№ 3 (2024)

Представлены основные результаты исследований научных учреждений, подведомственных Минобрнауки России и находящихся под научно-методическим руководством Отделения сельскохозяйственных наук РАН за 2023 г., по фундаментальным проблемам в области земледелия – оптимизации сельскохозяйственного природопользования, агроэкологической оценке земель, созданию адаптивных систем земледелия и агротехнологий нового поколения на основе цифровизации и регулирования потоков биогенных элементов в агроэкосистемах, а также биологическим и химическим средствам интенсификации земледелия, симбиотической инженерии и геномному редактированию создания растительно-микробных систем, биоиндикации и биотестированию агроэкосистем, рекультивации загрязненных объектов сельскохозяйственного назначения.

Исследования проводили с целью оценки совокупности природных ресурсов агроландшафтов южно-таежной лесной, лесостепной и степной зон Омской области. Расчеты осуществляли с использованием уравнений, в которых показатели тепло-, влагообеспеченности и почвенного плодородия, выраженные в баллах, располагали в порядке убывания влияния на величину природно-ресурсного потенциала. Агроклиматические условия характеризовали по тепло- и влагообеспеченности зон, исходя из среднемноголетних данных суммы температур воздуха выше +10 °C и осадков за год. Оценку свойств почв проводили для типов, занимающих наибольшую площадь в пашне. В лесостепной и степной зонах сложились наиболее благоприятные условия для земледелия, их ресурсы оценены в 41…44 балла и соответствуют среднему уровню. Теплый и умеренно влажный климат лесостепи близок к оптимальному для возделывания сельскохозяйственных культур (ГТК 1,0…1,4). Оценка тепло- и влагообеспеченности составила 44…60 и 37…51 баллов соответственно. В умеренно жарких, но недостаточно увлажненных степных районах (ГТК 0,9) агроклиматические ресурсы имели наибольшую оценку по температурному режиму (57…60 баллов) и наименьшую – по величине осадков (25…28 баллов). Почвенные ресурсы лесостепной и степной зон представлены черноземами обыкновенными, южными и лугово-черноземными почвами, уровень плодородия которых оценен в 60…67 баллов. Средним уровнем плодородия характеризуются засоленные, солонцеватые разности этих почв, а также черноземно-луговые и луговые почвы, оценка составила 40…58 баллов. Низкий уровень плодородия с наименьшей оценкой (34…38 баллов) установлен для солонцов. Пониженный природно-ресурсный агропотенциал (38 баллов) южно-таежной лесной зоны связан с низким качеством дерново-подзолистых почв (27 баллов). По агроклиматическим условиям зона характеризуется как умеренно теплая и хорошо увлажненная (ГТК 1,4…1,6), оценка теплообеспеченности по районам составила 38…43 баллов, влагообеспеченности – 37…43 баллов.

Актуальная задача при производстве саженцев плодовых и ягодных культур – совершенствование технологий выращивания посадочного материала, в том числе с применением орошения. В последние годы в мировой практике отдается предпочтение экологически безопасным технологиям орошения, к которым относится капельный полив. Цель исследований – разработка научно-обоснованных режимов орошения при капельном поливе саженцев плодовых (слива, вишня, груша, яблоня) и ягодных (малина) культур в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России. Работу проводили в период с 2011 по 2022 гг. Полевые опыты по выращиванию однолетних, двухлетних и трехлетних саженцев закладывали в трехкратной повторности по следующей схеме: контроль (без орошения), поддержание влажности корнеобитаемого слоя в диапазоне 60…80 % наименьшей влагоемкости (НВ), 70…90 % НВ, 80…100 % НВ. Разработанные режимы капельного орошения саженцев плодовых и ягодных культур позволяют сократить межполивной период в среднем до 2…9 дней с поливом малыми нормами (в среднем 35,3…49,5 м³/га) в зависимости от предполивного порога (60, 70 и 80 % НВ) и увлажненности вегетационного периода, а также обеспечивают поддержание влажности корнеобитаемого слоя почвы в заданных диапазонах. При капельном поливе саженцев основная доля в суммарном водопотреблении приходится на поступление влаги с осадками (64 %) и оросительной нормой (24 %). В целом оно увеличивается с ростом накопленных среднесуточных температур. Наибольшая интенсивность водопотребления отмечена в первые декады вегетационного периода, к его окончанию величина этого показателя снижалась.

Исследования проводили с целью сравнительной оценки популяции озимой ржи ГК-494/15вв, отселектированной на высокую вязкость водного экстракта (ВВЭ) зернового шрота (9,7 сПуаз) для улучшения технологических и хлебопекарных качеств зерна. Сравнительные испытания выполняли в 2017–2023 гг. на делянках 12 м² в 3-кратной повторности. В качестве стандартов использовали культивируемые сорта озимой ржи Татьяна, Московская 12, Московская 15 и Московская 18, у которых средняя ВВЭ составляет 4,4…4,9 сПуаз. Высоковязкая популяция ГК-494/15вв была достоверно лучше стандартов по высоте амилограммы (407 ед. против 243…299 ед.), формоустойчивости подового хлеба (0,29 против 0,21…0,24) и качеству мякиша формового хлеба (4,5 балла против 3,6…3,8 балла). По урожайности и другим признакам различия были недостоверными. По числу падения и температуре клейстеризации крахмала наблюдалась устойчивая тенденция в положительном направлении, по объему формового хлеба – в отрицательном. По зимостойкости, содержанию белка и крахмала в зерне коррелятивной сопряженности с признаком ВВЭ не выявлено. Отмечена сходная реакция таких признаков, как высота амилограммы, число падения и температура клейстеризации крахмала на изменяющиеся метеоусловия года, что подтверждает достоверно высокая корреляция между ними (r = 0,77…0,87). Для признака ВВЭ такая корреляция имела место только для температуры клейстеризации крахмала (r = 071). Высокий потенциал ВВЭ снижал объемный выход формового хлеба, благодаря чему он имел лучшие структурно-механические свойства мякиша. ВВЭ – важный признак при селекции озимой ржи на высокие хлебопекарные качества зерна, а изучаемая популяция ГК-494/15вв требует селекционного улучшения по признакам короткостебельности, устойчивости к полеганию, массе 1000 зерен и натуре зерна.

Исследования проводили с целью отбора устойчивых генотипов сахарной свёклы в условиях, моделирующих солевой стресс, для последующей селекции. В качестве материалов для экспериментов использовали растения сахарной свёклы, выращиваемые в условиях засоления 150 мМ, 280 мМ и 500 мМ. При засолении на уровне 150 мМ у образца РМС-127 наблюдали увеличение активности каталазы относительно контрольных образцов на 33,0 %, О-тип 2113 – на 14,1 %, ОП 021729 – на 81,4 %, МС 020026 – на 5,1 %. При повышении концентрации NaCl до 280 мМ у РМС-127 отмечали увеличение активности супероксиддисмутазы, по сравнению с контролем, на 28,9 %, МС 020022 – на 78,7 %, О-тип 09001 – на 54,3 %, ОП 021722 – на 65,5 %, ОП 021729 – на 67,3 %. В результате количественной ОТ-ПЦР в реальном времени у исследуемых генотипов сахарной свеклы в условиях 150 мМ и 280 мМ засоления выявлена экспрессия гена SOD и CAT. При засолении на уровне 150 мМ экспрессия гена SOD у образцов МС 020026, О-тип 2113 и ОП 021729 возрастала относительно контроля в среднем в 2,5 раза. Максимальный в опыте уровень экспрессии гена SOD отмечен у генотипов МС 020022 и РМС-127 при засолении 280 мМ (в 1,5 раза выше, чем в контроле). У образцов МС 020026, МС 020022, О-тип 09001 наибольшую экспрессию гена регистрировали при засолении 150 мМ и 280 мМ – выше, чем в контроле, в 5 раз, у О-тип 2113 аналогичную ситуацию отмечали в варианте со 150 мМ соли, экспрессия гена увеличивалась в 3 раза. По результатам исследования все исследуемые генотипы могут служить устойчивым к засолению исходным материалом для дальнейшей селекции.

Исследования проводили с целью оценки влияния приемов основной обработки почвы и гербицидов на сорные растения и урожайность зерна сорта гороха Кадет. Работу выполняли в 2016‒2018 гг. в условиях степной зоны Кабардино-Балкарской Республики. Почва опытного участка ‒ предкавказский карбонатный чернозем тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Схема опыта включала следующие варианты: способ основной обработки почвы (фактор А) ‒ отвальная вспашка ПЛН-4-35 на глубину 25…28 см; безотвальная плоскорезная обработка КПГ-2.2 на 25…28 см; безотвальная чизельная обработка АКП-2.5 с чизельными лапами на 16…18 см; гербициды (фактор В) ‒ без гербицидов; Тристар, КС 2,5 л/га, внесенный перед всходами под «слепое» боронование; Гарнизон, ВР 2,0 л/га (обработка посевов в фазе 3…5 листьев культуры); Тристар, КС 2,0 л/га + Гарнизон, ВР 2,0 л/га в указанные сроки. Максимальная в опыте гибель сорняков зафиксирована на 28…30 день после химобработки посевов в варианте с применением Тристар, КС на фоне отвальной вспашки (81,2 %). Совместное использование гербицидов Гарнизон, ВР и Тристар, КС было эффективным вне зависимости от способов основной обработки почвы (75…79 % гибели сорняков). Снижение засоренности посевов к концу вегетации способствовало росту урожайности зерна гороха с 2,2…2,6 до 2,4…2,9 т/га. Наибольшая в опыте прибавка в размере 0,5…0,6 т/га отмечена при совместном использовании гербицидов Тристар, КС и Гарнизона, ВР.

Исследования проводили с целью оценки патогенности вида Diaporthe eres в отношении сои с использованием методов искусственного заражения для уточнения филогенетической специализации грибов Diaporthe. Работу выполняли в 2021–2023 гг. в Амурской области в условиях вегетационного опыта. Объектами исследования были растения сои скороспелого сорта Сентябринка и среднеспелого Китросса, а также два штамма микроскопических грибов вида Diaporthe eres. Идентификацию грибов Diaporthe осуществляли по культурально-морфологическим признакам и молекулярно-генетическими методами. Заражение проводили в разные фазы развития сои, агаровые блоки с инокулюмом помещали на искусственно созданные механические повреждения на стеблях. Для подтверждения проникновения D. eres через естественные пути инокулировали листья сои с использованием суспензии спор исследуемых штаммов. Появление симптомов болезни и повторное выделение D. eres из ткани зараженного растения свидетельствуют о проявлении патогенных свойств вида в отношении сои. Два исследованных штамма D. eres проявляли в отношении сои более низкую агрессивность (уровень инфицированности не превышал 10 %), чем штамм Diaporthe sp.-1, выделенный с сои (уровень инфицированности 100 %). Штамм D. eres MF-Pm-4a оказался более агрессивным, чем D. eres MF-Pm-5a, так как частота его повторного выделения из мест инокуляции была выше на 20 %, а в 10 % случаев он был выделен из мест вне инокуляции. Более молодые растения сои в фазе развития R-1 оказались более устойчивыми, на 40 сутки после инокулирования на них не наблюдали видимых симптомов болезни. Заражение сои в фазе развития R-3 характеризуется очень коротким инкубационным периодом – 15 суток. Среднеспелый сорт сои Китросса оказался более устойчивым, чем скороспелый сорт Сентябринка.

Исследования проводили с целью изучения влияния внесения ростостимулирующих ризосферных бактерий рода Pseudomonas при искусственном загрязнении агросерой почвы медью в концентрации выше ориентировочно допустимого уровня на фракционный состав соединений металла в почве, массу растений яровой пшеницы и усвоение ими металла в вегетационном опыте. Для оценки влияния бактерий на распределение меди по почвенным фракциям использовали инокуляцию культурами P. fluorescens 20, P. fluorescens 21 и P. putida 23. Пшеницу выращивали до фазы трубкования при загрязнении почвы Cu(NO₃)₂·3H₂0 в дозе Cu 300 мг/кг на фоне внесения NPK удобрений. Аккумуляцию Cu наблюдали во фракциях, связанных с органическим веществом, оксидами и гидроокислами Fe и Mn и в меньшей степени с карбонатами. Содержание меди в вегетативной массе и корнях после озоления в смеси HNO₃ : HClO₄ (2:1) и в почвенных фракциях определяли методом эмиссионно-оптической спектрометрии индуктивно-связанной плазмы. Бактерии повышали устойчивость растений к высокой концентрации меди и на 13…24 % увеличивали их массу, уменьшая фитотоксичность металла. Положительное действие бактерий при загрязнении медью обусловлено ростом содержания металла в корнях (в 18…19 раз относительно варианта с загрязнением без применения бактерий). Внесение микроорганизмов повышало содержание меди в почве главным образом в специфически сорбированной и связанной с карбонатами фракциях, а также в составе железистых минералов, и в меньшей мере – в органической фракции, одновременно уменьшая содержание металла в остаточной фракции. Увеличивая содержание меди в вегетативных органах растений и усвоение ими металла из почвы, бактерии усиливали фитоэкстракцию – очистку загрязненной почвы. Рост усвоения меди растениями из почвы на 19…30 % при внесении микроорганизмов соответствовал увеличению ее нахождения в почве в относительно подвижных формах и уменьшению в остаточной фракции.

Исследование проводили с целью изучения влияния фактора влагосодержания при экструдировании смеси рисовой крупы с ферментолизатом жмыха аронии черноплодной на режимные параметры процесса, физико-химические, структурно-механические и технологические показатели полученных образцов продукта. Актуальность исследования обусловлена необходимостью экологизации технологических процессов переработки плодово-ягодного сырья и повышения эффективности использования вторичных сырьевых ресурсов. Ферментолизаты жмыха аронии черноплодной получали с использованием комплекса ферментов, включающего пектиназу, целлюлазу, протеазу и липазу. Гидролизат высушивали, добавляли к рисовой крупе в количестве 5 % и экструдировали, изменяя влагосодержание в диапазоне 15…24 %. Повышение влагосодержания при экструдировании снижало температуру со 165 до 148 ℃, давление в предматричной зоне – с 5,0 до 2,0 МПа и момент сдвиговых деформаций – с 88 до 48 %, то есть уменьшало интенсивность воздействия на биополимеры перерабатываемых смесей. Одновременно удельный расход механической энергии снижался с 0,17 до 0,09 кВт⋅ч/кг. Тенденции изменения термомеханических режимов переработки, определяемых количеством воды в системе, как фактора, снижающего трение, для контроля и экспериментальных смесей были идентичны. С ростом влагосодержания при экструдировании твердость образцов, содержащих ферментолизат ягодного жмыха, возрастала с 11,1 до 43,5 Н, насыпная масса – с 97,0 до 278,8 г/дм³, квадратичный коэффициент расширения снижался с 8,5 до 3,0. Динамическая вязкость суспензий помолов экструдатов в условиях гидратации, имитирующих их заваривание горячей водой, с повышением влагосодержания в процессе переработки смесей значимо увеличивалась с 2,0 до 3,4…4,4 Па·с. Экструдирование значимо повышало содержание фенольных веществ в образцах с ферментолизатом жмыха аронии черноплодной, максимальная в опыте величина этого показателя 631,5 мг/дм³ соответствовала влагосодержанию 15 %.