Russian Federation
g. Kazan', Russian Federation
g. Kazan', Russian Federation
Kazan, Russian Federation
g. Kazan', Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.35 Растениеводство
The use of biological pesticides for protecting plants from various infectious diseases and controlling abiotic stresses is becoming increasingly widespread in various agricultural crops. However, the effectiveness of biological plant protection is strongly dependent on various factors, in particular on weather conditions. To increase the impact of the use of biological products in plant protection against diseases, it is necessary to search for new approaches. One of the ways to increase the return on the use of biological products is the use of special adaptogens that increase the resistance of biological agents of biopesticides to the negative influence of the external environment. The Kazan State Agrarian University developed an adaptogen for bioagents of biological products based on alcohol extracts of millet. In 2019, on spring barley, the use of their mixtures with an adaptogen when spraying with biological products made it possible to increase the yield per 1,75 t / ha in comparison with the control and per 0,36 t / ha when using only biological products. At the same time, the effectiveness of control of the main leaf mycoses increased In 2020, studies were carried out to evaluate the effectiveness of the use of biological products with the addition of the silicon-containing mineral diatomite when spraying barley plants. It has been established that the use of such formulations makes it possible to increase the productivity of plants, enhance the effectiveness of pathogen control in comparison with a standard biofungicide
biological plant protection, biological control agents, spraying with biological products, spring barley
В современном растениеводстве потери урожая от различных болезней и вредителей достигает значительного уровня. Только глобальные потери урожая от инфекционных болезней достигают не менее 16% [1]. С учетом возрастающей численности населения планеты и роста потребности в качественной и доступной пище, значение организации эффективной защиты культурных растений от различных стрессов приобретает общемировое значение [2].
В условиях возрастающих требований к экологической безопасности аграрного производства и к качеству производимых продуктов питания разработка и внедрение нехимических стратегий контроля вредных биологических объектов, в том числе и патогенов , представляет значительный практический интерес. Широкое применение химических пестицидов сталкивается с растущим негативным отношением к ним со стороны потребителей, поэтому вероятно, в будущем, объемы их применения будут постепенно сокращаться и это сокращение будет сопровождаться ростом использования различных микроорганизмов в качестве основы биологических средств защиты растений, в том числе и от патогенов [3, 4, 5]. Интерес к применению биопрепаратов в защите растений можно проиллюстрировать ростом с 2015 по 2019 гг. мировых их продаж на 5 млрд долларов [6]. В настоящее время в мире разработаны и применяются большое количество различных биофунгицидов, на основе разных биологических агентов (BCA - biological control agent), в основном различных бактерий и микроскопических грибов [7, 8, 9]. Эффективность применения биопрепаратов для защиты растений и повышения урожайности показана на многих сельскохозяйственных культурах, в том числе и на ячмене [10, 11, 12].
Вместе с тем применение препаратов для биологического контроля патогенов сталкивается с рядом трудностей. Во-первых, в связи с особенностями биологических агентов существуют различия в их активности в отношении патогенов в лабораторных и полевых условиях, что связано с влиянием факторов внешней среды (особенно температуры) на антагонистическую активность BCA. Во-вторых, климатические факторы, которые способствуют развитию патогена, могут быть неблагоприятными для развития биологических агентов, что снижает эффективность защитных мероприятий [13]. Таким образом, существует необходимость в исследованиях по разработке приемов, повышающих устойчивость биоагентов биопрепаратов к стрессовому действию факторов внешней среды.
В ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ» были разработаны препараты адаптогены, позволяющие повысить устойчивость биологических агентов к действию неблагоприятных условий среды. Одним из таких препаратов стал состав на основе экстрактов проросших семян проса [14].
Другим направлением повышения активности биоагентов может служить использование смесей биопрепаратов с другими группами препаратов природного происхождения. К числу наиболее перспективных препаратов данной группы могут относится кремнийсодержащие. Известно, что кремнийсодержащие препараты повышают устойчивость растений к стрессам [15, 16]. Одним из ценных источников кремния для растений выступает диатомит [17]. В связи с этим в Агроэкологическом центре Казанского ГАУ были разработаны новые составы на основе биологических препаратов и диатомита, которые показали высокую эффективность в лабораторных условиях.
Целью работы было изучение влияния различных биопрепаратов и адаптогенов, а также составов ряда биоагентов с диатомитом на эффективность контроля патогенов и продуктивность ярового ячменя для разработки путей повышения эффективности биологической защиты растений от болезней.
Условия, материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2019-2020 гг. на базе опытных полей Казанского ГАУ близ с. Нармонка Лаишевского муниципального района РТ.
В 2019 г. оценивалась эффективность применения различных биопрепаратов как в чистом виде, так и с добавлением адаптогена на основе проса. Изучались варианты: 1. Контроль – без обработки; 2. Стандартный биопрепарат Ризоплан; 3. Биопрепарат на основе Bacillus subtilis (штамм RECB – 95 B); 4. Биопрепарат на основе Bacillus subtilis (штамм RECB – 95 B) с добавлением адаптогена.
Обрабатывались семена и растения. Стандартный биопрепарат использовали в рекомендуемых нормах (0,5 л/т для обработки семян и 1,0 л/га при опрыскивании). Норма расхода биопрепарата на основе Bacillus subtilis – 1,5 л/т и 1,5 л/га, для адаптогена 1,0 л/т и 1,0 л/га соответственно. При обработке семян расход рабочей жидкости составил – 10 л/т. Опрыскивание проводилось трижды: в фазу кущения, в фазу выхода в трубку и в фазу колошение-цветение с нормой расхода рабочей жидкости 300 л/га. Сорт ярового ячменя – Раушан.
В 2020 г. объектом исследования выступал сорт ярового ячменя Камашевский. Схема опыта включала: 1. Контроль; 2. Стандартный биофунгицид Псевдобактерин 2; 3. Биопрепарат на основе Bacillus mojavensis (штамм PS17) с диатомитом; 4. Биопрепарат на основе Pseudomonas fluorescens (штамм WCL5365) с диатомитом; 5. Биопрепарат на основе Trichoderma viride (штамм RECB – 74 B с диатомитом). Норма расходов препаратов на основе бактерий 1,0 л/га, на основе Trichoderma viride – 1,0 кг/га. Опрыскивание проводилось в фазу колошения с нормой расхода рабочей жидкости – 300 л/га.
В обоих опытах почва опытных участков – серая лесная среднесуглинистая. Агротехнология возделывания ячменя – рекомендованная для Предкамья Республики Татарстан. Агроклиматические условия вегетационного периода 2019 и 2020 годов отличались периодически засушливыми явлениями, но в целом были благоприятными для роста и развития растений ячменя.
Анализ и обсуждение результатов исследования.
Опыт 1. Оценка эффективности применения адаптогена при применении биопрепаратов.
Для оценки влияния применения биопрепаратов на развитие болезней, оценивалось развитие корневых гнилей по фазам развития культуры (табл. 1).
Результаты оценки показали, что при добавлении адаптогена к биопрепарату на основе Bacillus subtilis, на первом этапе развития растений (всходы) отмечалось некоторое повышение развития корневых гнилей в сравнении с вариантом, где использовался только биоагент. Однако, в дальнейшем на более поздних стадиях развития растений минимальные значения поражения растений корневыми гнилями были именно в варианте с адаптогеном. Причем в фазу молочной спелости показатель развития болезни в данном варианте был почти в 2 раза меньше, чем в контроле и в 1,4 раза меньше при применении только одного биопрепарата. В среднем за наблюдения минимальные значения показателя развития болезни были при применении варианта с адаптогеном.
В последние годы все большее распространение на посевах ярового ячменя приобретают различные листовые микозы, в первую очередь различные пятнистости (табл. 2).
Результаты оценки показали, что использование смесей Bacillus subtilis с адаптогеном по разному влияло на эффективность контроля листовых микозов, так если в отношении сетчатой пятнистости защитный эффект усиливался (в сравнении с применением только с применением биопрепарата), то для темно-бурой пятнистости и карликовой ржавчины, напротив, снижался.
В 2019 году обработка семян и последующая трехкратная обработка биопрепаратами привели к значительному росту урожайности ярового ячменя (табл. 3). Наибольшая величина урожайности отмечалась при применении варианта с адаптогеном (рост урожайности к контролю на 1,75 т/га, к значениям стандартного биофунгицида – 0,76 т/га).
Опыт 2. Оценка эффективности применения биопрепаратов с диатомитом.
Результаты учетов показали, что во всех вариантах опыта с диатомитом развитие темно-бурой пятнистости было ниже, чем при применении стандартного биофунгицида (табл. 4). Минимальные значения отмечались при использовании для опрыскивания препарата Bacillus mojavensis + диатомит.
В отношении сетчатой пятнистости сохранилась аналогичная тенденция (табл. 5), минимально поражение листьев отмечалось при использовании препарата Bacillus mojavensis + диатомит.
Результаты учета урожайности показали, что при применении биопрепаратов с диатомитом достоверный рост к показателям в контроле был для всех препаратов. В отношении стандартного биопрепарата значительное преимущество имел препарат на основе Bacillus mojavensis + диатомит.
Выводы. Проведенные исследования показали, что добавление специального препарата адаптогена в рабочие составы биопрепаратов позволяет значительно повысить эффективность биологической защиты растений и увеличить урожайность ярового ячменя. Кроме того, было показано, что добавление в биопрепараты диатомита приводит к росту урожайности и снижению развития листовых болезней культуры.
Таким образом, для повышения эффективности биологической защиты растений в растениеводстве возможно: 1) использование в рабочем составе, наряду с биопрепаратами, специального адаптогена биагентов; 2) добавление в биопрепараты в качестве компонентов кремнийсодержащего агроминерала диатомита.
Cведения об источнике финансирования.
В 2019 г. исследования проводили при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации. Номер договора субсидирования - №14.610.21.0017. Уникальный идентификатор проекта RFMEFI61017X0017.
В 2020 г. исследования проводили при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства Российской Федерации по научной теме: «Разработка препаратов биологического происхождения для защиты растений и оптимизации минерального питания в органическом земледелии».
1. Oerke EC. Crop losses to pests. Journal of Agricultural Science. 2006; 144: p. 31.
2. Pautasso MA. Review of “Crop protection in medieval agriculture. Studies in pre-modern organic”. Organic farming. 2015; 1: 10 p.
3. Alabouvett C, Steinberg C. Biological control of plant diseases: The European situation. Eur. J. Plant Pathol. 2006; 114: 329 p.
4. Frank RI. [Biologicals in modern agriculture]. Zashchita i karantin rastenii. 2008; (4): 30 p.
5. Azizbekyan RR. [The use of spores of forming bacteria as biological means of plant protection]. Biotekhnologiya. 2013; (1): 69 p.
6. Logvinova TS, Bulgakova VP. Proizvodstvo i primenenie biologicheskikh sredstv zashchity v Rossii i v mire. Innovatsii prirodoobustroistva i zashchity okruzhayushchei sredy: materialy I Natsional'noi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. [Production and application of biological means of protection in Russia and in the world. Innovations in environmental engineering and environmental protection: proceedings of I National scientific and practical conference with international participation]. Saratov: KUBiK. 2019; 546 p.
7. Heydari A, Pessarakli M. [Review on biological control of fungal plant pathogens using microbial antagonists]. Journal of biological sciences. 2010; 10: 273 p.
8. Tjamos EC, Tjamos SE, Antoniou PP. [Biological management of plant diseases: highlights on research and application]. Journal of plant pathology. 2010; 92: 17 p.
9. Beneduzi A, Ambrosini A, Passaglia LMP. [Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Their potential as antagonists and biocontrol agents]. Genet Mol Biol. 2012; 35: 1044 p.
10. Darkazanli M, Kiseleva IS. [The effects of inoculation barley by endophytic bacteria (Methylobacterium sp.)]. Sovremennye podkhody i metody v zashchite rastenii: materialy mezhd. nauchn.-prakt. konferentsii. Ekaterinburg: UrFU. 2018; 17 p.
11. Gamzaeva RS, Tsymlyakova SV, Baikov MV. [Evaluation of the effectiveness of the use of biological products on the productivity of various varieties of barley]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014; (35): 50 p.
12. Gamzaeva RS. [Influence of biopreparations flavobacterin and mizorin on physiological and biochemical parameters of various varieties of barley]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015; (40). 38 p.
13. Nicot PC, Decognet V, Fruit L. [Combined effect of microclimate and dose of application on the efficacy of biocontrol agents for the protection of pruning wounds on tomatoes against Botrytis cinerea]. Bulletin IOBC/SROP. 2002; (25): 73 p.
14. Patent RF № 2715645. Sposob polucheniya adaptogena dlya povysheniya ustoichivosti biologicheskikh agentov biofungitsidov k deistviyu neblagopriyatnykh uslovii i uvelicheniya effektivnosti biologicheskogo kontrolya boleznei rastenii i adaptogen, poluchennyi sposobom. [A method for producing an adaptive gene to increase the resistance of biological agents of biological fungicides to adverse conditions and increase the effectiveness of biological control of plant diseases and an adaptive gene obtained by the method].
15. Matychenkov VV. Rol' podvizhnykh soedinenii kremniya v rasteniyakh i sisteme pochva-rastenie: avtoref. dis. … doktora biol. nauk: 03.00.12, 03.00.27. [The role of mobile silicon compounds in plants and the soil-plant system: author’s abstract for a Doctoral degree]. Pushchino. 2008; 34 p.
16. Kulikova AKh. [Influence of high-siliceous rocks as fertilizers for agricultural crops on yield and product quality]. Agrokhimiya. 2010; (7): 18 p.
17. Kulikova AKh, Sushkova TYu, Aritkin AG. [Diatomites in agriculture]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2011; (3): 16 p.
