Агрохимия, 2020, № 5, стр. 12-16

ВВЕДЕНИЕ

Соя на сегодняшний день является одной из важных продовольственных культур в мире, которой уделяют большое внимание. Для сои характерно высокое содержание белков, липидов, витаминов и минеральных веществ, что широко востребовано в современных условиях. Эта культура имеет достаточно высокую продуктивность, широкий ареал распространения и экономичность производства. Именно поэтому соя по объемам производства является ведущей бобовой и масличной культурой мира, занимает лидирующие позиции мирового экспорта сельскохозяйственной продукции. Кроме того, соя обогащает почву азотом, улучшает ее структуру, что позволяет снизить затраты на применение минеральных азотных удобрений. Азот сои не загрязняет окружающую среду и легко усваивается растениями [1].

Производство соевого зерна в мире неуклонно возрастает, она стала высокодоходной культурой. В Краснодарском крае в 2018 г. под сою выделили более 215 тыс. га, что на 39 тыс. га или 22% больше, чем годом ранее [2].

Очевидно, что поиск путей повышения урожайности сои, как и качества семян, актуален [3]. Для повышения урожая в современном сельском хозяйстве применяют интенсивные технологии, предусматривающие использование регуляторов роста растений (РРР) – физиологически активных веществ биогенного происхождения или синтезированных искусственно, которые в малых дозах положительно влияют на жизненные процессы растений [4, 5]. Создание и использование РРР, снижающих пестицидный пресс на растения и окружающую среду, весьма актуально. Разработка новых действующих веществ ведется в различных классах химических соединений, как в нашей стране, так и за рубежом [6–8]. Цель работы – синтез и скрининг регуляторов роста сои в ряду замещенных алкилтионикотинонитрилов, исследование свойств перспективного соединения – (4,6-диметил-3-цианопиридил-2-сульфанил)-4-бромацетанилида.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В продолжение работ по поиску биологически активных веществ в рядах производных азотсодержащих гетероциклов, в частности регуляторов роста растений и антидотов [9, 10], была синтезирована серия новых соединений, относящихся к классу пиридил-2-сульфанилацетанилидов общей формулы I:

Методики синтеза опубликованы в работе [10]. Выход целевых продуктов составил 68–91%. Для всех синтезированных соединений определены физико-химические константы (Т_пл, Т_кип), их структура подтверждена элементным анализом, а также методами ЯМР-¹Н- и ¹³С-спектроскопии и масс-спектрометрии. Индивидуальность соединений установлена с помощью тонкослойной хроматографии.

Первичную оценку активности новых соединений осуществляли в лабораторном опыте по величине их рострегулирующего эффекта. Для этого использовали официально рекомендованную методику проращивания семян в “рулонах” по ГОСТ 12044-93. В опытах использовали растворы испытуемых веществ в концентрациях 1 × 10^–1, 1 × 10^–2, 1 × 10^–3, 1 × 10^–4, 1 × 10^–5%.

Вещества, отобранные по результатам лабораторного опыта, исследовали в полевых условиях.

Полевые опыты проведены на экспериментальной базе ВНИИБЗР в 2016–2018 гг. Почвенный покров участка – чернозем выщелочный мощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое 0–25 см – 4.0%. Почва пресная, плотный остаток <0.1%, рН_KCl 5.5. Содержание подвижных форм фосфора – 17.4, калия – 32.8 мг/100 г почвы.

Погодные условия в годы проведения опыта были различными. В 2016–2017 гг. метеоусловия для пропашных культур в период апрель–июнь были благоприятными, в июле–августе отмечено значительное повышение среднесуточных температур воздуха, что выразилось в проявлении воздушной и почвенной засухи. В 2018 г. весь период вегетации сои проходил при избытке тепла и дефиците влаги. Температура воздуха была на 4°С выше, осадков выпало на 70.2 мм меньше среднегодовой нормы. Различия погодных условий повлияли на рост и продуктивность сои.

Для проведения полевых опытов использовали семена сои сорта Бара, элита. Производитель семян (оригинатор сорта) – ООО Компания “Соевый Комплекс”. В Госреестре сорт с 2011 г., пригоден для выращивания во всех зонах РФ.

Сорт – ультроскороспелый, вегетационный период – 85–90 сут. Тип роста растений – детерминантный, ветвление слабое. Не повреждается паутинным клещом, совками, огневками, устойчив к гнили и фузариозу.

Качественный состав зерна – 41–43% белка, 19–20% масла. Потенциальная урожайность – до 35.0 ц/га, в повторных посевах (посевах после уборки основной культуры, например, озимого рапса, озимого ячменя, озимой пшеницы) – до 23.0 ц/га. Сорт пригоден для пищевых, кормовых и технических целей.

Полевые опыты были заложены после предшественника – озимой пшеницы. Площадь под опытом – 260 м², площадь опытной делянки – 5.0 м², повторность четырехкратная. Обработку опытных делянок проводили дважды: в фазе 4–5 листьев и в фазе бутонизации–ветвления. Способ обработки растений – опрыскивание. Норма расхода рабочего раствора – 300 л/га. Для обработки использовали малогабаритный опрыскиватель (монодисперсный) емкостью 0.2 л.

В период между первой обработкой до уборки урожая на опытном участке проводили наблюдения и учеты в основные фазы роста и развития растений сои. Перед уборкой урожая отбирали модельные снопы для последующей оценки влияния препаратов на формирование основных элементов структуры урожая.

Уборку и учет урожая проводили раздельным способом. Растения сои срезали в снопы, а затем обмолачивали на комбайне Хеге 125. Массу зерна в каждой повторности варианта взвешивали с точностью ±5.0 г. Из 4-х повторностей варианта отбирали среднюю пробу для последующего анализа на содержание общего азота, белка, сырого жира.

Рострегулирующую активность изученных соединений определяли по увеличению урожая растений, обработанных рострегулятором, в сравнении с контролем (необработанными растениями). Данные учета подвергали статистической обработке с использованием НСР₀₅.

Качественные показатели зерна определяли на инфракрасном спектрофотометре “Инфрапид 61” (Labor MIM, Венгрия). Аналитическая повторность трехкратная. Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа [11].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В лабораторном опыте на проростках сои было выявлено перспективное соединение (4,6-диметил-3-цианопиридил-2-сульфанил)-4-бромацетанилид (соединение Id):

Соединение Id при использовании в концентрации 1 × 10^–4% проявляло ростстимулирующий эффект на стеблях проростков на уровне 16–17%, на корнях проростков – на уровне 17–18%. Далее его эффективность была изучена в полевом мелкоделяночном опыте.

Условия вегетации по обеспечению сои влагой в 2016–2017 гг. были более благоприятными, чем в 2018 г. Это способствовало увеличению высоты растений, положительно сказалось на формировании элементов продуктивности культуры (табл. 1), а также ее урожайности (табл. 2).

По данным учетов, не обнаружено существенного влияния препарата на линейный рост растений сои. Перед уборкой средняя высота растений в опытных вариантах превышала контроль лишь на 1.0–4.7 см. Показатель общего количества бобов на растении при обработке регулятором роста, был достоверно больше, чем в контроле. Применение РРР способствовало увеличению количества семян на одно растение по отношению к контролю на 11.1–14.0%, при этом масса семян с одного растения возрастала в пределах 11.3–14.6%. Показатели массы 1000 семян в опытных и контрольных вариантах были близкими, следовательно, под воздействием регулятора роста увеличивалось количество бобов и семян на растение при сохранении размера зерна.

Судя по данным учета урожая (табл. 2), применение препарата Id обеспечивало достоверное и стабильное повышение урожая сои (на 12.1–20.9%). Одновременно улучшалось качество зерна, т.к. содержание белка в зерне увеличивалось на 0.5–0.6, масла – на 0.5–1.5%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Регуляторы роста растений, несомненно, положительно влияют на развитие культуры сои и ее урожайность. Применение синтезированного (4,6-диметил-3-цианопиридил-2-сульфанил)-4-бромацетанилида в течение 3-летнего опыта обеспечило существенное и достоверное повышение урожая зерна сои и улучшение его качества. При использовании регулятора роста количество семян на одно растение возрастало на 11.1–14.0%, прибавка урожая составила 12.1–20.9%. Влияние препарата положительно сказалось и на качестве зерна: содержание белка увеличилось на 0.5–0.6%, масличность – на 0.5–1.5%. В связи с этим целесообразно рассматривать этот препарат в качестве перспективного действующего вещества для создания нового отечественного регулятора роста сои. Работа защищена патентом РФ [12].