Изучение влияния биопрепарата на основе Bacillus atrophaeus на урожайность картофеля

Сельское хозяйство в Астраханской области, в большей степени ориентированное на производство растениеводческой продукции, на протяжении многих лет является одной из основных отраслей экономики. В настоящее время, кроме традиционно возделываемых культур (рис, томаты, арбузы), в регионе выращивают перец, баклажаны, кабачки, огурцы, морковь, свеклу, лук и капусту. Одно из важнейших мест в агропромышленном секторе занимает картофелеводство, обеспечивая потребности не только местного населения, но и других регионов России. Климатические условия региона позволяют получать по периодам уборки два урожая картофеля в год: ранний (июнь-июль) и поздний (сентябрь-октябрь). Особенностью земледелия в регионе является орошение всех выращиваемых культур, в том числе и картофеля, что связано с интенсивным освоением сельскохозяйственных ресурсов. Это, как следствие, приводит к ряду серьезных проблем: загрязнению удоб- рениями на орошаемых полях, вторичному засолению и осолонцеванию почв, снижению продуктивности земель или к полной ее потере [1, 2].

При этом осолонцевание сельскохозяйственных земель из-за низкого уровня осадков, высокого уровня испарения воды и неправильной практики полива является достаточно распространенной проблемой не только в отдельных регионах России, но и в мире [2–4]. В условиях засоления в возделываемых сельскохозяйственных культурах происходят нарушения нескольких метаболических путей, связанные с фотосинтезом, дыханием, гомеостазом окислительно-восстановительной системы, регуляцией фитогормонов, а также синтезом углеводов и аминокислот, что приводит к снижению всхожести, ухудшению роста растений и сокращению получаемой продукции [5, 6].

В последнее время в растениеводстве значительно возрос интерес к экологически устойчивым производственным системам, позволяющим получать продукцию, в которой содержание вредных веществ меньше, чем в обычной (стандартной) продукции, но, при этом, соответствующую по качеству необходимым нормативным документам, что привело к расширению сектора органического земледелия [7-14], представляющего собой форму ведения сельского хозяйства без использования синтетических удобрений, пестицидов, регуляторов роста растений, кормовых добавок, генетически модифицированных организмов. Одним из наиболее эффективных и получивших распространение методов является применение биопрепаратов на основе бактериальных культур, где несомненное лидерство принадлежит бактериям рода Bacillus (B. cereus, B. subtilis, B. amyloliquefaciens и др.). Разрабатываемые на основе данных бактерий препараты способствуют росту растений во время солевого стресса и являются экологически чистым подходом к развитию устойчивого сельского хозяйства [14-18]. Кроме этого, антагонистическая активность Bacillus контролирует рост мицелиальных грибов, предотвращая заболевания растений [17-26], увеличивая рост и урожайность сельскохозяйственных культур.

Применение полезных для растений микроорганизмов является альтернативой химическим фунгицидам, бактерицидам и немато-цидам и способствует эффективному экологически безопасному подходу для улучшения роста и борьбы со многими болезнями растений [17, 27].

Цель данного исследования - изучить влияние препарата на основе Bаcillus atrophaeus ВКПМ В-11474 на ростовые и формообразовательные процессы картофеля раннего срока посадки.

Объекты и методика исследований

Полевые опыты по внесению биопрепаратов проводили на полях крестьянско-фермерского хозяйства Камызякского района Астраханской области на картофеле сорта Рэд Скарлет.

Полевые опыты и учет урожая проводили согласно общепринятым методам полевых испытаний [28, 29].

Картофель высаживали вручную по схеме 140×20 см, орошение капельное. Уход за посадками картофеля заключался в регулярных поливах с поливной нормой от 10-15 м3/га в начальный период вегетации с постепенным увеличением до 40 м3/га. На опытных участках за вегетацию проведено 3 культивации с окучиванием, одна ручная прополка. Площадь опытной делянки 50 м2, учетной делянки -25 м2, повторность опыта четырехкратная.

Препараты при выращивании картофеля применяли в 2-х вариантах (табл. 1): 1) опрыскивание дна борозды перед посадкой и 2 пролива (в период бутонизации и массового цветения) под корень растений; 2) двукратное опрыскивание растений (в период единичного цветения и в конце цветения). Для сравнения выбран коммерческий биопрепарат Витаплан СП. В качестве контрольного варианта выращивался картофель без обработки препаратами.

Опытные партии биопрепарата (Ж - суспензия и СХП - сухой порошок) на основе жизнеспособного непатогенного штамма Bacillus atrophaeus ВКПМ В-11474. Суспен-

Таблица 1

Схема обработки картофеля в полевых опытах

Вариант	Способ применения	Норма расхода	Применение
Контроль	Без обработки	—	—
Витаплан, СП	Опрыскивание дна борозды перед посадкой	80 г/га	Перед посадкой (в соответствие с инструкцией по применению)
СХП 1	Опрыскивание дна борозды перед посадкой+2 пролива под корень растений	1 % раствор. 300 л/га 100 мл/растение	Перед посадкой, 1-    бутонизация; 2-    массовое цветение
Ж 1
СХП 2	Двукратное опрыскивание растений	1 % раствор. 300 л/га	Единичное цветение и конец цветения
Ж 2

зию получали при непрерывном периодическом жидкофазном культивировании в промышленном ферментере на картофельноглюкозной среде с титром жизнеспособных клеток не менее 109 КОЕ/мл, сухой препарат, полученный лиофильным высушиванием, перед применением суспендировали до титра жизнеспособных клеток не менее 109 КОЕ/мл.

При выращивании картофеля учитывали следующие показатели качества получаемого урожая: полевую всхожесть клубней при появлении единичных и массовых всходов (% проросших клубней); биометрические показатели вегетативной массы картофеля по количеству побегов (шт.) и высоте ботвы (мм) во время бутонизации, цветения и созревания клубней; степень развития альтернариоза в периоды цветения, налива и созревания клубней по наличию признаков развития болезни оценивали по распространению альтернариоза Р (%), развитию болезни R (%) и биологической эффективности биопрепаратов БЭ (%); урожайность картофеля (т/га) и структуру урожая картофеля по фракциям (продовольственная, семенная, нестандартная, брак – больные клубни).

Биологическую эффективность биопрепаратов с учетом развития степени болезни Р (распространение альтернариоза) в опытном варианте и контроле (%) рассчитывали по формуле [28, 29]:

Р = 100-(Р к - Р о )/Р к , где Р к и Р о – распространенность болезни, соответственно, в контроле и опытном вариантах.

Развитие болезни R (%), отражающее среднюю степень поражения опытных делянок, рассчитывали по формуле [28, 29]:

R = 100-Z(nb)/NK , где n - количество пораженных растений, b -соответствующий балл их поражения, N -общее количество растений в опыте, K -высший балл шкалы учета.

Интенсивность поражения в баллах оценивалась по следующей шкале: 0 – отсутствие признаков заболевания; 1 – поражено до 10 % поверхности растения или его отдельных органов; 2 – поражено 11–25 % поверхности растения или его отдельных органов; 3 – более 50 % поверхности растения или его отдельных органов получили поражения [28, 29].

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью дисперсионного анализа [28, 30].

Результаты исследований

Учет всхожести, проведенный через 10 дней после появления единичных всходов, показал, что применение биопрепаратов, увеличивает всхожесть клубней немного ниже в сравнении с коммерческим препаратом Вита-план СП (табл. 2), но, в то же время превышает в обоих вариантах обработки показатели контроля.

В период учета массовых всходов установлено (см. табл. 2), что наибольший эффект достигнут в варианте при предпосадочном опрыскивании дна борозды. При этом, биопрепарат СХП1 увеличивает полевую всхожесть клубней на 14,8 %, превышая данный показатель при применении препарата Вита-план СП (10,8 %), биопрепарат Ж1 – на 7,6 %.

Таблица 2

Полевая всхожесть картофеля сорта Ред Скарлет, %

Вариант обработки	Период учета
	единичные всходы	массовые всходы
Контроль	27,3	74,5
Витаплан, СП	35,6	85,3
СХП 1	32,8	89,3
Ж 1	28,9	81,2
СХП 2	28,0	74,9
Ж 2	27,5	74,6
НСР 0,05	1,2	2,3

Проведенные фенологические наблюдения и данные биометрических измерений свидетельствуют о том, что изучаемые препараты не оказали отрицательного влияния на рост и развитие растений (табл. 3).

Все фазы роста и развития картофеля, определяемые по количеству побегов и высоте ботвы, наступали одновременно. Перед уборкой урожая в вариантах, где применялись биопрепараты на основе Bаcillus atrophaeus ВКПМ В-11474 с предпосадочным опрыскиванием дна борозды и двукратным проливом под корень растений, высота растений в течение всего периода наблюдений (от бутонизации до созревания клубней) существенно пре-

Таблица 3

Влияние биопрепаратов на биометрические показатели вегетативной массы картофеля сорта Ред Скарлет

Вариант обработки Период наблюдений бутонизация цветение созревание клубней побеги, штук высота, см побеги, штук высота, см побеги, штук высота, см Контроль 5,3 32,1 5,4 48,0 5,6 62,8 Витаплан, СП 5,7 36,5 5,8 50,8 6,5 65,4 СХП 1 5,4 35,9 4,9 60,2 6,4 69,8 Ж 1 4,8 32,2 5,0 59,5 6,3 67,7 СХП 2 5,5 34,8 6,0 58,7 6.2 65,4 Ж 2 5,4 33,3 5,5 57,5 5,8 62,9 НСР0,05 Fф < Fт 1,2 Fф < Fт 2,5 Fф < Fт 3,1 вышала показатели контрольного варианта и в сравнении со стандартным препаратом Вита-план СП – начиная с периода цветения и до созревания клубней.

Развитие Alternaria solani (R) во время первого учета (период цветения) на растениях картофеля в контрольном варианте составила 73,1 %, в варианте с трехкратным применением биопрепарата СХП1 – 35,2 %. При этом показатель биологической эффективности в варианте с применением испытываемого биопрепарата СХП1 составил 51,8 % и незначительно уступает коммерческому препарату Витаплан СП (55,5 %) (табл. 4).

Во время второго учета (налив клубней) показатели биологической эффективности (БЭ) применения биопрепаратов понизились на 2,2–6,8 %, за исключением варианта тройной обработки сухой препаративной формой биопрепарата (СХП1), где биологическая эффективность составила максимальное значение (52,7 %). В целом, тенденция положительного влияния биопрепаратов на снижение распространения и развития заболевания по вегетации в сравнении с контролем сохранилась. Перед уборкой урожая защитный эффект биопрепаратов ослабел, однако в варианте с трехкратным внесением биопрепарата СХП1 биологическая эффективность также максимальная – 29,2 % (см. табл. 4).

В целом, установлено, что применение испытываемых форм биопрепарата оказало положительное влияние на урожайность картофеля (табл. 5), как продовольственной, так и семенной фракции.

Применение биопрепаратов, оказавшее влияние на формирование и рост растений, снижение развития альтернариоза на картофеле способствовало повышению общей урожайности: в вариантах с двукратным опрыскиванием растений жидкой формой биопрепарата (Ж2) на 6,6 % (1,7 т/г), препаративной формой (СХП2) – на 11,2 % (2,9 т/г). Применение стандартного препарата Витаплан, СП показало увеличение урожайности на 14,53 % (3,7 т/г). В варианте с трехкратным применением жидкого биопрепарата (Ж1) прибавка урожайности составила 18,9 % (4,9 т/г). Предпосадочное опрыскивание дна борозды и двукратный пролив под корень препаративной формой (СХП1) обеспечило максимальное повышение урожайности на 19,8 % (5,1 т/г).

Максимальный эффект увеличения продовольственной фракции картофеля получен при применении препаративной формы Bаcillus atrophaeus ВКПМ В-11474 (СХП1) (5,3 т/га) в варианте опрыскивания дна борозды перед посадкой и двойным проливом под корень растений, тогда как двукратное опрыскивание растений как препаративной формой, так и жидкой формой оказывает максимальный эффект на формирование семенной фракции (урожайность на 4,4 т/г и 3,2 т/га соответственно).

Кроме этого, применение испытываемых форм препаратов оказало влияние на снижение содержания больных клубней в урожае, причем максимальный эффект достигнут при применении сухой препаративной формы (СХП) в обоих вариантах обработки.

Таблица 4

Действие биопрепаратов на распространение и развитие альтернариоза на картофеле сорта Ред Скарлет

Вариант обработки	Период наблюдений
	Цветение			Налив клубней			Созревание клубней
	Р	R	БЭ	Р	R	БЭ	Р	R	БЭ
Контроль	87,9	73,1	–	99,9	82,9	–	100.0	91,4	–
Витаплан, СП	72,3	32,5	55,5	90,2	41,6	49,8	96,9	65,2	28,7
СХП 1	69,9	35,2	51,8	89,5	39,2	52,7	99,6	64,7	29,2
Ж 1	78,8	36,9	49,5	94,8	42,7	48,5	99,4	64,9	28,9
СХП 2	74,7	38,2	47,7	92,5	45,4	45,2	99,3	66,8	26,9
Ж 2	75,4	39,8	45,6	94,7	47,9	42,2	99,8	67,1	26,6
НСР 0,05	Fф< F т	2,3	–	1,5	2,4	–	1,6	4,1	–

Примечание: Р – распространение болезни, R – Развитие болезни; БЭ – биологическая эффективность изучаемого препарата против заболевания.

Таблица 5

Влияние биопрепаратов на структуру урожая картофеля сорта Ред Скарлет

Вариант обработки	Урожайность,		В том числе по фракциям:
			продовольственная, диаметр > 55 мм		семенная, диаметр 55–35 мм		нестандарт диаметр менее 35 мм		брак, больные клубни (парша)
	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%
Контроль	25,8	100,0	6,4	24,8	12,9	50,0	5,9	22,9	0,6	2,3
Витаплан, СП	29,5	114,3	10,5	35,6	15,4	52.2	3,4	11,5	0,2	0,7
СХП1	30,9	119,8	11,7	37,9	15,2	49,2	3,9	12,6	0,1	0,3
Ж1	30,7	118,9	10,1	32,9	16,3	53,1	4,1	13,3	0,2	0,7
СХП2	28,7	111,2	8,0	27,9	17.3	60,2	3.3	11,5	0,1	0,4
Ж2	27,5	106,6	7,8	28.4	16,1	58,5	3,2	11,6	0,4	1,4
НСР 0,05	2,6	–	1,3	–	1,1	–	0,2	–	0,1	–

Выводы

Таким образом, применение биопрепарата СХП1 с предпосадочным опрыскиванием дна борозды и двукратным проливом под корень при выращивании картофеля Рэд Скарлет раннего срока посадки в условиях аридного климата и орошаемого земледелия Астраханской области способствует повышению совокупности показателей урожайности: повышение полевой всхожести на 14,8 %, эффективность против альтернариоза – 51,8 % и повышение урожайности на 19,8 %.