Влияние световых режимов в комбинации с бактериями (Bacillus subtilis 10-4) на декоративность лилий

Введение. Выгонка луковичных культиваров в защищенном грунте в течение всего года занимает одно из ведущих мест в производстве цветочной продукции [1]. Благодаря высокой декоративности лилии достаточно популярны и широко распространены при выращивании в зимневесенний период. Однако в это время (с января по март) качество получаемого срезочного материала может быть сильно ухудшено (удлинение стебля, бледная окраска листьев, отсутствие цветения). Для полноценного роста и развития растений самым главным абиотическим фактором является солнечный свет, но иногда и его бывает недостаточно [2]. В этом случае для дополнительного освещения необходимо использовать источники искусственного света. В этом плане особый интерес представляют светодиоды, которые характеризуются высокой эффективностью излучения, длительностью срока службы, компактными размерами, низкой температурой, узким диапазоном спектра и технической надежностью [3]. Итоги современных исследований по светокультуре могут быть использованы в понимании особенностей влияния разных световых спектров на культивары, а также применяться при выгонке луковичных растений в условиях теплиц и оранжерей [4].

Опыт указывает на необходимость более широкого применения средств защиты и новых форм биологических удобрений. В последнее время в современных исследованиях ученые используют биопрепараты, созданные на основе бактерий. Они образуют споры, которые долго сохраняют жизнеспособность и являются устойчивыми к различным повреждениям [5]. В этом плане повышенное внимание представляют Bacillus subtilis , которые в течение всего вегетационного периода могут влиять на метаболизм растений-хозяев в результате колонизации их тканей [6].

Согласно литературным данным, исследования по выявлению влияния оптимальных источников освещения в комбинации с полезными рост-стимулирующими бактериями на ускорение роста и развития, а также повышение декоративности цветочных культур на данный момент не проведены, поэтому являются особенно актуальными.

Цель исследования – изучение эффективности действия разных световых спектров на декоративные качества Lilium × hybridа ‘Trendy Savannah’, инокулированных штаммами эндо- фитных бактерий Bacillus subtilis 10-4, в условиях закрытого пространства.

Объекты и методы. Объектом исследования является многолетнее декоративное луковичное растение Lilium × hybrida ‘Trendy Savannah’. Сорт неприхотлив, подходит для выращивания в контейнерах и горшках [7].

Исследования по выращиванию лилий под светодиодными излучателями проводили в закрытом помещении в 2021–2022 гг. Опытные культуры произрастали в пяти боксах (1,5 × 1,5 м), из которых четыре были оснащены светодиодными лампами со следующими световыми режимами: красный (условное обозначение R) -длина волны 660 нм; белый (W) - 35 % синий (400–500 нм), 49 % средний (500–600 нм), 16 % красный (600–700 нм); синий (B) - длина волны 460 нм; красный + синий (R + B) - 70 % красный (600–700 нм), 30 % синий (460 нм). Пятый бокс являлся контрольным вариантом c лампами дневного света (Day L).

Свет обеспечивали светодиодные модули (LED). Спектры мониторили с помощью люксметра Sekonic. В боксах интенсивность света составляла 250 ± 10 µmol m-2 s-1. Во время проведения опыта поддерживали специальные контролируемые условия: относительная влажность воздуха – 50 ± 5 %, температура воздуха – 22 ± 3 °C, фотопериод – 16-часовой.

Динамику роста определяли путем измерения высоты растений каждые 7 дней. В период от появления всходов до первого цветения отмечали количество и размеры листьев, высоту и толщину побегов при помощи цифрового штангенциркуля «Эталон». Математическую обработку данных проводили по стандартной методике [8] с применением программ MS Excel, Statistica 10 Agros 2.13. Декоративные признаки оценивали по методике госсортоиспытания [9]. В уточнении окраски соцветий использовали цветовую шкалу Королевского общества садоводов (RHS). Плотность соцветия находили по соотношению числа одновременно цветущих цветков в соцветии на длину цветоноса в соответствии с методикой А.С. Кашина [10].

Луковицы лилий в опытных вариантах перед посадкой замачивали в растворе с Bacillus subtilis 10-4 (105 KOE/мл) (Bs), в контрольном (К) – в воде, с продолжительностью 30 мин. Подготовленные луковицы высаживали в контейнеры с тор-фогрунтом и помещали в боксы с разными спектрами света. Ниже представлена расшифровка вариантов опытов: «K-R» - необработанные луковицы (контроль), красный спектр; «Bs-R» - обработанные луковицы (бактерии), красный спектр; «K-W» - контроль, белый спектр; «Bs-W» - бактерии, белый спектр; «K-B» - контроль, синий спектр; «Bs-B» - бактерии, синий спектр; «K-R+B» - контроль, красный + синий спектры; «Bs-R+B» - бактерии, красный + синий спектры; «K-Day L» - контроль, дневной свет; «Bs-Day L» -бактерии, дневной свет.

Результаты и их обсуждение. По результатам наблюдений за сезонным ритмом развития выявлено, что отрастание луковиц начинается через 6 сут после посадки (28.03±2). Во всех вариантах опыта растения достигли генеративной фазы, за исключением «K-Day L». Самый короткий период от отрастания до начала цветения наблюдался в варианте «Bs-В» (29 сут); самый продолжительный – в «Bs-Day L» и «Вs-W» (43 сут). В остальных случаях этот период составил от 36 до 40 сут. Самое раннее начало бутонизации отмечено в вариантах

«K-R+B» и «Bs-B» (05.04±2), самое позднее – в «Bs-Day L» (19.04±2); в остальных – 12.04±2. Самое раннее наступление фазы цветения отмечено в варианте «Bs-B» (26.04±2); самое позднее – в «К-W» и «Bs-Day L» (10.05±1). Продолжительность фазы цветения составляла: 7–10 суток в «К-W», «Bs-Day L», «К-R», «Bs-R+B» и «Bs-W»; 13–14 сут – в «Bs-R», «К-R+B» и «К-B»; 17 сут – в «Bs-B».

В результате анализа динамики роста выделили группы с различной интенсивностью прироста в разные периоды вегетации: в фазе бутонизации - с одним пиком роста («К-R», «К-R+B», «К-W», «К-Day L» и «Bs-Day L»); с двумя пиками роста («Bs-R», «К-B», «Bs-B» и «Bs-W»); в фазе цветения - с тремя пиками роста («Bs-R+B»).

Максимальная высота растений отмечена в варианте «К-R» (36,3±2,3 см), минимальная – в «Bs-W» (23,8±4,9). Обнаружено, что в контрольных версиях показатели по высоте растений лучше, чем при обработке бактериями (рис.).

Некоторые морфометрические показатели лилий в разных спектрах света (средние значения по годам): К – контрольный вариант опыта; Bs – варианты с бактерией; R – красный спектр света; В – синий спектр; W – белый спектр; Day L – естественное освещение

Наибольшее количество листьев (152,6 ± 13,7 шт.) и их прирост (90 ± 2,1 шт.) наблюдали в варианте «К-В», наименьшее – в «Bs-W» (95,6 ± 14,3 и 35,5 ± 1,2 шт. соответственно). Выявлено, что обработка луковиц B. subtilis 10-4

увеличила количество листьев и их прирост в боксах с красным, красным + синим световыми спектрами и при естественном освещении (см. рис.).

Наибольшую длину листа наблюдали в опыте «К-Day L» (5,9 ± 0,1 см), наименьшую – в «К-R+B» (3,9 ± 0,1 см). Выявлено, что в варианте «К-B» листовые пластины короче, чем в «К-R», что подтверждается данными В.И. Маляровской [11]. В боксе c синим излучением длина листьев каждого варианта одинакова (4,5 ± 0,3 см), но прирост больше у обработанных луковиц (см. рис.). В белом спектре максимальный прирост имеет одинаковые значения (3,3 см), но длина листьев больше в контрольном варианте. Таким образом, обработка луковиц бактериями положительно повлияла на длину листьев только в варианте «R+B».

Самые широкие листья наблюдали в варианте «К-Day L» (1,0 ± 0,1 см), самые узкие листья – в «Bs-R+B» (0,8 ± 0,1 см). На показатель «ширина листа» обработка бактериями не оказала положительного влияния. Толщина листа варьировала от 0,3 («Bs-R+B» в период бутонизации) до 0,6 мм («К-R» в фазе отрастания). Обработка луковиц бактериями повысила показатели толщины листа только в синем световом спектре.

Выявлено, что обработка луковиц B. Subtilis 10-4 положительно повлияла на число метамеров и диаметр стебля в синем и красном + синем световых спектрах. Наибольшее число метамеров наблюдали в «К-Day L» в период отрастания (28 ± 2,5 шт.), наименьшее – в «Bs-W» в начале фазы бутонизации (10,7 ± 2,4 шт.). Диаметр стебля варьировал от 0,8 («К-R», «Bs-R», «К-R+B», «К-В») до 0,9 см («Bs-R+B», «Bs-B», «К-W», «Bs-W», «Bs-Day L» и «К-Day L»).

Максимальная длина метамеров отмечена в варианте «К-R» (3 ± 0,1 см), минимальная – в «Bs-R+B» (1,5 ± 0,1 см). Положительное влияние бактерий на этот параметр обнаружено только при естественном освещении.

Наиболее длинный цветонос отмечен в конце фазы бутонизации в варианте «К-R» (6,3 ± 0,4 см), самый короткий – в «Bs-R+B» в этой же фазе (4,1 ± 0,3 см). Максимальный его прирост в сутки наблюдали в фазе бутонизации, и он колебался от 0,2 («Bs-W») до 0,5 см («Bs-Day L»). Выявлено, что в вариантах опыта с использованием бактерий рост цветоноса замедлялся.

Самые длинные цветоножки наблюдали в конце фазы бутонизации в варианте «К-R» (3,4 ± 0,2 см), самые короткие – в «Bs-R+B» в эту же фазу (2,1 ± 0,1 см). Максимальный их прирост в сутки в фазе бутонизации составил 0,3 см («К-W»), минимальный – 0,1 см («Bs-R+B», «Bs-W», «Bs-B»). Положительное влияние бактерий на длину цветоно- жек обнаружено только при естественном освещении.

Максимальную высоту цветка наблюдали в варианте «К-R+B» (9,3 ± 1,3 см), минимальную – в «Bs-R+B» (6,5 ± 0,3 см). Положительное влияние бактерий на этот параметр обнаружено в красном спектре и при естественном освещении.

Во всех вариантах опыта длина внешних лепестков больше, чем внутренних; ширина, наоборот, больше у внутренних лепестков. Самый длинный и широкий внешний лепесток был характерен цветкам в варианте «К-R» (9,1 ± 0,2 и 3,2 ± 0,2 см соответственно), самый короткий – в «Bs-B» (8,1 ± 0,1 и 2,6 ± 0,1 см). Длина внутренних лепестков варьировала от 7,7 («Bs-B») до 8,9 см («Bs-Day L»), ширина – от 3,1 («Bs-B») до 3,9 см («Bs-R+B» и «К-W»). Положительное влияние бактерий на эти параметры выявлено только при естественном освещении, так как растения в контрольном варианте, не обработанные бактериями, завязали бутоны, но не достигли фазы цветения.

Максимальное количество бутонов было сформировано в варианте «Bs-Day L» (8,7 ± 0,9 шт.), минимальное – в «Bs-W» (5,3 ± 1,2 шт.). Таким образом, бактерии положительно повлияли на число бутонов только при естественном освещении.

Наибольшее общее количество цветков наблюдали в варианте «Bs-B» (3,3 ± 0,7 шт.), наименьшее – в «Bs-Day L» (0,3 шт.). Следовательно, бактерии положительно повлияли на данный параметр при синем и естественном освещении. Количество одновременно цветущих цветков на цветоносе варьировало от 0,3 («Bs-Day L») до 2 шт. («Bs-R+B»). Соответственно наибольшая плотность соцветия отмечена в варианте «Bs-R+B» (0,45 шт/см), наименьшая – в «Bs-Day L» (0,07 шт/см). Во всех вариантах опыта обработка бактериями повысила плотность соцветия, исключение составили образцы в красном световом спектре.

Наибольший диаметр цветка наблюдали в вариантах «К-В» (13,8 ± 0,2 см) и «Bs-Day L» (13,7 ± 0,4 см), наименьший – в «К-R+B» (10,7 ± 0,7 см). Положительное влияние бактерий на данный признак проявляется при красном, красном + синем и естественном освещении.

Продуктивность цветения оценивали по проценту раскрывшихся цветков от общего количества бутонов. Наибольшую продуктивность цветения наблюдали в варианте «Bs-B» (56 %), наименьшую - в «Bs-Day L» (4 %). Установлено, что обработка бактериями повышает продуктивность цветения в синем и красном световых спектрах, а также при естественном освещении, по сравнению с контролем.

Выявлено, что при естественном освещении окраска долей околоцветника снаружи (фиолетовый - Purple 75B) отличается от окраски внутри (красно-фиолетовый - Red-Purple 68C), тогда как в изучаемых световых спектрах окраска внутренних долей на один тон ярче, чем окраска внешних.

Во всех вариантах опыта доли околоцветника снаружи и внутри под влиянием красного и красного + синего спектров окрашиваются в серо-фиолетовый цвет; под влиянием белого спектра – в красно-фиолетовый; под влиянием синего спектра в контрольном варианте - в красно-фиолетовый, а при обработке бактериями – в серо-фиолетовый. Следовательно, бактерии оказали влияние на окраску долей околоцветника при синем свете.

При оценке декоративных качеств лилий по 100-балльной шкале максимальное количество баллов набрали варианты «Bs-B» (88 баллов), «К-R» (90 баллов) и «Bs-R+B» (95 баллов).

Обработка бактериями оказала положительное влияние на размер цветка, показатели соцветия (размер, форма, количество цветков, плотность и правильность расположения цветков), обилие и длительность цветения во всех вариантах, за исключением варианта «Bs-R».

Таким образом, выявлено, что для получения высокодекоративного материала наиболее перспективно использовать вариант «Bs-R+B». Полученные результаты полностью согласуются с данными, представленными в работах ряда авторов [1, 12].

Оценка изменчивости морфометрических параметров проведена методом двухфакторного дисперсионного анализа. В качестве первого фактора (А) использовали B. subtilis 10-4, в качестве второго (B) - разные световые режимы. Дисперсионный анализ показал, что влияние фактора А значимо для высоты растений и цветка; длины метамеров, цветоножек и цветоноса; длины и ширины внешних лепестков; длины внутренних лепестков. Доля дисперсии признаков варьирует от 7,7 до 21,5 %. Влияние фактора А на остальные параметры не является статистически значимым.

Влияние фактора B значимо для высоты растений и цветка; количества листьев и метамеров; длины метамеров; длины и ширины внешних лепестков; длины и ширины внутренних лепестков; диаметра цветков; общего количества цветков. Доля дисперсии варьирует от 26,3 до 62,2 %. Влияние фактора B на остальные параметры не является статистически значимым.

Совместное воздействие факторов (А × В) значимо для высоты цветка и их количества. Доля дисперсии варьирует от 28,9 до 32,9 %. Общее влияние факторов А × В на остальные параметры не является статистически значимым.

Заключение. На основе проведенного исследования выявлено, что использование светодиодных излучателей разного спектра света, а также обработка луковиц лилий эндофитными бактериями имеют прямое влияние на рост и развитие растений. Показано, что самое раннее начало бутонизации и фазы цветения, а также наиболее длительный период цветения отмечены в варианте «Bs-B».

Выявлено, что B. subtilis 10-4 по-разному проявляет свое действие на биометрические характеристики Lilium×hybridа ‘Trendy Savannah’ в разных световых спектрах. Так, в красном, красном + синем спектрах и при естественном освещении обработка луковиц бактериями увеличила параметры «количество листьев» и их прирост. В синем спектре наблюдали наибольшую толщину листа; в красном + синем - длину листа; в синем и красном + синем - число метамеров и диаметр стебля; в красном и естественном освещении - высоту растений.

Отмечено, что для получения высокодекоративного материала в условиях закрытого помещения наиболее перспективно применять сочетание красного и синего световых спектров в комбинации с бактерией B. subtilis 10-4.