CC BY
68
УДК 632.9:633.1(571.51) И.И. Гайдашева, В.С. Садыкова, П.Н. Бондарь,
Н.В. Зобова, Т.И. Громовых
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЗЛАКОВ В СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Проведены испытания трех форм биопрепаратов на злаковых культурах, интродуцированных в Средней Сибири (пшеница, ячмень). Установлено, что биологические препараты снижают численность фитопатогенов, повышают продуктивность растений. Исследования количественного состава микробных комплексов почв до и после интродукции биопрепаратов показали, что они оказывают оздоравливающее действие на микробоценоз.
Интеграция методов в агробиотехнологии возделывания культур злаковых предусматривает проведение целого комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию развития как самих растений, включая селекцию и подбор сортов, так и ограничение экономического ущерба, причиняемого фитопатогенными организмами, за счет активации сапротрофной микробиоты, интродукции биологически активных штаммов или биопрепаратов, полученных на их основе. Поиск продуцентов, ограничивающих развитие фитопатогенных микроорганизмов, является основой для разработки биологических средств защиты растений, а также биопрепаратов, сочетающих антагонистические свойства, стимулирующие рост и повышающие продуктивность растений.
Начиная с 20-30 годов прошлого века, во многих странах мира проводятся широкие исследования по разработке биологической защиты злаковых путем применения чистых культур или биопрепаратов на основе антагонистически активных штаммов грибов и актиномицетов. Так, грибы вида Trichoderma harzianum, Trichoderma virens, и Trichoderma hamatum применяют против возбудителей широкого спектра грибных и бактериальных фитопатогенов, и на ряде возделываемых сельскохозяйственных культур использование биопрепаратов на их основе более эффективно по сравнению с химическими фунгицидами [1]. В практике защиты сельскохозяйственных растений рекомендовано также достаточно большое количество актиномице-тов [2-4].
Однако существенная сложность использования биологически активных препаратов, основой которых являются живые культуры - сильная зависимость их эффективности от типа почвы, гидротермических факторов, состава микробиоты, сортовых особенностей культур, состава внесения, а также экологической ниши, где будет функционировать продуцент. В этом случае для ограничения развития доминирующих видов возбудителей болезней растений целесообразно использование местных штаммов-интродуцентов и разработка на их основе экологически чистых технологий. Для установления эффективности используемых аборигенных штаммов необходимо проводить оценку не только урожайности растений, но и влияния штаммов-продуцентов на состав микробиоты почв сельскохозяйственных угодий после внесения биопрепаратов.
Целью исследования являлось изучение влияния биопрепаратов триходермина-М, полученного на основе моноспорового штамма МГ- 97/6 гриба Trichoderma asperellum, и латерина, полученного на основе штамма 19/97М актиномицета Streptomyces lateritius (ВКПМ Ас-1637), на урожай и технологические качества полученного зерна, а также на состав сапротрофных и фитопатогенных микроорганизмов почвы.
Методы исследований. Объектом исследований были штаммы Trichoderma asperellum МГ- 97/6 (ВКПМ F-878) и 19/97 М Streptomyces lateritius (ВКПМ Ас-1637) [5], выделенные на территории Средней Сибири, стимулирующие рост растений и обладающие антибиотическими свойствами в отношении фитопатогенов из родов Fusarium и Alternaria, семена злаков пшеницы сортов КС-15 и Тулунская- 12 и ячмень сортов Кедр и Красноярский-80.
Биопрепарат триходермин-М получали путем твердофазного культивирования на коре пихты после углекислотной экстракции. Для чего субстрат измельчали, стерилизовали и засевали суспензией конидий гриба из расчета 1-106 на 1 г абсолютно сухого субстрата (а.с.с.). Гриб культивировали при рН 6,5, влажности субстрата 70-80%, температуре 25-27°С. Оценку продуктивности штамма проводили по способности спорообразования, которую определяли по количеству пропагул на 1 г методом посева на сусло-агаровую среду.
Биологический препарат латерин получали путем жидкофазного культивирования штамма 19/97 М Streptomyces lateritius на крахмал-аммиачной среде с KbhPC^/NaOH буфером. Культивирование штамма проводили при температуре 27-28°С в течение 30 суток до достижения биомассы 2,16±0,12 г/л. Активным началом биопрепарата латерин являются метаболиты, выделяемые продуцентом в культуральную жид-
кость. Культуральную жидкость отделяли от биомассы путем фильтрования. Полученный препарат разбавляли дистиллированной водой в соотношениях 1:2 и 1:10 и использовали для обработки семян злаков.
Опытные партии биопрепаратов испытывали на Мининском опытно-производственном участке КНИИСХ (56°10'с.ш., 92°42'в.д.). При оценке влияния биопрепарата латерин на урожай ячменя и пшеницы использовали метод предпосевного замачивания семян в препарате, разбавленном 1:2 и 1:10 водой, в течение 24 ч. Биопрепарат триходермин-М вносили в посевную строчку в количестве 1 кг на 1 м2.
Посевы проводили сеялкой марки ССФК-7 в первой половине июня. Влияние биопрепарата оценивали после сбора урожая по нескольким параметрам: масса 1000 зерен, высота растений, продуктивная кустистость, количество зерен в колосе, количество растений к уборке, урожайность.
Исследования количественного состава микробных комплексов почв до и после интродукции биопрепаратов проводили по методу Гаузе, метод Горленко применяли при определении микромицетов и Звягинцевой при исследовании амонификаторов, азотфиксаторов и нитрификаторов [6].
Результаты. О стимулирующем действии метаболитов микроорганизмов на процессы прорастания семян и роста растений указывалось в многочисленных работах как отечественных, так и зарубежных исследователей. Известны стимуляторы роста растений грибов из родов Fusarium, Trichoderma, а также бактерий родов Pseudomonas, Bacilus, Streptomyces. Все эти стимуляторы роста растений образуют комплекс антибиотиков и ростовых веществ [1-3, 7, 8].
Исследования влияния биопрепаратов на урожай злаковых показали, что все формы в той или иной степени влияют на показатели продуктивности как пшеницы, так и ячменя (табл. 1-3).
Таблица 1
Влияние биопрепаратов триходермин-М и латерин на показатели элементов продуктивности культур ячменя и пшеницы, Минино (2007)
Показатель элементов продуктивности Контроль ь О К н т1 ТО ^ Латерин (1/10) Триходер-мин - М НСР 5% (**) НСР 10% (*)
Высота растений, см 82,2 80,8 81,3 79,7** 74,3** 2,397 1,978
Продукт кустистость, шт/раст. 1,52 1,55 1,62 1,55 1,40 0,292 0,241
Количество зерен в колосе, шт. 23,8 23,3 25,9 24,0 23,7 5,774 4,766
Масса 1000 зерен, г 41,4 46,4** 41,8 46,1* 42,6 4,751 3,921
Растений к уборке, шт/м2 300 275 288 256 259 78,57 64,85
Урожайность, г/м2 421 378* 409 428 357** 50,28 41,50
* и ** см. табл. 2.
После обработки препаратом «Л атерин» разной степени разведения показатели продуктивности семян достоверно увеличиваются в сравнении с контролем. Особенно следует отметить биопрепарат - метаболит штамма в разведении 1:10, по трем показателям из 6 для ячменя наблюдается увеличение, при этом все результаты достоверно различаются. В целом биопрепарат латерин влияет на показатели продуктивности семян злаковых, но на пшенице это выражено несколько меньше, чем на ячменной культуре.
Анализируя показатели продуктивности ячменя и пшеницы при обработке препаратом триходермин-М, можно отметить, что достоверное увеличение числа растений и урожайности наблюдается на ячмене, в то время как на пшенице показатели не отличаются от контроля, а по некоторым показателям даже снижаются. Возможно, при внесении такой препоративной формы необходимо учитывать не только активность антагониста в отношении фитопатогенов, но и совместимость с методами агробиотехнологии, определяющими функционирование системы растение - хозяин - возбудитель - интродуцент.
Таблица 2
Влияние метаболитов Streptomyces ^впНыв на показатели элементов продуктивности культур ячменя и пшеницы, Минино (2007)
N Генотип - обработка семян Высота растений, см Продуктивная кустистость, шт/раст. Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г Растений к уборке, шт/м2 Уро- жай- ность, г/м2
Ячмень
1 Красноярский 80- контр 73,3 1,73 17,6 42,1 271 325
2 Красноярский 80- Бії (1/2) 73,0 2,00** 18,0 41,7 271 345
3 Красноярский 80- Бії (1/10) 74,0** 1,80 19,1 45,1** 232 353**
4 Кедр- контр 68,0 2,10 16,7 38,9 289 351
5 Кедр- йг (1/2) 67,3 1,80** 19,1 43,4** 251 380**
6 Кедр- йг (1/10) 66,3 1,80** 19,5 42,6** 284 409**
Пшеница
1 Тулунская 12- контр. 89,3 1,20 23,5 30,1 324 253
2 Тулунская 12- Бії (1/2) 84,3** 1,23 25,7 29,6 348 243
3 Тулунская 12- Бії (1/10) 90,0 1,23 20,7 30,6 390* 275
4 КС-15 - контр. 91,0 1,30 29,9 40,6 330 498
5 КС-15 - йг (1/2) 89,7 1,23 33,7** 41,8 305 473*
6 КС-15 - йг (1/10) * * ,3 5, 8 1,30 28,8 47,1** 279* 504
** НСР(5%) 2,175 0,176 3,563 2,587 58,52 27,24
* НСР (10%) 1,808 0,147 2,961 2,150 48,63 22,64
Стандартная ошибка 1,5063 0,1221 2,4670 1,7912 40,523 18,864
Таблица 3
Влияние биопрепарата триходермин-М на показатели элементов продуктивности культур
ячменя и пшеницы, Минино (2007)
N Генотип - обработка семян Высота растений, см Продуктивная кустистость, шт/раст. Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г Растений к уборке, шт/м2 Урожай- ность, г/м2
1 Красноярский 80 - контр. 73,3 1,73 17,6 42,1 271 325
2 Красноярский 80 - контр. (сух.) 74,0 1,87 19,6 51,0** 187** 310
5 Красноярский 80 -триходермин 61,0** 1,60 18,7 39,1 264 335
6 КС-15 - контр. 91,0 1,30 29,9 40,6 330 498
7 КС-15 - контр. (сух.) 87,7** 1,23 26,9 41,8 364 446**
10 КС-15 - Триходермин 87,7* 1,2 28,6 46,0** 254* 379**
** НС Р 5% (обработка) 2,397 0,292 5,774 4,751 78,57 50,28
* НСР 10% (обработка) 1,978 0,241 4,766 3,921 64,85 41,50
Степень влияния сорта 0,8368 0,7147 0,7202 0,0000 0,2359 0,7265
Степень влияния обработки 0,0513 0,0000 0,0000 0,1096 0,0000 0,0599
Степень влияния совместного 0,0897 0,0000 0,0000 0,3945 0,1495 0,0458
Стандартная ошибка 1,1407 0,1392 2,7484 2,2613 37,396 23,933
Оценка внутренней инфекции урожая семян, выращенных при использовании препарата, показала значительное уменьшение инфицируемости, в среднем 2,5-4 раза, чем на контрольных семенах (рис. 1).
В основном, исследуемые семена злаков были поражены патогенными микромицетами родов Alternaría, Fusaríum и Aspergílus.
В агроэкосистемах биологически активные культуры влияют не только на фитопатогенные организмы, но и могут привести к нарушению микробиоты и возможным негативным последствиям, снижая численность и видовое разнообразие микроорганизмов, что может отражаться на плодородии почв. В связи с этим, необходима оценка их влияния не только на растения, но и экологической безопасности, в том числе исследование структуры микробоценоза, так же, как и для химических средств защиты. Соотношение основных эколо-го-трофических групп микроорганизмов свидетельствует об определенной направленности почвеннобиологических процессов, при этом основная роль в микробных комплексах принадлежит микроорганизмам, которые связаны с метаболизмом азота и целлюлозолитикам.
Сорт
Тулунская-12
Красноярский-80
Кедр
КС-15
50 60
Количество семян, %
0
□ Контроль □ Биопрепарат (1:2) □ Биопрепарат (1:10)
Рис. 1. Оценка внутренней инфекции семян злаковых при обработке биопрепаратом латерин
Исследования количественного состава микробных комплексов почв до и после интродукции биопрепаратов показали, что они оказывали оздоравливающее действие на микробоценоз (рис. 2).
Контроль
□ Аммонификаторы □ Актиномицеты
□ Грибы □ Азотфиксаторы
□ Нитрификаторы
Триходермин
□ Аммонификаторы □ Актиномицеты
□ Грибы □ Азотфиксаторы
□ Нитрификаторы
Латерин 1:10
□ Аммонификаторы □ Актиномицеты
□ Грибы □ Азотфиксаторы
□ Нитрификаторы
Латерин 1:2
□ Аммонификаторы □ Актиномицеты
□ Грибы □ Азотфиксаторы
□ Нитрификаторы
Рис. 2. Количественный состав эколого-трофических групп микроорганизмов почв до и после обработки биопрепаратами
Интродуцированные штаммы изменяют структуру микобиоты, подавляя фитопатогены и увеличивая долю сапротрофных видов. Так, в контроле встречались представители фитопатогенными микромицетов из родов Alternaría, Fusarium и Bipolarís, в то время как в вариантах с внесением биопрепаратов фитопатогенов отмечено не было. Численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, в опытных вариантах была всегда выше, чем микроорганизмов, использующих органические формы азота, что свидетельствует об интенсивности деструкционных процессов в почве.
Заключение
В ходе проведенных исследований доказано, что помимо стимуляции при обработке семян метаболитами актиномицетов большую роль играет процесс снижения внутренней инфекции, т.е оздоровление семян. Проведенные эксперименты по интродукции биопрепарата триходермин-М показывают необходимость исследования гетерогенности популяций антагониста и возбудителей болезни. Биология возбудителя и патогенез, а также агротехника возделываемой культуры определяют способы применения биопрепаратов.
Литература
1. Громовых, Т.И. Биоконтроль болезней сеянцев хвойных в лесных питомниках Средней Сибири: моногр. / Т.И. Громовых, Ю.А. Литовка, О.Н. Андреева. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2005. - 264 с.
2. Штамм Streptomyces griseoruber 3-79 №314 - продуцент антибиотика для борьбы со слизистым бактериозом капусты: а.с. № 1042.349 СССР / К.А. Тулемисова, Е.Ф. Игина, Е.Т. Никитина; Ин-т микробиологии и вирус. АН КазССР; опубл. 16.05.1983. - 8 с.
3. Тулемисова, К.А. Микробиологические методы защиты растений / К.А. Тулемисова // Вестн. АН КазССР. - 1990. - № 6. - С. 29-36.
4. Егоров, Н.С. Основы учения об антибиотиках / Н.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ, 1994. - 512 с.
5. Пат. № 2261902, МПК C12N1/20, МПК A01N63/00. Штамм актиномицета Streptomyces lateritius 19/97-M, используемый для стимулирования роста и защиты сеянцев хвойных от возбудителей болезней, вызываемых грибами родов Fusarium и Alternaría / Т.И. Громовых, Ю.А. Литовка, В.С. Садыкова; заявл. 10.10.2005.
6. Егоров, Н.С. Практикум по микробиологии / Н.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 200 с.
7. Dowling, D. Metabolites of Pseudomonas involved in the biocontrol plant diseases / D. Dowling, F. O'Gara // Trends biotechnology. - 1994. - №4. - P. 133-141.
8. Растимешина, И.О. Стимуляция прорастания семян огурцов метаболитами актиномицетов / И.О. Рас-тимешина, Р.Г. Перевалов, С.А. Бурцева // Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - М., 2000. - С. 180-181.
---------♦-----------
УДК 634:71:582.47(571.62) О.Н. Ухваткина, Н.И. Денисов
ХВОЙНЫЕ В ГОРОДСКИХ ПОСАДКАХ И КОЛЛЕКЦИЯХ В г. ХАБАРОВСКЕ
В статье проведена работа по обобщению данных об использовании хвойных растений в условиях г. Хабаровска, интродукции новых видов за последние 100 лет. Получены данные о наличии и состоянии хвойных в г. Хабаровске.
В г. Хабаровске расположен старейший на Дальнем Востоке дендрарий ФГУ «ДальНИИЛХ», организованный в 1896 г. До настоящего времени сохранились посадки Pinus funebris Kom., аллеи Larix gmelinii (Rupr.) Rupr., Picea obovata Ledeb., созданные при организации дендрария. Последующие посадки относятся к 1933-1936 гг.
Наиболее интенсивным в плане интродукции является период с 1948 по 1960 г., в течение которого исследованы виды Taxus cuspidata Siebold et Zucc. ex Endl., Microbiota decussata Kom., Thuja orientalis L. и ее формы, Abies balsamea (L.) Mill., Cedrus atlantica Manetti. и Cedrus deodara (Roxb.)G. Don fil., Picea glauca (Moench) Voss и др. Испытывались древесные растения как дальневосточных, так и инорайонных видов -
