Эффективность применения микробиологических препаратов при выращивании первой клубневой репродукции в оригинальном семеноводстве картофеля

Размещено на http://allbest.ru

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ПЕРВОЙ КЛУБНЕВОЙ РЕПРОДУКЦИИ В ОРИГИНАЛЬНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ КАРТОФЕЛЯ

Е.Л. ИОНАС, Л.Г. КОГОТЬКО, А.В. КИЛЬЧЕВСКИЙ

2011

Введение

Актуальным направлением в современном растениеводстве является применение элементов биотехнологии, что создает условия для максимальной реализации потенциальных резервов растений в формировании урожая [6]. Одним из факторов, определяющих низкий уровень урожайности картофеля, является использование некачественного посадочного материала, в сильной степени зараженного фитопатогенами. Применение микробиологических препаратов, обладающих комплексным действием и сочетающих наряду с ростстимулирующим эффектом свойства антагонистов фитопатогенов, позволяет улучшить фитосанитарное состояние посадок картофеля.

Бактериальные препараты для растениеводства производятся, как правило, на основе отдельных культур микроорганизмов, способных фиксировать атмосферный азот, синтезировать биологически активные вещества, стимулирующие рост растений, либо трансформировать труднорастворимые минеральные и органические соединения фосфора в более усвояемую, растворимую форму, доступную для растений, а также выполнять функцию биопестицидов [5].

Перспектива использования эффективных и экологически безопасных биологических препаратов, повышающих продуктивность и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды и токсикантам, вполне очевидна [8].

Анализ источников

В последние годы в Беларуси на основе всестороннего изучения потенциальных продуцентов микробиологических препаратов азотфиксирующего действия созданы высокоэффективные биопрепараты, которые за счет способности к фиксации атмосферного азота могут обеспечить улучшение режима питания растений и снижение уровня применения азотных удобрений.

Одним из таких биопрепаратов является Ризобактерин, созданный совместно коллективами Института микробиологии, БелНИИЗК и БелНИИПА НАН Беларуси. Действующее начало - живая культура и метаболиты ассоциативного диазотрофа Klebsiella planticola. Данные бактерии обладают комплексом таких положительных свойств, как способность к фиксации атмосферного молекулярного азота, биосинтезу ИУК и подавлению за счет своих продуцентов жизнедеятельности корневых патогенов [11].

Биопрепарат на основе азоспириллы (Azospirillum brasilense) разработан в Институте почвоведения и агрохимии НАН Беларуси. Азоспирилла относится к ассоциативным азотфиксаторам, способным развиваться в ризосфере, ризоплане и может проникать в ткань корня и даже находиться в стеблях и листьях [6, 7].

Урожайность сельскохозяйственных культур лимитируется, помимо азота, дефицитом второго по значимости элемента питания растений - фосфора. Одним из реальных путей дополнительного снабжения растений фосфором является микробиологическая фосфатмобилизация. Результатом исследований, связанных с поиском и отбором местных штаммов фосфатмобилизирующих микроорганизмов, способных эффективно влиять на урожай растений, явилось создание ростостимулирующего биопрепарата Фитостимофос. Этот препарат осуществляет микробиологическую трансформацию труднорастворимых фосфатов почвы и удобрений в доступную растениям форму. Применяется на овощных, картофеле и корнеплодах. Кроме того, микробные продуценты препарата обладают противонематодным действием. Действующее начало - живая культура и ростстимулирующие метаболиты микроорганизмов Agrobacterium radiobacter [11].

Белорусско-китайский многофункциональный бактериальный препарат для растениеводства Ген-ю разработан на основе азотфиксирующих ризосферных бактерий Burkholderia sp. 416 и sp. 418 в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси совместно с Центром биотехнологических исследований провинции Шаньдун.

При внесении препарата в почву, обработки посевного материала или рассады клетки Burkholderia улучшают азотное и фосфорное питание растений за счет фиксации атмосферного азота и мобилизации почвенных фосфатов, оказывают непосредственно ростостимулирующее действие, подавляют развитие ряда фитопатогенных грибов, уменьшают поражение галловой нематодой. Препарат применяется на овощных культурах - томате, огурце, перце и сельдерее [1].

В настоящее время бактерии, обладающие совокупностью полезных для растений свойств, принято обозначать как PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria), т.е. способствующие росту растений ризобактерии. Среди PGPR-группы особо можно выделить ризосферные бактерии рода Pseudomonas, являющиеся потенциальными объектами агробиотехнологии и использующиеся для разработки на их основе средств биоконтроля фитопатогенов, а также стимуляции роста и повышения продуктивности растений [9, 10]. В Институте генетики и цитологии НАН Беларуси создан бактериальный препарат Планриз на основе живых клеток штамма бактерий Pseudomonas fluorescens. Препарат подавляет в почве развитие болезнетворных бактерий, стимулирует ростовые процессы растений, тем самым повышает урожайность и качество продукции. Применяется на зерновых, овощных культурах, льне, картофеле, корнеплодах [4]. Биопрепарат на основе псевдомонады (Pseudomonas aurantiaca) антимикробного и росторегулирующего действия рекомендуется для применения в основном на зерновых, зернобобовых и овощных культурах. Бактерии P. aurantiaca способны подавлять вегетативную функцию фитопатогенных грибов и стимулировать рост и развитие растений [9].

Биопестициды Фитопротектин и Бетапротектин обладают антимикробным спектром действия. Фитопротектин рекомендуется для борьбы с наиболее вредоносными грибными и бактериальными болезнями овощных культур открытого и защищенного грунта, Бетапротектин - для борьбы с возбудителями болезней главным образом сахарной свеклы, вызываемых в основном грибными патогенами. Действующее начало препаратов - клетки, споры и антимикробные метаболиты штаммов спорообразующих бактерий Bacillus subtilis. Применение этих препаратов позволяет сократить использование пестицидов и получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию [2, 3].

Биопрепараты на основе псевдомонады (P. aurantiaca) - Фитопротектин, Бетапротектин и Фитостимофос - разработаны в Институте микробиологии НАН Беларуси.

Целью наших исследований было изучить эффективность применения микробиологических препаратов при выращивании первой клубневой репродукции рассадным методом в оригинальном семеноводстве картофеля.

Методы исследования

Материалом для исследований служил среднеспелый сорт картофеля Живица.

Растения в культуре in vitro выращивались на среде Мурасиге-Скуга при фотопериоде 16 ч светового и 8 ч темного периода. Температура в культуральной комнате находилась в пределах 12-24?С.

Опыт по изучению микробиологических препаратов закладывался в лаборатории биотехнологии Белорусской государственной сельскохозяйственной академии и включал 10 вариантов.

1. Контроль (без микробиологических препаратов).

2. Ризобактерин (20 мл препарата на 200 мл воды).

3. Препарат на основе азоспириллы (использовали 200 мл готового препарата).

4. Фитостимофос (20 мл препарата на 200 мл воды).

5. Ген-ю 416 (20 мл препарата на 200 мл 0,1 М раствора MgSO₄).

6. Ген-ю 418 (20 мл препарата на 200 мл 0,1 М раствора MgSO₄).

7. Планриз (2 мл препарата на 200 мл воды).

8. Препарат на основе псевдомонады (10 мл препарата на 200 мл воды).

9. Фитопротектин (10 мл препарата на 200 мл воды).

10. Бетапротектин (10 мл препарата на 200 мл воды).

В лабораторных условиях корневую систему извлеченных из пробирок растений предварительно обмакивали (в зависимости от варианта) в микробиологический препарат (разведение проводили согласно рекомендациям изготовителей). Через 5-10 мин обработанные растения высаживали в пластиковые кассеты с субстратом (торф : дерновая земля : песок в соотношении 3:1:1) и оставляли в культуральной комнате для адаптации. После периода адаптации (3-4 недели) растения высаживали в грунт пленочной теплицы. Повторность опыта четырехкратная. Схема для посадки растений картофеля 20?15 см. Количество растений на делянке - 16 шт.

Основная часть

Наши исследования свидетельствуют, что рост и развитие растений картофеля зависели от вида микробиологических препаратов. В целом установлено, что применение микробиологических препаратов было эффективным во всех вариантах опыта в оба года исследований (табл. 1).

Таблица 1. Влияние микробиологических препаратов на рост и развитие растений картофеля сорта Живица (среднее за 2007-2008 гг.).

Заметно активизировался рост растений в высоту. Наибольший прирост был отмечен от использования препарата азоспириллы и Планриза (41,2 и 45,1% соответственно). Высота растений от действия других препаратов увеличивалась на 11,6-36,8% по отношению к контролю.

Биопрепараты также положительно влияли на число стеблей на одном растении. Достоверная разница по отношению к контролю отмечалась во всех вариантах эксперимента, обеспечив превышение в 1,4-1,8 раза. Лучшие результаты были получены в вариантах с применением препарата азоспириллы, Планриза и Фитопротектина - количество продуктивных стеблей увеличивалось на 1,3; 1,2 и 1 стебель/куст.

При использовании псевдомонады и Ген-ю 416 число стеблей увеличивалось на 56,3%. Несколько ниже данные в сравнении с другими препаратами были получены при использовании Фитостимофоса, Ризобактерина и Бетапротектина - прибавка к контролю составила 43,8%.

Применение биопрепаратов способствовало увеличению числа междоузлий у растений. Наибольший эффект был получен при использовании Планриза: применение данного препарата повышало их количество на 59,5%. В других вариантах данный показатель был выше контроля на 22,8-56,5%.

Увеличение высоты растений, числа междоузлий, количества стеблей в целом способствовало росту вегетативной массы. Во всех вариантах опыта получена существенная достоверная прибавка биомассы по сравнению с контролем (15,0-47,5%).

Препарат азоспириллы и Планриз увеличивали массу надземной части растений картофеля по сравнению с контролем на 46,0-47,5%. При применения Ген-ю 416, Ген-ю 418, Фитопротектина, препарата псевдомонады и Ризобактерина масса надземной части растений превосходила контроль на 21,2-30,5%, несколько ниже результат был получен от использования Бетапротектина и Фитостимофоса (прибавка к контролю составила 15,0-16,0%).

Проведенные исследования показали, что микробиологические препараты, используемые в рассадном периоде растений сорта Живица, в целом оказывали положительный эффект на продуктивность первой клубневой репродукции картофеля (табл. 2).

Предпосадочная обработка корневой системы микрорастений препаратами оказала существенное влияние на количество миниклубней под кустом, а также их массу.

В среднем за 2007-2008 гг. при применении препарата азоспириллы, Планриза и Фитопротектина выход миниклубней был наибольшим и составил 8,5-8,8 шт., что выше контроля на 46,5-51,7%.

Равнозначные результаты по количеству миниклубней с куста (8,3 шт.) получены в вариантах с использованием препарата псевдомонады и Ген-ю 416. Несколько ниже по сравнению с другими вариантами был выход миниклубней при применении Бетапротектина, Ген-ю 418, Фитостимофоса и Ризобактерина (7,3-7,9 шт.), хотя и в данных вариантах получена прибавка к контролю (25,8-36,2%).

Таблица 2. Влияние микробиологических препаратов на продуктивность растений картофеля сорта Живица.

В среднем за два года исследований применение всех изучаемых микробиологических препаратов достоверно увеличивало массу клубней с куста на 17,1-28,3%.

При использовании препарата азоспириллы и Планриза масса клубней увеличивалась до 504,2-505,2 г, что выше контроля более чем в 1,2 раза.

урожайность картофель биологический растение

Заключение

1. Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности использования микробиологических препаратов во всех вариантах опыта в оба года исследований.

Обработка корневой системы растений в рассадном периоде препаратами положительно повлияла на рост, развитие и продуктивность первого клубневого поколения картофеля.

2. Препараты азоспириллы и Планриз ускоряют процессы роста растений, прирост высоты которых по отношению к контролю составил 41,2 и 45,1%.

3. Достаточно заметное действие все биопрепараты оказали на стеблеобразующую способность растений картофеля.

В среднем за два года число стеблей повышалось при применении препарата азоспириллы на 1,25 стебля/куст, Планриза - на 1,2 стебля/куст и Фитопротектина - на 1 стебель/куст.

4. Под влиянием микробиологических препаратов увеличивалась масса надземной части растений.

При этом наибольшая величина данного показателя была отмечена в вариантах с применением препарата азоспириллы и Планриза (46,0 и 47,5% соответственно).

5. Обработка корневой системы растений, выращенных в условиях in vitro, микробиологическими препаратами во всех вариантах опыта увеличила количество миниклубней с одного куста, а также их массу с куста (на 25,8-51,7% и 17,1-28,3% соответственно).

Лучше других по данным показателям зарекомендовали себя варианты с применением Планриза и препарата азоспириллы, повышающие количество клубней с куста на 51,7 и 48,2% и массу клубней с куста - на 28,3 и 28,1% соответственно.

6. Полученные данные дают основание считать, что применение микробиологических препаратов является одним из путей совершенствования технологии выращивания первой клубневой репродукции оздоровленного посадочного материала картофеля.

(Поступила в редакцию 07.05.11)

Литература

1. Белорусско-китайский многофункциональный бактериальный препарат для растениеводства «Ген-ю» [Электронный ресурс] / ГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси». Минск, 2008. Режим доступа: http: //igc. bas-net. by/igc-files/Ru/Gen%20u.files /image002.gif. Дата доступа: 07.05.2008.

2. Биопестицид Фитопротектин [Электронный ресурс] / ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси». Минск, 2011. Режим доступа: http://www.mbio.bas-net.by/Fitoprotectin.htm. Дата доступа: 11.01.2011.

3. Биопестицид Бетапротектин [Электронный ресурс] / ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси». Минск, 2011. Режим доступа: http://www.mbio.bas-net.by/Betaproteсtin.htm. Дата доступа: 11.01.2011.

4. Василевский, Г.И. Эффективность обработки семенных клубней картофеля штаммом бактерии ризоплан и биостимулятором лентехнин / Г.И. Василевский // Сб. науч. тр.; редкол.: Г.А. Усюкевич (отв. ред.) [и др.]. Минск, 1991. С. 83-85.

5. Курдиш, И.К. Перспективы применения бактериальных препаратов комплексного действия в растениеводстве / И.К. Курдиш, А.А. Рой // Микробиология и биотехнология ХХI столетия: материалы Междунар. науч. конф., посвящ.100-летию со дня рожд. С.А. Самцевича, Минск, 22-24 мая 2002 г. / Ин-т. микробиологии НАН Беларуси; редкол.: А.Г. Лобанок, Л.И. Стефанович (отв. ред.). Минск, 2002. С. 239-240.

6. Михайловская, Н.А. Эффективность Azospirillum brasilense на многолетних травах / Н.А. Михайловская, Л.Н. Лученок, Л.А. Юрко, Н.Н. Курилович, С.В. Дюсова // Земляробства i ахова раслiн. 2002. №3. С. 8.

7. Михайловская, Н.А. Влияние минерального питания на эффективность бактеризации овсяницы луговой Azospirillum brasilense B-4485 / Н.А. Михайловская, Л.А. Юрко // Земляробства i ахова раслiн. 2005. №6. С. 15.

8. Фомин, В.Н. Биопрепараты в технологии возделывания / В.Н. Фомин, Р.Н. Назмиев // Картофель и овощи. 2005. №7. С. 10-11.

9. Феклистова, И.Н. Бактерии Pseudomonas aurantiaca B-162 как основа биопрепарата для защиты растений / И.Н. Феклистова, Н.П. Максимова // Земляробства i ахова раслiн. 2006. №2. С. 42-44.

10. Феклистова, И.Н. Бактерии Pseudomonas aurantiaca B-162 как объект агробиотехнологии / И.Н. Феклистова, Н.П. Максимова // Перспективы и проблемы развития биотехнологии в рамках единого экономического пространства стран содружества: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск-Нарочь, 25-28 мая 2005 г.; под ред. А.Н. Евтушенков. Минск, 2005. С. 244-245.

11. Цыганов, А.Р. Эффективность применения диазотрофных и фосфатмобилизирующих биопрепаратов при возделывании овса на дерново-подзолистых почвах / А.Р. Цыганов, Л.А. Суховицкая, О.И. Вильдфлуш // Земляробства i ахова раслiн. 2004. №1. С. 8-9.

Аннотация

Эффективность применения микробиологических препаратов при выращивании первой клубневой репродукции в оригинальном семеноводстве картофеля. Е.Л. Ионас, Л.Г. Коготько, А.В. Кильчевский

Представлены результаты двухлетних (2007-2008 гг.) исследований по выявлению эффективности применения микробиологических препаратов при выращивании первой клубневой репродукции в оригинальном семеноводстве картофеля.

Применение микробиологических препаратов, обладающих комплексным действием, позволяет значительно повысить урожайность первого клубневого поколения.

Обработка корневой системы пробирочных растений микробиологическими препаратами (в зависимости от варианта) положительно влияла на биометрические показатели картофеля в закрытом грунте. Все изучаемые препараты существенно повышали продуктивность картофеля, но наиболее эффективными из них оказались Планриз и препарат азоспириллы.

При использовании данных препаратов количество миниклубней сорта Живица увеличилось по сравнению с контролем на 51,7 и 48,2%, а масса клубней с растения - на 28,3 и 28,1% соответственно.

Annotation

The effectiveness of the use of microbiological drugs in the cultivation of the first tuber reproduction in the original seed potatoes. E.L. Jonas, L.G. Kogotko, A.V. Kilchevsky

We have presented results of two-year research (2007-2008) into the efficiency of application of microbiological preparations for growing the first tuber reproduction in original potato seed-breeding. Application of microbiological preparations with complex action helps to significantly increase the productivity of the first tuber generation.

The treatment of the root system of test-tube plants with microbiological preparations (depending on the variant) positively influenced the biometric indicators of potato in closed ground. All the examined preparations increased potato productivity very much, but the most efficient ones were Planriz and preparation of azospirilla. The use of these preparations increased the number of mini-tubers of the variety Zhivitsa by 51.7% and 48.2% in comparison with the control variant, and the mass of tubers per plant - by 28.3 % and 28.1% correspondingly.

Размещено на Allbest.ru