CC BY
46
УДК 634.7:631.53
влияние ШТАММОВ БАКТЕРИй РОДА BACILLUS НА РАЗМНОЖЕНИЕ ЧЕРНОй СМОРОДИНы ОДРЕВЕСНЕВШИМИ ЧЕРЕНКАМИ
A.А. БЕЛЯЕВ1, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой
М.В. ШТЕРНШИС1, доктор биологических наук, профессор
Т.В. ШПАТОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
B.И. ЛУТОВ2, кандидат сельскохозяйственных наук, председатель
A.A. ЛЕЛЯК3, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
A.И. ЛЕЛЯК3, директор
B.В. ЮДУШКИН3, руководитель проекта
Новосибирский ГАУ
2СХА «Сады Сибири»
3Научно-производственная фирма «Исследовательский центр»
E-mail: belyaev.an.ar@gmail.com
Резюме. Исследования проводили с целью испытания влияния штаммов бактерий рода Bacillus на вегетативное размножение растений черной смородины одревесневшими черенками. Производственные опыты выполнены в 2010-2012гг. в условиях питомника сельскохозяйственной артели «Сады Сибири» Новосибирской области. Объекты исследования - укореняемые из одревесневших черенков растения черной смородины сортов Ксюша и Лама; штаммы бактерий из коллекции культур НПФ «Исследовательский центр» (B. subtilis ВПКМ В-10641, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. licheniformis ВКПМ В-10562), а также экспериментальный бактериальный препарат Фитоп 8.67 на основе смеси штаммов B. subtilis ВПКМ В-10641, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10643. Поверхность почвы рядом с высаженными черенками опрыскивали рабочей жидкостью, содержащей бактериальные штаммы в концентрации 105 КОЕ/мл, с последующим промачиванием её поливной водой на глубину слоя 10... 15 см. Под влиянием штаммов B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 и B. subtilis ВКПМ В-10641 длина однолетнего прироста побегов относительно контроля увеличивалась на 22,9.38,7%. Обработка штаммами B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641 или смесевым препаратом Фитоп 8.67 обеспечивала рост длины корневой системы на 42,5...53,8%; при использовании штамма B. subtilis ВКПМ В-10641 или препарата Фитоп 8.67биомасса одного растения увеличивалась, относительно контроля, на 13.17 г, что соответствует 37,8.48,7%. Выход стандартных саженцев, пригодных к реализации в конце первого сезона вегетации, под влиянием обработокбактериальными штаммами B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641, B. licheniformis ВКПМ В-10562 повышался на 44,6.58,5%. Обработка растений черной смородины, укореняющихся из одревесневших черенков, штаммами бактерий рода Bacillus стимулирует росткорней, формирование надземной части саженцев, повышает качество и сокращает сроки получения стандартного посадочного материала.
Ключевые слова: бактериальные штаммы, черная смородина, вегетативное размножение, одревесневшие черенки, ростостимулирующее действие, качество посадочного материала, Фитоп.
Черная смородина - наиболее популярная ягодная культура в России, которая занимает первое место, как по площади возделывания, так и по валовому производству ягод [1, 2]. Возобновление и расширение её насаждений в промышленном и любительском садоводстве требует ежегодного выращивания значительных объемов посадочного материала. Для повышения эффективности вегетативного размножения черной смородины сегодня применяют химические регуляторы роста на основе
(индолил-3) уксусной кислоты, 4 (индол-3-ил) масляной кислоты, 2, 4-эпибрассинолида, гидроксикоричной кислоты путем замачивания черенков в растворах препаратов перед высадкой на укоренение [3]. Сведения об использовании бактериальных биопрепаратов для повышения эффективности черенкования черной смородины отсутствуют. В то же время наши более ранние исследования показали широкие возможности стимуляции роста корневой системы ягодных растений с помощью штаммов бактерий рода Bacillus [4]. Это обусловлено их комплексным влиянием на растения и микрофлору почвы вследствие активного разложения органических веществ, повышения доступности элементов питания, выделения метаболитов, стимулирующих рост растений (фитогормоны) и антагонистически действующих на фитопатогены (антибиотики) [5...8]. Применение бактериальных препаратов может расширить арсенал эффективных, экологически безопасных средств для вегетативного размножения черной смородины. В связи с низкой метаболической активностью бактерий рода Bacillus при температурах менее 10 °С, на наш взгляд, целесообразно их использование не при замачивании черенков перед посадкой рано весной, а путем внесения с поливной водой при повышении температуры в верхнем слое почвы.
Цель наших исследований - испытание действия штаммов бактерий рода Bacillus на вегетативное размножение растений черной смородины одревесневшими черенками в условиях производственного питомника.
Условия, объекты и методы. Объекты исследования - растения черной смородины сортов Ксюша и Лама, укореняемые из одревесневших черенков (фрагментов длиной по 15 см из заготовленного с осени однолетнего прироста); бактериальные штаммы видов Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn, Bacillus amyloliquefaciens (Fukumoto) Priest et al., Bacillus licheniformis (Weigmann) Chester из коллекции культур НПФ «Исследовательский центр» (B. subtilis ВКПМ В-10641, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. licheniformis ВКПМ В-10562) и экспериментальный бактериальный препарат Фитоп 8.67 (смесь штаммов B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10643, B. subtilis ВКПМ В-10641).
Производственные опыты проводили в питомнике сельскохозяйственной артели (СХА) «Сады Сибири» Новосибирской области. Предприятие расположено в подзоне дренированной лесостепи Приобья, почва опытного участка питомника - серая лесная, легкосуглинистая, содержание гумуса 5,7%, pH = 5,8; обеспеченность подвижным фосфором высокая - 9,3.27,0 мг/100 г почвы (по Чирикову), обменным калием низкая - 5,4.18,0 мг/100 г почвы, нитратным азотом - 30,9 мг/кг. Период вегетации
2010 г. был прохладным, засушливым, сумма эффективных температур (СЭТ) выше +5°С составила 1495°С, ГТК = 0,7,
2011 -2012 гг. - жарким, сухим (СЭТ соответственно - 1716 и 1915 °С, ГТК = 0,7 и 0,6). Поверхность гряд с черенками мульчировали песком с толщиной слоя 2.3 см. Укореняемые растения периодически поливали с расходом воды 30.40 л/м2, соблюдали основные требования зональной технологии размножения черной смородины [9].
Действие бактериальных штаммов на укореняемые черенки черной смородины в 2010 г. изучали на растениях сорта Ксюша, в 2011 -2012 гг. - на сорте Лама. Схемы
опытов ежегодно включали контроль (без обработки) и три варианта с применением штаммов биоагентов, а в 2011 и 2012 гг. также вариант с обработкой смесевым препаратом Фитоп 8.67. Срок посадки черенков смородины - 1 -я декада мая, внесения штаммов - 3-я декада мая (рост каллус-ных новообразований, температура почвы в слое 0.. .15 см выше+10°С). Концентрация изучаемых микроорганизмов в опытных вариантах составляла 105 КОЕ/мл, количество обрабатываемых растений - 700.900 шт./вариант (плотность высадки - 100 раст./м2). Способ нанесения биоагентов - обработка ранцевым опрыскивателем поверхности почвы рабочей жидкостью, содержащей биоагент, с последующим промачиванием почвы на глубину 10.15 см путем полива водой, не допуская поверхностного стока. Расход рабочей жидкости при опрыскивании - 10 л/вариант, поливной воды при промачивании почвы - 30 л/м2, исходного штамма биоагента - по 1,0 мл/вариант.
Учеты в опытах проводили по известным методикам оценки ростовых параметров и сертификации качества посадочного материала [10, 11].
В течение периодов вегетации 2010-2012 гг. проводили наблюдения за ростом и развитием растений черной смородины, итоговые учеты - по окончании роста однолетних побегов, во 2.3 декадах сентября.
Результаты и обсуждение. Дефицит осадков в июне в течение 3-х лет исследований достигал 45.69%. Повышенная транспирация в период образования каллуса и закладки корней, несмотря на наличие орошения, ослабляла растения, в связи с этим окореняемость черенков в опыте составляла 46.51%, а достоверного влияние изучаемых штаммов на ее величину не выявлено. В годы проведения исследований поражение растений мучнистой росой на опытном участке отсутствовало, заселенность тлями, обыкновенным паутинным клещом и пораженность сеп-ториозом находилась ниже порогов вредоносности.
В 2010 г. из-за холодных и засушливых условий первой половины вегетации процессы регенерации и роста растений сильно замедлились. К концу вегетации длина прироста в контроле составляла лишь 14,4 см (табл. 1), формировался один побег. Под влиянием обработки штаммом В. subtilis ВКПМ В-10641 прирост надземной части существенно (р<0,05) увеличивался на 4,5 см (в 1,4 раза), при использовании штаммов В. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 и В. licheniformis ВКПМ В-10562 различия по величине этого показателя были не достоверными.
Таблица 1. влияние обработки бактериальными штаммами на параметры роста и биомассу одревесневших черенков черной смородины (учет 25 сентября 2010 г.)
Вариант Длина, см Биомасса одного растения, г
однолетнего прироста корневой системы
Контроль
(без обработки) 14,4 20,7 12,1
В. amyloliquefaciens
ВКПМ В-10642 14,5 23,8 13,7
В. subtilis
ВКПМ В-10641 19,9 24,9 18,8
В. НсНетТогт/^
ВКПМ В-10562 15,4 23,5 14,1
НСР05 2,1 1,8 3,4
Длина корневой системы саженцев в контроле в среднем составляла 20,7 см, под влиянием обработок штаммами микроорганизмов она существенно увеличивалась во всех вариантах. В частности, в варианте с В. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 - на 3,1 см (15 %), В.
subtilis ВПКМ В-10641 - на 4,2 см (21 %), В. lюheniformis ВКПМ В-10562 - на 2,8 см (14%).
Средняя биомасса 1 растения в контроле составила 12,1 г. Тенденция к ее увеличению наблюдалась во всех опытных вариантах, однако достоверный рост установлен только под действием штамма В. subtШs ВКПМ В-10641 - на 6,7 г (55,4 %).
В 2011 -2012 гг. укореняемые из черенков растения формировали за вегетацию в среднем от 1,4 до 2,0 побегов, достоверные (р<0,05) различия по величине этого показателя между вариантами в опыте отсутствовали. Длина однолетнего прироста основного побега (лидера) в контроле (табл. 2) в 2011 г. составляла 40,1 см, в 2012 г. - 44,6 см. В вариантах с применением штаммов В. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 и В. subtilis ВКПМ В-10641 в среднем за 2 года отмечено достоверное ее увеличение, относительно контроля, на 9,7.10,5 см (23.25%). При использовании штамма В. licheniformis ВКПМ В-10562 и препарата Фитоп 8.67 длина прироста также была существенно выше, чем в контроле, но различия оказались менее выраженными - 4,8.7,6 см.
Таблица 2. длина однолетнего прироста основного побега и корневой системы при укоренении одревесневших черенков черной смородины, обработанных бактериальными штаммами (учеты 17-20 сентября 2011 -2012 гг.)
Вариант 12077 г. 2012 г.\ Средняя
Длина однолетнего прироста, см
Контроль (без обработки) 40,1 44,6 42,3
В. amyloliquefaciens ВКПМ
В-10642 50,8 53,3 52,0
В. subtilis ВКПМ В-10641 53,8 51,9 52,8
В. licheniformis ВКПМ
В-10562 51,9 47,9 49,9
Фитоп 8.67 48,0 46,2 47,1
НСР05 по вариантам 4,5
по год ам 2,9
Длина корней, см
Контроль (без обработки) 23,8 21,7 22,7
В. amyloliquefaciens ВКПМ
В-10642 38,0 27,3 32,6
В. subtilis ВКПМ В-10641 40,0 29,9 34,9
В. licheniformis ВКПМ
В-10562 35,8 28,9 32,4
Фитоп 8.67 36,8 30,3 33,5
НСР05 по вариантам 3,4
по год ам 2,1
Еще более значительным было влияние препаратов микроорганизмов на длину корневой системы. В контроле в конце вегетации средняя величина этого показателя составляла 23,8 см (в 2011 г.) или 21,7 см (в 2012 г.). Наибольший эффект от обработки в 2011 г. проявился в вариантах со штаммами В. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 и В. subШs ВКПМ В-10641, в которых длина корневой системы выросла на 14,2.16,2 см (в 1,6-1,7 раза), в 2012 г. - при использовании В. subtШs ВКПМ В-10641 и препарата Фитоп 8.67 - на 8,2.8,6 см (в 1,4 раза). В среднем за 2 года применение изучаемых штаммов достоверно способствовало увеличению длины корневой системы на 43.54%, что очень важно для формирования адаптивных свойств и товарного качества саженцев.
Наиболее выраженное влияние на биомассу формирующихся растений зафиксировано в варианте со штаммом В. subtШs ВКПМ В-10641, в котором средняя масса 1 растения увеличилась на 17 г, и с препаратом Фитоп 8.67 - прибавка 13 г, при 35,0 г/раст. в контроле в среднем за 2 года (табл. 3). В указанных вариантах биомасса растений повысилась соответственно на 48,7 и 37,8%.
Таблица 3. Биомасса растений и доля стандартных саженцев при укоренении одревесневших черенков черной смородины обработанных бактериальными штаммами (учеты 17-20 сентября 2011 -2012 гг.)
Вариант 2011 г. 2012 г. Среднее
Средняя биомасса 1 растения, г
Контроль (без обработки) 23,9 46,0 35 0
B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 32,8 61,0 46 9
B. subtilis ВКПМ В-10641 37,1 66,9 52 0
B. licheniformis ВКПМ В-10562 29,9 58,3 44 1
Фитоп 8.67 29,1 67,3 48 2
НСР05 по вариантам 5,7
НСР по годам 3,6
Доля стандартных саженцев (I и II сорта), %
Контроль (без обработки) 31,3 50,0 40 6
B. amyloliquefaciens ВКПМ
В-10642 60,0 68,8 64 4
B. subtilis ВКПМ В-10641 55,0 62,5 58 8
B. licheniformis ВКПМ В-10562 65,0 62,5 63 8
Фитоп 8.67 45,0 50,0 47 5
НСР05 по вариантам 14,1
НСР05 по годам 8,9
Анализ товарного качества выращенных в опытах саженцев показал, что в контрольном варианте требованиям I и II сорта после 1-го года вегетации ежегодно соответствовали от 31,3 до 50,0 % (в среднем 40,6 %) укорененных растений. Остальные для достижения кондиционного состояния нуждались в доращивании в течение следующего периода вегетации. Под влиянием обработок бактериальными штаммами доля стандартных саженцев в конце 1-го сезона вегетации повышалась в 1,2-1,6 раза. Наибольший эффект был отмечен в вариан-
тах с применением штаммов B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641 и B. licheniformis ВКПМ В-10562 - доля стандартных саженцев, полученных в год укоренения, в среднем за 2 года составляла 58,8.64,4%, а дополнительная прибыль - 347,2.461,41 руб./м2. При этом уровень рентабельности производства возрастал с 43,4% в контроле до 99,4%.
Полученные в производственных опытах в 20102012 гг. результаты показывают возможности повышения эффективности технологического процесса размножения черной смородины одревесневшими черенками при включении в него обработки штаммами бактерий рода Bacillus вследствие стимулирования ростовых процессов, повышения качества и сокращения сроков получения товарной продукции.
Выводы. Обработка укореняющихся одревесневших черенков черной смородины в фазе образования каллуса штаммами бактерий рода Bacillus оказывает стимулирующее действие на растения. Длина однолетнего прироста побегов под влиянием штаммов B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642 и B. subtilis ВКПМ В-10641 увеличивается относительно контроля на 22,9.38,7 %; корневой системы при обработке B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641 или смесевым препаратом Фи-топ 8.67 - на 53,8.42,5%; биомасса одного растения под действием штамма B. subtilis ВКПМ В-10641 или препарата Фитоп 8.67 повышается на 13.17 г (37,8.48,7%).
Выход стандартных саженцев в конце 1 -го сезона вегетации при обработке бактериальными штаммами B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641 и B. licheniformis ВКПМ В-10562 повышается на 44,6.58,5%, уровень рентабельности производства - до 99,4 %.
Литература.
1. Куликов И.М., Метлицкий О.З. Производство плодов и ягод в мире // Плодоводство и ягодоводство России. 2006. С. 99-112.
2. Куминов Е.П., Жидехина Т.В. Смородина. М., 2003. 255 с.
3. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Минсельхоз России. М., 2013. 708 с.
4. Использование биопрепаратов для управления ростом, плодоношением и фитосанитарным состоянием садовой земляники / Беляев А.А., Штерншис М.В., Шпатова Т.В., Лутов В.И., Леляк А.А., Леляк А.И. // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 12. С. 44-47.
5. Pal K.K. and Mc Spadden Gardener, B. Biological control of plant pathogens. The Plant Health Instructor D0I:10.1094/PHI-A-2006-1117-02. 2006. 25 pp.
6. Мелентьев А.И. Аэробные спорообразующие бактерии Bacillus Cohn в агроэкосистемах. М.: Наука, 2007. 147с.
7. Штаммы бактерий рода Bacillus как потенциальная основа биопрепаратов для контроля болезней ягодных культур / Штерншис М.В., Беляев А.А., Шпатова Т.В., Лутов В.И., Леляк А.А., Леляк А.И. //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 10. С. 8-10.
8. Усова О.Н., Штерншис М.В., Леляк А.А. Влияние биопрепарата Фитоп 8.67 на возбудителя корневой гнили газонной травы //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 10. С. 10-12.
9. Соловьева А.Е. Научные основы питомниководства ягодных культур/Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. Новосибирск, 2008. 280 с.
10. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Орел, Изд-во ВНИИСПК, 1999. 606 с.
11. Производство и сертификация посадочного материала плодовых, ягодных культур и винограда в России. Контроль качества. Часть I. Ягодные культуры. М.: ВСТИСП, 2009. 164 с.
EFFECT OF BACTERiAL STRAiNS OF THE GENUS BACiLLUS ON BLACKCURRANT REPRODUCTiON
BY WOODY CUTTiNGS A.A. Belyaev, M.V. Shternshis, T.V. Shpatova, V.I. Lutov, A.A. Leliak, A.I. Leliak, V.V. Yudushkin
Summary. Testing bacterial strains of the Bacillus genus on vegetative reproduction of blackcurrant plants by woody cuttings has been conducted. The field trials were carried out in the period 2010-2012 under the condition of production nursery of agricultural cooperative «Gardens of Siberia», Novosibirsk region. Blackcurrant cultivars Ksenia and Lama were obtained by rooting of woody cutting. Bacterial strains B. subtilis ВКПМ В-10641, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. licheniformis ВКПМ В-10562 from culture collections of the firm «Research Center" and experimental bacterial preparation Fitop 8.67 were used for treatment - B. subtilis ВКПМ В-10641, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10643. Planted cuttings are treated by spraying the surface of the soil with bacterial suspension containing strains at a concentration of 105 CFU/ml, followed by wetting the soil with water to a depth of 10...15 cm layer. Under the influence of strains of B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, or B. subtilis ВКПМ В-10641, length of annual shoots growth comparing with the control was increased by 22,9.38,7%. Under the influence of these two strains and formulation Fitop 8.67 the length of the root system was increased by (42,5-53,8) %. Biomass per plant was increased by 13.17 grams (37,8.48,7% comparing with control) under the treatment with strain B. subtilis ВКПМ В-10641 or formulation Fitop 8.67. Yield of standard seedlings suitable for realization at the end of the first growing season, under the influence of treatments with bacterial strains was increased by 44,6.58,5% using strains of B. amyloliquefaciens ВКПМ В-10642, B. subtilis ВКПМ В-10641and B. licheniformis ВКПМ В-10562. The treatment of blackcurrant plants rooting from woody cuttings with bacterial strains of the Bacillus genus stimulates the root growth, the formation of the part of seedlings above the ground, improves the plant quality and reduces the time needed to obtain standard planting material.
Key words: bacterial strains, blackcurrant, vegetative reproduction, woody cuttings, the growth-stimulating effect, planting material quality, Fitop.
