Влияние культур Bacillus Subtilis на развитие болезней листового аппарата сахарной свеклы

В последние десятилетия проблема использования в сельском хозяйстве химических средств защиты растений обостряется за счет их негативного действия на окружающую среду и получаемую продукцию. Интенсивное применение фунгицидов, гербицидов, инсектицидов против болезней, сорняков и вредителей в сельхозпроизводстве приводит к снижению плодородия почвы и качества продукции, сокращению агрономически ценных микроорганизмов. Под влиянием химических средств загрязняется окружающая среда, что сопровождается нарушением круговорота азота, снижением су-прессивности почвы, а выработка резистентности у фитопатогенов к пестицидам приводит к нежелательному увеличению норм расхода химикатов [1, 2]. Таким образом, повышается актуальность биологической защиты растений. Для восстановления гомеостаза микробного сообщества почвы, получения высокой и экологически безопасной продукции необходимо использовать биологические способы борьбы с заболеваниями сахарной свеклы. Для этого разрабатываются микробиологические биопрепараты на основе штаммов микробов-антагонистов фитопатогенов. Один из них – Bacillus subtilis , аборигенный штамм, который, адаптируясь к природным условиям места обитания, проявляет антагонистические свойства по отношению возбудителям заболеваний сахарной свеклы. К тому же, у многих видов рода Bacillus установлено продуцирование в почву физиологически активных веществ. Поэтому цель исследований – создать систему защиты сахарной свёклы от болезней листового аппарата на основе наиболее перспективных аборигенных штаммов Bacillus subtilis – антагонистов почвенных патогенов [3, 4].

Материалы и методы

Исследования проводили в полевых условиях на новом опытном поле ВНИИСС в посевах сахарной свеклы в зернопаропропашном севообороте с чередованием культур: пар – озимая пшеница – сахарная свекла – ячмень. Технология возделывания культуры – общепринятая для ЦЧР. Для посева использовали семена диплоидного гибрида РМС 127. В качестве объекта исследования были взяты штаммы бактерий-антагонистов Bacillus subtilis 20 и 17(8) , выделенные из ризосферы сахарной свеклы и почвы. Культуры хранятся в коллекции эффективных микроорганизмов в лаборатории агроэкологических методов исследований свекловичных агроценозов ВНИИСС.

Микроорганизмы поддерживаются методом периодических пересевов на твердой питательной среде МПС. В полевом опыте посевы сахарной свеклы опрыскивали суспензией штаммов Bacillus subtilis 20 и 17(8) (использовалась водопроводная вода) с титром жизнеспособных бактериальных клеток 10¹⁰ КОЕ/мл. Расход рабочей жидкости – 200 л/га. В качестве контроля был взят вариант без обработки бактериальной суспензией, а в качестве стандарта – вариант с обработкой препаратом Алирин-Б. Учет основных болезней листового аппарата проводили в соответствии с «Основными методами фитопатологических исследований» под ред. Чумакова Е.А. (1974), а также «Рекомендациями по учету и выявлению вредителей и болезней…» (1984) [3, 5, 6].

Урожайность корнеплодов учитывали количественно-весовым методом путем подсчета и взвешивания корнеплодов с учетных делянок [7], сахаристость корнеплодов – определяли на автоматической поточной линии VENEMA , сбор сахара – расчетным методом [7].

Схема полевого опыта включала следующие варианты:

• 1)    Контроль;

• 2)    Эталон – обработка биопрепаратом «Алирин-Б» превентивно, 0,26 × 10⁹ Bacillus subtilis визр-10/м²

• 3)    Обработка штаммом Bacillus subtilis 17(8) превентивно, 2×10¹⁰ кл/м²;

• 4)    Обработка штаммом Bacillus subtilis 20 превентивно, 2×10¹⁰ кл/м²;

Повторность опыта – 4-x кратная. Площадь делянки 54 м2. Расположение делянок систематическое [6, 11].

Результаты и обсуждение

Нерациональное использование химических средств защиты привели к деградации почвенного покрова, в частности, увеличению фитотоксичности, что изменяет соотношение групп микроорганизмов в сторону увеличения патогенной микрофлоры. Болезни растений снижают урожай на 16% [8, 12-15]. Обработка растений по вегетации Bacillus subtilis снижает интенсивность развития или распространенность заболеваний сахарной свеклы, за счет антагонистических свойств штамма по отношению к возбудителям заболеваний свекловичной культуры. В результате работы на полевом опыте были определены основные заболевания сахарной свеклы (таблица 1).

Таблица 1.

Болезни листового аппарата сахарной свеклы

Table 1.

Diseases of the leaf apparatus of sugar beet

Вариант Variant	Альтернариоз Alternaria		Церкоспороз Cercospora		Желтуха Jaundice		Фомоз Phoma	Мучнистая роса Powdery mildew
	R(%)	P(%)	R(%)	P(%)	R(%)	P(%)	Р%	R(%)	P(%)
Контроль Control	0,53	10,33	0,33	6,30	5,47	20,77	14,3	0,60	5,00
Алирин-б Alirin-b	0,53	10,00	0,13	3,10	3,57	13,23	8,95	0,53	4,00
Bacillus subtilis 20	0,40	8,33	0,27	5,27	4,47	16,03	12,01	0,57	4,00
Bacillus subtilis 17(8)	0,37	8,33	0,30	4,43	2,67	10,17	12,33	0,37	2,67

R – интенсивность развития болезни, Р – распространенность болезни

R is the intensity of the disease, P is the prevalence of the disease

Возбудитель церкоспороза – гриб Cercospora beticola Sacc . Болезнь приводит к увеличению содержания восстанавливающих сахаров, использование сахара в общем метаболизме сокращается. При церкоспорозе усиливается транспирация, что приводит к снижению веса корнеплода [8].

В условиях вегетационного периода 2023 года церкоспороз не получил значительного распространения. Так в контрольном варианте интенсивность развития болезни составила 0,33%, а распространенность – 6,3%. Использование препарата «Алирин-Б» способствовало сдерживанию интенсивности развития до 0,13%, а распространенности – до 3,10%. По результатам исследования препарат действительно способствует сдерживанию распространения и развития церкоспороза.

При обработке посевов Bacillus subtilius 20 и Bacillus subtilius 17(8) интенсивность развития церкоспороза составляла 0,27 и 0,30%, а распространенность – 5,27 и 4,43% соответственно. Обработка штаммами Bacillus subtilius 20 и 17(8) несколько улучшает состояние растений и защищает от болезни.

Фомоз (зональная пятнистость). Возбудителем болезни является гриб Phoma betae Frank . Вредоносность болезни велика, так как она приводит к снижению сахаристости, уменьшению урожая семян и их всхожести [8-10].

Обработка биологическим препаратом «Алирин-Б» имеет достаточно высокий уровень защиты растения от болезни: распространенность фомоза составила 8,95% (в контроле – 14,2) Однако, стоит отметить, что обработка суспензией Bacillus subtilius 20 и 17(8) так же имеет положительный результат и можно сделать вывод, что обработка превентивно в дозе 2×10¹⁰ кл/м² имеет тенденцию к защите растений сахарной свеклы от болезни.

Альтернариоз. Болезнь начинается с повреждения краев листьев, распространяясь к середине листа, и имеет вид бурых пятен. Возбудителем заболевания является Alternaria alternata. Поражение альтернариозом отмечается во время вегетации, интенсивность развития нарастает к концу вегетации при продолжительной дождливой погоде [8].

Наиболее сильная распространенность заболевания отмечена в контроле и при обработке «Алирин-Б» до 10,33%, а интенсивность развития – до 0,53%.

Использование при обработке посевов Bacillus subtilius 20 и Bacillus subtilius 17(8) снижает распространенность до 8,33%, а интенсивность развития до 0,40 и 0,37% соответственно.

Мучнистая роса (эризифоз). Признаки болезни проявляются в виде мучнистого налета, который покрывает обе стороны листовой поверхности. Возбудителем болезни является гриб Erysiphe communis Grev f. sp. Betae Jacz . Болезнь приводит к раннему отмиранию листьев, уменьшению урожая корнеплодов в среднем на 11%, сахаристости – на 0,5–1,5%, показатель лежкости корнеплодов при хранении снижается [8].

Обработка посевов «Алирин-Б» и Bacillus subtilius 20 и 17(8) способствовала снижению распространения мучнистой росы до 4,00–2,67%, а интенсивность развития болезни до 0,53–0,37%, что подтверждает возможности штамма защищать растения от патогенов.

Вирусная желтуха. Желтуха сахарной свеклы вызывается двумя видами вирусов: Beet yellow и Beet mild yellowing virus , с преобладанием первого вида, проявляется в середине вегетации и представлена на более старых листьях в виде пожелтения, которое начинается с края листа и увеличивается к середине. Постепенно все листья желтеют. Заболевание способствует снижению урожая корнеплодов и их сахаристости, а также увеличению содержания мелассы, азотных веществ и зольных соединений [8].

По результатам исследований желтуха наиболее интенсивно развитое и распространенное заболевание на опыте, что связано с быстрым развитием болезни от очага заражения. Так, контрольный вариант имеет интенсивность развития 5,47%, распространенность 20,77%.

Обработка препаратом «Алирин-Б» снижает интенсивность развития желтухи до 3,53%,

Безлер Н.В. и др. Вестник ВГУИТ, 2024, Т. 86, №. 4, С. 116-121 а распространенность – до 13,21%, что доказывает эффективность препарата. Обработка суспензией Bacillus subtilius 20 снижает интенсивность и распространенность заболевания до 4,47 и 16,03 соответственно. При обработке суспензией Bacillus subtilius 17(8) интенсивность развития и распространенность имеет самые маленькие показатели: 2,67% и 10,17% соответственно, что позволяет говорить о том, что обработка защищает листовой аппарат сахарной свеклы [16-20].

Благодаря изменениям в ризосфере и фотосинтетическом аппарате культуры сахарной свеклы при внесении штаммов антагонистов-патогенов создана предпосылка для повышения ее продуктивности. Интегральным показателем продуктивности сахарной свеклы служит сбор сахара с гектара, который в большей степени связан с ее урожайностью (таблица 2).

Таблица 2.

Продуктивность сахарной свеклы

Table 2.

Productivity of the sugar beet

Вариант Variant	Урожайность Productivity		Сахаристость Sugar content		Сбор сахара Sugar harvest
	т/га	±d	%	±d	т/га	±d
Контроль Control	17,2		18,42		3,17
Алирин-Б Alirin-b	22,4	5,2	18,01	-0,41	4,03	0,86
B.subtilis 20	27,9	10,7	17,92	-0,50	4,99	1,82
B.subtilis 17 (8)	24,1	6,9	18,39	-0,03	4,43	1,26
НСР 05		3,6		-

Урожайность сахарной свеклы в контроле составила 17,2 т/га. Следует отметить, что по объективным причинам сахарную свеклу посеяли 29 мая. Удобрения не вносили. Обработка листового аппарата штаммами Bacillus subtilis 20, Bacillus subtilis 17/8, способствовала росту урожайности корнеплодов до 27,9 и 24,1 т/га (прибавка урожая – 10,7 и 6,9 т/га). Достоверного влияния на сахаристость корнеплодов выявлено не было: его содержание составило 17,92 и 18,29%. Несмотря на это, был отмечен рост сбора сахара с гектара на 1,82 и 1,26 т/га за счет увеличения урожайности корнеплодов.

Заключение

Согласно результатам исследований препарат «Алирин-Б» имеет высокую степень защиты от наиболее распространенных заболеваний сахарной свеклы, однако результаты доказывают, что суспензии Bacillus subtilius 20 и 17(8) действуют аналогично препарату «Алирин-Б», и даже в некоторых случаях проявляют себя более эффективно. Обработка листового аппарата сахарной свеклы микроорганизмами-антагонистами Bacillus subtilis 20 и Bacillus subtilis 17/8 способствовала росту урожайности корнеплодов. Это связано с тем, что интродуценты успешно заселяли филлоплану развивающихся растений и почву, оптимизировали структуру микробного сообщества, способствовали снижению заболевания листового аппарата сахарной свеклы.