых подкормок растений микроудобрениями относятся быстрое регулирование жизнедеятельности растений, исключение фиксации элемента почвой, возможность корректировки питания в определенные периоды вегетации. Фолиарная обработка микроэлементными удобрениями позволяет нивелировать недостаточную активность корневых систем из-за неблагоприятных почвенных условий.

Изучение эффективности некорневой подкормки сои микроудобрениями и комплексными минеральными удобрениями в фазе начала цветения растений сорта Дельта Н. М. Тишковым, Н. Г. Михайлюченко, А. А. Дряхловым выявило наибольшую эффективность обработки растений хелатами Zn, Cu, Co, Mn в комплексе с борной кислотой и диоксидиацетилацетонатом молибдена. При обработке растений таким сочетанием достигнуты максимальные прибавки урожая семян (12,6 - 14,3%) с высоким содержанием белка (до 39 – 42%, 6 - 43%).

Из одинарных микроудобрений наибольшее влияние на содержание белка оказал гептамолибдат аммония (+1,5%). Исследователи отмечают отрицательную корреляцию содержания белка в семенах сои сорта Дельта с уровнем урожайности. В результате исследований А. В. Щеголькова, проведенных на центральной экспериментальной базе ВНИИ масличных культур им. В. С. Пустовойта, установлено увеличение количества бобов и семян сои сорта Вилана на 7,2 - 8,3% при фолиарном применении борного удобрения Солюбор ДФ в дозе 0,5 кг/га.

При увеличении дозы борного удобрения Солюбор ДФ до 1,0 кг/га завязываемость бобов у сои превышала контроль на 4,0 - 5,8%. Прибавка урожая от использования борного удобрения Солюбор ДФ в среднем за 3 года была незначительной: 0,08 т/га.

Невысокая эффективность обработки растений сои сорта Вилана препаратом Солюбор ДФ подтверждена также результатами исследований Н. М. Тишкова, А.А . Дряхлова на чернозёме выщелоченном Западного Предкавказья. Прибавка урожая составила в среднем 0,12 т/га. От применения в подкормку корректора дефицита молибдена Келик Мо прибавка урожая семян к контролю составила 0,18 т/га. Положительное влияние некорневой подкормки молибденовым удобрением Келик молибден отмечено также А. В. Щегольковым. В варианте с внесением молибдена урожайность превышала контроль на 0,10 т/га при увеличении сбора протеина на 45,8 кг/га.

В опытах Н. М. Тишкова, А. А. Дряхлова наибольший положительный эффект наблюдался при использовании для некорневой подкормки растений сои сорта Вилана в начале цветения молибденовокислого аммония (2,65 т/га), Аквамикса (2,66 т/га) и Келика микса (2,64 т/га), который превышал контроль соответственно на 0,22; 0,23 и 0,21 т/га. Микроудобрения Аквамикс и Келик микс содержат комплекс Fe, Mn, Zn, Cu, Ca в хелатной форме, а В и Мо - в минеральной форме. Некорневая подкормка растений сои сорта Вилана молибденовокислым аммонием и Аквамиксом обеспечила максимальный сбор белка (0,97 т/га) в опыте, что выше, чем в контроле, на 0,11 т/га.

Исследования, проведенные на среднеспелом сорте Вилана В. Ф. Барановым, В. Л. Махониным, Уго Аламиро Торо Корреа, А. В. Щегольковым, позволили сделать вывод о преимуществе одноразовых подкормок препаратом Мастер в фазе налива семян. Положительное влияние на уровень урожайности сои некорневой подкормки растений препаратом Мастер проявлялось во все 4 года исследований. Средняя урожайность по этому варианту составила 2,34 т/га, что выше, чем в контрольном, на 0,08 т/га. Двукратная некорневая подкормка Мастером (вторая обработка в фазе бобообразования) мало влияла на урожайность, но повышала масличность семян (22,6%).

По результатам проведенных исследований В. Г. Васин, Р. Н. Саниев, А. В. Васин, А. Н. Бурунов, Н. А. Просандеев, Д. И. Трифонов не смогли сделать однозначный вывод о преимуществах обработки агроценоза сои сорта Самер-1 микроудобрительными смесями в условиях лесостепи Среднего Поволжья как по срокам, так и по кратности. Однако результатами их исследований подтверждается эффективность применения препарата Келик Микс на культуре. По показателю сохранности растений при однократной обработке лучший результат (64,2%) получен при последовательном применении для предпосевной обработки семян препарата Мегамикс Семена и затем в фазе бутонизации – Келикс Микс. Максимальные значения (66,7%) сохранности были достигнуты при двукратном опрыскивании растений препаратом Келикс Микс в фазах образования 3 -5 листьев и бутонизации.

Фолиарная обработка растений сои в период вегетации оказывала влияние на интенсивность накопления сухого вещества. Максимальные величины накопления сухой массы в опыте получены при обработке растений препаратом Келикс Микс в фазе бутонизации на фоне обработки семян препаратом Мегамикс Семена. В фазе зеленых бобов значения достигали 515,3 г/м² при 431,6 г/м² в контроле.

Изучение полифункционального действия препаратов ЖУСС на растения сои в Чувашском НИИ сельского хозяйства выявило стимулирующие и защитные эффекты препаратов, а также оптимизацию питания, влияющую на формирование высоких и качественных урожаев. Обработка растений сои в фазе цветения микроудобрениями ЖУСС-1 (Сu - 38 г/кг, В - 5,7 г/кг) и ЖУСС-2 (Сu - 40 г/кг, Мо - 22 г/кг) в дозе 1,5 л/га позволила получить урожайность 2,81 и 2,78 т/га соответственно. Стимулирующий эффект проявлялся в повышении полевой всхожести и сохранности растений до уборки при предпосевной обработке семян ЖУСС-2. Двукратное применение обоих препаратов по сравнению с однократным не обеспечивало повышения урожайности сои. На черноземе выщелоченном Пензенской области применение молибдена в хелатной форме (ЖУСС-2) способствовало увеличению урожайности сои на 0,31 т/га (18,8%), молибдена в минеральной форме - на 0,16 т/га (9,7%). Совместное использование препаратов Байкал ЭМ-1 и Поли-Фид в опыте приводило к увеличению содержания количества белка (39,8%) и жира (16,73%) в семенах сои и формированию урожая зерна в 2,43 т/га, что на 47,3% превышало контрольный вариант.

Опыты С. В. Костевича, О. И. Асокина по сравнительной оценке влияния некорневых подкормок в разных дозах микроэлементами молибденом и бором раннеспелого сорта сои Дельта в Центральной зоне Краснодарского края выявили снижение продуктивности 1 м² посева на 13,7 г/м² , или на 5%, по сравнению с контролем при обработке одинарной дозой бора (В – 300 г/га). Трехкратное увеличение дозы бора повышало продуктивность на максимальную в опыте величину - 48,5 г/м². При этом как одинарные (100 г/га), так и тройные (300 г/га) дозы молибдена в форме гептамолибдата аммония положительно влияли на увеличение семенной продуктивности.

Е. В. Кирсанова, А. К. Злотников и другие относят фолиарную обработку посевов сои к нереализованным резервам повышения урожайности культуры. В условиях Орловской области опрыскивание посевов раннеспелого сорта сои Ланцетная препаратами Сиавиннер 818 (экстракт морских водорослей с добавлением макро- и микроэлементов) и Сиавид Бор (экстракт морских водорослей с высоким содержанием бора (200 г/л), макро- и микроэлементов) в период полных всходов и в фазе бутонизации – начала цветения способствовало повышению урожайности, особенно в варианте с применением Сиавиннера 818. Превышение урожайности в этом варианте составило 0,24 т/га, или 15,2%. Препарат Сиавиннер 818 оказал положительное влияние на увеличение количества бобов (на 12 - 15%), озерненности боба (на 3 - 6%), количества семян с растения (на 13 - 15%) и массы семян с растения (на 14 - 17%). Положительное влияние на продуктивность растений сои препарата Сиавид Бор проявилось в меньшей степени (масса семян с растения возрастала до 12%).

В условиях лесостепи Среднего Поволжья однократное некорневое применение микроудобрительных смесей Молитрак (молибден - 15,3%, фосфор - 15,3%), Браситрел (магний - 5%, сера - 11,5%, бор - 8%, марганец - 7%, молибден - 0,4%), Аминокат (экстракт морских водорослей) в фазе ветвления сои способствовало повышению сохранности растений. В контрольном варианте за два года исследования имели высокую сохранность сорта сои Волма (61,7%), Припять (61,5%), Самер 1 (60,9%).

Обработка вегетирующих растений сои сорта Волма препаратом Браситрел повысила их сохранность до 63,1%. Сохранность растений сои сорта Припять повысилась до 63,3% на фоне обработки препаратом Молитрак, превысив контроль на 1,8%. На сорте Самер 1 наиболее эффективным был также препарат Молитрак, который повысил сохранность растений сои на 1,9%.

Обработка микроудобрительными препаратами вегетирующих растений сортов сои обеспечила высокие прибавки урожая: на сорте Самер 1 - 27% от обработки растений сои препаратом Браситрел, на сорте Волма - 23 - 25% от обработки Браситрелом и Аминокатом, на сорте Припять - 24% от обработки   Браситрелом.

В опытах В. К. Храмого, Т. Д. Сихарулидзе, Е. В. Гуреевой на дерново-подзолистой почве в Центральном Нечерноземье также установлено увеличение количества бобов и семян на 1 растении на 28,8% и 40,0% соответственно, а массы семян - на 17,3% при применении борного и молибденового удобрений. Но при этом авторы отмечают снижение массы 1000 семян на 19,4% при опрыскивании борным удобрением, что они связывают с недостатком фотоассимилятов при наращивании генеративных органов под действием микроэлементного удобрения.

В условиях юго-востока ЦЧР на черноземе обыкновенном среднесуглинистом получена существенная прибавка урожая зерна сои сорта Воронежская 31 при обработке посевов Террафлексом (17 + 17 + 17 + 3МgO + микро, 2,0 кг/га). Установлено увеличение показателя фотосинтетического потенциала посевов сои на 57 - 140 тыс. м² × сут., или на 2,5 - 5,0%, по сравнению с контролем при обработке посевов сои в фазе ветвления препаратом Террафлекс. На черноземе выщелоченном лесостепной зоны Северной Осетии - Алании некорневая подкормка растений сои молибденом (молибдат аммония) повышала все показатели симбиотической азотфиксации: количество клубеньков - на 42 - 65%, массу клубеньков - на 29 - 47, активный симбиотический потенциал и количество фиксированного азота воздуха - на 33 - 46%. Эффективность других микроудобрений (сульфат кобальта, сульфат цинка) была ниже.

Положительное влияние листовой обработки микроэлементными удобрениями на симбиотическую азотфиксацию растений способствовало повышению урожайности зерна сои. Применение некорневых подкормок водными растворами микроэлементов на фоне одинарной дозы NPK повысило урожайность на 0,47 - 0,34 т/га, а на фоне двойной дозы NPK - на 0,75 - 0,63 т/га. При этом более эффективными были подкормки раствором молибдата аммония на фоне как одинарной, так и двойной дозы NPK.

Таким образом, проведённый нами анализ научной литературы по результатам исследований эффективности некорневых подкормок растений сои микроудобрительными смесями позволяет сделать вывод, что двукратное применение препаратов по сравнению с однократным не обеспечивает повышения ее урожайности. Наибольшее положительное влияние на увеличение семенной продуктивности оказывают микроудобрительные препараты с содержанием молибдена. К настоящему времени сведения по срокам применения некорневых подкормок растений сои микроудобрениями разрознены и не дают представления о преимуществе конкретного срока обработки. В связи с этим необходимо проведение дальнейших углубленных систематических исследований в данной области.

М. МАРЖОХОВА - Институт сельского хозяйства – филиал ФГБНУ «ФНЦ «Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук»,

М. КАШУКОЕВ - ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»