Kazan, Russian Federation
UDC 633.16
The species composition of helminthosporium leaf spots on two-row spring barley was assessed. It was established that the predominant fungal infection of this type on the crop during the period 2022-2025 was dark brown leaf spot (pathogen: Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker). The effect of using endophytic bacteria-based biopreparations on the development of helminthosporium leaf spots on spring barley of Raushan variety was assessed under field conditions (gray forest medium loamy soil) from 2022-2024. The use of a biological product based on an endophytic bacterium (Bacillus mojavensis PS-17) for seed treatment and crop spraying has a significant positive effect on reducing the incidence of all helminthosporium leaf spot diseases in spring barley (biological efficacy against dark brown leaf spot was 21.7%; net leaf spot – 35.1%). Moreover, a yield increase of 0.87 t/ha or 17% compared to the untreated variant, was observed. In 2025, under conditions favorable for the development of leaf spot diseases, trials of the effectiveness of mixed biological products (endophytic bacteria mixed with succinic acid) with single and double applications were conducted on the Pamyat Chepeleva spring barley variety. It was found that the use of such preparations, especially when applied twice, helps reduce leaf surface damage by dark brown spot and net spot. The biological control effectiveness was 20.8-21.9% for the former and 18.3-19.4% for the latter. Application of a preparation based on succinic acid and Bacillus spp. KS-63 AU resulted in an increase in spring barley yield by 0.55 t/ha (19%) compared to the control. The research demonstrated the potential of using biological preparations based on endophytic bacteria as biological control methods, including in organic spring barley production.
plant diseases, mycoses, leaf spots, Helminthosporium wilt, biological control, biological preparations, spring barley
Введение. Яровой ячмень остается важнейшей продовольственной и кормовой зерновой культурой в Российской Федерации и в мире [1, 2]. Среди факторов, ограничивающих рост урожайности и значительно ухудшающих качественные характеристики зерна ячменя, особое место занимают микозы, ущерб от которых может достигать значительного уровня [3, 4]. К числу наиболее распространенных и вредоносных болезней грибной этиологии относятся пятнистости листьев, вызываемые грибами, исторически относящимися к группе «гельминтоспориозов», т.к. первоначально фитопатогены данной группы относились к роду Helminthosporium [5, 6, 7]. К числу таких болезней относятся – темно-бурая пятнистость (Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker (телеоморфа Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.)), сетчатая пятнистость (Drechslera teres (Sacc.) Shoem (телеоморфа Pyrenophora teres Drechsler)), полосатая пятнистость (Drechslera graminea (Rabenh.) Shoemaker (телеоморфа Pyrenophora graminea S. Ito et Kurib.)) [8, 9, 10]. Данные заболевания распространены в Республике Татарстан и относятся к числу важнейших объектов контроля в зональных системах защиты культуры [11].
Для контроля гельминтоспориозных пятнистостей ярового ячменя применяются различные химические фунгициды, прежде всего, относящиеся к группе триазолов [12, 13]. Однако, с учетом роста рисков развития резистентности к системным фунгицидам у фитопатогенов и необходимостью экологизации производства зерна, все большее значение приобретает разработка биологических методов контроля болезней, в том числе и на яровом ячмене. Перспективность данного направления подтверждается в целом ряде исследований [14, 15]. В качестве биологических агентов биофунгицидов, применяемых на яровом ячмене, высокую активность показывают препараты на основе бактерий рода Bacillus [16, 17, 18]. К числу таких микроорганизмов относятся и эндофитные бактерии, выделенные из растений, обладающие высокой активностью в отношении контроля различных фитопатогенов [19, 20]. Кроме того, имеются сведения о высокой активности ряда органических кислот, в частности янтарной кислоты в повышении устойчивости растений к болезням и абиотическим стрессам [21, 22].
Целью работы было изучение особенностей распространения гельминтоспориозных пятнистостей и оценка эффективности биологических методов их контроля на яровом двурядном ячмене зернофуражного назначения в условиях Предкамской зоны Республики Татарстан.
Условия, материалы и методы. Учеты развития листовых болезней и два полевых опыта проводились в период 2022-2025 гг. на опытных участках (Агробиотехнопарк Казанского ГАУ, опытные поля кафедры Общего земледелия, защиты растений и селекции) вблизи населенного пункта Нармонка, расположенного в Предкамье Республики Татарстан. Учет поражения растений в фазы выхода в трубку, колошения и молочной спелость, при оценке роли различных гельминтоспориозных пятнистостей в многолетней динамике проводился на восприимчивом сорте Рушан на делянках, где не применялись фунгициды.
Опыт 1. Оценка эффективности применения биопрепарата на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17 (2022-2024 гг.)
Объект исследований – среднеспелый сорт ярового двурядного пленчатого ячменя Раушан (отличается восприимчивостью к гельминтоспориозной пятнистости).
Схема опыта: 1. Контроль (без обработки биопрепаратом). 2. Обработка семян, 1 л/т; 3. Обработка растений (опрыскивание в фазу выхода в трубку и в фазу колошения с нормой расхода рабочей жидкости 200 л/га), 1 л/га. 4. Сочетание обработки (обработка семян + обработка растений).
Общая площадь делянки – 25 м2, учетная – 20 м2. Повторность в опыте – трехкратная. Предшественник в опыте – чистый пар.
Штамм Bacillus mojavensis PS-17 входит в состав биопрепарата Системика М (ООО “Органик Парк”).
Опыт 2. Оценка эффективности применения биопрепарата на основе эндофитных бактерий и янтарной кислоты (2025 г).
Объект исследований – среднеспелый сорт ярового двурядного пленчатого ячменя Память Чепелева (умеренно устойчив к полосатой пятнистости).
Схема опыта: 1. Контроль (без обработки биопрепаратом). 2. Однократная обработка препаратом (Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота).
в фазу выхода в трубку. 3. Однократная обработка препаратом (Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота) в фазу выхода в трубку. 4. Двукратная обработка препаратом (Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота) в фазу выхода в трубку и в фазу колошения. 5. Двукратная обработка препаратом (Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота) в фазу выхода в трубку и в фазу колошения.
Штамм Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU выделен из семян яровой пшеницы и депонирован в Сетевой биоресурсной коллекция в области генетических технологий для сельского хозяйства (RCAM) при Федеральном государственном бюджетным научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии» (ФГБНУ ВНИИСХ) и включен в коллекцию под номером RCAM06734.
Штамм Bacillus velezensis KS-63 AU выделен из семян сои и находится на этапе депонирования.
Соотношение в биопрепарате культуральной жидкости биоагентов и раствора органической кислоты – 1 : 1. Во всех опытных вариантах использовалась норма расхода препарата 1 л/га.
Расход рабочей жидкости – 200 л/га.
Общая площадь делянки – 25 м2, учетная – 20 м2. Повторность в опыте – трехкратная. Предшественник в опыте – яровая пшеница.
В обоих опытах норма высева всхожих семян составила 5,5 млн. шт./га. Агротехнология возделывания соответствала зональным рекомендациям. Перед посевом вносилась нитроаммофоска (150 кг/га в физическом весе). Почва опытных участков (серая лесная среднесуглинистая) отличается высоким содержанием гумуса (3,2-3,9%), обменного калия (159-161 мг/кг), подвижного фосфора (275-281 мг/кг) при реакции почвенного раствора близкой к нейтральной (почва высокоокультуренная).
Вегетация 2022 и 2023 гг. отличались засушливыми условиями (ГТК =0,33-0,66), в 2024 году условия были относительно благоприятными (ГТК= 0,94), а в 2025 году отмечались периоды с большим количеством осадков (ГТК=1,79), что отразилось на развитии болезней. Гидротермический коэффициент (ГТК) рассчитывали по Селянинову за период май-август по данным метопоста Казанского ГАУ.
Учет болезней проводился в период вегетации (в фазу выхода в трубку, колошения, молочной спелости) в соответствии с рекомендациями для ячменя Для учета темно-бурой и полосатой пятнистой использовались четырехбалльная шкала, для учета сетчатой пятнистости – визуальная шкала А.Е. Чумакова, Т.И. Захаровой [23]. На основании полученных данных, рассчитывался показатель развития болезни (в фазы выхода в трубку, колошения и молочной спелость), а затем определялся показатель в среднем за учеты. Расчет биологической эффективности контроля болезней проводилась согласно «Методическим указаниям по регистрационным испытаниям фунгицидов в сельском хозяйстве» по стандартной формуле Аббота.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ Statistica 6.0 и Excel. Дисперсионный анализ проводился по Б.А. Доспехову при уровне значимости Р =0,05.
Результаты и обсуждение.
Данные по итогам учетов развития листовых гельминтоспориозных пятнистостей представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Развитие листовых гельминтоспориозных пятнистостей на яровом ячмене сорта Раушан (в среднем за вегетацию), %, 2022-2025 гг.
|
Год исследований (ГТК за вегетацию) |
Заболевание |
||
|
темно-бурая пятнистость |
сетчатая пятнистость |
полосатая пятнистость |
|
|
2022 (ГТК=0,33) |
24,0 |
22,7 |
0 |
|
2023 (ГТК = 0,66) |
17,7 |
17,3 |
0 |
|
2024 (ГТК=0,94) |
24,7 |
20,7 |
0 |
|
2025 (ГТК= 1,79) |
26,9 |
21,0 |
4,9 |
|
В среднем за 2022-2025 гг. |
23,3 |
20,4 |
1,2 |
|
Коэффициент вариации, % |
16,9 |
11,1 |
|
Примечание: с учетом отсутствия в период 2022-2024 гг. на посевах полосатой пятнистости, коэффициент вариации для данного заболевания не рассчитывался.
Во все годы исследований преобладающим микозом на листьях ярового ячменя была темно-бурая пятнистость (среднее за годы исследований развитие болезни 23,3%), несколько в меньшей степени растения поражались сетчатой пятнистостью, а полосатая пятнистость регистрировалась только в 2025 году, отличающегося большим количеством осадков. В тоже время, анализ коэффициента вариации показателя показал, что значения развития болезней для сетчатой пятнистости были более стабильными по годам (коэффициент вариации 11,1%), чем для темно-бурой пятнистости (коэффициент вариации – 16,9%). Максимальные значения для всех заболеваний складывались в условиях более увлажненного 2025 года.
С целью оценки влияния применения биопрепарата на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17 на болезни проводился фитопатологический мониторинг посевов и рассчитывался показатель биологической эффективности (по формуле Аббота) их контроля (табл. 2).
Таблица 2 – Развитие листовых гельминтоспориозных пятнистостей (числитель) и биологическая эффективность контроля (знаменатель) на яровом ячмене сорта Раушан при использовании биопрепарата на основе Bacillus mojavensis PS-17 (в среднем за вегетацию), %, 2022-2024 гг.
|
Вариант |
Заболевание |
||
|
темно-бурая пятнистость |
сетчатая пятнистость |
полосатая пятнистость |
|
|
Контроль |
22,1 |
20,2 |
0 |
|
Обработка семян |
19,2/13,1 |
15,0/25,7 |
0 |
|
Обработка растений |
19,4/12,2 |
14,6/27,7 |
0 |
|
Обработка семян +обработка растений |
17,3/21,7 |
13,1/35,1 |
0 |
|
НСР05 |
1,1 |
0,8 |
|
Полученные результаты подтвердили, что биопрепарат на основе эндофитной бактерии Bacillus mojavensis PS-17, оказывает положительное влияние на снижение поражения растений гельминтоспориозными пятнистостями. В большей степени данный эффект проявился в отношении сетчатой пяятнистости, в меньшей – для темно-бурой пятнистости.
Максимальные значения биологической эффективности (21,7% для темно-бурой пятнистости и 35,1% для сетчатой пятнистости) отмечали при комбинированной обработке – обработка семян + обработка растений.
В результате применения биопрепарата отмечался и рост урожайности ярового ячменя (табл. 3).
Таблица 3 – Урожайность ярового ячменя сорта Раушан при использовании биопрепарата на основе Bacillus mojavensis PS-17, т/га, 2022-2024 гг.
|
Вариант |
2022 г |
2023 г |
2024 г |
Средняя за 3 года |
Прибавка |
|
|
т/га |
% |
|||||
|
Контроль |
5,42 |
4,72 |
5,22 |
5,12 |
|
|
|
Обработка семян |
5,94 |
5,15 |
5,27 |
5,45 |
0,33 |
6,4 |
|
Обработка растений |
6,40 |
5,52 |
5,32 |
5,75 |
0,63 |
12,3 |
|
Обработка семян +обработка растений |
6,60 |
5,77 |
5,60 |
5,99 |
0,87 |
17,0 |
|
НСР05 |
0,21 |
0,27 |
0,16 |
|
|
|
Эффективность лишь обработки семян и только опрыскивания биопрепаратом различалась по годам, если в более засушливых условиях (2022 и 2023 гг.) они обеспечили достоверный рост урожайности в сравнении с контролем, то в более благоприятном 2024 году такого эффекта не отмечалось. В то же время, сочетание обработки семян и обработки растений, во все годы исследований приводила к росту величины урожая, причем в среднем за годы исследований он достиг уровня 17,0% к контролю.
С целью расширения спектра активности, проведены исследования по оценке эффективности биопрепаратов на основе эндофитных бактерий и янтарной кислоты (табл. 4).
Эффективность биопрепаратов сильно зависела от кратности обработки, если при однократном применении, практически не оказали существенного влияния на развитие темно-бурой пятнистости, то при двукратном опрыскивании посевов отмечается снижение развития обоих микозов, причем уровень биологической эффективности против темно-бурой пятнистости (20,8-21,9%), был выше, чем для сетчатой пятнистости (18,3-19,4%). Низкая эффективность однократной обработки биопрепаратами может быть связана с очень благоприятными условиями для развития листовых гельминтоспориозов в условиях 2025 года. Значительных различий по эффективности контроля между препаратами с разными штаммами эндофитных бактерий не отмечалось.
Таблица 4 – Развитие листовых гельминтоспориозных пятнистостей и биологическая эффективность контроля на яровом ячмене сорта Память Чепелева при использовании биопрепарата, 2025 г.
|
Вариант |
Развитие болезни, % |
Биологическая эффективность, % |
||
|
темно-бурая пятнистость |
сетчатая пятнистость |
темно-бурая пятнистость |
сетчатая пятнистость |
|
|
Контроль |
16,0 |
15,3 |
|
|
|
Однократная обработка |
||||
|
Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота |
16,0 |
13,0 |
0 |
15,0 |
|
Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота |
16,3 |
13,3 |
0 |
12,9 |
|
Двукратная обработка |
||||
|
Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота |
12,7 |
12,3 |
20,8 |
19,4 |
|
Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота |
12,5 |
12,5 |
21,9 |
18,3 |
|
НСР05 |
0,61 |
0,54 |
|
|
Применение биопрепаратов оказало влияние и на урожайность ярового ячменя (табл. 5).
Таблица 5 – Урожайность ярового ячменя сорта Память Чепелева при использовании биопрепарата, т/га, 2025 г.
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Прибавка урожая |
|
|
т/га |
% |
||
|
Контроль |
2,90 |
|
|
|
Однократная обработка |
|||
|
Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота |
3,16 |
0,26 |
9,0 |
|
Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота |
3,29 |
0,39 |
13,4 |
|
Двукратная обработка |
|||
|
Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU + янтарная кислота |
3,24 |
0,34 |
11,7 |
|
Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота |
3,45 |
0,55 |
19,0 |
|
НСР05 |
0,12 |
|
|
Во всех вариантах с применением биопрепаратов отмечался достоверный рост урожайности (на 9,0-19,0 % к контролю). При оценке различных препаратов установлено, что препарат на основе штамма Bacillus spp. KS-63 AU как при однократном, так и при двукратном применении оказывает более выраженное положительное влияние на урожайность ярового ячменя, чем биопрепарат на основе Bacillus amyloliquefaciens KS-25 AU. В целом по опыту, наибольшая урожайность (3,45 т/га или на 19% выше, чем в контроле) была при двукратной обработке составом Bacillus spp. KS-63 AU + янтарная кислота.
Выводы.
В течение последних четырех лет (2022-2025 гг.), преобладающим микозом из группы гельминтоспориозных листовых пятнистостей, в условиях места проведения опытов, была темно-бурая пятнистость, но ее развитие сильно варьировало по годам, тогда как для сетчатой пятнистости вариация показателя развития болезни изменялась в меньшей степени.
Использование для обработки семян и последующего опрыскивания биопрепаратом на основе Bacillus mojavensis PS-17 оказывает положительное влияние на формирование урожая ярового ячменя и снижает развитие листовых болезней.
Показана перспективность использования биопрепаратов на основе янтарной кислоты и эндофитных бактерий (особенно штамма Bacillus spp. KS-63 AU) при двукратной обработке на яровом ячмене даже в условиях благоприятных для развития листовых микозов.
1. Kumratova AM, Aleshchenko VV. [Grain production productivity in Russia: trends and prospects]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; Vol.16. 3(63). 142-146 p. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2021-142-146.
2. Soare E, Bold N, Stoicea P, David L, Dobre CA, Firațoiu AR. Survey on the worldwide barley production and trade. Bulg. J. Agric. Sci. 2023; Vol.29 (1). 119-124 p.
3. Shishkin NV, Derova TG, Doroshenko ES. [Identification of sources of spring barley resistance to leaf diseases and stone smut]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2020; 5(71). 86-90 p. https://doi.org/10.31367/2079-8725-2020-71-5-86-90.
4. Wiewiora B, Zurek G. The infection of barley at different growth stages by bipolaris sorokiniana and its effect on plant yield and sowing value. Agronomy. 2024; Vol.14(6). 1322. https://doi.org/10.3390/agronomy14061322
5. Backes A, Guerriero G, Ait Barka E, Jacquard C. Pyrenophora teres: taxonomy, morphology, interaction with barley and mode of control. Front Plant Sci. 2021; Apr 6. 12. 614951. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.614951.
6. Levakova OV, Eroshenko LM. [High-yielding varieties and lines of spring barley resistant to helminthosporium leaf spot]. Vestnik Rossiyskoy selskokhozyaystvennoy nauki. 2020; 2. 33-35 p. https://doi.org/10.30850/vrsn/2020/2/33-35.
7. Sheshegova TK, Shchennikova IN. [Sources of barley resistance to helminthosporium diseases and their use in Federal Scientific Center of the North-East]. Vestnik NGAU (Novosibirskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet). 2020; 2(55). 76-83 p. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2020-55-2-76-83.
8. Gannibal FB, Poluektova EV, Lukyanets YaV. [Barley-associated micromycetes and their significance as pathogens in Russia]. Vestnik zashchity rasteniy. 2023; Vol.106. 4. 172-186 p. https://doi.org/https://doi.org/10.31993/2308-6459-2023-106-4-16116.
9. Shpanev AM, Laptiev AB, Goncharov NR, Voropaev VV. [Integrated protection of spring barley in North-west of Russia]. Zashchita i karantin rasteniy. 2020; 6. 30-36 p.
10. Celik Oguz A, Karakaya A. Genetic diversity of barley foliar fungal pathogens. Agronomy. 2021; 11. 434 p. https://doi.org/10.3390/agronomy11030434
11. Karimova LZ. [Features of spring barley yield formation and helminthosporiosis development on different varieties of spring barley]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2012; Vol.7. 1(23). 129-132 p.
12. Bobrovskiy AV, Kozulina NS, Vasilenko AV. [Biological efficiency of plant protection products in crops of spring barley of Emelya variety]. Zashchita i karantin rasteniy. 2023; 7. 22-24 p. https://doi.org/10.47528/1026-8634_2023_7_22.
13. Goryanin OI, Pronovich LV. [Influence of technological elements on the efficiency of spring barley cultivation in arid conditions of Volga region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2024; Vol.38. 6. 11-15 p. https://doi.org/10.53859/02352451_2024_38_6_11.
14. Korobov VA, Morozov DO, Bukreev VV. [Efficiency of various systems for protecting spring barley from diseases]. Zashchita i karantin rasteniy. 2023; 5. 16-17 p. https://doi.org/https://doi.org/10.47528/1026-8634_2023_5_16.
15. Validov ShZ, Komissarov EN. [Bacterial consortium based on rhizosphere bacteria of spring barley]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2024; Vol.19. 4(76). 12-17 p. https://doi.org/https://doi.org/10.12737/2073-0462-2024-12-17.
16. Shaykhutdinov FSh, Serzhanov IM, Garaev RI. [Productivity of spring cereal crops using biopreparations based on Bacillus subtilis in the conditions of the Republic of Tatarstan]. Agrobiotekhnologii i tsifrovoe zemledelie. 2022; 1(1). 28-34 p. https://doi.org/10.12737/-2022-1-1-28-34.
17. Shpanev AM, Denisyuk ES. [Efficiency of microbiological preparations based on Bacillus subtilis and Trichoderma harzianum in protecting spring barley from diseases in the North-West of Russia]. Biotekhnologiya. 2020; Vol.36. 1. 61-72 p. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-1-61-72.
18. Asaturova AM, Zhevnova NA, Sidorov NM, Kremneva OYu. [Efficiency of Bacillus and Pseudomonas antagonist bacteria as biocontrol agents for net blotch of winter barley under field conditions]. Sibirskiy vestnik selskokhozyaystvennoy nauki. 2024; Vol.54. 10(311). 69-77 p. https://doi.org/10.26898/0370-8799-2024-10-7.
19. Sorokan AV, Gabdrakhmanova VF, Mardanshin IS, Maksimov IV. [Influence of endophytic bacteria Bacillus subtilis 26d and Bacillus velezensis m66 on the resistance of potato plants to the causative agent of alternaria leaf spot Alternaria solani]. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. 2024; Vol.60. 6. 623-631 p. https://doi.org/10.31857/S0555109924060064.
20. Weerasinghe V, Bakker MG, Tucke JR, Fernando WGD, Sura S, Badea A, Wijekoon C. Comparison of bacterial endophytes in barley grains infected and non-infected with fusarium head blight using metabarcoding. Plant Pathol. 2025; 74. 2241-2255 p. https://doi.org/10.1111/ppa.70015.
21. Nyzhnyk T, Kiedrzynski M, Kiedrzynska E. Salicylic and succinic acids as inducers of phytoimmunity in winter wheat for the management of powdery mildew (Blumeria graminis (DC) Speer f. sp. tritici). BMC Plant Biol. 2025; 376 p. https://doi.org/10.1186/s12870-025-06403-2
22. Voronkova NA, Volkova VA, Tsyganova NA. [Effect of macrofertilizers and growth stimulants on chlorophyll content in spring wheat leaves]. Plodorodie. 2022; 1(124). 17-21 p. https://doi.org/10.25680/S19948603.2022.124.05.
23. Afanasenko OS. [Barley resistance to hemibiotrophic pathogens]. Identifitsirovannyy genofond rasteniy i selektsiya. SPb.: VIR. 2005; 592-609 p.
