CC BY
42
УДК 633.1
Фунгистазис почвы при возделывании яровой пшеницы
в условиях применения средств защиты
Т.П. Иванова, Н.В. Соколова
Марийский государственный университет, Йошкар-Ола
Изучено влияние Фундазола и Агата 25К на фунгистазис и биологическую активность почвы, поражение корневой гнилью и урожайность яровой пшеницы.
The paper analyses the influence of Phundazol and Agat 25K on phungistasis and biological soil activity, the appearance of root mould and spring wheat capacity.
Продуктивное существование агроценоза определяется уровнем технологического воздействия. При этом фитосанитарное состояние агроэкосистемы определяется функционированием всей биологической системы.
В системе технологических мер формирования урожая важное место отводится защите посевов зер -новых культур от болезней корневой системы.
В условиях Республики Марий Эл возбудителями корневой гнили являются грибы рода фузариум и гельминтоспориум.
Возбудители корневой гнили сохраняются на растительных остатках, в почве в виде конидий или хла-мидоспор, а некоторые и в виде мицелия. Источником заражения гельминтоспориозной и фузариозной корневой гнили могут быть и инфицированные семена.
Правильное и рациональное использование в сельскохозяйственном производстве средств химизации -удобрений и пестицидов - возможно только при всестороннем знании направленности агрохимических и микробиологических процессов в почве, внедрения научно обоснованных рекомендаций и технологий возделывания культуры. Это в свою очередь обеспечивает получение урожаев с высоким качеством и охрану окружающей среды от загрязнений средствами химизации.
Применение средств защиты на практике часто приводит к резкому нарушению равновесия в экосистемах и частичной аккумуляции этих веществ в почве и растениях. Одна из уязвимых причин - превышение допустимых норм и нарушение технологии применения пестицидов. Кроме того, ряд препаратов обладает очень широким спектром действия, кумулятивной способностью, в связи с чем наблюдается побочное воздействие их на иные группы микроорганизмов, а также они могут при длительном применении вызывать появление устойчивых мутантов среди фитопатогенных грибов. При определенных экологических и физико-химических условиях развития состава микрофлоры почвы средства химизации могут вызывать побочные, негативные действия на популяции микроорганизмов в агроценозах, выра-
жающиеся в снижении общей численности микроорганизмов, уменьшении их группового и видового разнообразия, ингибировании общей, ферментативной и метаболитической активности, нарушении питательных циклов, распаде экологических ассоциаций и т.д.
В сложившейся экологической и экономической ситуации необходимо искать новые пути решения проблемы защиты растений от вредных организмов, которые возникают при составлении систем химических и биологических средств защиты растений под яровую пшеницу. Многочисленные исследования и практический опыт показывают, что использование химических пестицидов, даже исключительно эффективных, а также отдельные технологические приемы не могут обеспечивать долговременного подавления вредных организмов. Все вышеизложенное определило сферу научного поиска в решении актуальных задач повышения продуктивности зерновых культур с позиций регулирования фун-гистазиса при применении средств защиты.
Фунгистазис - это явление, выражающееся в сильной задержке и подавлении прорастания спор грибов, находящихся в почве или помещаемых в нее.
В основе фунгистатического действия почвенной микрофлоры лежит пищевая конкуренция между патогенами и сапрофитными микроорганизмами, заключающаяся в том, что инфекционные зачатки многих почвенных фитопатогенных грибов требуют для своего произрастания присутствие в среде растворимых питательных веществ, которые играют роль «пускового механизма» или стимулятора прорастания. В то же время, быстрое потребление сапрофита-ми из почвенных растворов этих питательных веществ, лишает питания инфекционных зачатков патогенных грибов, и они переходят в состояние вынужденного покоя (не прорастая, но и не теряя своей жизнеспособности).
На опытном поле МарГУ в экспериментальном севообороте (1976-1980 гг.) в 1977 и 1980 гг. на полях озимой пшеницы выявлена тесная обратная зависимость между численностью популяции конидий
патогенов корневой гнили и количеством сапрофитных микроорганизмов. Уровень заселенности семян озимой пшеницы патогенами корневой гнили в данном севообороте часто зависит от состава и численности микрофлоры, поскольку комплекс почвенной микрофлоры в существенной степени подавляет патогены, паразитирующие на подземных органах.
Однако на данный момент слабо изучено действие средств защиты растений на микрофлору почвы в условиях республики Марий Эл. Недостаточны сведения о влиянии различных химических и биологических средств защиты растений на микробиологические процессы в почве.
В связи с этим особенно актуальной является экологическая оценка эффекта пестицидов и с биологических препаратов на микробные сообщества.
Целью наших исследований было изучение влияния химического и биологического препаратов на фунгиста-зис и биологическую активность почвы, поражение корневыми гнилями и урожайность яровой пшеницы.
Исследование включало проведение лабораторных и полевого опытов. Полевой опыт проводили на опытном поле аграрно-технологического института МарГУ в СПК «Пригородный». Повторность в опыте трехкратная. Схема опыта: контроль (без обработки); Агат 25К (0,03 кг/т); Фундазл, 50% с.п. (2 кг/т). Обработку семян яровой пшеницы «Лада» проводили перед посевом.
В ходе исследований определялось формирование патогенного потенциала почвы; изучалось влияние химического и биологического препаратов на распространение, развитие корневых гнилей и урожайность яровой пшеницы.
Типичные для нашей Нечерноземной зоны почвы характеризуются бедностью микрофлоры и имеют низкую биологическую активность пахотного слоя. Это обусловлено высокой кислотностью почвы, бедностью органического вещества, азота и т.д. В дерново-подзолистых почвах хорошо развиваются плесневелые грибы, маслянокислые бактерии. Из плесневелых грибов наиболее активно развиваются грибы из рода Penicillium.
Биологическую активность определяли по интенсивности разложения льно-полотна под действием активного развития бактерий, разрушающих клетчатку, и плесневелых грибов.
Исследование показало, что к концу исследования биологические процессы, происходящие в почве, идут более активно (рис. 1).
Наилучшие результаты по разложению льно-полотна были получены на варианте с обработкой семян Агатом 25К. В данном случае на 60-е сутки потеря массы льно-полотна составила 33,3%, что на 2,1% выше по сравнению с потерей массы на 30-е сутки; на 90-е - выше на 4,7%. То есть в почве активно протекают биологические процессы, связанные с развитием бактерий, грибов и актиномицетов, разрушающих клетчатку.
При обработке семян химическим препаратом микробиологическая активность снижается, т.к. Фундазол губительно действует на микроорганизмы почвы. По сравнению с контролем активность почвы снижается на 4,1%, по сравнению с биологическим препаратом - на 10%.
Таким образом, обработка семян пшеницы Агатом 25К повышает биологическую активность почвы.
При формировании фитосанитарного состояния почвы пшеничного агроценоза важное значение следует придавать не только количественному учету микроорганизмов, но и их качественному положению в экосистеме.
Как показали проведенные исследования, используемые химический и биологический препараты оказали влияние на видовой состав грибов.
В процессе исследований из почвы яровой пшеницы были выделены 32 вида микромицетов. Из патогенных грибов выделены грибы из родов Fusarium spp., Drechslera, Botritis., Alternaria spp., Verticillium.
Типичными для данного агроценоза являются патогенные грибы Fusarium graminearum Sch. (частота встречаемости 60-90%), Fusarium oxysporum Sch. (70-80% встречаемость), Drechslera sorokiniana Sacc. (40-80%), Alternaria alernata Fr. (80% встречаемость в начале и конце вегетации, в фазе колошения - 30%). Эти грибы в полевых условиях в нашей республике часто вызывают корневую гниль яровой пшеницы.
Из сапротрофов типичными являются Aspergillus niger van Tiegh (60-70%), Penicillum freguentans Westl (80-90%), Penicillum lanokum Westl (80-90%), Penicil-lum virdicatum Westl (60-70%), Penicillum funiculosum Thom (70-80%), Rhizophus nigricans Ehr (60-80%). Меньшей частотой встречаемости обладали Penicillum digitatum Sacc (50-60%), Penicillum brevi-compactus Dierckx (40-50%).
Такие сапротрофы как Aspergillus repens D. B., Aspergillus fumigatus Fres, Aspergillus clavatus Desm, Penicillum claviforme Bai, Penicillum casei Staub, Mucor piriformis Fisch, считаются случайными.
Из сапротрофных грибов нами был выделен гриб-антагонист Trichoderma lignorum (Tode) Haz. Частота встречаемости этого гриба 80-90%. Активизации гриба Trichoderma lignorum способствовало применение в опытах биологического препарата Агат 25 К.
Из аэробных целлюлозоразрушающих бактерий типичными являются Cytophaga hutchisonii - 80-90%. Из актиномицетов выделены Proactinomyces citophagus.
Изучение развития микромицетов по фазам показало, что гриб-антагонист Trichoderma lignorum (Tode) Haz был обнаружен в фазах кущения и трубкования (рис. 2).
Он оказал влияние на патогенный состав почвы в сторону его снижения. К концу вегетации видно, что с увеличением числа Trichoderma lignorum (Tode) Haz и других сапротрофов идет снижение численности патогенов. Особенно активно Trichoderma lignorum (Tode) Haz и сапотрофы развиваются на варианте с обработкой семян Агатом 25К.
% 40т
через 30 дней через 60 дней через 90 дней
I | - Контроль; Д - Агат 25К; - Фундазол
Рис. 1. Потеря массы льняного полотна
тыс. шт/г почвы
45,0 40,0
35,0
30,0
25,0
20,0 1 5,0
1 0,0
5,0
0,0
ЕиШГШт ЛЫвгпапа *рр. РепшШит рр.
гг Япшс>pus spp.
Фаза трубкования Фаза ку щения0 в Фаза всходов
Trichoderma lig.
| | - Контроль; Д - Агат 25К; Д - Фундазол
Рис. 2. Микромицетный состав почвы в разные фазы развития яровой пшеницы
Обработка семян яровой пшеницы химическим и биологическим препаратами влияет на соотношение патогенных и сапротрофных грибов (рис. 3).
Анализ соотношения сапрофит/патоген свидетельствует, что наибольший показатель наблюдается при обработке семян яровой пшеницы препаратом Агат 25К.
Он стимулирует рост и развитие сапротрофов, которые в свою очередь подавляют патогенов. Так, в фазу всходов это соотношение составило 1,8, что в 1,5 раза выше по сравнению с контролем, а обработка семян Фундазолом способствовала повышению этого соотношения лишь в 1,25 раза.
К фазе кущения действие пестицида постепенно заканчивается, и сапротрофы наращивают свое количество, заглушая при этом патогенов. Увеличение сапротрофов связано с деятельностью гриба Trichoderma lignorum (Tode) Haz, который эффективно подавляет возбудителей корневых гнилей, в часности Fusarium spp. Соотношение сапротроф/патоген на варианте с Агатом 25К увеличилось в 2,5 раза, что в 2,3 раза выше, чем в контрольном; обработка же Фундазолом повысила соотношение лишь в 1,4 раза.
В фазу трубкования во всех вариантах наблюдается дальнейшая тенденция к повышению этого показателя. На варианте с Агатом 25К он в 2 раза выше по сравнению с контрольным. При обработке семян Фундазолом соотношение сапротроф/патоген ниже по сравнению с Агатом 25К в 1,7 раза.
Таким образом, наибольшее соотношение сапро-трофов к патогенам достигается при внесении и Агата 25К, который стимулирует развитие сапротрофов.
С целью установления динамики встречаемости микромицетов в почве в зависимости от начальной плотности пропагул Fusarium culmorum нами были проведены лабораторные опыты. Сравнение проводили в стерильной и нестерильной почве. Инокулировали весь объем почвы в двух концентрациях 8 тыс. живых начал / г почвы и 16 тыс. живых начал / г почвы. Наблюдения проводили на пятые, седьмые и десятые сутки. В ходе анализа было установлено, что на варианте без инокуляции наибольшее количество пропагул патогенов наблюдалось на 7-е сутки (см. табл.).
Так, развитие на нестерильной почве грибов рода Fusarium на 7-е сутки увеличилось в 2,2 раза по сравнению с 5-м днем; у грибов рода Alternaria - в 1,5 раза; у Rhizopus на 5-е сутки не наблюдался, на 7-е сутки достиг 0,2 тыс. живых пропагул /г почвы, на 10-е сутки наблюдалось сокращение патогенов: Fusarium сократился в 1,2 раза по сравнению с 7-м днем; Alternaria - в 1,2 раза; Rhizopus - без изменений. Сапро-трофы в течение 10-и дней увеличивались. Количество живых начал Trichoderma lignorum (Tode) Haz на 7-е сутки увеличилось в 1,2 раза, на 10-е - в 1,4 раза; Penicillium - на 7-е сутки по сравнению с 5-м днем увеличил живое начало в 4 раза, на 10-е сутки их количество осталось прежним. В стерильной почве без инокуляции не был обнаружен ни один гриб.
При инокуляции грибом Fusarium culmorum в концентрации 8 тыс. живых пропагул / г почвы количество живых начал Fusarium в стерильной почве на 5-й день увеличилось в 1,3 раза, на 7-й - в 1,6 раза, на 10-й день - в 1,7 раза по сравнению с нестерильной. Trichoderma lignorum (Tode) Haz в нестерильной почве в течение 10-и дней увеличилась.
При инокуляции грибом Fusarium culmorum в концентрации 16 тыс. живых пропагул / г почвы соотношение пропагул Fusarium culmorum в стерильной и нестерильной почве составило на 5-е сутки 3,8, на 7-е - 3,6, на 10-е - 3,6.
Таким образом, на 10-е сутки количество живых начал Fusarium culmorum сокращалось, а Trichoderma lignorum (Tode) Haz, наоборот, увеличивалось. Это связано с тем, что сапротрофы создают своеобразный «экологический пресс», сдерживают прорастание фи-топатогенных грибов, и развитие последних затухает.
Если принять за соотношение количество живых структур патогена в стерильной почве к живым структурам в нестерильной почве (естественные условия), то можно выделить коэффициент фунгистазиса.
Влияние почвенного субстрата на фузариозные грибы, тыс. жив. начал/г почвы
Сутки Грибы Без инокуляции Инокуляция Fusarium culmorum 8 тыс. живых начал/г почвы Инокуляция Fusarium culmorum 16 тыс. живых начал/г почвы
нестерильная стерильная нестерильная стерильная нестерильная стерильная
5 Fusarium 0,4 - 1,2 1,6 1,2 4,6
Alternaria 0,6 - 0,9 - 0,9 -
Trichoderma 21,2 - 22,4 - 27,6 -
Pennicillium 0,2 - 1,1 - 0,8 -
Rhizopus - - - - - -
7 Fusarium 0,9 - 1,6 2,6 1,4 5,1
Alternaria 0,9 - 1,3 - 0,9 -
Trichoderma 24,7 - 25,6 - 30,5 -
Pennicillium 0,8 - 3,4 - 0,8 -
Rhizopus 0,2 - 0,3 - 0,2 -
10 Fusarium 0,7 - 1,3 2,4 1,2 4,3
Alternaria 0,8 - 1,0 - 0,9 -
Trichoderma 30,3 - 38,1 - 37,4 -
Penicillium 0,8 - 1,4 - 0,8 -
Rhizopus 1,2 - 0,3 - 0,2 -
Т.П.Иванова, Н.В. Соколова
73
Всходы Кущение Трубкование
| | - Контроль; Q - Агат 25К; Q - Фундазол Рис. 3. Соотношение сапротрофных грибов к патогенным
5-й день 7-й день 10-й день
| | - Инокуляция Fusarium culmorum 8 тыс. живых начал /г почвы; | | - Инокуляция Fusarium culmorum 16 тыс. живых начал /г почвы
Рис. 4. Коэффициент фунгистазиса почвы в зависимости от живого начала патогена
14 12 108 642 0
в
R | P Всходы
| | - Контроль;
R | P Кущение Q - Агат 25К;
эе
□
R | P Трубкование Фундазол
Я - развитие болезни; Р - распространение болезни Рис. 5. Поражение яровой пшеницы корневой гнилью
Исследование показало, что в варианте с инокуляцией Fusarium culmorum 8 тыс. живых начал /г почвы коэффициент фунгистазиса увеличивается, при инокуляции двойной концентрацией (16 тыс. живых начал /г почвы) - коэффициент фунгистазиса снижется и остается на одном уровне (рис. 4).
Таким образом, можно предположить, что сапро-трофы при повышенном содержании патогенных грибов не способны влиять на рост фунгистазиса.
Посев в почву семян, обработанных биологическим и химическим препаратами, влияет на фунгиста-зис почвы. В начале вегетации (фаза всходов) количество патогенных грибов было 31,3 тыс. шт./г почвы. Биологический и химический препараты способствовали подавлению патогенов и тем самым увеличили коэффициент фунгистазиса. Наибольшему подавлению грибов способствовал Фундазол.
Таким образом, явление фунгистазиса больше всего проявляется при внесении Фундазола.
Опыты, проведенные нами, показали, что предпосевная обработка зерна яровой пшеницы химическим и биологическим препаратами влияет на распространение и развитие корневой гнили. Корневая гниль проростков обычно вызывает их гибель. В фазе всходов болезнь проявляется главным образом на колеоп-тиле и основании проростка в виде точечных темно-бурых некрозов, частично или полностью охватывающих ткани этих органов. Буреет подземное междоузлие, основание стеблей и влагалища прикорневых листьев, корни загнивают и отмирают. Возбудители болезней яровой пшеницы возобновляют свое развитие за счет семенной инфекции. В связи с этим фито-санитарное состояние посева во многом зависит от качества семенного материала, от предпосевной обработки семян. Протравливание семян является одним из важнейших технологических приемов при возделывании яровой пшеницы. Используя препараты для обработки семян, можно уничтожить поверхностную и внутрисеменную инфекцию, предохранить проростки от плесневения, активизировать проявление защитных реакций, стимулировать рост и развитие растений.
Изучение пораженности яровой пшеницы корневой гнилью по фазам вегетации выявило, что уже в начале вегетации Агат 25 К способствовал снижению развития корневой гнили на яровой пшенице в 1,5 раза по сравнению с контролем (рис. 5).
Фундазол, уменьшая количество патогенов в ризосфере пшеницы, способствовал снижению развития болезни в 3,3 раза, распространение снизилось в 2,7 раза по сравнению с контролем.
В фазе кущения развитие и распространение корневой гнили на яровой пшенице увеличилось на кон-
троле в 2,3 и 2,1 раза соответственно. На варианте с Агатом 25К развитие ускорилось только в 1,5 раза по сравнению с фазой всходов. Наименьшее развитие было на варианте с Фундазолом (1,3%), распространение - 2,6%. Но по сравнению с фазой всходов Фун-дазол меньше сдерживал поражение пшеницы, чем Агат 25К.
В фазе трубкования развитие корневой гнили на варианте с Агатом 25К было меньше в 2,5 раза по сравнению с контролем, распространение - в 2 раза. На варианте с Фундазолом развитие снизилось в 3 раза по сравнению с контролем, распространение - в 3,75 раза.
Таким образом, обработка семян перед посевом значительно снижает поражение яровой пшеницы корневой гнилью.
Урожайность возделываемой культуры является важным показателем при оценке технологических приемов. При этом в общем комплексе технологических мероприятий, влияющих на величину урожайности яровой пшеницы, одна из ведущих ролей принадлежит средствам защиты растений.
Данные наших исследований показывают, что развитие болезни в период вегетации растений влияет на урожайность яровой пшеницы.
При улучшении условий выращивания пшеницы потери от болезни снижаются как за счет уменьшения количества больных растений, так и самой вредоносности. Развитие болезней яровой пшеницы существенно влияет на элементы урожая. Вред от корневой гнили заключается в угнетении растений, что приводит к недобору урожая (рис. 6).
| | - Контроль; □ - Агат 25К; - Фундазол
Рис. 6. Урожайность яровой пшеницы
Так, например, урожайность на контрольном варианте составила 16,3 ц/га, при обработке семян Агатом 25К - 17,5 ц/га, Фундазолом - 18,6 ц/га (НСР 0,5).
Следовательно, обработка семян Фундазолом, снижая поражение пшеницы корневой гнилью, способствовала увеличению урожайности в 1,3 раза по сравнению с контролем.
Таким образом, обработка семян пшеницы Агатом 25К повышает биологическую активность почвы. Типичными для данного агроценоза являются патогенные грибы из рода Fusarium. На фоне использования Агата 25К для обработки семян выделен гриб-антагонист Trichoderma lignorum (Tode) Haz. Применение Фундазола, снижая количество патогенов, уменьшает общее количество грибов в ризосфере яровой пшеницы. Наибольшее соотношение сапро-трофов к патогенам достигается при внесении Агата 25К, который стимулирует развитие сапротро-фов. Биологический и химический препараты способствуют подавлению патогенов и тем самым увеличивают коэффициент фунгистазиса. Явление фунгистазиса больше всего проявляется при внесении фундазола. Обработка семян перед посевом
значительно снижает поражение яровой пшеницы корневой гнилью. Наибольшая урожайность пшеницы получена при обработке семян Фундазолом (1,74 т/га), что в 1,2 раза больше, чем на контроле.
ЛИТЕРАТУРА
1. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей / Д.Г. Звягинцев // Почвоведение. -1978. - № 6. - С. 48-53.
2. Мартынова Г.П. Регуляция фитосанитарии полевых агроцено-зов на Востоке Нечерноземья РФ / Г.П Мартынова, Г.С. Марьин. - Йошкар-Ола, 2000. - 125 с.
3. Марьин Г.С. Методические указания по сельскохозяйственной патологии / Г.С. Марьин. - Йошкар-Ола, 1979. - 48 с.
4. Марьин Г.С. Борьба с болезнями зерновых в условиях Волго-Вятского региона / Мар. гос. ун-т; Г.С. Марьин, В.А. Сотников. - Йошкар-Ола, 1988. - 57 с.
5. Минеев В.Г. Агрохимия, биология и экология почвы / В. Г. Ми-неев, Е.Х. Ремпе. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.
