doi: 10.15389/agrobiology.2019.5.1024rus
УДК 633.11:632.4:632.9
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ
И ХИТОЗАНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
УРОЖАЙНОСТИ ПШЕНИЦЫ (Triticuma estivum L.)
Л.Е. КОЛЕСНИКОВ1, Э.В. ПОПОВА2, И.И. НОВИКОВА2,
Н.С. ПРИЯТКИН3, М.В. АРХИПОВ3, Ю.Р. КОЛЕСНИКОВА4,
Н.Н. ПОТРАХОВ5, B. VAN DUIJN6, А.С. ГУСАРЕНКО1
Создание эффективных и высокотехнологичных препаративных форм для микробиологической защиты растений — ключевая проблема сельскохозяйственной биотехнологии. В представленной работе нами выявлены различия в структуре урожая, интроскопических характеристиках зерна пшеницы и ее устойчивости к корневой гнили при применении полифункциональных препаратов нового поколения. Целью исследования было обоснование перспективности использования полифункциональных препаратов на основе микроорганизмов — антагонистов возбудителей болезней и хитозановых комплексов для защиты яровой мягкой пшеницы от корневой гнили и повышения урожайности, а также оценка качества зерна методами микрофокусной рентгенографии и газоразрядной визуализации. Экспериментальные исследования выполняли на яровой мягкой пшенице (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградская 6 в 2016-2017 годах (опытное поле Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова). Вегетационный период 2016 года характеризовался более благоприятными погодными условиями для возделывания пшеницы, чем 2017 год (незначительное колебание температуры и существенное количество выпавших осадков). Продуктивность пшеницы оценивали по энергии прорастания семян, длине проростка, фазе развития и высоте растения, числу, массе и длине корней, числу колосков в колосе, площади флагового и предфлагового листа, массе колоса и вегетативной части. На основании достоверных положительных изменений показателей продуктивности по сравнению с контролем биопрепараты были ранжированы по биологической эффективности следующим образом: в 2016 году — Витаплан, Ж (ООО «АгроБиоТехнология», Россия) > Витаплан, Ж + Хитозан II (опытный образец, ФГБНУ ВИЗР, смесь хитозанов 50 и 100 кДа с добавлением 0,1 % ванилина) > Гамаир, СП (ООО «АгроБиоТехнология», Россия) > Хитозан I (опытный образец, ФГБНУ ВИЗР, смесь хитозанов 50 и 100 кДа с добавлением 0,05 % салициловой кислоты) > Хитозан II; в 2017 году — Витаплан, Ж > Витаплан, СП > Витаплан, Ж + Хитозан II > Хитозан II. При совместном применении препарата Витаплан, Ж с хитозановым комплексом Хитозан II (смесь хитозанов с органическими кислотами с добавлением ванилина) в 2016 году отмечали достоверное изменение не только массы вегетативной части растения, но и массы колоса, в то время как один Хитозан II достоверно увеличивал только массу вегетативной части растений. В 2017 году в этом варианте для растений было характерно значительное увеличение площади флагового листа и массы корней — соответственно на 86,84 и 83,33 % по сравнению с контролем. В 2016 году применение Хитозана I (смесь хитозанов с органическими кислотами с добавлением салициловой кислоты) способствовало достоверному увеличению потенциальной урожайности пшеницы на 19,0 % (t = 3,0; р < 0,05) по сравнению с контролем, но не было выявлено существенных различий с контролем в вариантах с биопрепаратом Витаплан, Ж, комплексом Витаплан, Ж + Хитозан II и Хитозаном II. В 2017 году наибольший достоверный прирост урожайности 82,6 % (t = 7,2; p < 0,05), напротив, зарегистрировали в варианте Витаплан, Ж + Хитозан II. Максимальную эффективность против гельминтоспориозной корневой гнили проявляли биопрепарат Витаплан, Ж и комплекс Витаплан, Ж + Хитозан II. В варианте Витаплан, Ж + Хитозан II в 2016 году отмечалось снижение развития корневой гнили на 80 % по сравнению с контролем, а в 2017 году симптомов развития болезни не обнаружили, что может быть обусловлено менее благоприятными для развития корневой гнили метеоусловиями 2017 года по сравнению с 2016 годом. Потенциальная урожайность пшеницы достоверно положительно коррелировала с площадью проекции рентгенограммы, интегральной яркостью зерен и суммарной интенсивностью газоразрядного свечения. В наибольшей степени на структурно-функциональные характеристики зерна влияли Хитозан I, Хитозан II и комплекс Витаплан, Ж + Хитозан II. Возможно, эффективность изученных препаратов зависела от погодных условий, но в целом была положительной по основным указанным выше показателям. Таким образом, проведенные исследования убедительно показали перспективность использования полифункциональных препаратов, объединяющих полезные свойства штаммов микроорганизмов — антагонистов возбудителей болезней и хитозана как активатора болезнеустойчивости растений для защиты пшеницы от корневой гнили, повышения урожайности и улучшения качества зерна.
Ключевые слова: Triticum aestivum L., яровая мягкая пшеница, биопрепараты, хитозановые составы, структура урожая, корневая гниль, качество семян, микрофокусная рентгенография, газоразрядная визуализация.
L.E. Kolesnikov1, E.V. Popova2, I.I. Novikova2, N.S. Priyatkin3,
M.V. Arkhipov3, Yu.R. Kolesnikova4, N.N. Potrakhov5, B. van Duijn6, A.S. Gusarenko1
The developing of effective and high-tech preparations for microbiological plant protection is a crucial problem of agricultural biotechnology. In this paper, we revealed differences in the crop structure, grain introscopic characteristics and resistance of soft wheat plants to root rot when using novel multifunctional bioactive preparations. Our objective was to investigate effects of developed bioactive compositions based on microbial antagonists of plant pathogenic and chitosan complexes on spring soft wheat (Triticum aestivum L.) variety Leningradskaya 6. Plant protection against root rot, productivity and grain quality assessed by the methods of microfocus X-ray radiography and gas-discharge visualization were estimated in two-year field tests (Leningrad Province, 2016-2017). The weather conditions during growing season of 2016 were more favorable for wheat plants compared to 2017 due to a slight temperature fluctuation and a significant amount of precipitation. The number of spikelets per spike, flag and pre-flag leaf area, the weight of spike and vegetative parts were the indicators for wheat productivity, germination energy, seedling length, dynamics of plant growth phase and height, the number, length and weight of roots. According to significant positive influence of the studied compositions on yield structure, the biopreparations rank as follows: in 2016 — Vitaplan, Zh (ООО AgroBioTekhnologiya, Russia) > Vitaplan, Zh + Chitosan II (test preparation containing 50 and 100 kDa chitosans with the addition of 0.1 % vanillin, FSBSI VIZR) > Gamair, SP (ООО AgroBioTekhnologiya, Russia) > Chitosan I (test preparation containing 50 and 100 kDa chitosans with the addition of 0.05 % salicylic acid, FSBSI VIZR) > Chitosan II; in 2017 — Vitaplan, Zh > Vitaplan, SP > Vitaplan, Zh + Chitosan II > Gamair, SP > Chitosan II. In 2016, a combined use of Vitaplan, Zh and Chitosan II changed significantly not only the plant vegetative part weight, but also the spike weight, while separate use of Chitosan II significantly increased the vegetative biomass only. In 2017, the same combination of the biologicals made the flag leaf 86.84 % larger and the root weight 83.33 % higher compared to the control. In 2016, Chitosan I led to reliable 19.0 % increase (t = 3,0; р < 0.05) in potential grain yield compared to the control, however, there were no significant differences for Vitaplan, Zh, Chitosan II and their combination Vitaplan, Zh + Chitosan II. On the contrary, in 2017 Vitaplan, Zh + Chitosan II caused the maximum reliable (t = 7.2; p < 0.05) increase in yield (by 82.6 %). Vitaplan, Zh and Vitaplan, Zh + Chitosan II possess maximum efficiency against Helminthosporium root rot. Due to Vitaplan, Zh + Chitosan II, in 2016 root rot disease frequency was 80 % lower compared to the control, and in 2017 no symptoms were observed which may be due to less favorable weather conditions for root rot disease in 2017 compared to 2016. According to our findings, the potential grain yield in wheat correlates significantly and positively with grain X-radiographic projection area, integrated grain brightness and total intensity of the gas-discharge fluorescence. Chitosan I, Chitosan II and Vitaplan, F + Chitosan II have the greatest impact on grain structure and quality parameters assessed by X-ray and gas-discharge visualization. Perhaps the effectiveness of the studied drugs depended on weather conditions, but was generally positive in terms of the main assessed indicators. Thus, our data convincingly indicate the effectiveness of multifunctional biologics which combine microbial antagonists of fungal plant pathogens with chitosan, an activator of plant diseases resistance, to protect wheat against root rot, to increase grain yield with better quality.
Keywords: Triticum aestivum L., spring soft wheat, biological preparations, chitosan composition, yield structure, root rot, grain quality, microsofus X-ray, gas discharge visualization.
1ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный |
Поступила в редакцию |
