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.
