Yield and crop quality seeds of breeds of alfalfa under irrigation depending on the application of bacterial preparations

  • O.D. Tishchenko Institute of Irrigated Agriculture of the National Academyof Agrarian Sciences of Ukraine
  • A.V. Tishchenko Institute of Irrigated Agriculture of the National Academyof Agrarian Sciences of Ukraine
  • O.M. Dymov Institute of Irrigated Agriculture of the National Academyof Agrarian Sciences of Ukraine
  • O.O. Piliarska Institute of Irrigated Agriculture of the National Academyof Agrarian Sciences of Ukraine
  • N.M. Galchenko Askaniiska State Agricultural Research Station of the Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
Keywords: productivity, irrigation, germination energy, laboratory germination, regression, coefficient of determination

Abstract

Purpose. Determination of the effect of bacterial preparations on alfalfa seed productivity in the second year of life, germination energy and laboratory seed germination. Methods. The study was conducted in a two-factor field experiment. Factor A ‒ alfalfa varieties: Unitro and Zoryana. Factor B ‒ bacterial preparations (seed treatment): 1 ‒ control (without treatment); 2 ‒ Rhizobophyte; 3 ‒ Complex of biological products (CBP); 4 ‒ Cyanobacterial consortium (CBC); 5 ‒ Cyanobacterial drug (CBD). Results. Seed yield during monoinoculation with nodule bacteria (Rhizobophyte) was higher by 16.0‒20.0% compared to the control and amounted to 271.8 kg/ha in the variety Zoryana and 361.9 kg/ha ‒ the variety Unitro. However, the effect of monoculture (Rhizobophyte) on seed productivity was lower than the three-component associations with seed yields of 303.6 kg/ha (Zoryana variety) and 398.8 kg/ ha (Unitro variety). The cyanorisobial consortium (337.3; 424.6 kg/ha) showed a high effect, but the maximum result on the analyzed basis was obtained in the variant with the use of CBD ‒ 361.1 and 456.4 kg/ha in the varieties Zoryana and Unitro, respectively. As a result of researches it is established that essential increase of indicators of sowing qualities of alfalfa seeds is noted at inoculation by drugs Rhizobofit, CBP, CBC, CBD. Seed inoculation contributed to an increase in the weight of 1000 seeds in comparison with similar indicators in the control variants: in the cultivar Unitro up to 2.02–2.05 g and in the cultivar Zoryana ‒ up to 2.03–2.06 g, or by 0.03–0.06 g. The coefficient of determination between seed yield and weight of 1000 seeds was set, which was R2 = 0.290. Conclusions. Studies have shown that the use of bacterial preparations significantly increased seed productivity, weight of 1000 seeds and improved sowing qualities. The highest seed yield was obtained in the Unitro variety for seed treatment with cyanobacterial preparation (456.4 kg/ha). The highest weight of 1000 seeds was obtained in the variety Zoryana for seed treatment with cyanobacterial preparation, which was 2.06 g. The coefficient of determination between seed yield and weight of 1000 seeds was R2 = 0.290.

References

1. Radović J., Sokolović D., Marković J. Alfalf-most important perennial forage legume in animal husbandry. Biotechnology in Animal Husbandry. 2009. Vol. 25. Issue 5–6. Р. 465–475, ISSN 1450-9156. DOI: https://doi.org/10.2298/BAH0906465R.
2. Sokolović D. et al. Genetic resources of perennial forage grasses in Serbiaa: Current State, Broadening and Evaluation. Selekcija i semenarstvo. 2017. Vol. XXIII. Broj. 1. P. 69–82. DOI: 10.5937/SelSem1701069S.
3. Moga I., Schitea M. Tehnologii moderne de producere a seminţelor la plantele furajere. Ed. Ceres, Bucuresti. 2005. № 288. P. 23–54. ISBN 9734007300.
4. Stanisavljević R. Influence of plant density on yield components, yield and quality of seed and forage yields of alfalfa varieties. Romanian Agricultural Research. 2012. Vol. 29. P. 245–254.
5. Knezevic J. Application of corn meal at ensiling of alfalfa cocksfoot and their mixture. Acta agriculturae Serbica. 2014. Vol. 19. P. 143–150. DOI: 10.5937/AASer1438143K.
6. Iannucci A., Di Fonzo N., Martiniello P. Alfalfa (Medicago sativa L.) seed yield and quality under different forage management systems and irrigation treatments in a Mediterranean environment. Field Crops Res. 2002. Vol. 78. Issue 1. P. 65–74. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-4290(02)00094-1.
7. Karamanos A., Papastylianou P., Stavrou J. & Avgoulas C. Effects of Water Shortage and Air Temperature on Seed Yield and Seed Performance of Lucerne (Medicago sativa L.) in a Mediterranean Environment. J. Agron. & Crop Sci. 2009. Vol. 195. Num. 6. P. 408–419.
ISSN 0931-2250. URL: http://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=22115435.
8. Putnam D., Russelle M. Alfalfa, wildlife and the environment. The importance and benefits of alfalfa in the 21st century. California : Alfalfa and Forage Association, 2001. 24 p.
9. Muthukumar Bagavathiannan, Rene C Van Acker. The Biology and Ecology of Feral Alfalfa (Medicago sativa L.) and Its Implications for Novel Trait Confinement in North America. Critical Reviews in Plant Sciences. 2009. Vol. 28. Issue 1–2. Р. 69–87. DOI: 10.1080/07352680902753613.
10. Гафаров Ф.С. Совершенствование приемов возделывания люцерны на семена в условиях Южной Лесостепи Республики Башкортостан : автореф. дисc. … канд. с.-х. наук : спец. 06.01.01. Уфа, 2012. 19 с.
11. Денисов Е.А. Совершенствование технологических приемов возделывания люцерны на зеленую массу и семена в Степной зоне Кузнецкой котловины : автореф. дисс. … канд. с.-х. наук : спец. 06.01.01. Барнаул, 2010. 21 с.
12. Орлюк А.П., Гончарова К.В. Адаптивний і продуктивний потенціал пшениці. Херсон, 2002. С. 239–242.
13. Schitea M. et al. New Romanian cultivars of alfalfa developed at NARDI Fundulea. Romanian Agric. Res. 2007. No. 24. P. 47–50.
14. Petolescu C. et al. Intra-Population Genetic Diversity in Romanian Alfalfa Cultivars as Revealed by SSR Markers. Roman. Biotechnolog. Lett. 2010. Vol. 15. No. 2. P. 107–112.
15. Тищенко О.Д., Тищенко А.В. Напрями селекції люцерни для умов зрошення. Зрошуване землеробство. 2014. № 62. С. 93–95.
16. Тищенко О.Д., Тищенко А.В. Сорти селекції Інституту зрошуваного землеробства. Насінництво. 2014. № 3. С. 10–11.
17. Bolanos-Aguilar E. D. et al. Genetic control of alfalfa seed yield and its components. Plant Breed. 2000. Vol. 120. Issue 1. P. 67–72. DOI: https://doi.org/ 10.1046/j.1439-0523.2001.00554.x.
18. Kabir et al. Effect of sowing time and cultivars on the growth and yield of chickpea under rainfed condition. Bangladesh J. Agric. Res. 2009. Vol. 34. Issue 2. P. 335–342. ISSN 0258-7122.
19. Tiwari D. et al. Effect of Sowing Dates and Weed Management on Growth and Yield of Chickpea in IndoGangetic Plains. Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. B Biol. Sci. 2016. Vol. 86. P. 33–38. DOI: https://doi.org/10.1007/s40011-014-0396-6.
20. Gossen B.D., Ukrainetz H., Soroka, J.J. Effect of fertilizer on seed yield of alfalfa under irrigation in Saskatchewan. Can. J. Plant Sci. 2004. Vol. 84. No. 4. P. 1105–1108. DOI: https://doi.org/10.4141/P03-136.
21. Terzić D. The effect of cutting schedule, fertilization with micronutrients and plant growth regulation on yield and quality of alfalfa seed (Medicago sativa L.). Ph.D. Thesis. University of Belgrade, Faculty of Agriculture Belgrade, 2011.
22. Калинин А.А., Ковина А.Л., Трефилова Л.В. Опыт применения препаратов клубеньковых бактерий для повышения продуктивности бобовых культур. Экология родного края: проблемы и пути их решения : сборник материалов ХII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 2017. С. 293–298.
23. Пташец О.В. Способы регулирования ростовых процессов люцерны посевной. Мелиорация. 2013. № 1. С. 162–170.
24. Панкратова Е.М. и др. Конструирование микробных культур на основе сине-зеленой водоросли Nostoc paludosum Kütz. Альгология. 2004. Т . 1 4. № 4. С. 445–458.
25. Pankratova Je.M. et al. Designing of microbial binary cultures based on blue-green algae (Cyanobacteria) Nostoc paludosum Kütz. International Journal on Algae. 2004. Vol. 6. No. 3. Р. 290–304.
26. Трефилова Л.В., Зяблых Р.Ю., Ковина А.Л., Калинин А.А. Эффективность цианобактериальных консорциумов при выгонке рассады капусты в защищенном грунте. 80 лет сельскохозяйственному образованию и науки на Урале: Итоги и перспективы : материалы Всероссийской научно-практической конференции ученых и специальностей АПК. 1998. Вып. 11. С. 116–117.
27. Наумкина Т.С. и др. Повышение эффективности биологической азотфиксации зернобобовых культур. Земледелие. 2012. № 5. С. 21–23.
28. Park J., Bolan N., Mallavarapu M., Naidu R. Enhancing the solubility of insoluble phosphorus compounds by phosphate solubilizing bacteria. 19-th World Congres of Soil Science. Brisbane, Australia. 2010. P. 65–68.
29. Yasmin H., Bano A. Isolation and characterization of phosphate solubilizing bacteria from rhizosphere soil of weeds of khewra salt range and attock. Pakistan Journal of Botany. 2011. № 3. Р. 1663–1668.
30. Rodrıguez Н., Fraga R., Gonzalez T., Bashan Y. Genetics of phosphate solubilization and its potential applications for improving plant growth promoting bacteria. Plant and Soil. 2006. 287. Р. 15–21. DOI: 10.1007/s11104-006-9056-9.
31. Zhang T. at all. Plant growth regulator effects on balancing vegetative and reproductive phases in alfalfa seed yield. Agron. J. 2009. Vol. 101. Issue 5. P. 1139–1145. DOI: https://doi.org/10.2134/agronj2009.0017.
32. Jevtić G., Radović J., Lugić Z. The effect of melliferous bee (Apis mellifera carnica Poll.) and mechanical means on seed yield, yield components and quality of alfalfa seed (Medicago sativa L.). Plant Breeding and Seed Produc. 2005. Vol. XI. No. 1–4. P. 63–68.
33. Andjelković B. еt al. The influence of alfalfa flower coloration and the period of the day on the pollinator visits. Biotechnol. in Anim. Husban. 2010. Vol. 26. P. 173–180.
34. Zhang T. et al. Effects of between-row and within-row spacing on alfalfa seed yields. Crop Sci. 2008. Vol. 48. Issue 2. P. 794–803. DOI: 10.2135/cropsci2007.06.0340.
35. Arvind Kumar P.R., Channakeshava B.C. and Siddaraju R. Effect dates of sowing and cutting time on seed yield and quality of alfalfa (Medicago sativa L.) CV. RL-88. Indian Journal of Agricultural Research. 2017. Vol. 51. P. 4 93–497. DOI: 10.18805/IJARe.A-4804.
36. Gawariya S.C., Chopra N.K., Chopra N., Harika A.S. Effect of date of sowing and crop geometry on growth and yield parameters of forage mustard (Var. Chinese cabbage). African J. Agric. Res. 2015. Vol. 10 (33). P. 3292–3295. DOI: https://doi.org/10.5897/AJAR2015.9745.
37. Шеуджен А.Х., Онищенко Л.М., Хурум Х.Д. Плодородие почвы и продуктивность люцерны при внесении микроудобрений. Плодородие. 2006. № 1. С. 18–19.
38. Arvind Kumar P.R., Channakeshava B.C., Siddaraju R. Effect Dates of Sowing and Cutting Intervals on Seed Yield and Quality of Alfalfa. Plant Archives. 2017. Vol. 17. No. 2. Р. 1204–1208. ISSN 0972-5210.
39. Корягин Ю.В. Влияние биопрепаратов и микроэлементов на рост и развитие растений гороха. Достижения науки и техники АПК. 2009. № 5. С. 26–28.
40. Корягин Ю.В. Влияние применения биопрепаратов и микроэлементов на посевные качества семян яровой пшеницы. Достижения науки и техники АПК. 2014. № 10. С. 29–30.
41. Siddiqui Z.A. PGPR: Biocontrol and Biofertilization. Netherlands, Springer. 2006. Ch. IV. P. 111–142. DOI: https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7.
42. Девликамов М.Р., Корягин Ю.В. Обработка яровой пшеницы селенизированными биопрепаратами и микроэлементами. Земледелие. 2007. № 3. С. 42–43.
43. Золоторева А.В., Дмитриева Ю.Н., Корягин Ю.В. Применение биопрепаратов при возделывании сои. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. Серия: Экология. 2011. № 1(1). С. 134–137.
44. Цыганова Е.Н., Звягинцев Д.Г., Лысак Л.В., Степанов А.Л. Действие бактериально-гумусового препарата на биологическую активность почв. Почвоведение. 2013. Т. 46. № 7. С. 867–871.
45. Плескачев Ю.Н., Семина Н.И. Использование азотовита и фосфатовита при возделывании подсолнечника. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2013. № 1. С. 53–56.
46. Елисеева Л.В., Каюкова О.В., Нестерова О.П. Влияние регуляторов роста на продуктивность сои в условиях Чувашской Республики. Вестник Марийского государственного университета. 2018. Т. 4. № 3 (15). С. 22–27.
47. Елисеева Л.В., Каюкова О.В., Елисеев И.П. Влияние подкормок микробиологическими удобрениями на урожай и качество семян сои. Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2. С. 33–38.
48. Панкратова Е.М., Трефилова Л.В., Зяблых Р.Ю., Устюжанин И.А. Цианобактерия Nostoc paludosum Kutz как основа для создания агрономически полезных микробных ассоциаций на примере бактерий рода Rhizobium. Микробиология. 2008. Т. 77. № 2. С. 266–272.
49. Пацко О.В., Воробей Н.А., Коць С.Я., Паршикова Т.В. Дослідження ефективності агроконсорціумів азотфіксувальних мікроорганізмів. Физиол. биохим. культ. раст. 2010. Т. 42. № 2. С. 137–145.
50. Трефилова Л.В., Патрушева М.Н. Эффективность использования цианоризобиального консорциума при выращивании гороха посевного. Теоретическая и прикладная екологія. 2009. № 3. С. 67–75.
Published
2021-01-11
Section
BREEDING, SEED PRODUCTION