Improving the food status and environmental safety of soybeans amidst application of the modern biological products as factors of ensuring regional food security

Введение

Применение в сельском хозяйстве традиционных технологий возделывания культур [1] (Bogomazov, Galiullin et al., 2018) в последние годы привело к значительному истощению почвенного плодородия и усилению деградационных процессов, что является серьезной угрозой продовольственной безопасности государства [16] (Koryagin, Koryagina, Kulikova, Galiullin, 2020). Поэтому внедрение энергосберегающих экологически безопасных технологий и ведение органического земледелия приобретает в настоящее время важное значение [17] (Koryagin, Koryagina, 2018).

Использование в сельском хозяйстве биопрепаратов (микробиологических и бактериальных удобрений) приобретает общемировую популярность и является гарантом получения экологически безопасной продукции [3, 14, 15, 20–24] (Anspok, 1990; Zolotareva, Koryagin, Dmitrieva, 2011; Kovalenko, Krapchina, Knyazkina, 2020; Kulikova, Velikanova, Krapchina, Bogdanova, 2021; Shevchenko, Smurov, Zelenskaya, 2010; Chandra, Srivastava, Gupta, 2019; Flajsman, Santavec, Kolmanic, 2019; Koryagin, Kulikova, Efremova, Sukhova, 2020). Особенно это актуально при возделывании сои, спрос на которую со стороны предприятий пищевой промышленности за последние годы характеризуется положительной динамикой.

Соя является одной из наиболее востребованных бобовых культур мирового сельского хозяйства в долгосрочной стратегии развития агропромышленного производства России как источник полноценного растительного белка и культуры, улучшающей азотный режим питания почвы. Однако соя является особо требовательной к элементам технологии возделывания [5, 9, 11] (Balakay, Balakay, 2010; Biryulina, Nyshonkova, Koryagin, 2015; Gamzikov, Shott, Litvintsev, 2007).

Совершенствование технологии возделывания сои осуществляется по четырем основным направлениям: биологическому, химическому, техническому и экономическому. По каждому из них имеются существенные достижения, но возросшие требования экологизации и интенсификации диктуют необходимость модернизации отрасли на основе перспективных научных поисков и новейших научных достижений [7, 12, 14] (Belokopytov, 2020; Dvoynikova, Nyshonkova, Koryagin, 2015; Zolotareva, Koryagin, Dmitrieva, 2011).

В связи с этим в условиях Пензенской области представляется актуальным изучение продуктивности зерна сои. В этой связи особый интерес представляет повышение агрофона при осуществлении комплекса агротехнических и организационно-экономических мероприятий, освоение научно обоснованной зональной системы земледелия. При этом важно использование новых бактериальных препаратов, макро- и микроудобрений, которые повышают биологическую активность почвы, улучшают азотофиксацию, фосфорный и калийный режим питания; защищают растения от болезней и вредителей, повышают иммунитет и стрессоустойчивость, а также стимулируют рост и продуктивность растений [1–3, 5, 6, 8, 11–16] (Bogomazov, Galiullin et al., 2018; Aliev, 1988; Anspok, 1990; Balakay, Balakay, 2010; Baranov, kochegura, Lukomets, 2009; Belyak, Epifanov, Smirnov et al., 2005; Gamzikov, Shott, Litvintsev, 2007; Dvoynikova, Nyshonkova, Koryagin, 2015; Dotsenko, Tilba, Ivanov, Abramkina, 2002; Zolotareva, Koryagin, Dmitrieva, 2011; Kovalenko, Krapchina, Knyazkina, 2020; Koryagin, Koryagina, Kulikova, Galiullin, 2020).

Результаты исследования и их оценка

Трехлетние исследования бактериальных препаратов, макро- и микроудобрений проводились в трех полевых стационарных опытах на делянках площадью 25 м², в трехкратной повторности с рендомизированным размещением вариантов. Схема опыта 1 была следующей: обработка семян перед посевом водой (контроль); обработка семян перед посевом «Ризоторфин-Б»; обработка семян перед посевом «Агрика»; обработка семян перед посевом «Ризоторфин-Б» + Мо; обработка семян перед посевом «Агрика» + Мо. В день посева семена сои сорта Соер 5 обрабатывались бактериальными препаратами из расчета: «Ризоторфин-Б» – 4 кг/т, «Агрика» – 2,0 л/т и молибденовокислого аммония 150 г/т семян сои. Схема опыта 2: обработка семян перед посевом водой (контроль); обработка семян перед посевом «Микромак»; обработка семян перед посевом «Микромак» + внекорневая подкормка «Микроэл» в фазу 4–5 листьев растений сои; обработка семян перед посевом «Микромак» + внекорневая подкормка «Микроэл» в фазу 4–5 листьев растений сои + внекорневая подкормка в фазу бутонизации-цветения. В день посева семена сои сорта Кинелянка обрабатывались жидкими минеральными удобрениями из расчета: «Микромак» 2 л/т семян, «Микроэл» 0,2 л/га в фазу 4–5 листьев растений сои и в фазу бутонизации-цветения. Схема опыта 3: обработка семян перед посевом водой (контроль); обработка семян перед посевом «Азотовит»; обработка семян перед посевом «Фосфатовит»; обработка семян перед посевом «Азотовит» + «Фосфатовит». В день посева семена сои сорта Аннушка обрабатывались микробиологическими удобрениями из расчета: «Азотовит» 2 л/т и «Фосфатовит» 2 л/т семян сои. Агротехника во всех опытах характеризуется как общепринятая в области.

Исследования показали следующее: изучаемые в опытах бактериальные препараты «Ризоторфин-Б», «Агрика» и молибден, жидкие минеральные препараты «Микромак» и «Микроэл», а также микробиологические удобрения «Азотовит» и «Фосфатовит» оказывают существенное влияние на продуктивность растений сои (табл. 1).

Таблица 1

Оценка урожайности зерна сои в результате влияния биопрепаратов

В среднем за три года использование бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б», «Агрика» в комплексе с молибденом способствовало увеличению урожайности зерна сорта «Соер 5» на 0,31–0,46 т/га. Самая низкая урожайность растений (0,77 т/га) была зафиксирована на варианте с обработкой семян перед посевом водой, а наибольшая урожайность наблюдалась на варианте с проведением обработки семян перед посевом биопрепаратом «Агрика» совместно с микроэлементом молибден – 1,23 т/га, что на 60% больше по сравнению с контролем. Применение бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика» в чистом виде при обработке семян сои перед посевом увеличивало сбор зерна на 0,31 и 0,39 т/га соответственно. Использование бактериального препарата «Ризоторфин-Б» как в чистом виде, так и совместно с микроэлементом молибден способствовало получению прибавки урожая зерна сои 0,31–0,37 т/га по сравнению с контрольным вариантом, а по сравнению с обработкой семян перед посевом бактериальным препаратом «Агрика» в чистом виде и совместно с микроэлементом молибден, наоборот, происходило снижение сбора зерна на 7,0–8,0%.

Применение жидких минеральных удобрений «Микромак» и «Микроэл» в среднем за три года повышало продуктивность растений сои сорта «Кинелянка» на 0,11–0,31 т/га по сравнению с контрольным вариантом. Обработка семян перед посевом жидким минеральным удобрением «Микромак» способствовала повышению урожайности зерна сои на 0,11 т/га. На варианте, где семена были обработаны перед посевом жидким минеральным удобрением «Микромак» и еще была проведена внекорневая подкормка жидким минеральным удобрением «Микроэл» в фазу 4–5 листьев, была получена прибавка урожая 14,4% и 28,0% по сравнению с обработкой семян перед посевом жидким минеральным удобрением «Микромак» и контрольным вариантом соответственно. Наибольшая продуктивность растений сои была зафиксирована на варианте с обработкой семян перед посевом жидким минеральным удобрением «Микромак» и двумя внекорневыми подкормками жидким минеральным удобрением «Микроэл» в фазу 4–5 листьев и в фазу бутонизации-цветения растений сои. Прибавка зерна сои от данного агротехнического приема составила 0,31 т/га по сравнению контролем.

Проведенные исследования эффективности использования микробиологического удобрения «Азотовит» совместно с «Фосфатовит» в технологии выращивания растений сои в производственных условиях Пензенской области показали, что прибавка зерна на 0,17–0,21 т/га была выше по сравнению с контрольным вариантом. Совместная обработка семян перед посевом микробиологическими удобрениями «Азотовит» и «Фосфатовит» приводила к получению 0,81 т/га зерна, что на 35,0% было выше по сравнению с контролем, а по сравнению с раздельным применением «Азотовит» и «Фосфатовит» – происходило снижение урожайности зерна на 5,2 и 12,5% соответственно.

Влияние обработки семян перед посевом и растений сои в период вегетации бактериальными препаратами, комплексными минеральными удобрениями и микробиологическими удобрениями на содержание белка в зерне и сбор белка с гектара представлено в таблице 2.

Таблица 2

Содержание белка в зерне сои и показатели сбора белка

В среднем за три года применение бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика» с молибденом способствовало увеличению содержания белка в зерне сои сорта «Соер 5» на 4,0–9,4%. Наибольшее содержание белка в зерне наблюдалось в варианте с проведением обработки семян перед посевом биопрепаратом «Агрика» совместно с микроэлементом молибден – 40,7%, что на 9,4% больше по сравнению с контрольными показателями. Использование бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика» в чистом виде увеличивало сбор белка на 123,4 и 200,3 кг/га соответственно. Применение бактериального препарата «Ризоторфин-Б» как в чистом виде, так и совместно с микроэлементом молибден способствовало получению прибавки белка сои на 123,4–148,2 кг/га по сравнению с контрольным вариантом, а по сравнению с обработкой семян перед посевом бактериальным препаратам «Агрика» в чистом виде, так и совместно с микроэлементом молибден, наоборот, происходило снижение сбора белка в семенах сои на 77,0–80,0 кг/га.

Исследования по влиянию жидких минеральных удобрений «Микромак» и «Микроэл» на содержание белка в зерне сои показали, что в среднем за три года происходило повышение его содержания в семенах растений сорта «Кинелянка» на 1,0–5,7% по сравнению с контрольным вариантом. Обработка семян перед посевом «Микромак» способствовала повышению сбора белка сои на 41,4 кг/га. В варианте, где семена сои были обработаны перед посевом «Микромак» и еще была проведена внекорневая подкормка «Микроэл» в фазу 4–5 листьев растений сои, была получена прибавка белка 75,7 кг/га и 117,1 кг/га по сравнению с обработкой семян перед посевом «Микромак» и контрольным вариантом соответственно. Наибольший сбор белка был получен в варианте с обработкой семян перед посевом «Микромак» и двумя внекорневыми подкормками «Микроэл» в фазу 4–5 листьев и в бутонизации-цветения растений сои. Прибавка белка в семенах сои от данного агротехнического мероприятия составила 153,1 кг/га по сравнению с контролем, а по сравнению с обработкой семян перед посевом «Микромак», как в чистом виде, так и с внекорневой подкормкой «Микроэл» в фазу 4–5 листьев растений сои, наоборот, приводило к недобору белка на 111,7 кг/га и 36,0 кг/га соответственно.

Во все годы исследований по изучению эффективности применения микробиологического удобрения «Азотовит» совместно с микробиологическим удобрением «Фосфатовит» в технологии выращивания растений сои в производственных условиях Пензенской области была получена прибавка белка на 55,2–68,5 кг/га по сравнению с вариантом, где семена сои сорта «Аннушка» перед посевом обрабатывали водой. Совместная обработка семян перед посевом удобрениями «Азотовит» и «Фосфатовит» приводила к получению 227,4 кг/га белка, что на 43,1% выше по сравнению с контрольным вариантом, а по сравнению с раздельной обработкой семян удобрениями «Азотовит» и «Фосфатовит» – происходило снижение сбора белка на 13,3 кг/га и 31,0 кг/га соответственно.

Влияние обработки семян перед посевом и растений сои в период вегетации бактериальными препаратами, комплексными минеральными удобрениями и микробиологическими удобрениями на содержание жира в зерне сои и получение масла сои с гектара представлено в таблице 3.

Таблица 3

Масличность семян и получение масла сои

Проведенные исследования эффективности применения бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б», «Агрика» и молибдена показали, что самое низкое содержание жира в семенах растений сои сорта «Соер 5» (20,5%) было в варианте с обработкой семян перед посевом водой, а наибольшая масличность наблюдалась в варианте с проведением обработки семян перед посевом биопрепаратом «Агрика» совместно с молибденом – 22,4%, что на 1,9% больше по сравнению с контролем. Применение бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика» в чистом виде при обработке семян сои перед посевом способствовало повышению получения масла сои на 77,0 и 99,0 кг/га соответственно. Использование бактериального препарата «Агрика» как в чистом виде, так и совместно с молибденом увеличивало получение масла сои на 99,0–118 кг/га по сравнению с контрольным вариантом.

Применение жидких минеральных удобрений «Микромак» и «Микроэл» в среднем за три года повышало масличность семян растений сои сорта «Кинелянка» на 0,60–2,40% по сравнению с контрольным вариантом. Обработка семян перед посевом «Микромак» увеличивала получение масла сои на 29,7 кг/га. В варианте с «Микромак» и внекорневой подкормкой «Микроэл» в фазу 4–5 листьев была получена прибавка масла сои 40,0 кг/га и 69,7 кг/га по сравнению с обработкой семян перед посевом «Микромак» и контрольным вариантом соответственно. Наибольшее получение масла сои (293,9 кг/га) зафиксировано в варианте с обработкой семян перед посевом «Микромак» и двумя внекорневыми подкормками «Микроэл» в фазу 4–5 листьев и в фазу бутонизации-цветения растений сои, что на 48,4% больше по сравнению контрольным вариантом, а по сравнению с вариантом, где была проведена обработка семян перед посевом препаратом «Микромак», как в чистом виде, так и с внекорневой подкормкой «Микроэл» в фазу 4–5 листьев, наоборот – недобор масла на 24,7% и 9,7% соответственно.

Применение микробиологического удобрения «Азотовит» совместно с «Фосфатовит» дало прибавку масла 50,0–62,0 кг/га по сравнению с контрольным вариантом.

Таким образом, проведенные нами исследования указывают на эффективность и целесообразность использования бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика», жидких минеральных препаратов «Микромак» и «Микроэл», микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» при выращивании растений сои сортов «Соер 5», «Кинелянка», «Аннушка» в связи с тем, что как агротехнический прием они организационно легко вписываются в технологию возделывания растений и играют важную роль не только в повышении продуктивности растений, но и в получении экологически чистой продукции белка и масла.

Экономическая эффективность производства продукции растениеводства, в отличие от ее технической эффективности, зависит от того, насколько выращиваемая продукция соответствует требованиям рынка, запросам потребителей [10] (Vinnichek, Dukhanina, Palatkin, 2003).

Экономическая эффективность использования в проведенных опытах бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б» и «Агрика» в комплексе с молибденом, жидких минеральных препаратов «Микромак» и «Микроэл», а также микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» рассчитывалась по технологическим картам возделывания растений сои в Пензенской области.

Полученные результаты экономической эффективности применяемых бактериальных препаратов, жидких минеральных и микробиологических удобрений свидетельствуют об экономической целесообразности их применения в условиях средней полосы. Условный чистый доход от применения бактериальных препаратов «Ризоторфин-Б», «Агрика» и молибдена составил величину в пределах 8833,55–12853,49 руб./га при уровне рентабельности 45–67% (табл. 4).

Таблица 4

Экономическая эффективность применения биопрепаратов при возделывании сои

Условный чистый доход от обработки семян сои перед посевом жидким минеральным удобрением «Микромак» составил 2652,83 руб./га, от обработки «Микромак» + некорневая подкормка «Микроэл» в фазу 4–5 листьев – 5398,00 руб./га, а от обработки «Микромак» + некорневая подкормка «Микроэл» в фазу 4–5 листьев + некорневая подкормка «Микроэл» в фазу бутонизации-цветения – 6061,82 руб./га. Уровень рентабельности их применения составил 14–30%.

Условный чистый доход от использования микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» в технологии выращивания растений сои составил 8073,35–11191,0 руб./га, уровень рентабельности повысился на 21,7–37%.

Заключение

Применение бактериальных препаратов, макро-и микроудобрений, а также микробиологических удобрений при возделывании сои сортов «Соер 5», «Кинелянка», «Аннушка» способствует экологически безопасному повышению урожайности культуры, увеличению сбора качественного белка и выхода масла.

Данный агроприем легко вписывается в технологию возделывания культуры, способствует увеличению энергетической и экономической эффективности, повышению уровня рентабельности производства сои, что в конечном итоге делает культуру наиболее конкурентоспособной и доступной для предприятий пищевой промышленности.