Влияние биопрепарата на рост и урожайность овса Вологодской области в условиях

Введение . Развитие агропроизводства экологически безопасными методами является одним из приоритетных направлений деятельности России, что отмечено в актуальных нормативных документах: в Стратегии научнотехнологического развития Российской Федерации (утверждена в Указе Президента РФ от 28.02.2024 № 145) и Стратегии развития производства органической продукции до 2030 года (распоряжение Правительства Российской Федерации от 04.07.2023 № 1788-р). Отметим, что проблема увеличения урожайности сельскохозяйственных культур особую значимость приобретает в Нечерноземной зоне России, которая характеризуется сложными и непостоянными агроклиматическими условиями, что не позволяют культурам в полной мере реализовать свой генетически запрограммированный потенциал.

Для интенсификации сельскохозяйственного производства используются разнообразные средства, однако применение именно препаратов микробиологического происхождения отвечает требованиям экологизации технологий, способствуя активизации роста и повышению продуктивности сельскохозяйственных культур. К сожалению, ассортимент таких препаратов, используемых в практике в настоящее время, крайне мал [1], а доля сельскохозяйственных организаций Европейского Севера России, где применяются биологические методы защиты растений, составляет всего 9,4 % [2].

При этом бактерии являются естественными производителями более 300 химических соединений, среди которых обнаружены ИУК, цианистый водород, 2,4-ДАФГ, сидерофоры, пиррол-нитрин, феназины, глюконовая кислота, липо-пептиды и пр. [3–5]. Кисломолочные бактерии относительно мало изучены с точки зрения повышения продуктивности растений, как правило, направление изучения данных организмов связанно с их ролью в заготовке сочных кормов [6, 7]. Однако данные микроорганизмы довольно конкурентноспособны, что позволяет им успешно существовать в почве и эффективно взаимодействовать в системе с растениями. Так, представители рода Lactobacillus повышают устойчивость растений к стрессорам, патогенам [8, 9], а также приводят к активации роста и развития растений [9, 10], установлено, что антимикробная и ростстимулирующая активность молочнокислых бактерий связана с продуцированием ими различных метаболитов [11, 12], в частности валериановой и масляной кислот [13], также эти бактерии способны к синтезу фитогормонов группы ауксина [14], что может способствовать более быстрому росту культур и накоплению сухого вещества.

Овес посевной (Avena sativa L.) является одной из важных зерновых культур, возделываемых на территории Нечерноземной зоны России, например в Вологодской области доля его посевов среди остальных зерновых растений составляет 18–22 % [15]. Овес прежде всего используется в качестве корма для скота, особенно молодняка. Кормовые достоинства зерна овса связаны с довольно высоким содержанием белка (9 %), крахмала (40–45) и жира (до 5 %) [16]. Кроме того, овес является неприхотливой культурой, что позволяет его успешно возделывать в Нечерноземной зоне России с ее изменчивыми погодными условиями.

Цель исследования – изучение действия препарата, созданного на основе живых бактерий штамма Lactobacillus buchneri 600, на ростовые и продуктивные параметры двух сортов овса посевного в условиях Вологодской области.

Задачи : осуществить постановку мелкоде-ляночного полевого эксперимента с овсом посевным сортов Лев и Яков; провести оценку ростовых показателей, содержания фотосинтетических пигментов и зерновой урожайности культуры.

Объекты и методы Постановка эксперимента осуществлялась с овсом посевным сортов Лев и Яков, которые допущены к использованию в Северо-Западном регионе Российской Федерации. В качестве действующего вещества использовался препарат «Натурост-Актив», созданный на основе живых бактерий штамма Lactobacillus buchneri 600 компанией ООО «Био-троф» (Санкт-Петербург, Россия). Бактерии культивировали на питательной среде, которая включала в себя свекловичную мелассу (2 %) и минеральные соли, источником азота служил нитрат натрия. В 1 мл препарата содержание живых бактерий исходного штамма составляло не менее 1∙10⁸ КОЕ.

Исследования проводились в рамках постановки мелкоделяночных полевых опытов на поле ФГБУН «Вологодский научный центр Российской академии наук» (ВолНЦ РАН) в 2021– 2022 гг. Почва на экспериментальных делянках – осушенная дерново-подзолистая средне- суглинистая. Повторность опыта – трехкратная, площадь учетной делянки – 2 м2. Посев происходил в соответствии с принятыми нормами высева – 5 млн семян на 1 га [17]. Перед посевом семена опытной группы инокулировали в рабочем растворе экспериментального препарата в концентрации 1 мл препарата на 1 л воды в течение 2 ч, семена контрольной группы замачивались в воде. Кроме того, на стадии кущения проводили опрыскивание филлосферы овса рабочими растворами согласно рекомендациям производителя в концентрации 1 л препарата на 1 га, с расходом рабочего раствора 300 л/га. Уход за культурами происходил в соответствии с общепринятыми агротехническими приемами, минеральные удобрения и пестициды не вносились. В течение вегетации на разных фазах развития проводили учет сырой и сухой массы опытных и контрольных растений, количества побегов и листьев. В фазах кущения и выметывания спектрофотометрическим методом определяли количественное содержание хлорофилла а, хлорофилла b, суммы хлорофиллов (а + b) и каротиноидов. Извлечение пигментов проводили с помощью 85 % раствора ацетона. В конце вегетации отбирался сноповый материал для оценки структуры урожая: при этом подсчитывали продуктивную кустистость, массу 1000 зерновок, а также общую зерновую урожайность культуры.

Статистическая обработка данных осуществлялась путем расчета однофакторного дисперсионного анализа с использованием пакета анализа данных программы MS Ехсеl. В таблицах и на рисунках представлены средние значения показателей и величины их средних арифметических ошибок. Различия с контролем статистически значимы на уровне р ⩽ 0,05.

Результаты и их обсуждение . Погодные условия вегетационных периодов 2021–2022 гг. исследований значительно отличались как по количеству осадков, так и по температурному режиму (табл. 1). Вегетационный период 2021 г. был жарким и сухим, но с переувлажненным августом, а 2022 г. – умерено теплым и влажным с холодным маем и сухим августом.

Таблица 1

Период	Средняя многолетняя норма		2021 г.		2022 г.
	Т, °C	Количество осадков, мм	Т, °C	Количество осадков, мм	Т, °C	Количество осадков, мм
Май	11,0	41,4	12,1	65,0	8,0	65,0
Июнь	14,5	59,6	19,1	31,0	16,0	61,0
Июль	17,9	66,3	19,1	27,0	19,2	81,0
Август	15,2	70,5	16,0	139,0	19,3	27,0
Вегетацион. период	14,7	237,8	16,6	262,0	15,6	234,0

Примечание : Т – средняя температура воздуха. Норма рассчитывалась на основании средних показателей за 2000–2019 гг.

Погодные условия вегетационного периода по годам исследований

Weather conditions of the growing season by years studies

В 2021 г. в период активного роста растений количество осадков было скудным, а средняя температура превышала среднюю норму на 1,2–4,5 °C, что существенно повлияло на ростовые процессы растений. В целом наиболее благоприятным для роста овса посевного и жизнедеятельности бактерий оказался 2022 г. с показателями, близкими к многолетней норме.

В начале вегетации у овса сорта Лев общая кустистость варианта с внесением биопрепарата имела тенденцию к превосходству над кон-

тролем на 8–14 %, по количеству листьев – на 2–4, по сырой массе на 2–8, по сухой массе – на 1–5 % (табл. 2). Овес сорта Яков, обработанный биопрепаратом, также превосходил контрольный вариант по общей кустистости до 8 %, по количеству листьев – на 6 %, по сырой массе – на 5–7 %, по сухой массе – на 5 %. Учитывая, что май 2022 г. был сырым и холодным, было ожидаемо, что растения в начале вегетации 2021 г. оказались лучше развиты (больше масса и количество листьев).

Таблица 2

Вариант опыта	Общая кустистость, шт.	Количество листьев, шт.	Сырая масса растения, г	Сухая масса растения, г
2021 г.
Овес Лев – контроль	1,4±0,20	6,3±0,3	1,26±0,10	0,220±0,016
Овес Лев – L. buchneri	1,6±0,15	6,5±0,4	1,36±0,08	0,232±0,014
Овес Яков – контроль	1,3±0,10	6,3±0,3	1,12±0,07	0,211±0,012
Овес Яков – L. buchneri	1,4±0,20	6,7±0,5	1,20±0,07	0,223±0,014
2022 г.
Овес Лев – контроль	1,2±0,10	4,4±0,2	0,57±0,04	0,109±0,008
Овес Лев – L. buchneri	1,3±0,05	4,5±0,2	0,58±0,05	0,110±0,008
Овес Яков – контроль	1,0±0,05	3,2±0,1	0,35±0,01	0,077±0,003
Овес Яков – L. buchneri	1,0±0,05	3,2±0,1	0,37±0,02	0,075±0,004

Таблица 3

Вариант опыта	Общая кустистость, шт.	Количество листьев, шт.	Сырая масса растения, г	Сухая масса растения, г
2021 год
Овес Лев – контроль	1,5±0,05	6,1±0,5	4,23±0,33	1,715±0,142
Овес Лев – L. buchneri	1,8±0,10	6,3±0,6	5,55±0,40*	2,025±0,107*
Овес Яков – контроль	2,0±0,2	6,4±0,4	2,09±0,18	0,585±0,056
Овес Яков – L. buchneri	1,5±0,2	7,7±0,7*	2,98±0,18*	0,794±0,049*
2022 год
Овес Лев – контроль	1,3±0,10	6,7±0,2	4,80±0,28	1,472±0,106
Овес Лев – L. buchneri	1,4±0,05	6,9±0,3	6,56±0,38*	2,180±0,130*
Овес Яков – контроль	1,0±0,01	5,6±0,1	3,93±0,20	1,179±0,112
Овес Яков – L. buchneri	1,1±0,05	5,9±0,3	4,34±0,16*	1,388±0,088*

* Различия с контролем статистически значимы на уровне р ⩽ 0,05.

Ростовые параметры овса в фазу начала кущения

Growth parameters of oats in the phase of tillering initiation

В фазу выметывания наблюдалось достоверное превосходство опытных растений над контрольными (табл. 3). Так, при внесении биопрепарата у овса сорта Лев сухая масса увеличилась в 2021 г. на 18 %, в 2022 г. – на 48 %, показатели сырой массы в опытных вариантах

превосходили контроль на 31 и 37 % соответственно. Овес сорта Яков показал увеличение сухой массы 2021 г. на 35 %, в 2022 г. – на 17 %, показатели сырой массы – на 42 и 10 % соответственно.

Ростовые параметры овса в фазу начала выметывания

Growth parameters of oats in the phase of the beginning of flapping

Известно, что накопление органического вещества определяется скоростью фотосинтетических процессов, при этом важной составляющей является содержание и активность пигментных единиц. Результаты исследований показывают, что содержание суммы хлорофиллов у опытных растений больше, чем в листьях кон-

трольных растений. Так, в опыте с овсом сорта Лев разница по содержанию хлорофилла а составила 11–19 %, хлорофилла b – 19–21, суммы хлорофиллов (а+b) – 13–19, каротиноидов – 13– 20 % (рис. 1). Схожая, но менее выраженная тенденция наблюдается в опыте с овсом сорта Яков (рис. 2).

■ Фаза кущения ■ Фаза кущения ■ Фаза начала выметывания ■ Фаза начала выметывания

Рис. 1. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях овса сорта Лев в опыте 2021 г.

Content of photosynthetic pigments in leaves of oats variety Lev in the 2021 experiment

■ Фаза кущения ■ Фаза кущения ■ Фаза начала выметывания ■ Фаза начала выметывания

Рис. 2. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях овса сорта Яков в опыте 2021 г.

Content of photosynthetic pigments in leaves of oat variety Yakov in the experiment 2021

Схожие результаты повышения продуктивного потенциала растений демонстрируют и другие исследователи. Например, в работе O.A.A.I. Al-Elwany et. al. (2023) показано увеличение количества пигментов и урожайности фенхеля при совместном действии бактерий Lactobacillus plantarum и Lactococcus lactis в сочетании с органическими удобрениями (навоз, птичий помет) [18].

Анализ структуры урожая овса показывает, что зерновая продуктивность была ниже в 2021 г. по сравнению с 2022 г. (табл. 4), что связано, как было отмечено выше, с отличными погодными

условиями. Использование экспериментального препарата, созданного на основе L. buchneri 600 , оказало положительное влияние на продуктивность овса. Так, зерновая урожайность сорта Лев в 2021 г. возрастала относительно контроля на 13 %, в 2022 г. – на 18, сорта Яков – на 10 и 16 % соответственно. Вероятно, засушливые условия 2021 г. оказались менее благоприятными для жизнедеятельности L. buchneri 600 , эффективность от внесения которых оказалась выше в условиях влажного вегетационного периода.

Таблица 4

Год	Вариант	Масса зерна, ц/га	Продуктивная кустистость, шт.	Масса 1000 зерновок, г
2021	Овес Лев – контроль	12,8±1,2	1,0±0,05	32,8±0,3
	Овес Лев – L. buchneri	14,5±1,1	1,1±0,05	32,9±0,4
	Овес Яков – контроль	17,7±0,9	1,0±0,05	30,9±0,3
	Овес Яков – L. buchneri	19,5±0,8*	1,1±0,05	32,6±0,4*
2022	Овес Лев – контроль	19,6±0,2	1,0±0,05	33,1±1,8
	Овес Лев – L. buchneri	23,2±2,1*	1,2±0,05	34,4±1,9
	Овес Яков – контроль	21,8±1,2	1,0±0,05	31,7±1,1
	Овес Яков – L. buchneri	25,3±0,9*	1,2±0,05	33,5±0,9

* Разница по сравнению с контролем статистически достоверна при р ⩽ 0,05.

Отметим, что бактерии Lactobacillus buchneri 600 оказывали положительное действие также на рост и продуктивность ячменя, клеверотимофеечной травосмеси, а также горохоовсяной травосмеси [19]. Кроме того, имеются данные о положительном влиянии данного биопрепарата на рост сорго сахарного [20–21].

Заключение . Таким образом, внесение биопрепарата, созданного на основе живых кисломолочных бактерий L. buchneri 600, способствовало активации ростовых процессов овса в условиях Вологодской области, о чем свидетельствуют несколько большие показатели сырой и сухой массы опытных растений относительно

контроля. Увеличение сухой массы, вероятно, связано с изменениями в работе фотосинтетического аппарата. Так, результаты эксперимента показали увеличение концентрации фотосинтетических пигментов в листьях опытных растений на 11–20 %. Более активный рост в течение вегетации не мог не сказаться на итоговой зерновой продуктивности, которая при действии испытуемого препарата возросла на 10–18 % в зависимости от условий года выращивания и сорта овса. Увеличение зерновой продуктивности происходит за счет некоторого возрастания продуктивной кустистости и увеличения массы зерновки.