Казань, Россия
Казань, Республика Татарстан, Россия
В работе изложены материалы исследований по оценке влияния обработки посевов биопрепаратом на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17 и его смесей с различными гуминовыми биостимуляторами на продуктивность, устойчивость к болезням, качество зерна ярового ячменя. Полевые исследования проводились на территории опытных полей Агробиотехнопарка Казанского ГАУ в 2023-2024 годах. Схема стационарного полевого опыта предусматривала изучение следующих вариантов: контроль (без опрыскивания); опрыскивание растений Гумат +7 0,5 л/га; опрыскивание растений Бигус экстра 0,5 л/га; опрыскивание растений PS-17 1 л/га; опрыскивание растений баковой смесью препаратов Гумат +7 0,5 л/га и PS-17 1 л/га; опрыскивание растений баковой смесью препаратов Бигус экстра 0,5 л/га и PS-17 1 л/га. Исходное содержание гумуса составляло 4%, подвижного фосфора 275 мг/кг почвы по Кирсанову и обменного калия 185 мг/кг почвы по Кирсанову, рН 6,1 в солевой вытяжке. Повторность опыта – трехкратная, размещение делянок методом рандомизированных повторений, площадь опытных делянок – 25 м². Система основной и предпосевной подготовки почвы включала лущение стерни, вспашку, культивацию, предпосевное боронование, внесение азофоски в норме 150 кг/га. Наименьшее развитие сетчатой пятнистости листьев было при применении биопрепарата на основе эндофитной бактерии B.m. PS-17 (биологическая эффективность – 28,6%, по сравнению с контролем). Минимальное развитие корневых гнилей отмечалось при использовании смеси гуминового препарата Гумат +7 с биопрепаратом на основе B.m. PS-17 (биологическая эффективность – 13,8%, по сравнению с контролем). Биологическая эффективность определялась по формуле Аббота по средним значениям за 2 года. Использование всех вариантов обработки растений стимулировало рост площади листовой поверхности растений. Максимальные показатели (17,3 м2/га) были в варианте – Гумат +7 + PS-17. Двукратное применение биопрепарата Бигус экстра обеспечило получение максимальной прибавки урожая 13,88%, однако его положительное влияние было обеспечено за счет более существенного роста урожайности в засушливом 2023 году. В 2024 году урожайность по всем вариантам опыта с обработками была примерно на одном уровне.
гуминовые препараты, яровой ячмень (Hordeum vulgare), эндофитные бактерии, стимуляторы роста. .
Одним из наиболее перспективных направлений в защите сельскохозяйственных культур от вредных биологических объектов, можно назвать внедрение в технологию возделывания биологических препаратов, производимых на основе природных агентов [1,2]. Данная группа препаратов полностью соответствует требованиям биологического земледелия, сохраняя благоприятные экологические условия внутри агроценозов, как для развития самих растений, так и для развития полезной биоты [3]. Помимо прямого воздействия на фитопатогены, использование биопрепаратов может оказывать положительное влияние на иммунные процессы растений, что в свою очередь позволяет снизить потери от абиотических стрессовых факторов [4]. Имея в своей основе, в большинстве случаев, живые микроорганизмы или продукты их метаболизма, биопрепараты, при попадании в верхние слои почвы, способны становиться частью микробиома почвы или оказывать положительное влияние на него [5].
Все больший интерес, в качестве агентов потенциально пригодных для создания и разработки биопрепаратов, вызывают интерес эндофитные бактерии [6]. Эндосфера растения-хозяина является особой средой обитания для данной группы микроорганизмов, так как способна обеспечивать их всеми необходимыми элементами для поддержания процессов жизнедеятельности, а также защищать от неблагоприятных факторов окружающей среды [7,8]. Они обнаруживаются, как на вегетативных органах растений, так и на генеративных, в том числе и на корневой системе [9]. Помимо этого, эндофитные бактерии могут встречаться не только на тканях растений, но и в верхних слоях почвы [10].
Несмотря на то, что еще накоплено не так много сведений о влиянии на экологическое и физиологическое состояние растений эндофитных бактерий, они являются перспективными агентами при разработке биопрепаратов [11]. Имеется ряд исследований, посвященных изучению влияния данной группы бактерий на фитопатогенные микроорганизмы в рамках интегрированной системы защиты растений [12]. В частности, при изучении бактерий рода Bacillus spp удалось установить их ингибирующий эффект на рост и развитие возбудителей грибных заболеваний растений, за счет способности продуцировать противогрибковые липопептиды [13]. Использование биопрепаратов на основе эндофитных бактерий способно оказывать ростостимулирующий эффект на проростки растений, положительно сказаться на адаптивных процессах к вегетационным условиям [14,15]. В литературе встречаются материалы исследований, показывающие способность отдельных штаммов эндофитных бактерий оказывать влияние на процент всхожести и выживаемости семенного материала многих сельскохозяйственных культур [16].
Республика Татарстан находится в зоне рискованного земледелия, где растения на протяжении всего вегетационного периода подвергаются различным абиотическим стрессам [17]. В следствие чего особое значение приобретает внедрение антистрессовых препаратов в систему возделывания сельскохозяйственных культур, в частности гуминовых препаратов [18]. Данная группа препаратов подходит, как для обработки семенного и посадочного материала, так и для некорневого внесения по вегетирующим растениям [19]. Гуминовые вещества даже в малой концентрации способны оказывать ростостимулирующий эффект, воздействовать на процессы фотосинтеза, а также сказываются на интенсивности минерального питания и устойчивости растений к биотическим и абиотическим стрессам. Подобный эффект наблюдается на многих возделываемых культурах, в том числе и на яровом ячмене [20,21].
Учитывая все вышеизложенное, целью настоящей работы являлась оценка эффективности применения смесей биопрепарата на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17 и различных гуминовых биостимуляторов на яровом ячмене зернофуражного назначения сорта Раушан.
Условия, материалы и методы.
Закладка и проведение полевого опыта происходили в Лаишевском районе Предкамской зоны Республики Татарстан на территории опытных полей Агробиотехнопарка Казанского ГАУ в 2023-2024 годах. В качестве объекта для исследования был выбран яровой двурядный пленчатый ячмень сорта Раушан. Репродукция семян – элита. На опытном участке были серые лесные суглинистые почвы, характеризующиеся содержанием гумуса 4%, подвижного фосфора 275 мг/кг почвы по Кирсанову и обменного калия 185 мг/кг почвы по Кирсанову, рН 6,1 в солевой вытяжке. Показатель реакции почвенного раствора близок к нейтральному (рНсол. – 6,1). Для агроклиматических условий 2023 года характерны были засушливые периоды на протяжении всего периода вегетации ячменя. В июне месяце количество выпавших осадков составило всего 6 мм, при средне многолетнем значении 57 мм. В июле и августе 33 мм. и 20 мм., при норме 62 мм. и 55 мм. соответственно. В 2024 году на территории Предкамья Республики Татарстан также отмечались периоды с низкой влагообеспеченностью. Так количество осадков, выпавших в мае месяце составило 52,9 мм, при среднемесячной норме в этот период 38,0 мм. Июнь месяц характеризовался, как засушливый период, так как выпало 15,8 мм. осадков, при среднемноголетней норме 57 мм. За июль месяц количество осадков выпало 56,1 мм, что на 5,9 мм. меньше среднего многолетнего значения.
Полевой опыт был заложен по следующей схеме:
- Контроль (без применения эндофитных бактерий и гуминовых препаратов);
- Опрыскивание растений Гумат +7 0,5 л/;
- Опрыскивание растений Бигус экстра 0,5 л/га;
- Опрыскивание растений препаратом на основе Bacillus mojavensis PS-17 1 л/га КОЕ не менее 5×109в 1 мл;
- Опрыскивание растений баковой смесью: Гумат +7 0,5 л/га и препаратом на основе Bacillus mojavensis PS-17 1 л/га КОЕ не менее 5×109в 1 мл;
- Опрыскивание растений баковой смесью: Бигус экстра 0,5 л/га и препаратом на основе Bacillus mojavensis PS-17 1 л/га КОЕ не менее 5×109в 1 мл;
Препараты в баковых смесях смешивались одновременно, не позднее чем за 1 час до обработки вегетирующих растений. Гуминовый препарат Гумат +7 «здоровый урожай» производится на основе бурого угля. Гуминовый препарат Бигус экстра производится на основе сапропеля.
Закладка опыта произведена в трехкратной повторности. Площадь опытных делянок составляла 25 м2, учетная площадь делянок составила 20 м2. Опрыскивание вегетирующих растений осуществлялось дважды – в фазы выхода в трубку и колошения. Норма расхода рабочего раствора составляла 200 л/га.
Совместно с проведением предпосевной культивации вносились минеральные удобрения, а именно нитроаммофоска 150 кг/га. Агротехнология возделывания культуры составлена на основе зональных рекомендаций по возделыванию ярового ячменя в условиях Республики Татарстан (ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН).
Результаты и обсуждения.
Результаты оценки процента развития сетчатой пятнистости в фазу молочной спелости на яровом ячмене сорта Раушан представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Показатели развития сетчатой пятнистости при использовании биопрепаратов на яровом ячмене в фазу молочной спелости, %, 2023-2024 гг.
|
Вариант |
2023 г. |
2024 г. |
В среднем за 2 года |
Биологическая эффективность*, % |
|
Контроль |
26,0 |
30,0 |
28,0 |
- |
|
Гумат +7 |
20,0 |
24,0 |
22,0 |
21,4 |
|
Бигус экстра |
20,0 |
25,0 |
22,5 |
19,6 |
|
Bacillus mojavensis PS-17 |
18,0 |
22,0 |
20,0 |
28,6 |
|
Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS-17 |
18,0 |
24,0 |
21,0 |
25,0 |
|
Бигус экстра + Bacillus mojavensis PS-17 |
20,0 |
23,0 |
21,5 |
23,2 |
*Примечание – биологическая эффективность определялась по формуле Аббота по средним значениям за 2 года.
Показатели развития сетчатой пятнистости листьев ярового ячменя, в агроклиматических условиях 2024 года, были сравнительно выше, чем в 2023 году. При этом, использование в перирод вегетации для обработки растений всех изучаемых препаратов позволило снизить интенсивность развития заболевания в среднем на 5-8%. Несколько больший эффект по показателю биологической эффективности контроля развития сетчатой пятнистости листьев (в среднем за 2 года) имел вариант с обработкой растений биопрепратом на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17.
На территории Республики Татарстан ежегодно на протяжении всего периода вегетации наблюдается поражение растений ячменя корневыми гнилями. Наиболее распространенными возбудителями данного микоза являются грибы из родов Helminthosporium и Fusarium.
Таблица 2 – Развитие корневой гнили ярового ячменя сорта Раушан при использовании гуминовых препаратов и эндофитных бактерий в фазу молочной спелости, %, 2023-2024 гг.
|
Вариант |
2023 г. |
2024 г. |
В среднем за 2 года |
Биологическая эффективность*, % |
|
Контроль |
36,0 |
36,3 |
36,2 |
- |
|
Гумат +7 |
30,0 |
33,6 |
31,8 |
12,2 |
|
Бигус экстра |
34,0 |
33,9 |
34,0 |
6,1 |
|
Bacillus mojavensis PS-17 |
30,0 |
32,7 |
31,4 |
13,3 |
|
Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS-17 |
29,0 |
33,3 |
31,2 |
13,8 |
|
Бигус экстра + Bacillus mojavensis PS-17 |
30,6 |
33,6 |
32,1 |
11,3 |
*Примечание – биологическая эффективность определялась по формуле Аббота по средним значениям за 2 года.
В целом, все варианты обработки изучаемыми биопрепаратами оказали положительное влияние на снижение развития заболевания в фазу молочной спелости зерна, показатели снизились на 2-7% к контролю. По показателю биологической эффективности совместное применение Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS-17 обеспечило максимальную величину биологической эффективности (13,8%).
Площадь листового аппарата играет ведущую роль в формировании урожая ячменя (табл. 3).
Таблица 3 – Площадь листовой поверхности ярового ячменя сорта Раушан (фаза колошения), тыс. м2/га, 2023-2024 гг.
|
Вариант |
2023 г. |
2024 г. |
В среднем за 2 года |
Отклонение от контроля |
|
|
тыс. м2/га |
% |
||||
|
Контроль |
15,2 |
17,2 |
16,20 |
- |
- |
|
Гумат +7 |
16,2 |
18,1 |
17,15 |
+0,95 |
+5,86 |
|
Бигус экстра |
16,1 |
17,8 |
16,95 |
+0,75 |
+4,63 |
|
Bacillus mojavensis PS-17 |
15,9 |
18,4 |
17,15 |
+0,95 |
+5,86 |
|
Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS-17 |
16,0 |
18,6 |
17,30 |
+1,10 |
+6,79 |
|
Бигус экстра + Bacillus mojavensis PS-17 |
15,9 |
18,6 |
17,25 |
+1,05 |
+6,48 |
|
НСР05 |
1,03 |
1,26 |
|
|
|
Обработка изучаемыми препаратами оказала положительное влияние на развитие ассимиляционной поверхности. В среднем за весь период наблюдения, наибольшая площадь листьев наблюдалась в варианте опыта с совместным применением препарата Гумат +7 «здоровый урожай» и биопрепарата на основе Bacillus mojavensis PS 17 (прибавка к контролю составила 1,1 тыс. м2/га или же 6,79%).
|
Вариант |
2023 г. |
2024 г. |
В среднем за 2 года |
Отклонение от контроля |
|
|
т/га |
% |
||||
|
Контроль |
4,72 |
5,22 |
4,97 |
- |
- |
|
Гумат +7 |
5,13 |
5,33 |
5,23 |
0,26 |
5,23 |
|
Бигус экстра |
5,97 |
5,35 |
5,66 |
0,69 |
13,88 |
|
Bacillus mojavensis PS 17 |
5,52 |
5,32 |
5,42 |
0,45 |
9,05 |
|
Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS 17 |
5,52 |
5,31 |
5,42 |
0,45 |
9,05 |
|
Бигус экстра + Bacillus mojavensis PS 17 |
5,57 |
5,34 |
5,46 |
0,49 |
9,86 |
|
НСР05 |
0,47 |
0,28 |
|
|
|
Использование всех изучаемых биопрепаратов способствовало повышению урожайности ярового ячменя сорта Раушан. Вегетационный период 2024 года характеризовался большим количеством выпавших осадков, что также в сочетании с применяемыми препаратами, способствовало большему росту урожайности, в сравнении с 2023 годом. По показателю средней урожайности за 2 года исследования, прирост к урожаю составлял от 5,23% до 13,88%. Наибольшую прибавку к урожаю удалось получить в варианте с применением для некорневого внесения в фазы выхода в трубку и колошения гуминового препарата Бигус экстра, где прибавка составила 13,88% или 0,69 т/га.
При возделывании ярового ячменя на кормовые цели, одним из наиболее важных показателей является содержание в зерне белка (табл.5). Несмотря на то, что 2023 год был более засушливым, в сравнении с 2024 годом, в зерне ярового ячменя отмечалось большее накопления белка. Так в 2023 году этот показатель варьировал в диапазоне от 14,8% до 16,4%, тогда как в 2024 году этот показатель составлял от 12,6% до 13,0%. На протяжении 2-х лет исследования наибольшая прибавка к содержанию белка в зерне отмечалась в опыте с применением биопрепарата Бигус экстра и в среднем за 2 года наблюдения она составила 1% к контролю.
Таблица 5 – Содержание белка (% на сухое вещество) в зерне ярового ячменя сорта Раушан при использовании гуминовых препаратов и эндофитных бактерий, 2023-2024 годы
|
Вариант |
2023 г. |
2024 г. |
В среднем за 2 года |
Прибавка к контролю |
|
Контроль |
14,8 |
12,6 |
13,7 |
- |
|
Гумат +7 |
15,2 |
12,6 |
13,9 |
0,2 |
|
Бигус экстра |
16,4 |
13,0 |
14,7 |
1,0 |
|
Bacillus mojavensis PS 17 |
16,0 |
12,7 |
14,4 |
0,7 |
|
Гумат +7 + Bacillus mojavensis PS 17 |
15,9 |
12,6 |
14,3 |
0,6 |
|
Бигус экстра + Bacillus mojavensis PS 17 |
15,9 |
12,8 |
14,4 |
0,7 |
|
НСР05 |
0,95 |
0,99 |
|
|
1. Чарков С. М. Биопрепараты как основа биологических методов защиты растений // Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. 2019. № 1(27). С. 45-47.
2. Замотайлов А. С., Белый А. И., Бедловская И. В. Актуальные проблемы интегрированной экологизированной и биологической защиты растений от вредителей // Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина. – 2-е издание, исправленное и дополненное. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2019. 115 с. – ISBN 978-5-00097-955-6.
3. Мельникова К. М., Евдакова М. В., Икусов Р. А. Биологический метод защиты растений от вредных организмов // Научный журнал молодых ученых. 2023. № 5(35). С. 2-6.
4. Нестерова О. П., Прокопьева М. В., Чернов А. В. Влияние биопрепаратов на адаптацию растений // Вестник Чувашского государственного аграрного университета. 2023. № 3(26). С. 23-28. – doihttps://doi.org/10.48612/vch/7phe-hp1h-hgfr.
5. Гарипова Р. Ф., Дерябин С. Н., Столповских А. Е. Влияние природного цеолита и биопрепаратов на физические свойства почв и их плодородие // Научные известия. 2022. № 30. С. 18-23.
6. Влияние инокуляции эндофитными бактериями растений картофеля на его продукционную способность / И. А. Гринева, В. А. Ломоносова, Д. В. Маслак [и др.] // Наука и образование: теория и практика : Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции, Нефтекамск, 18 декабря 2020 года / под общей редакцией А.И. Вострецова. – Нефтекамск: Научно-издательский центр "Мир науки" (ИП Вострецов Александр Ильич), 2020. – С. 33-39.
7. Изменение структуры прокариотного сообщества в ризосфере рапса ярового (Brassica napus L.) в зависимости от внесения бактерий, утилизирующих 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат / С. Н. Петрова, Е. Е. Андронов, А. А. Белимов [и др.] // Микробиология. 2020. Т. 89. № 1. С. 121-128. – doihttps://doi.org/10.31857/S0026365620010115.
8. Абрамова А. А., Шаймуллина Г. Х. Оценка количественных изменений в микробиоме почвы и растений яровой пшеницы на ранних стадиях ее развития при обработке биопрепаратами в полевых опытах 2020 и 2021 годов // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2022. № 3(3). С. 6-11. – doihttps://doi.org/10.12737/2782-490X-2022-6-11.
9. Роль сурфактина эндофитных бактерий Bacillus subtilis 26Д в развитии симбиотических отношений с растениями картофеля / А. В. Сорокань, З. Ф. Искандарова, Д. К. Благова [и др.] // Экобиотех. 2019. Т. 2. № 3. С. 257-261. – doihttps://doi.org/10.31163/2618-964X-2019-2-3-257-261.
10. Эндофитные микроорганизмы в фундаментальных исследованиях и сельском хозяйстве / Е. Н. Васильева, Г. А. Ахтемова, В. А. Жуков, И. А. Тихонович // Экологическая генетика. 2019. Т. 17. № 1. С. 19-32. – doihttps://doi.org/10.17816/ecogen17119-32.
11. Влияние бактерий рода Bacillus на почвенную микробиоту при предпосадочной обработке картофеля / В. С. Масленникова, В. П. Цветкова, С. М. Нерсесян [и др.] // Плодородие. 2022. № 1(124). С. 50-53. – doihttps://doi.org/10.25680/S19948603.2022.124.13.
12. Диабанкана Р. Ж. К., Сафин Р. И. Оценка влияния применения биопрепаратов в период вегетации на микробиом семян яровой пшеницы // Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2023. № 1(5). С. 22-26. – doihttps://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-22-26.
13. Verma S. K., White J. F. Indigenous endophytic seed bacteria promote seedling development and defend against fungal disease in browntop millet (Urochloaramosa L.) //J. Appl. Microbiol. 2018. Vol.124. Р.764–778
14. Бухарина И. Л., Исламова Н. А., Лебедева М. А. Влияние инокуляции корневой системы эндофитом сylindrocarpon magnusianum на показатели растений при воздействии солей тяжелых металлов // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 6. С. 24-29. – doihttps://doi.org/10.31857/S250026272006006X.
15. Влияние Bacillus subtilis 10-4 на гормональную систему и показатели водного режима растений пшеницы при обезвоживании / Ч. Р. Аллагулова, А. М. Авальбаев, А. Р. Лубянова [и др.] // Биомика. 2023. Т. 15. № 1. С. 33-40. – doihttps://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2023-5.
16. Курамшина З. М., Смирнова Ю. В., Хайруллин Р. М. Видовая отзывчивость сельскохозяйственных культур на инокуляцию семян клетками эндофитных бактерий B. Subtilis // Научная жизнь. 2019. Т. 14. № 3(91). С. 279-287. – doihttps://doi.org/10.26088/INOB.2019.91.29682.
17. Кадомцева М. Е. Оценка влияния фактора климатических рисков на устойчивое развитие зерновой отрасли Республики Татарстан // Управление устойчивым развитием. 2022. № 5(42). С. 12-19. – doihttps://doi.org/10.55421/2499992X_2022_5_12.
18. Бакаева Н. П., Салтыкова О. Л. Антистрессовое воздействие органоминеральных удобрений в агротехнологии озимой пшеницы // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 4(52). С. 65-72. – doihttps://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-4-65-72.
19. Антипова Т. А., Бабайцева Т. А. Влияние предпосевной обработки семян и опрыскивания посевов на формирование урожайности ярового ячменя // Пермский аграрный вестник. 2022. № 2(38). С. 49-56. – doihttps://doi.org/10.47737/2307-2873_2022_38_49.
20. Сергеева А. А., Гасимова Г. А. Влияние препарата гуминовой природы на рост и развитие зерновых злаковых культур // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2022. Т. 252. № 4. С. 228-232. – doihttps://doi.org/10.31588/2413_4201_1883_4_252_228.
21. Неверов А. А., Верещагина А. А., Ураскулов Р. Ш. Влияние гуминовых препаратов на усвоение элементов минерального питания посевами ячменя // Животноводство и кормопроизводство. 2021. Т. 104. № 3. С. 114-126. – doihttps://doi.org/10.33284/2658-3135-104-3-114.
