Казань, Россия
Приводятся результаты полевых опытов, проведенных в 2020-2022 гг. на опытных полях Агробиотехнопарка Казанского ГАУ. Целью исследований была оценка влияния двукратной обработки в период вегетации различными биопрепаратами на формирование урожая и качество зерна ярового ячменя. В задачи исследований входило изучение характера изменений в биометрических показателях растений, площади листовой поверхности, урожайности и содержания белка в зерне при использовании биофунгицида и биоудобрения. В качестве объекта исследований выступал сорт ярового двурядного ячменя Камашевский. Исследовались биопрепараты – биофунгицид Orgamica S (биологический агент – Bacillus amyloliquefaciens) и биоудобрение Organit P (биологически агент – Bacillus megaterium). Обработка проводилась дважды за вегетацию – в фазу кущения и в фазу колошения с расходом рабочей жидкости 200 л/га. Препараты применялись по отдельности и в составе баковой смеси. Исследования проводились на серой лесной высокоокультуренной почве. Агроклиматические условия вегетации в годы исследования значительно различались. В 2021 году отмечалась почвенно-воздушная засуха, а в 2020 году, и особенно в 2022 году, условия по увлажнению были благоприятными для роста и развития растений ярового ячменя. Установлено, что обработка посевов ярового ячменя биопрепаратами способствует увеличению длины колоса, стеблей и корней. Особенно значительным данный эффект был при применении биоудобрения в фазу кущения, а биофунгицида при колошении ячменя. Применение всех схем обработки биопрепаратами приводило к увеличению площади листьев ярового ячменя и при этом, в среднем на 50%, снижалось развитие корневых гнилей культуры. Наибольшая прибавка урожая (на 0,56 т/га), максимальное содержание белка в зерне и лучшие показатели рентабельности были получены при применении схемы обработки при которой в период кущения применяли биоудобрение Organit Р, а в период колошения биофунгицид Orgamica S. Особенно значительным положительным эффект от обработки биопрепаратами был в условиях хорошо увлажненного 2022 года, но и в условиях засухи 2021 года обработки биопрепаратами показали высокую эффективность.
биологическая защита, биопрепараты, биоудобрения, биофунгициды, качество зерна, яровой ячмень
Введение. Яровой ячмень – одна из основных зернофуражных культур в России [1, 2, 3] и в Республике Татарстан [4, 5, 6]. Среди факторов, оказывающих отрицательное влияние как на урожайность культуры, так и на качественные характеристик зерна особое место занимают различные стрессы, в том числе связанные с погодными условиями и развитием различных фитопатогенов [7, 8, 9]. Причем потенциальные потери только от инфекционных болезней культуры оцениваются до 30-50% [10, 11, 12]. Несмотря на успехи селекции ярового ячменя на устойчивость к патогенам [13], проблема эффективного их контроля сохраняет свою актуальность. Вместе с тем, применение дорогостоящих химических фунгицидов на зернофуражном ячмене часто экономически не эффективно, кроме того для ряда патогенов отмечается развитие резистентности к данным препаратам [14, 15]. Все это способствует росту интереса к применению на яровом ячмене различных биофунгицидов, высокая отдача от которых показана в различных регионах России и мира [16, 17, 18]. В Республике Татарстан промышленно производится биофунгицид Orgamica S на основе штамма Bacillus amyloliquefaciens, показавший высокую эффективность на различных сельскохозяйственных культурах, в том числе и на яровом ячмене [19].
Проблема оптимизации минерального питания растений, в условиях постоянного роста стоимости синтетических минеральных удобрений, вновь повышает интерес к использованию микробиологических биоудобрений, в том числе и на яровом ячмене [20, 21]. К числу перспективных биоудобрений относятся биопрепараты на основе рода Azospirillum [22, 23]. В Республике Татарстан производится биоудобрение Organit N на основе живой культуры Azospirillum zeae штамма OPN-14. Высокая отдача от применения биоудобрения на основе Azospirillum отражены в ряде исследований [24, 25].
В связи с вышеизложенным, целью работы было изучение эффективности двукратной обработки биопрепаратами (биофунгицид Orgamica S и биоудобрение Organit Р) на яровом зернофуражном ячмене. В задачи исследований входило определение влияния данных обработок на рост и развитие растений, их продуктивность и качество зерна ячменя.
Условия, материалы и методы. В качестве объекта исследований выступали среднеранний сорт ярового двурядного ячменя (Hordeum vulgare L.) селекции ТатНИИСХ ФИЦ КНЦ РАН – Камашевский. Полевые опыты закладывались в полевом севообороте опытных полей Агробиотехнопарка Казанского ГАУ. Изучались следующие варианты опыта: 1. Контроль. 2. Orgamica S, 0,5 л/га (опрыскивание в фазу кущении) и Organit P, 0,5 л/га (колошения). 3. Organit P, 0,5 л/га (опрыскивание в фазу кущении) и Orgamica S, 0,5 л/га (колошения). 4. Баковая смесь Orgamica S, 0,5 л/га + Organit P, 0,5 л/га (опрыскивание в фазу кущения и колошения).
Общая площадь делянки – 26 м2, учетная – 20 м2. Повторность в опыте – четырехкратная. Норма высева ярового ячменя составила 5,0 млн. шт./га. Предшественник – яровая пшеница. Опрыскивание растений проводилось вручную, ранцевым опрыскивателем из расчета 200 л/га.
Полевые опыты размещались на серой лесной высокоокультуренной почве: содержание гумуса - 3,0%, подвижного фосфора – очень высокое и обменного калия - повышенное с рНКCl 6,6. До посева вносилась азофоска – N24P24K24 (1,5 ц/га), а в фазу кущения – аммиачная селитра с нормой 1,0 ц/га (N34,4). Агротехнология возделывания ярового зернофуражного ячменя, за исключением изучаемых приемов, рекомендованная зональной системой земледелия для условий Предкамья Республики Татарстан.
Агрометеорологические условия в годы исследований были различными. В 2021 году отмечались острозасушливые явления, тогда как в 2020 году, и особенно в 2022 году, они были благоприятными для формирования урожая ярового ячменя.
Результаты и обсуждения. Результаты оценки биометрических показателей растения ярового ячменя по вариантам опыта представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Биометрические показатели растений ярового ячменя при использовании различных биопрепаратов и схем их применения (восковая спелость), 2020-2022 гг.
|
Вариант |
Длина стебля, см |
Длина колоса, см |
Максимальная длина корня, см |
|
Контроль |
53,2±2,45 |
7,0±0,29 |
4,6±0,21 |
|
Orgamica S (кущение), Organit P (колошение) |
63,5±2,98 |
8,8±0,38 |
7,8±0,43 |
|
Organit P (кущение), Orgamica S (колошение) |
64,8±3,18 |
11,0±0,49 |
9,5±0,46 |
|
Orgamica S + Organit P (кущение, колошение) |
62,8±3,10 |
9,9±0,47 |
8,5±0,39 |
Результаты оценки показали, что применение биопрепаратов вело к достоверному росту всех изучаемых биометрических показателей к значениям в контроле, что говорит о выраженном ростостимулирующем эффекте от таких обработок. Наибольшая длина стебля, колоса и корня была при использовании следующей схемы обработки – в фазу кущения Organit P, а в фазу колошения – Orgamica S.
Формирование урожая определяется процессами фотосинтеза, который протекает преимущественно в листьях, поэтому при оценке использования любых препаратов важно определить характер их влияния на листовую поверхность (табл. 2).
Применение биопрепаратов привело к положительным изменениям в развитии листового аппарата ярового ячменя в сравнении с контролем. К фазе восковой спелости сохранилось большее количество листьев. По показателю количества листьев некоторое преимущество имел вариант с обработкой в фазу кущения Organit P, а в фазу колошения – Orgamica S. По другим показателям, существенных различий между вариантами не отмечалось.
Таблица 2 – Показатели развития листовой поверхности растений ярового ячменя при использовании различных биопрепаратов и схем их применения (восковая спелость), 2020-2022 гг.
|
Вариант |
Количество фотосинтезирующих листьев, шт./растение |
Воздушно-сухая масса листьев, г/растение |
Площадь листьев, тыс. м2/га |
|
Контроль |
2,0±0,09 |
0,13 |
14,5±0,69 |
|
Orgamica S (кущение), Organit P (колошение) |
2,7±0,12 |
0,21 |
18,1±0,72 |
|
Organit P (кущение), Orgamica S (колошение) |
3,4±0,19 |
0,20 |
18,1±0,83 |
|
Orgamica S + Organit P (кущение, колошение) |
2,8±0,13 |
0,22 |
18,9±0,74 |
Одним из наиболее опасных и вредоносных микозов ярового ячменя является корневая гниль и хотя в ее контроле биопрепараты в основном применяются для обработки семян, был проведен анализ влияния обработок в период вегетации на развитии данного заболевания (табл. 3).
Таблица 3 – Показатели развития корневой гнили и биологической эффективности их контроля при использовании различных биопрепаратов и схем их применения на яровом ячмене (восковая спелость), 2020-2022 гг.
|
Вариант |
Развитие корневых гнилей, % |
Биологическая эффективность контроля корневых гнилей, % |
|
Контроль |
11,70 |
|
|
Orgamica S (кущение), Organit P (колошение) |
5,30 |
54,7 |
|
Organit P (кущение), Orgamica S (колошение) |
6,27 |
46,4 |
|
Orgamica S + Organit P (кущение, колошение) |
5,23 |
55,3 |
В годы проведения опытов, развитие корневых гнилей шло на умеренном уровне, причем особенно низким оно было в засушливом 2021 году. Во всех вариантах с биопрепаратами отмечалось значительное (на 46,4-55,3%) снижение интенсивности поражения растений ячменя данным заболеванием. Уровень биологической эффективности между вариантами был примерно на уровне 50%.
Данные по урожайности и экономической эффективности производства зернофуражного ячменя представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Урожайность ярового ячменя сорта Камашевский при использовании различных биопрепаратов и схем их применения, 2020-2022 гг.
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Уровень рентабельности производства, % |
|||
|
2020 г |
2021 г |
2022 г |
в среднем за 3 года |
||
|
Контроль |
3,40 |
1,17 |
4,40 |
2,99 |
38,4 |
|
Orgamica S (кущение), Organit P (колошение) |
3,84 |
1,34 |
5,30 |
3,49 |
53,9 |
|
Organit P (кущение), Orgamica S (колошение) |
3,67 |
1,59 |
5,55 |
3,55 |
55,4 |
|
Orgamica S + Organit P (кущение, колошение) |
3,65 |
1,51 |
5,34 |
3,50 |
54,2 |
|
НСР05 |
0,14 |
0,07 |
0,21 |
|
|
Во все годы исследований, применение биопрепаратов приводило к росту урожайности, причем особенно значительным данный прирост был в условиях хорошо увлажненного 2022 года, когда для растений ячменя сложились благоприятные условия. Однако, даже при засухе 2021 года урожайность от применения биопрепаратов выросла на 0,17-0,42 т/га (на 14,5-35,9%). В среднем за годы исследований урожайность ярового ячменя при применении биопрепаратов увеличилась на 0,50-0,56 т/га. Некоторое преимущество по урожайности и по уровню рентабельности имел вариант с применением схемы – в фазу кущения Organit P, а в фазу колошения – Orgamica S.
При производстве зернофуражного ячменя особое внимание уделяется содержанию в зерне белка (табл. 5).
Таблица 5 – Показатели содержания в зерне белка и сбора протеина с 1 га при использовании различных биопрепаратов и схем их применения на яровом ячмене (восковая спелость), 2020-2022 гг.
|
Вариант |
Содержание белка в зерне, % |
Сбор белка, т/га |
|
Контроль |
13,94±0,62 |
0,42 |
|
Orgamica S (кущение), Organit P (колошение) |
14,11±0,69 |
0,49 |
|
Organit P (кущение), Orgamica S (колошение) |
14,32±0,72 |
0,51 |
|
Orgamica S + Organit P (кущение, колошение) |
14,24±0,65 |
0,50 |
Применение биопрепаратов увеличило как содержание, так и сбор белка с 1 га. Наибольшее содержание белка и его сбор с 1 га были при применении схемы обработки – в фазу кущения биоудобрение Organit P, а в фазу колошения биофунгицид Orgamica S.
Выводы. Двукратная обработка посевов ярового ячменя изучаемыми биопрепаратами способствовала стимуляции роста растений ячменя, что привело к увеличению длины стебля, колоса и корней. При этом, у обработанных растений увеличилась площадь листовой поверхности, в том числе за счет лучшего сохранения фотосинтезирующих (живых) листьев. Обработки в период вегетации привели к снижению поражения ярового ячменя корневыми гнилями в фазу восковой спелости, а показатель биологической эффективности контроля болезней был на уровне 50%.
По показателю урожайности, экономической эффективности и качеству зерна, наилучшие результаты были получены при применении обработки посевов в фазу кущения биоудобрением Organit P, а в фазу колошения биофунгицидом Orgamica S, что позволяет рекомендовать данный прием для использования в агротехнологиях производства ярового зернофуражного ячменя сорта Камашевский.
1. Наумова Н. А. Особенности формирования зерновой продуктивности и ее элементов у сортов ярового ячменя в условиях Астраханской области // Аграрный научный журнал. 2021. № 5. С. 29-34.
2. Кормовая продуктивность сортов ярового ячменя в технологиях разного уровня интенсивности в условия Центрального Нечерноземья / П. М. Политыко, В. Н. Капранов, Н. Ю. Гармаш [и др.] // Агрохимический вестник. 2021. № 6. С. 13-17.
3. Сумина А. В., Полонский В. И., Количенко А. А. Кормовая ценность зерна ячменя, выращенного в условиях юга Сибири // Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. 2020. № 3(33). С. 36-39.
4. Оценка адаптивного потенциала сортов и линий ярового ячменя селекции татарского НИИСХ / В. И. Блохин, И. Ю. Никифорова, И. С. Ганиева [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. № 4(40). С. 82-92.
5. Засухоусточивость сортов ярового ячменя в условиях Предкамья Республики Татарстан / В. И. Блохин, И. Ю. Никифорова, И. С. Ганиева [и др.] // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 3(71). С. 4-11.
6. Питательная ценность зерна сортообразцов ярового ячменя селекции Татарского НИИСХ / В. И. Блохин, И. Ю. Никифорова, И. С. Ганиева, И. М. Сержанов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16, № 4(64). С. 5-9.
7. Ганиева И. С., Блохин В. И., Сержанов И. М. Сравнительная оценка сортов ярового ячменя по количеству и качеству белка // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14, № 1(52). С. 17-21.
8. Ашмарина Л. Ф. Корневая гниль ярового ячменя в кормовом севообороте Западной Сибири // Защита и карантин растений. 2022. № 10. С. 11-13.
9. Данилова А. В., Волкова Г. В. Болезни ячменя и устойчивость к ним растения-хозяина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2019. № 77. С. 74-84.
10. Бельская Г. В., Панкова О. Б. Болезни ярового ячменя в Центральном Черноземном регионе // Наука и Образование. 2021. Т. 4, № 4.
11. Savary S. The global burden of pathogens and pests on major food crops. //Nat. Ecol. Evol. 2019. Vol. 3. P. 430-439
12. Дорошенко Е. С., Шишкин Н. В. Устойчивость ярового ячменя к возбудителям листовых болезней // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2023. Т. 53, № 2. С. 55-63.
13. Шешегова Т. К., Щеклеина Л. М., Лисицын Е. М. Генотипическая и физиологическая адаптация сортов ячменя селекции ФАНЦ Северо-Востока к грибным болезням // Вестник КрасГАУ. 2022. № 8(185). С. 33-41.
14. Carbendazim resistance of Fusarium graminearum from Henan wheat / S. Liu, L. Fu, S. Wang et al. // Plant Diseases. 2019. Vol.103. P. 2536-2540.
15. Щербакова Л. А. Развитие резистентности к фунгицидам у фитопатогенных грибов и их хемосенсибилизация как способ повышения защитной эффективности триазолов и стробилуринов // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 5. С. 875-891.
16. Хоанг Т. А., Марьина-Чермных О. Г. Воздействие биопрепаратов на развитие корневой гнили ярового ячменя в условиях Республики Марий Эл // Вестник Марийского государственного университета. Серия: Сельскохозяйственные науки. Экономические науки. 2020. Т. 6, № 3(23). С. 345-351.
17. Калинов А. Г., Милютина Е. М. Применение минеральных удобрений и биопрепаратов при возделывании ярового ячменя и овса на радиоактивно загрязненной почве // Агрохимический вестник. 2020. № 3. С. 77-82.
18. Biological Control of Plant Diseases: An Evolutionary and Eco-Economic Consideration / D.C. He, M.H. He, D.M.Amalin, W. Liu, D.G. Alvindia, J.Zhan // Pathogens. 2021. Vol.10(10). Р.1311.
19. Мельник Л. В. Эффективность применения микробиологических препаратов при возделывании ярового ячменя // Состояние и перспективы увеличения производства высококачественной продукции сельского хозяйства: материалы XII Международной научно-практической конференции, Уфа-Новосибирск, 03-06 июня 2023 года. Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2023. С. 41-44.
20. Шкотова О. Н., Шкотов А. Н. Оценка эффективности штаммов биоудобрений и минерального азота в одновидовых и смешанных посевах ячменя // Вестник Брянского государственного университета. 2015. № 1. С. 379-381.
21. Эффективность микробиологических препаратов при возделывании ячменя / С. И. Коржов, Т. А. Трофимова, Д. Каргбо, Т. Фрамуду // Земледелие. 2022. № 7. С. 40-44.
22. Голубев С. Н., Дубровская Е. В., Турковская О. В. Коллекция ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН: ревизия штаммов бактерий рода Azospirillum на основе анализа нуклеотидныхпоследовательностей гена 16S рРНК // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, № 1. С. 52-59.
23. Евстигнеева С. С., Федоненко Ю. П. Биотехнологический потенциал бактерий рода Azospirillum: характеристика флокулирующих культур как наиболее перспективных форм для инокуляции растений // Актуальная биотехнология. 2018. № 3(26). С. 98-102.
24. Романов Н. В., Гилязов М. Ю., Сержанов И. М. Действие минеральных и биологических удобрений на урожайность яровой пшеницы в условиях засухи // Циркулярная экономика в сельском хозяйстве: международный опыт для Республики Татарстан: Сборник трудов по материалам круглого стола в рамках итоговой коллегии Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан, Казань, 24-25 февраля 2022 года. Казань: Казанский ГАУ, 2022. С. 243-251.
25. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от элементов технологии выращивания в условиях приазовской зоны Ростовской области / Е. М. Фалынсков, В. Б. Пойда, М. А. Збраилов, А. С. Воскресенская // Материалы международной научно-практической конференции. - Ростов на Дону: Донской государственный аграрный университет, 2022. С. 125-129.
