Скільки азоту поглинає соя? Вплив густоти посіву

Безпечним джерелом азоту вважаються бобові рослини, а тому насичення ними сівозміни практикують аграрії зі всього світу. Соя здатна утримувати атмосферний азот і покращує родючість ґрунту. Доведено, що урожайність наступних культур в сівозміні після неї вища навіть за відсутності штучного удобрення. 

Оскільки в останні роки спостерігається підвищення інтересу до біологічних методів збільшення врожаю та його якості, польські науковці вирішили дослідити питання поглинання азоту соєю за різної густоти стеблостою. SuperAgronom.com відмітив результати цікавими для себе та вирішив перекласти, щоб поділитися з вами.

Суть і важливість експерименту

Соя поглинає азот із трьох альтернативних джерел: біологічна фіксація азоту (БФА), з ґрунту та добрив. Частка кожного джерела азоту залежить від умов навколишнього середовища, агротехнології та генетичних факторів. Найбільший відсоток азоту, який поглинає соя — атмосферний. У свій час дослідник Геррідж підтвердив це розрахунками симбіотичної фіксації N2 бобовими в діапазоні 3–90 кг/га/рік та вільноживучої (несимбіотичної) N2 — 3–30 кг/га/рік. 

Строки сівби і густота посіву, а також підживлення і захист мають найбільший вплив на показники врожайності. Коли кількість рослин на 1 м² низька і конкуренція серед рослин відсутня, врожай пропорційний щільності стеблостою. Збільшення щільності призводить до посилення конкуренції та зниження врожаю. 

Мета досліджень — визначити кількість азоту, зафіксованого в атмосфері та поглиненого з мінеральних добрив і ґрунту соєю сорту Абеліна у трьох варіантах густоти стояння. Визначення кількості поглиненого азоту важливе тому, що соя може бути джерелом азоту для інших культур в сівозміні. Більше того, була зроблена спроба визначити: 

• яка кількість азоту, вилученого з окремих джерел, була вилучена з поля з урожаєм насіння;
• кількість азоту, що залишилась в ґрунті з післязбиральними рештками;
• джерело азоту для наступної культури.

Перед початком досліджень була висунута гіпотеза, що атмосфера буде переважним джерелом азоту для посіву сої незалежно від густоти посіву, а кількість азоту, що поглинається цією культурою з різних джерел, буде змінюватися залежно від густоти посіву та умов навколишнього середовища.

Умови експерименту

Абеліна — ранній сорт сої, що характеризується швидким змиканням рядків, високим кріпленням нижніми стручками та великим вмістом жиру та білка. 

Польовий експеримент був проведений у місті Łączka на сході Польщі протягом 2017-2018 рр. Варіанти густоти посіву такі: 1 — 50 шт./м², 2 — 70 шт./м² та 3 — 90 шт./м². 

Структура ґрунту: 69,4% піску, 28,2% мулу та 2,4% глини, а також середній вміст фосфору, органічного вуглецю та азоту, високий вміст калію та низький вміст магнію.

Всі сорти сої, зареєстровані в Україні

Дивитись всі сорти сої

Результати дослідження

Кількість рослин на одиницю площі — чинник, що впливає на морфологічні характеристики. Густий посів робить рослини сої вищими, у них менше міжвузлів, стручків, насіння на рослині, насіння на стручку, менша маса 1000 насінин та вище розташування нижніх стручків на стеблі. Збільшення густоти посіву сприяє збільшенню конкуренції і знижує темпи росту врожайності. Також густота посіву помітно впливає на інтенсивність та якість сонячного випромінювання, поглиненого рослинами сої. 

Спочатку досліджували урожайність, вміст азоту та кількість азоту, поглиненого різними частинами сої.

Показник сухої речовини з різних частин сої сорту Абеліна варіювала залежно від періоду вегетації та густоти посіву. Значно більша маса коренів, рослинних решток та насіння була отримана в 2017 р., ніж у 2018 р. Більшу масу коренів, при цьому, сформували рослини, посіяні за норми 50 шт./м² порівняно з варіантами 70 та 90 шт./м². 

Дослідження 2017 року показали, що маса коренів була більшою за густоти 50 шт./м² порівняно до решти варіантів, тоді як у 2018 р. за найменшої густоти цей показник був найнижчий (0,426 мг/га). У 2017 р. густота посіву не значно вплинула на масу післязбиральних решток, такий же ефект спостерігався і щодо маси насіння в досліді 2018 року. Більше того, в 2018 р. за густоти 50 шт./м² маса рослинних решток була значно менше. Подібна залежність спостерігалась у 2017 р. щодо врожайності. 

Незалежно від досліджуваного року, посів сої за норми 50 шт./м² забезпечував вищу врожайність та більшу кількість рослинних решток порівняно до інших варіантів. Загальна кількість біомаси, при цьому, була меншою порівняно до варіантів, висіяних з нормою 70 або 90 шт./м².

Найбільше накопичення азоту відмічали у насінні сої (44,3 г/кг), у коренях вміст був 10,10 г/кг, а у післязбиральних рештках — 5,80 г/кг. На вміст азоту в коренях, насінні та в загальній біомасі сої впливали умови вирощування (роки). Крім того, — взаємозалежність умов років до густоти посіву.

Наприклад, у 2017 р., накопичення азоту було значно вищим порівняно до 2018. Найнижчий вміст азоту у всій біомасі у 2017-му був за найнижчої густоти посіву. У 2018 р. накопичення азоту в загальній біомасі було однаковим для всіх варіантів густоти посіву.

Вміст азоту в різних частинах рослин, г/кг

*Джерело даних: mdpi.com.

Найбільше азоту було поглинуто насінням рослин (95,24 кг/га або 9,52 г/м²), при цьому найменші показники поглинання були у коренів (4,93 кг/га або 0,49 г/м²). Кількість концентрації азоту в насінні в 2018 р. була однаковою за всіх варіантів густоти посіву, тоді як у 2017 р. менше азоту було поглинуто насінням рослин за норми 50 шт./м². Кількість концентрації азоту в насінні рослин, посіяних за норми 70 та 90 шт./м², була однаковою. Загальна кількість азоту, поглиненого корінням, рослинними рештками та насінням, у 2017 р. була вищою, ніж у 2018 р. 

Також у перший досліджуваний рік кількість азоту, накопиченого всією біомасою рослин, висіяних за норми 70 та 90 шт./м² була вищою порівняно з щільністю 50 шт./м². У 2018 р. накопичення азоту в загальній біомасі було найменшим у варіанті з нормою висіву 90 шт./м².

Загальна концентрація азоту в сої, кг/га

*Джерело даних: mdpi.com.

Загалом на сорт сої Абеліна вплинули густота посіву та умови вирощування. У 2017 р. погодні умови протягом вегетаційного періоду сої сприяли збільшенню маси коренів, післязбиральних решток та насіння порівняно до 2018 р. У цьому значну роль відіграла велика кількість опадів у червні та липні 2017 р., вплинувши на ріст всіх частин рослини.

Скільки азоту поглинає соя з атмосфери?

Показник кількості азоту, отриманого соєю з атмосфери, був вищим у 2017 р. порівняно з 2018-м, що вказує на значний вплив умов року. В 2018 р. же найбільший вплив на кількість поглинутого азоту з атмосфери мала густота посіву. 

Незалежно від густоти посіву та дослідного року накопичення азоту було найвищим у насінні (в середньому 46,17 кг/га або 4,62 г/м²). Найнижчим цей показник був у коренів (2,36 кг/га або 0,24 г/м²). При цьому, на кількість поглинутого азоту з атмосфери та на загальну біомасу впливала густота посіву. Так, у середньому за два роки досліджень накопичення азоту в загальній біомасі, післязбиральних рештках та насінні було найвищим у рослин, висіяних за норми 70 і 90 шт./м². 

Подібні результати були отримані дослідником Кіхара, який у своїх дослідженнях зафіксував вищий вміст ¹⁵N у насінні проти коріння. Дослідник Травчинський стверджує, що більша кількість азоту, отриманого під час симбіотичної фіксації N2, зберігається у надземних частинах та насінні бобових культур.

У цьому дослідженні як на кількість азоту, отриманого з БФА, так і на його відсоткову частку впливали погодні умови. У сухий і теплий 2018 рік накопичення азоту цього типу всією біомасою рослин сої перевищило 37,5 кг/га, що було менше, ніж у 2017 р. (79,5 кг/га). Як відомо ефективний перебіг процесу симбіотичної фіксації азоту залежить від сприятливих погодних та ґрунтових умов протягом вегетаційного періоду. Посуха та висока температура є факторами, які можуть негативно вплинути на симбіоз бобових з бактеріями, а дефіцит вологи в ґрунті може зменшити відсоткову частку та кількість азоту.

Найменше атмосферного азоту то в 2017 р. було зафіксовано у всій біомасі рослин, висіяних за норми 50 шт./м². 

Кількість азоту, поглиненого соєю з атмосфери, кг/га

*Джерело даних: mdpi.com.

Скільки азоту поглинає соя з мінеральних добрив?

Відчутний був вплив умов років на накопичення азоту з добрив. Зокрема, у 2017 р. окремими частинами рослин було накопичено більше азоту, ніж у 2018 р. 

Загалом, протягом дворічного періоду на показник поглинутого корінням сої азоту з добрив впливала щільність сівби. Значно більше азоту накопичувалося корінням рослин, висіяним за норми 50 шт./м². 

У 2017 р. найбільше азоту було накопичено кореневою системою сої за густоти посіву 50 шт./м². Цей показник був значно нижчим у посіву з густотою 90 шт./м² і найнижчим у посіву з густотою 70 шт./м². 

У 2018 р. найбільше азоту з добрив було накопичено також коренями сої, але за густоти стояння 70 шт./м². Кількість азоту, накопиченого як окремими частинами рослин сої, так і всією біомасою протягом обох років була однаковою. 

Кількість азоту, поглиненого соєю з добрив, кг/га

*Джерело даних: mdpi.com.

Кількість азоту, поглиненого соєю з ґрунту, кг/га

*Джерело даних: mdpi.com.

Ця робота продемонструвала, що в обидва роки дослідження кількість азоту, накопиченого всією біомасою, була найменшою у рослин, висіяних при щільності 50 шт./м². Найбільше азоту поглиналос насінням, а найменше — кореневою системою. При цьому кількість азоту, що поглинається з атмосфери різними частинами рослин та цілою біомасою, також впливала густота посіву: найбільше за щільності 70 та 90 шт./м². 

На думку науковців, результати досліджень продемонстрували, що атмосфера та ґрунт є основними джерелами азоту для сої, адже частка атмосферного азоту, ґрунтового та з мінеральних добрив, що поглинається загальною біомасою рослин, становила: 46,3%, 45,5% та 8,2% відповідно. А заробка рослинних решток сої у ґрунт забезпечила понад 25 кг азоту (з атмосфери, добрив та ґрунту). Доведено, на кількість біологічно поглиненого азоту значно впливають погодні умови та технологія вирощування, а тому подальші дослідження будуть базуватися на точному моделюванні, включаючи умови середовища.

Дослідження належать Факультету агробіоінженерії і тваринництва Седльцького природничо-гуманітарного університету, Польща.

Переклад: SuperAgronom.com