Kazan', Russian Federation
The aim of the research was to evaluate the efficiency of various biological preparations with different methods of their application (seed treatment, plant treatment) on spring wheat. The object of the study was spring wheat (Triticum aestivum L) of Burlak variety. Two types of endophytic bacteria Bacillus velezensis KS-25 and Bacillus velezensis KS-31 were studied. The studies were conducted in 2022-2023 at LLC Agrobiotechnopark of Kazan State Agrarian University. The agrochemical parameters of the gray forest soil were as follows: humus content of 3.0%, very high content of mobile phosphorus (250 mg/kg according to Kirsanov), increased content of exchangeable potassium (170 mg/kg). The field experiment design included studying the following options: control (no treatment); seed treatment with KS-25 at a dose of 1 l/t; seed treatment with KS-31 at a dose of 1 l/t; spraying plants with KS-25 at a dose of 1 l/ha; spraying plants with KS-31 at a dose of 1 l/ha. The experiment was repeated four times, the plots were placed sequentially, the area of each plot was 24 m2. A comparatively higher dry weight of roots and stems in 2022 was obtained in the variant with seed treatment with KS-31 strain at a dose of 1 l/t and amounted to 3.45 and 15.24 grams, respectively. In 2023 the best indicators were obtained in the variant with spraying plants with KS-31 strain at a dose of 1 l/ha and amounted to 3.26 and 14.1 grams, respectively. An excess of seedling survival over the control was obtained in the variant with seed treatment with KS-25 strain at a dose of 1 l/t and increased this indicator by 4.5%. When analyzing the structure of the spring wheat yield, an increase in the number of productive stems was found in the variant with seed treatment with KS-25 strain at a dose of 1 l/t. The highest grain weight per ear was obtained in two variants where plants were sprayed with strains KS-25 at a dose of 1 l/ha and KS-31 at a dose of 1 l/ha, which amounted to 0.99 grams each. The highest grain yield was obtained in the variant using strain KS-31 when spraying plants, where the increase was 0.35 t/ha or 8.6%. The variant with spraying KS-25 at a dose of 1 l/ha was 1% lower in yield, where the increase was 0.31 t/ha or 7.6%.
spring wheat (Triticum aestivum L), endophytic bacteria, Burlak, yield, yield structure.
Огромной проблемой в настоящее время является применение большого количества пестицидов. Использование пестицидов создает угрозу для здоровья человека и окружающей среды [1, 2, 3].
Исследования, проведенные в различных районах Республики Татарстан, показали, что превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) по применению пестицидов может доходить до 2,7 [4].
В настоящее время увеличивается роль биологических препаратов как аналогов пестицидам для защиты растений от фитопатогенов и для преодоления различных абиотических стрессов во время вегетации культур [5, 6, 7].
Одной из групп, входящих в состав биоагентов при создании биопрепаратов, являются эндофитные бактерии [8]. Эндофитные микроорганизмы играют большую роль в процессах, происходящих в растительном организме, помогая растению-хозяину улучшать рост, проявлять устойчивость к различным абиотическим стрессам и снижать инфекционный фон при возделывании сельскохозяйственных культур [9, 10, 11].
Ведущей зерновой культурой в РФ является яровая пшеница [12, 13].
Развитие различных инфекционных болезней на яровой пшенице, а также стрессовые факторы значительно влияют на получение урожая этой культуры [14, 15].
Как показывают исследования, биологические препараты положительно влияют на экологическую пластичность, структуру и урожайность этой культуры, повышая ее качественные характеристики [16, 17, 18].
В связи с вышеизложенным, целью исследований была оценка эффективности различных биологических препаратов при различных методах их применения (обработка семян, обработка растений) на яровой пшенице.
Условия, материалы и методы. Объектом исследования была яровая пшеница (Triticum aestivum L.) сорт Бурлак. Исследования проводились в 2022-2023 годах на базе ООО «Агробиотехнопарк» ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ». Полевые опыты проводились на типичных серых лесных почвах с содержанием в пахотном слое гумуса 3,0%, подвижного фосфора очень высокое (250 мг/кг по Кирсанову), обменного калия повышенное (170 мг/кг). Реакция почвенной среды была близка к нейтральной (рН 6,6 солевой вытяжке). Изучались два вида эндофитных бактерий Bacillus velezensis KS-25 и Bacillus velezensis KS-31 как наиболее эффективно повлиявших на проростки в лабораторных исследованиях.
Схема полевых исследований предусматривала изучение следующих вариантов:
1. Контроль (без обработки)
2. Обработка семян KS-25 дозой 1 л/т
3. Обработка семян KS-31 дозой 1 л/т
4. Опрыскивание растений KS-25 дозой 1 л/га
5. Опрыскивание растений KS-31 дозой 1 л/га
В фазе выхода в трубку проводилось опрыскивание растений биопрепаратами. Полевые опыты закладывались в четырехкратной повторности, делянки размещали последовательно, общая площадь делянок – 24 м2, учетная – по 20 м2. Предшественник – чистый пар. Во время ухода за посевами в фазе кущения яровой пшеницы для уничтожения сорняков проводили опрыскивание гербицидами Ластик Экстра КЭ и Балерина Супер СЭ (0,8 + 0,5 литра). В ходе выполнения исследований проведены наблюдения, учеты, анализ биологического урожая и его структуры методом снопа (сохранность растений, продуктивная кустистость, масса зерна, масса соломистой части образца) по методикам Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Уборку осуществляли в фазе полной спелости зерна комбайном САМПО-500. Статистическую обработку результатов исследований проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову.
В 2022 году наблюдалась благоприятная погода для развития яровой пшеницы (рис. 1). В мае выпала двойная норма осадков из-за чего полевые работы начались позднее. Дальнейшее увеличение температуры и наличие осадков в период вегетации положительно отразилась на росте и развитии яровой пшеницы при гидротермическом коэффициенте (ГТК-1,35). 2023 год охарактеризовался ранним началом полевых работ из-за раннего прихода весны. В период вегетации наблюдалась засуха из-за повышенного температурного режима и отсутствии осадков в наиболее критические фазы развития культуры по влагообеспеченности.
Рис. 1 - Метеорологические условия в период вегетации яровой пшеницы, 2022-2023 годы
Результаты и обсуждение. Накопление сухой массы растениями в фазу колошения зависела прежде всего от метеорологических условий, а также от варианта обработки (рис.2). В 2022 году сухая масса корней и стебля на варианте с обработкой семян штаммом KS-31 1 л/т была значительно выше, чем в контроле, и составила 3,45 и 15,24 грамма соответственно. В 2023 году лучшие результаты были получены при опрыскивании растений KS-31 и составили 3,26 и 14,1 граммов соответственно.
Рис. 2 – Сухая масса растений в фазу колошения в зависимости от использования штаммов KS-25 и KS-31, 2022-2023 гг.
На вариантах с использованием биологических препаратов наблюдалось улучшение показателей выживаемости растений (табл.1). Обработка семян штаммом KS-31 1 л/т увеличила полевую всхожесть на 1% по сравнению с контролем. Наибольшая сохранность всходов была получена на варианте с обработкой семян штаммом KS-25 1 л/т и увеличила этот показатель на 4,5%. Варианты с опрыскиванием растений также улучшали показатели выживаемости растений.
Таблица 1 – Выживаемость всходов яровой пшеницы сорта Бурлак к уборке в зависимости от использования штаммов KS-25 и KS-31, среднее за 2022-2023 гг.
|
Вариант |
Число всходов, шт./м² |
Полевая всхожесть, % |
Число растений к уборке, шт./м² |
Коэффициент продуктивной кустистости |
Выживаемость всходов к уборке, % |
|
1.Контроль (без обработки) |
443 |
73,8 |
348 |
1,29 |
78,5 |
|
2.KS-25 1 л/т |
447 |
74,5 |
371 |
1,22 |
83,0 |
|
3.KS-31 1 л/т |
449 |
74,8 |
369 |
1,21 |
82,1 |
|
4.KS-25 1 л/га |
446 |
74,3 |
366 |
1,18 |
82,0 |
|
5.KS-31 1 л/га |
444 |
74,0 |
362 |
1,2 |
81,5 |
|
НСР05 |
4,56 |
|
4,22 |
|
|
Анализируя структуру урожая яровой пшеницы (табл. 2), обнаружилось увеличение количества продуктивных стеблей на варианте с обработкой семян штаммом KS-25 1 л/т. В то же время на вариантах с опрыскиванием растений штаммами KS-25 (1 л/га) и KS-31 (1 л/га) наблюдалось уменьшение этого показателя. Высота растений, длина колоса и число зерен в колосе незначительно улучшились на всех вариантах использования биопрепаратов. Наибольшая масса зерна с одного колоса было получено на вариантах с опрыскиванием растений KS-25 1 л/га и KS-31 1 л/га, и составило 0,99 грамма на обоих вариантах.
Таблица 2 – Влияние изучаемых штаммов KS-25 и KS-31 на элементы структуры урожая яровой пшеницы сорта Бурлак среднее за 2022-2023 гг.
|
Вариант |
Высота растений, см |
Число продуктивных стеблей, шт./м² |
Длина колоса, см |
Число колосков в колосе, шт. |
Число зерен в колосе, шт. |
Масса зерна с 1 колоса, г |
|
1.Контроль (без обработки) |
84 |
445 |
8,3 |
15 |
26 |
0,91 |
|
2.KS-25 1 л/т |
85 |
450 |
8,5 |
15 |
27 |
0,96 |
|
3.KS-31 1 л/т |
87 |
444 |
8,6 |
15 |
27 |
0,96 |
|
4.KS-25 1 л/га |
86 |
433 |
8,6 |
15 |
27 |
0,99 |
|
5.KS-31 1 л/га |
87 |
433 |
8,7 |
15 |
27 |
0,99 |
|
НСР05 |
2,06 |
4,62 |
|
|
|
0,08 |
Анализируя полученную урожайность (табл.3), отметим, что наибольшая урожайность зерна была получена при опрыскивании растений штаммом KS-31 (1 л/га), где урожайность увеличилась на 0,35 т/га или на 8,6% по сравнению с контролем. При опрыскивании штаммом KS-25 (1 л/га) прибавка составила 0,31 т/га, что на 1% меньше, чем при использовании KS-31.
Таблица 3 – Влияние изучаемых штаммов KS-25 и KS-31 на урожайность зерна яровой пшеницы сорта Бурлак, 2022-2023 гг.
|
Вариант |
Урожайность зерна, т/га |
Средняя |
Прибавка |
||
|
2022 г. |
2023 г. |
|
т/га |
% |
|
|
1.Контроль (без обработки) |
4,16 |
3,95 |
4,05 |
- |
- |
|
2.KS-25 1 л/т |
4,54 |
4,05 |
4,29 |
0,24 |
5,9 |
|
3.KS-31 1 л/т |
4,34 |
4,15 |
4,24 |
0,19 |
4,7 |
|
4.KS-25 1 л/га |
4,47 |
4,25 |
4,36 |
0,31 |
7,6 |
|
5.KS-31 1 л/га |
4,51 |
4,30 |
4,40 |
0,35 |
8,6 |
|
НСР05, т/га |
0,12 |
0,10 |
|
||
Биологические препараты положительно влияют на качество урожая (табл.4). На варианте с опрыскиванием растений KS-25 1 л/га, содержание сырой клейковины увеличилось на 3,9% по сравнению с контролем. Наибольшее содержание клейковины было получено в засушливом 2023 году.
Таблица 4 – Влияние биологических препаратов на содержание сырой клейковины в зерне яровой пшеницы сорта Бурлак в 2022-2023 гг.
|
Вариант |
Содержание сырой клейковины, % |
± к контролю |
|||
|
% |
% |
||||
|
2022 |
2023 |
Средняя |
|
|
|
|
1.Контроль (без обработки) |
21,7 |
32,6 |
27,1 |
- |
- |
|
2.KS-25 1 л/т |
25,0 |
34,8 |
29,9 |
2,8 |
10,3 |
|
3.KS-31 1 л/т |
19,0 |
34,2 |
26,6 |
- |
- |
|
4.KS-25 1 л/га |
25,6 |
36,4 |
31,0 |
3,9 |
14,3 |
|
5.KS-31 1 л/га |
23,2 |
34,6 |
28,9 |
1,8 |
6,6 |
|
НСР05, % |
0,9 |
0,85 |
|
||
Выводы. Исследования показали, что обработка семян биопрепаратом на основе эндофитных бактерий штамма KS-25 1 л/т способствовала увеличению сохранности растений на 4,5%, урожайности на 5,9%. Наиболее эффективным препаратом при опрыскивание вегетирующих растений был штамм KS-31 1 л/га, обеспечивший наибольшую массу зерна с 1 колоса, прибавку урожайности 0,35 т/га.
1. Brown CD & Baird DJ. Pesticide residues in cereal crops: Current knowledge and future trends. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 67 (19). 2019; 5391-5402 p.
2. Ruskevich GA, Gavdel AS. [Minimizing the danger of obsolete and banned pesticides in Belarus]. Ekologicheskiy vestnik. 2012; 3. 97-102 p.
3. Slastya IV. [Assessment of the ecological and toxicological danger of pesticide use]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.16. 1(76). 53-60 p. DOIhttps://doi.org/10.53914/issn2071-2243_2023_1_53.
4. Gilmurakhmanova DD. [Analysis of the content of pesticides in grain crops in the Republic of Tatarstan]. Flagman nauki. 2024; 5(16). 257-261 p.
5. Kiryushin VI. [The problem of greening agriculture in Russia (Belgorod model)]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2012; 12. 3-9 p.
6. Kozlova EA. [Biologization of crop protection systems from diseases]. Vestnik agrarnoy nauki. 2022; 1 (94). 17-22 p. Doihttps://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2022.1.17
7. Yuldasheva SK, Bekchonova MF, Almatova DA, Askarova G, Numonjon K. The importance of natural factors in controlling the number density of pest pests. International scientific journal of Biruni. 2022; 2. 114-120 p. Doihttps://doi.org/10.24412/2181-2993-2022-2-114-120
8. Kuramshina ZM, Smirnova YV, Khayrullina RM. Influence of bacillus subtilis and cadmium on the mycorrhization of wheat plants. International Research Journal 2022; 4-2 (118). 103-106 p. doihttps://doi.org/10.23670/IRJ.2022.118.4.090
9. Diabankana RZhK, Safin RI. [Assessing the effect of biopreparations during the growing season on the microbiome of spring wheat seeds]. Agrobiotekhnologii i tsifrovoe zemledelie. 2023; 1(5). 22-26 p. DOIhttps://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-22-26.
10. Shaymullina GKh, Safin RI, Egorova OA. [Study of the effect of endophytic bacteria of Bacillus genus on the growth and stress resistance of spring wheat and soybean seedlings]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.18. 4(72). 53-59 p. DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-53-59.
11. Pavlovskaya NE, Tupikov NYu. [Effect of new biological preparations on economically valuable traits of spring wheat Darya]. Vestnik agrarnoy nauki. 2023; 2(101). 40-48 p. DOIhttps://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2023.2.40.
12. Safin RI. [Current state and prospects for the development of grain crop production in the Republic of Tatarstan. The role of agricultural science in solving the problems of modern agriculture]. Sbornik trudov vserossiyskoy (natsionalnoy) nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy pamyati professora kafedry rastenievodstva i plodoovoshchevodstva d.s-kh.n., professora A.A.Ziganshina. Kazan. 2023; 156-162 p.
13. Petrova IF. [Current state of grain industry in Volga Federal District]. Agroprodovolstvennaya politika Rossii. 2014; 2(26). 8-12 p.
14. Grishechkina LD. [Fungicides for the protection of spring wheat from seed and soil infection]. Zashchita i karantin rasteniy. 2022; 3. 13-17 p. doihttps://doi.org/10.47528/1026-8634_2022_3_13
15. Glazunova NN, Maznitsyna LV, Bezgina YuA, Alekseev AV. [Efficiency of double application of fungicides on winter wheat crops]. Agrokhimicheskiy vestnik. 2013; 1. 19-20 p.
16. Pilipenko NG, Andreeva OT, Sidorova LP, Kharchenko NYu. [The effect of pre-sowing seed treatment on the development of diseases and productivity of grain crops]. Kormoproizvodstvo. 2022; 1. 37-42 p.
17. Sultanov FS, Razina AA, Gabdrakhimov OB, Dyatlova OG. [Efficiency of pre-sowing seed treatment of new varieties of spring wheat with biological preparations and chemical seed treatment agents]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021; Vol.35. 3. 33-38 p. DOIhttps://doi.org/10.24411/0235-2451-2021-10306.
18. Shabolkina EN, Neshcheret LK, Anisimkina NV. [Effect of pre-sowing treatment with protective agents and mineral fertilizers on seed quality]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2018; 4(58). 11-14 p. DOIhttps://doi.org/10.31367/2079-8725-2018-58-4-11-14.
