employee
employee
graduate student
Russian Federation
UDK 632.93 Мероприятия по защите растений
UDK 632.937 Естественное уменьшение численности вредителей. Биологические методы борьбы
UDK 632.937.15 Бактерии
UDK 633.31 Люцерна. Medicago spp.
In 2018-2019, the effect of various biological preparations based on Bacillus subtilis against diseases of the main grain crops of barley and spring wheat in the conditions of the Republic of Tatarstan was studied. The aim of the study is to determine the effect of various biological products on pathogenic microorganisms during the growing season of barley and spring wheat and the formation of the yield of the tested crops. The soil is gray forest, medium loamy. The humus content is 4.1% (according to Tyurin), easily hydrolyzable nitrogen is 98-112 mg / 1000 g, mobile phosphorus is 206-232, exchangeable potassium is 89-93 mg/ 1000 g of soil (according to Kirsanov), the pH of the salt extract is 5.5-5.8. The scheme of a one-factor field experiment included the study of the following options: seed treatment before sowing and without treatment - control, chemical fungicide Armor (standard CS 1.5 l/t); Pseudomonas fluorescens (seed treatment with Rhizoplan 1 l/t + Rhizoalphn 1 l/ha (spraying plants); In 2018-2019, the effect of various biological preparations based on Bacillus subtilis
spring barley, spring wheat, seed treatment, plant spraying, strain, biological preparation, Bacillus subtilis, RECB-95B, Trichoderma viride, RECB - 74B, brown spotting, root rot; yield, grain quality
Введение. Яровой ячмень – основная зернофуражная культура Республики Татарстан. К числу важнейших агроэкологических особенностей ярового ячменя относится его более высокий потенциал генотипической адаптации, чем у яровой пшеницы [1]. Урожайность и посевные качества семян ярового ячменя и пшеницы определяется множеством факторов, среди которых правильная высокая агротехника, метеорологические условия, использование различных групп биологических препаратов и адаптированный сорт в основном выступают в ведущей роли. В современных зональных системах земледелия качеству семян придается первостепенное значение, ибо без полной обеспеченности хозяйств кондиционными семенами лучших сортов снижается эффективность всех других звеньев агротехнического комплекса [2, 3]. Формирование урожая ярового ячменя и пшеницы определяется под воздействием сложного комплекса условий, каждое из которых оказывает влияние на его количество и качество [4, 5, 6]. Одним из важных аспектов влияния среды, окружающей материнское растение, является изменение жизнеспособности семян в результате заражения их грибами, бактериями, вирусами, вызывающими различные заболевания прорастающих семян, всходов и взрослых растений [7, 8]. Ресурсосбережение в сфере растениеводства предполагает широкое использование достижений современной биотехнологии, в том числе и применение различных групп биологических препаратов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур [9, 10].
Условия, материалы и методы. Микрополевые опыты закладывались на опытном поле ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ» в 2018 г. Почва опытного участка серая лесная. Содержание гумуса – 4,1 %, рН солевой вытяжки 5,5, азота легкогидролизуемого – 98-112 мг/кг, подвижного фосфора (по Кирсанову) – 206-232, обменного калия (по Кирсанову) – 89-93 мг/кг почвы. Площадь делянки – 1,0 м2. Эксперименты закладывались в шести повторностях. Предшественник – озимая рожь. Вспашку зяби проводили в августе с предварительным лущением стерни. Удобрения были внесены под предпосевную культивацию из расчета на 3 т зерна с гектара. Боронование зяби проводили 30 апреля, предпосевная культивация соответственно 6 мая.
Посев проводили сеялкой СН-16 и трактором МТЗ -82. Норма посева составила для ячменя 5 а яровой пшеницы 6 млн. всхожих семян на 1 га.
Объектом исследования выступала яровой ячмень и пшеница сорта «Раушан» и «Ульяновская 100».
Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов:
1. Без обработки (контроль);
2. Хим.фунгицид (обработка семян Ризоплант стандарт);
3. Pseudomonas fluorescens Ризоплант (обработка семян 1 л/т) + Ризоплант, 1 л/га (опрыскивание растений в фазу кущения);
4. Bacillus subtilis RECB – 95 B (1,0 л/т) (обработка семян) + RECB-95 В, 1,0 л/га (опрыскивание растений в фазу кущения);
5. Bacillus subtilis RECB – 95 B (2,0 л/т) (обработка семян) + RECB-95 В, 2,0 л/га (опрыскивание растений в фазу кущения);
6. Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) (обработка семян) + RECB-74 В, 2,0 л/га (опрыскивание растений в фазу кущения).
Рабочий раствор для опрыскивания растений состоял из 100 л воды + препарата на 1 га.
Характеристика штамма Bacillus. Штамм Bacillus amyloliquefaciens RECB-95B, пригодный для получения биопрепарата повышающий устойчивость к стрессам, увеличивающий урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Новый штамм выделен
из стеблей томатов и депонирован в Национальном Биоресурсном Центре Всероссийская, коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика под регистрационным номером ВКПМ В-13417.
Основными критериями отбора служили повышение засухоустойчивости растений, стимулирование ростовых процессов, подавление роста фитопатогенных грибов, положительное влияние на продуктивность растений и качество продукции, отсутствие патогенности к теплокровным животным и совместимость с другими микроорганизмами. Видовая принадлежность определялась с использованием молекулярно-генетических методов по
последовательности нуклеотидов в 16S рРНК, а также амплификацией видо-специфичного фрагмента, характерного для бактерий вида Bacillus amyloliquefaciens в НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика.
Штамм характеризуется следующими морфолого-культуральными и физиолого-биохимическими признаками.
Клетки штамма представляют собой грамположительные аэробные спорообразующие прямые палочки с закругленными концами размером 1,5-2,5×0,5-0,7 мкм; располагаются, как правило, парами или одиночно, цепочки встречаются реже. При спорообразовании клетки не раздуваются, споры эллипсовидные, расположены центрально.
На мясо-пептонном агаре (МПА) через 2 суток образует округлые колонии с фестончатым краем и кратерообразным центром, 6-7 мм в диаметре; с преимущественно складчато-бороздчатой поверхностью (у «кратера» поверхность гладкая), матовые, непрозрачные, цвет - в основном молочно-белый, в бороздах - серовато-бежевый. Колонии имеют выпуклое основание, рельефные складки и значительно приподнятый центральный кратер; обладают вязкой, тягучей консистенцией, при этом
имеют наружный мягкий кожистый слой,
в агар не врастают.
На картофельно-глюкозном агаре (КГА) через 2 суток образует круглые колонии с фестончатым краем и центром в виде узкого конуса, 5-10 мм в диаметре, складчатые, матовые, непрозрачные, молочно-белого цвета. Колонии имеют плоское основание, рельефные складки и приподнимающийся центр; обладают вязкой, тягучей консистенцией, при этом имеют наружный мягкий кожистый слой, в агар не врастают.
Bacillus amyloliquefaciens RECB-95B является аэробной, хемоорганоге-теротрофной бактерией, не нуждающейся в факторах роста. Растет в диапазоне температур от 10 до 47°С с оптимальным диапазоном 28-32°С, при значениях рН среды от 4,5 до 8,5 с оптимумом 7,0-7,5, при концентрации хлорида натрия до 7%. Проявляет активность триптофандеаминазы и желатиназы. Активность β-галактозидазы (ортонитрофенил - βD - галактопиранозидазы), аргининдигидролазы, лизиндекарбоксилазы, орнитиндекарбоксилазы, уреазы не выявлена. Не продуцирует индол и сероводород и не восстанавливает нитраты. Реакция Фогес-Проскауэра (продукция ацетоина) положительная.
В качестве источника углерода и энергии утилизирует D-глюкозу, D-фруктозу, D-ксилозу, D-рибозу, L-арабинозу, D-маннозу, D-маннит, инозит, D-сорбит, метил-αD-маннопиранозид, метил-αD-глюкопиранозид, D-мальтозу, D-целлобиозу, D-лактозу, амигдалин, арбутин, эскулин, салицин, D-мелибиозу, D-сахарозу, D-трегалозу, D-раффинозу, крахмал, гликоген, гентибиозу, глицерин, цитрат.
Не утилизирует эритритол, D-арабинозу, D-адонитол, D-галактозу, L-ксилозу, L-сорбозу, L-рамнозу, метил-βD-ксилопиранозид, дульцитол, N-ацетилглюкозамин, инулин, D-мелецитозу, ксилит, D-туранозу, D-ликсозу, D-тагатозу, D-фукозу, D-арабит, L-арабит, глюконат калия, 2-кетоглюконат калия, 5-кетоглюконат калия.
Штамм хранится при 4-6°С в пробирках с полужидким агаром в минеральной среде (состав: калия фосфат двузамещенный 5.8 г/л, калия фосфат однозамещенный 3 г/л, аммоний сернокислый 1 г/л, глицерин 2 г/л с добавлением 0,7% агара, рН среды 7,0-7,2) под вазелиновым маслом, которое наливается в пробирки по истечению 2-х суток роста культуры. В таких условиях срок хранения штамма без пересева составляет не менее 1 года.
Штамм хорошо растет на МПА, КингБ, среде LB, сусло-агаре (состав: концентрат сусла пивного неохмеленного, разбавленный дистиллированной водой до общей концентрации сахаров 10% (10° Баллинга), рН 7,0-7,2 с добавлением 2,0% агар-агара), среде Громыко, среде Гаузе №2 (состав: триптон - 2,5 г; пептон - 5,0 г; NaCI - 5,0 г; глюкоза - 10,0 г; агар-агар - 20 г; вода водопроводная - 1000 мл; рН - 7,0-7,4) и минеральной среде (состав: калия фосфат двузамещенный 5.8 г/л, калия фосфат однозамещенный 3 г/л, аммоний сернокислый 1 г/л, глицерин 10 г/л с добавлением 0,7% агара, рН среды 7,0-7,2). Ферментация осуществляется на смеси равных объемов мясо-пептонного бульона и 6°Б неохмеленного пивного сусла (рН 6,9-7,2) при 30°С до 95% спорообразования. Количество КОЕ составляет не менее 5×109 в 1 мл.
Исследование патогенности заявляемого штамма для теплокровных животных были проведены в ГБОУ ВПО Казанском Федеральном университете, в результате которых было получено заключение о том, что по показателям вирулентности, диссеминации, токсичности и токсигенности штамм Bacillus mojavensis PS17 не патогенен для теплокровных животных и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к промышленным микроорганизмам.
В 2019 году исследования были продолжены с яровой пшеницей на опытном поле ФГБОУ ВО «Казанский государственный аграрный университет» в Лаишевском районе и в двух госсортоучастках Республики Татарстан (Чистопольский и Заинский).
Погодные условия в годы проведения исследований резко различались по температурному режиму и количеством выпавших осадков во время вегетации. Весна 2018 г. была засушливой – 6 мая выпало 21,8 мм осадков, или 55,9 % от нормы, в июне 34,4 мм, или 60,7 %, в июле 52 мм (норма). Температура воздуха в мае, июне превышала среднемноголетнюю соответственно на 2,3 и 3,4 0С.
В вегетационный период 2019 года отмечены благоприятные климатические условия. Температура воздуха за вегетационный период оказалась на 1,2 0С выше нормы и составила 16,8 0С. Сумма осадков за май-июнь составила 74 мм, а в июле 59 мм, что превышала среднемноголетнюю норму. ГТК составил – 1,29.
Анализ и обсуждение результатов. В таблице 1 представлена урожайность зерна яровой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян и опрыскивания растений в фазу кущения (микрополевой опыт) в 2018 году. В данном опыте использовали различные биологические агенты, но самую максимальную прибавку к контролю дал агент Bacillus subtilis RECB – 95 B (2,0 л/т) + RECB – 95B (2,0 л/га). Обработка семян и использование опрыскиваний растений в опытах 2018 году способствовали формированию более высоких урожаев как ячменя, так и яровой пшеницы (табл. 1). Наибольшую прибавку урожайности зерна яровой пшеницы 0,94 т/га и ячменя 1,15 т/га получено при использовании Bacillus subtilis RECB – 95 B (2,0 л/т) + RECB – 95 B (2 л/га). Использование Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B (2 л/га) обеспечил также значительную прибавку 0,84 т/га и 0,98 т/га урожайности зерна. Большое значение повышения содержания белка в зерне общепризнано. Белковость является количественным признаком с полигенным наследованием и высокой чувствительностью к условиям внешней
среды. Для получения зерна высокого качества большое значение имеют элементы питания и препараты, способствующие лучшему использованию их. Максимальное содержание белка в зерне ярового ячменя и пшеницы 13,7 - 16,7% и натуры 703 - 784 г/л было на варианте с обработкой препаратом Bacillus subtilis RECB – 95 B + (2,0 л/т) + RECB – 95 B (2 л/га) (табл.2).
В 2019 году на полевых опытах в условиях Лаишевского района (Предкамье) на серых лесных почвах достоверную прибавку урожая яровой пшеницы обеспечили использование Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B 2 л /га и Pseudomonas fluorescens Ризоплан 0,26 и 0,25 т/га соответственно (табл. 3).
На полевых опытах проведенных в этом же году по одной и той же схеме, но в условиях
Западного Закамья (Чистопольский ГСУ) на выщелоченных черноземах максимальная урожайность яровой пшеницы 4,53 и 4,50 т/га были сформированы при использовании Bacillus subtilis RECB – 95 B (1,0 л/т) + RECB – 95 B (2 л /га) и Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74B (2 л /га) (табл. 4).
Результаты исследований в условиях Восточного Закамья (Заинский ГСУ) приведены в таблице 5. Достоверная прибавка урожайности яровой пшеницы была получена при использовании Bacillus subtilis RECB – 95 B (1,0 л/т + RECB – 95 B 1,0 л/га) и (2,0 л/т) + (2,0 л/га) – 0,50 и 0,35 т/га. Использование Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B (2,0 л/га) обеспечила прибавку урожайности зерна яровой пшеницы в 0,37 т/га по сравнению с контролем.
Выводы.
1. В условиях Предкамья РТ на серых лесных почвах в 2018 году наибольшую урожайность ячменя и яровой пшеницы получили при использовании Bacillus subtilis RECB – 95 B (2,0 л/т) + RECB – 95 B (2,0 л/га) и Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B (2,0 л/га), а в 2019 году достоверную прибавку дала только Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B (2,0 л/га).
2. В условиях Закамья РТ на выщелоченных черноземах наибольшую урожайность яровой пшеницы получили при использовании Bacillus subtilis RECB – 95 B (1,0 л/т) + RECB – 95 B (2,0 л/га) и Trichoderma viride RECB – 74 В (2,0 л/т) + RECB – 74 B (2,0 л/га).
3. С целью увеличения содержание белка в зерне ячменя и для стабилизации высоких урожаев основной зернофуражной культуры в Республике Татарстан для обработки семян перед посевом и опрыскивание растений во время вегетации целесообразно использовать биологический препарат Bacillus subtilis RECB – 95 B.
1. Karimova L.Z. Ecological plasticity of spring barley varieties in the conditions of the Republic of Tatarstan /L.Z. Karimova, L.S. Nizhegorodtseva, R.I. Safin // Bulletin of Kazan State Agrarian University. No. 2 (36) 2015. pp. 161-163.
2. Amirov M.F. Assessment of the impact of biological products and mineral fertilizers on the productivity of spring durum wheat / M.F. Amirov, A.M. Amirov // Bulletin of the Kazan State Agrarian University. - 2015. - № 1 (35) - Pp. 98-102.
3. Amirov M.F. Formation of yield of spring soft wheat using biological products and mineral fertilizers / M.F. Amirov // Bulletin of Kazan State Agrarian University. - 2017. - № 2 (44) - Pp.5-8.
4. Garaev R.I. Productive properties and quality of spring wheat seeds depending on the nutrition background in the conditions of the Republic of Tatarstan / I.M. Serzhanov, F.Sh . Shaikhutdinov, A.R. Serzhanova, R.I. Garaev / Bulletin of Kazan State Agrarian University - 2019. - No. 2 (53). p.52
5. Amirov M.F. Adaptivnye tehnologii vozdelyvaniya polevyh kul'tur / M.F. Amirov, V.P. Vladimirov, I.M. Serzhanov, F.Sh. Shayhutdinov // Kazan': Izd-vo «Brig», 2018.-124 s.
6. Ganiev A.M. Vliyanie predposevnoy obrabotki semyan na formirovanie urozhaynosti zerna i kachestvo semyan yarovoy pshenicy v usloviyah Predkamskoy zony Respubliki Tatarstan / A.M. Ganiev, I.M. Serzhanov, F.Sh. Shayhutdinov // Zernovoe hozyaystvo Rossii. - 2017. - № 2(50). - S.12-17.
7. Shayhutdinov F.Sh. Urozhaynost' yarovoy myagkoy pshenicy sorta Ul'yanovskaya 105 v zavisimosti ot urovnya pitaniya i normy vyseva v usloviyah Predkam'ya Respubliki Tatarstan / F.Sh. Shayhutdinov, I.M. Serzhanov, A.R. Serzhanova, R.I. Garaev // Sovremennye dostizheniya agrarnoy nauki: Nauchnye trudy vserossiyskoy (nacional'noy) nauchno-prakticheskoy konferencii, posvyaschennoy pamyati zasluzhennogo deyatelya nauki i tehniki RF, professora, akademika akademii Agrarnogo obrazovaniya, laureata Gosudarstvennoy premii RF v oblasti nauki i tehniki, zasluzhennogo izobretatelya SSSR Gaynanova Hazipa Sabirovicha, Kazan', 26 fevralya 2021 goda. - Kazan': Kazanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet, 2021. - S. 357-361.
8. Karpova L.V. Modifikacionnoe vozdeystvie agrotehnicheskih priemov na kachestvo semyan zernovyh kul'tur i prognozirovanie ih potencial'nyh vozmozhnostey v usloviyah Srednego Povolzh'ya / L.V. Karpova // Izvestiya Orenburgskogo GAU.-2009.- T.1.-S.13-15. - № 3(37).-S.108-111.
9. Shaikhutdinov F. Productivity and grain quality of various types of spring wheat depending on seeding rates and nutrition background on gray forest soil of the Pre-Kama Region of the Republic of Tatarstan / F. Shaikhutdinov, M. Amirov, I. Serzhanov [et al.] // Bio web of conferences: International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2020), Kazan, 28-30 maya 2020 goda. - Kazan: EDP Sciences, 2020. - P. 00076.
10. Husainova, G.H. Effektivnost' kompleksnoy biologizacii zaschity rasteniy ot bolezney yarovoy pshenicy / G.H. Husainova, R.I. Safin // Vosproizvodstvo plodorodiya pochv i prodovol'stvennaya bezopasnost' v sovremennyh usloviyah: Sbornik trudov mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii, posvyaschennoy 100-letiyu kafedry agrohimii i pochvovedeniya kazanskogo GAU i 80-letiyu chlena-korrespondenta AN RT doktora sel'skohozyaystvennyh nauk, professora Il'shata Ahatovicha Gaysina, Kazan', 17 marta 2021 goda. - Kazan': Kazanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet, 2021. - S. 294-299.
