CC BY
57
УДК: 633.16:632(470.58)
А.А. Постовалов
РЕАКЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ РИЗОСФЕРЫ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И БИОПРЕПАРАТЫ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т.С. МАЛЬЦЕВА», КУРГАН, РОССИЯ
А.А. Postovalov
REACTION OF THE RIZOSPHERE MICROORGANISM OF SPRING BARLEY TO THE MINERAL FERTILIZERS AND BIOLOGICAL PRODUCTS FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BYT.S. MALTSEV», KURGAN, RUSSIA
Алексей Александрович Постовалов
AlekseyAleksandrovichPostovalov
кандидатсельскохозяйственныхнаук,
доцент
p_alex79@mail.ru
Аннотация. В настоящее время рост урожайности сельскохозяйственных культур достигается в основном за счет интенсификации производства. Большое значение имеет возделывание зернофуражных культур, среди которых особое положение занимает ячмень.
В работе уточнен состав возбудителей корневой гнили ярового ячменя в условиях лесостепи Зауралья. Впервые установлен состав бакгерий-ан-тагонистов фитопатогенов - возбудителей корневой гнили ячменя. В статье освещены некоторые вопросы биоэкологии возбудителей корневой гнили. Выявлено влияние минеральных удобрений на микобиотуризопланы растений ярового ячменя. Установлены особенности развития возбудителей корневой гнили in vitro при воздействии на них биопрепаратами. Обоснована возможность применения препаратов на биологической основе для борьбы с семенной инфекцией и защиты ячменя от корневой гнили.
Введение. Сдерживающим фактором получения высоких урожаев являются паразитарные заболевания, среди которых особо вредоносны корневые гнили, головневые и ржавчинные. Обыкновенная корневая гниль злаков - широко распространенное заболевание ярового ячменя в Западно-Сибирском регионе, приводящее к существенному недобору урожая и ухудшению его качества [12, 14]. Важной особенностью интегрированных систем защиты растений должна являться их направленность на экологическую безопасность и биологизацию. Этого можно достичь при условии обязательного изучения и учета закономерностей взаимоотношений между компонентами биологических сообществ. Однако ведущей роли микроорганизмов в формировании устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды до сих пор уделяется недостаточное внимание. Требует дополнительного уточнения действия минеральных удобрений на систему «почва-ми-кроорганизмы-растение».
В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на углубленное познание связи изменений микробных комплексов с популяциями фитопатогенных организмов в почве при внесении минеральных удобрений и поиск подходов управления почвенной микрофлорой для защиты растений от болезней. В целях защиты растений от болезней особое внимание заслуживает использование препаратов на основе живых культур грибов и бактерий-ан-
Были получены экспериментальные данные, позволяющие рекомендовать включение в интегрированные системы защиты от патогенов, вызывающих корневую гниль ячменя, предпосевное обеззараживание семян биопрепаратами. Внесение минеральных удобрений с цепью снижения поражения корневыми гнилями, создания благоприятных условий для развития антагонистической микрофлоры и повышения урожайности.
Ключевые слова: ячмень, корневая гниль, бактерии-антагонисты, фитопатогены, минеральные удобрения.
Abstract. Nowadays the growth of crop yields is achieved mainly due to the intensification of production, the cultivation of grain crops among which barley occupies a special position is of great importance.
The work clarifies the composition of pathogens of spring barley root rot in the conditions of the forest steppe of Zauralye. For the first time, the composition of phytopathogen antagonist bacteria, the causative agents of barley root rot has been established. The article highlights some issues of bioecology of root rot pathogens. The effect of mineral fertilizers on mycobioturiz planted spring barley plants has been revealed.
The features of the root rot pathogens development in vitro when exposed to biologies are established. The possibility of using drugs on a biological basis to combat seed infection and protect barley from root rot has been substantiated. Experimental data were obtained that allowed to recommend the inclusion in integrated systems of protection against the pathogens that cause barley root rot, pre-sowing disinfection of seeds with biologies. Application of mineral fertilizers in order to reduce damage by root rot, create favorable conditions for the development of antagonistic microflora and increase yields.
Keywords: barley, root rot, antagonist bacteria, pathogens, mineral fertilizers.
тагонистов фитопатогенных грибов, активно и эффективно действующих в течение всей вегетации.
Целью исследований являлось определение роли минеральных удобрений и биопрепаратов в повышении супрессивности почвы к возбудителям корневой гнили ярового ячменя в условиях лесостепи Зауралья.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1 оценить фитосанитарное состояние посевов ярового ячменя и почвы;
2 выявить состав возбудителей корневой гнили и их ингибирующее действие на начальные этапы развития растений ячменя;
3 установить доминирующие факторы передачи возбудителей корневой гнили ярового ячменя во времени за годы исследований;
4 изучить антагонистическую активность почвенной микрофлоры по отношению к возбудителям корневой гнили ячменя и установить состав бактерий-антагонистов;
5 изучить влияние применяемых минеральных удобрений на микобиотуризопланы ярового ячменя и поражение его корневой гнилью;
6 изучить возможность использования биологического обеззараживания семян в снижении поражения растений ярового ячменя корневой гнилью.
Методика. Работа выполнялась на кафедре экологии и защиты растений ФГВОУ ВО «Курганская государственная
сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева».
Исследования выполнены путем постановки полевых и лабораторных опытов. Посев, фенологические наблюдения за ростом и развитием растений, уборку ячменя проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989 г.) [6]. Посев производили сеялкой СЗС-2,1 по второй пшенице после пара. Общая площадь делянки - 40 м2. Опыт закладывали в 4-х кратной повторности.
Учет корневой гнили вели дифференцированно по органам согласно методике В.А. Чулкиной (2004 г.) [15]. Для выявления патогенного комплекса и грибов ризопланы на растениях и семенах ячменя, уровня зараженности растительных остатков и почвы пользовались стандартными методиками [2, 3, 5, 7-9].
Структуру сапротрофного бактериального комплекса исследовали методом посева почвенной суспензии на стандартные питательные среды [7], определение общей биологической активности ризосферной почвы проводили по количеству выделяемого углекислого газа [1], а целлюло-зоразлагающей и протеолитической активности - аппликационным методом [7]. Идентификацию бактерий-антагонистов проводили по их культуральным, морфологическим и биохимическим признакам. Бактерии до вида устанавливали с помощью соответствующих определителей [4, 10]. Результаты, полученные в ходе наблюдений, подвергали дисперсионному анализу по алгоритмам, предложенным Б.А. Доспеховым (1985 г.).
Результаты. Процесс возникновения и развития корневой гнили зерновых культур обуславливается паразити-рованием на растениях ряда микромицетов, видовой состав которых зависит от почвенно-кпиматических условий.
В ходе исследований установлено, что соотношение Bipolarissorokiniana и видов Fusarium (в среднем по органам) не одинаково в центральной и южной зонах Курганской области. Так, процентное отношение этих грибов в центральной зоне примерно одинаковое и составляет 48,8 и 51,2% соответственно (рисунок 1). 70
60
50 40 30 20 10
центральная зона
южная зона
невые гнили ярового ячменя.
Изучение культурально-морфологических признаков выделенных фитопатогенов проводили на картофельных средах.
В/ро/апэзогок/тапа - колонии имеют характерный концентрический вид. Рост колоний быстрый и равномерный, края колонии волнистые. К седьмым суткам колонии занимают всю поверхность чашки Петри. Колонии гриба серые, почти черные, пушистые, обильно образуют споры. Диаметр трехдневной культуры составляет 42 мм.
Ривапитохуврогит - колонии гриба на среде дают красный пигмент, формируется обильный пушистый, розовый мицелий. Рост колоний медленный, края колоний ровные. К 12 суткам опыта колонии занимают всю поверхность чашки Петри. Обильно спороносят старые культуры гриба. Диаметр трехдневных колоний составляет 19 мм.
Выяснение факторов, условий и продолжительности выживания возбудителей корневой гнили зерновых культур имеет большое значение как для познания их биологии, так и для изыскания и обоснования мер борьбы с ними. Известно, что среди факторов сохранения возбудителей корневой гнили мятликовых культур из года в год важное место принадлежит семенам, растительным остаткам инфицированных растений и почве (таблица 1).
Таблица 1 - Зараженность растительных остатков и почвы возбудителями корневой гнили в агроценозе (опытное поле Курганской ГСХА)
Зараженность, % -Ü
S S =г 03 ф ф со с •2 .5 g Е .2 03 со •2 со -Ж S СО ю S Щ о S 1= S 1— а: S X ш
а: о со S о со о -5 s -^С =г 2
S о_ ф 1= ■S5 о .Q- Е 03 а 03 а: S S ZT о CL
CQ со
Весна 9,9 38,4 56,7 20,1 17,0 ±5,5
Осень 45,6 43,3 - 11,1 83,0 ±8,4
виды Fusarium ■ Bipolaris sorokiniana Рисунок 1 - Представленность видов р. Fusariums Bipolarissorokiniana в патогенном комплексе (в среднем по органам) по центральной и южной зонам Курганской области
В южной зоне доминирующее место занимает Bipolarissorokiniana, его доля составляет 59,1% от возбудителей корневой гнили ярового ячменя. На долю грибов из рода Fusarium приходится 40,9%. Таким образом, можно заключить, что географические условия влияют на соотношение грибов в патогенном комплексе, вызывающем кор-
Зараженность растительных остатков В. sorokiniana в весенний период в 4,5 раза ниже, чем после уборки ячменя. Этого нельзя сказать про грибы рода Fusarium', зараженность ими растительных остатков на протяжении длительного времени остается довольно высокой - в весенний период она составила 38,4%, а в осенний -43,3%.
Число конидий В. sorokiniana в 1 г почвы в весенний период гораздо ниже, чем к моменту уборки ячменя. Так, в весенний период их число составило 17,0 ± 5,5, а к концу вегетации - 83,0 ± 8,4 шт./г почвы. В целом, полученные данные согласуются с имеющимися в отечественной литературе [11, 13, 14].
Изучение факторов, влияющих на процесс колонизации поверхности корня различными микроорганизмами, является важным вкладом в решение проблемы фитопа-тогенеза. Исследования в этой области необходимы для решения задач контроля и управления популяциями микроорганизмов, обладающими как полезными, так и неблагоприятными для растений свойствами.
Вопрос о влиянии минеральных удобрений на группы корневых микроорганизмов ячменя в условиях Курганской области изучен недостаточно.
Микробиологические анализы показали, что на корнях ярового ячменя поселяются различные физиологические группы микроорганизмов. Минеральные удобрения в некоторой степени влияют на численность корневых микроорганизмов (рисунок 2).
КОЕ
80 70 60 -50 40 30 -20 10 0
63,4 тыс
58,7 тыс
66,7 млн 61,2 тыс - 60,7 тыс
30,9 млн "25,7
45,1 млн
25.7
40,5млн
6.7 ыс
5,7 гыс
NPK
Контроль N Р
□ бактерии □ актиномицеты Пгрибы
Рисунок 2 - Влияние минеральных удобрений на
численность отдельных физиологических групп микроорганизмов ризопланы ячменя
Число бактерий в варианте с применением полного минерального удобрения оказалось в 1,5-2,0 раза выше, чем в других вариантах опыта, и составило 66,7 х 103 тыс. колонеобразующих единиц (КОЕ).
Численность популяции актиномицетов в варианте с применением полного минерального удобрения также была выше в 1,5 раза по сравнению с остальными вариантами опыта (45,7 тыс.).
Максимальное количество микроскопических грибов отмечалось в контрольном варианте - 63,4 тыс. КОЕ/г корней, в остальных вариантах опыта их численность не превышала 59,0-61,0 тыс. КОЕ/г корней.
Более детально изучили влияние минеральных удобрений на комплекс микромицетов на корнях ярового ячменя. Сапротрофный комплекс во всех вариантах опыта был представлен в основном следующими родами микроскопических грибов: Acremonium, Pénicillium, Trichoderma, Gliocladium, Paecilomyces и группой Miceliasterilia, a патогенный комплекс - Bipolarís, Fusaríumw Alternaría.
Разнообразие и богатство комплексов грибов ризопланы при внесении в почву минеральных удобрений оценивали путем использования специальных индексов: Марга-лефа (DM ), Менхиника (DMn), Бергера-Паркера (d), Симпсо-на (D) и Шеннона (Н') (таблица 2).
Таблица 2 - Степень разнообразия и доминирования комплексов микромицетов в ризоплане ячменя при внесении в почву минеральных удобрений (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Индекс Разнообразие и доминирование микромицетов по вариантам
Контроль N» р 1 60 N Р 'V 60 Чо^бо^о
Маргалефа (D J 1,61 1,62 1,65 1,89 1,43
Менхиника (DMn) 0,72 0,74 0,76 0,93 0,65
Шеннона (Н1) 1,94 1,90 1,84 1,92 1,79
Симпсона (D) 6,13 5,74 5,24 5,90 5,28
Бергера-Паркера (d) 3,52 3,02 2,85 3,60 3,13
Чем выше индексы (DM DMn и H'), тем разнообразие
выше. Рассчитали индекс Шеннона, который учитывает разнообразие комплексов грибов на корнях и относительное их обилие. Наибольшими эти индексы были в вариантах с внесением минеральных удобрений.
Увеличение индексов Бергера-Паркера и Симпсона означает повышение разнообразия и снижение степени доминирования. Максимальная степень доминирования микромицетов отмечена также в вариантах с внесением удобрений, что свидетельствует о росте супрессивности почв к фитопатогенам.
Таким образом, можно отметить, что наблюдается согласованность всех индексов в отображении результатов и их можно использовать при оценке агроценоза.
Изучение динамики популяций микроорганизмов в почве поможет понять общие законы строения и функционирования комплекса почвенных микроорганизмов и наметить правильные пути воздействия на этот комплекс в связи с хозяйственной деятельностью человека.
Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных условиях численность микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают.
Микроорганизмы и микробиологические процессы играют важную роль в плодородии почв и питании растений, обуславливая, с одной стороны, выживаемость фито-патогенов, а с другой - физиологическую устойчивость к ним растений.
В каждой почве развиваются специфические группы и определенное количество микроорганизмов, определяющие уровень ее биологической активности. Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но и изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах (таблица 3).
Таблица 3 - Численность отдельных эколого-трофических групп микроорганизмов в ризосфере ярового ячменя сорта Прерия на фоне минерального питания (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Численность микроорганизмов по группам, в КОЕ/г почвы
Ам, млн. Мн, млн. Нф, млн. Аз, млн. Дн, млн. грибы, тыс.
Контроль 4,42 ± 0,25 6,45 ± 0,33 1,88 ± 0,19 3,90 ± 0,20 0,82 ± 0,12 27,19 ± 1,95
N» 2,97 ± 0,24 4,86 ± 0,24 0,93 ± 0,15 1,71 ± 0,22 0,97 ± 0,19 26,18 ± 2,69
р 1 6.0 2,74 ± 0,16 4,30 ± 0,20 0,82 ± 0,16 1,54 ± 0,19 0,59 ± 0,11 22,60 ± 2,14
N Р 'V 6.0 2,02 ± 0,23 3,23 ± 0,37 2,62 ± 0,23 3,08 ± 0,39 1,74 ± 0,37 16,89 ± 3,57
4.0^6.0^6.0 4,32 ± 0,24 5,76 ± 0,31 1,03 ± 0,19 2,10 ± 0,22 0,94 ± 0,09 28,26 ± 2,17
Примечание: Ам - аммонификаторы; Мн - бактерии, усваивающие минеральные формы азота; Нф - нитрификаторы; Аз - азотфикса-торы; Дн - денитрификаторы.
При внесении в почву минеральных удобрений отмечается снижение численности всех изучаемых физиологических групп микроорганизмов и лишь в вариантах, где вносились полное минеральное и азотно-фосфорное удобрения, численность бактерий остается на уровне контрольного варианта или несколько выше.
Оценили влияние минеральных удобрений на общую микробиологическую активность ризосферы по выделению углекислого газа (таблица 4).
При внесении минеральных удобрений значительно уве-
личивается выделение углекислого газа в первые сутки опыта по сравнению с контролем. В варианте с внесением фосфорного удобрения его выделяется меньше (60,4 мг/час), чем в других вариантах с использованием удобрений.
Таблица 4 - Влияние минерального питания на скорость выделения С-С02 из ризосферы ячменя (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Скорость выделения С-С02, мг/час
1 сутки 2-3 сутки 4-5 сутки 6-7 сутки 1-7 сутки
Контроль 53,1 22,7 25,9 19,8 24,9
n60 64,0 24,8 25,5 17,5 27,9
р 1 60 60,4 22,4 25,6 20,0 26,9
N Р 'V 60 64,4 25,3 24,7 19,9 28,4
^60^60^60 64,7 23,7 22,5 19,1 27,8
нср05 2,6 1,4 1,9 1,1 1,4
В последующие сутки наблюдается уменьшение выделения углекислого газа во всех вариантах опыта и к 6-7 суткам активность почвенной микрофлоры во всех вариантах опыта становится одинаковой, за исключением варианта с внесением азотного удобрения, где углекислого газа выделяется меньше - 17,5 мг/час.
При рассмотрении целлюлозоразлагающей и протео-литической активности почвы нами обнаружено, что в вариантах с внесением минеральных удобрений она выше по сравнению с контролем (таблица 5).
Таблица 5 - Влияние минерального питания на микробиологическую активность почвы в ризосфере ячменя (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Активность, %
целлюлозоразлагающая протеолитическая
Контроль 6,7 13,2
n60 7,4 14,3
р 1 60 8,4 14,4
N Р 'V 60 8,0 14,3
^бо^бло 11,1 14,6
нср05 1,0 0,2
Следует отметить, что в варианте с внесением полного минерального удобрения целлюлозоразлагающая и протео-литическая активности ризосферных микроорганизмов были максимальными и составили соответственно 11,1 и 14,6%.
Таким образом, можно заключить, что при внесении минеральных удобрений активность ризосферной микрофлоры значительно увеличивается по сравнению с контролем, обуславливая подавление паразитической активности фитопатогенов и снижение развития корневой гнили.
В настоящее время большое значение придается микробному антагонизму в почве. Особенно интенсивно изучаются эти взаимоотношения относительно возбудителей корневых инфекций зерновых культур.
Из ризосферы ярового ячменя выделено 28 штаммов бактерий-антагонистов фитопатогенов - возбудителей обыкновенной корневой гнили ячменя.
После изучения морфологических, культуральных и биохимических признаков все выделенные 28 штаммов бактерий-антагонистов были разделены на две большие группы. По числу бактерий, входящих в эти группы, они ока-
зались примерно одинаковыми.
На основании морфологических, культуральных, биохимических и других свойств, которыми обладает первая группа бактерий-антагонистов, она может быть отнесена к классу ЕиЬас(епае, порядку ЕиЬас(епа1ез, семейству ВасШасеае.
В данном семействе нами были обнаружены сходства по их свойствам и признакам с бактериями вида Sac///í^s/?^esanfer/cí^s.
При сопоставлении характеристики второй группы бактерий-антагонистов обнаруживается сходство в основных морфологических, культуральных и биохимических свойствах с бактериями из семейства Рвеиботопабасеае, видом РвеиботопавАиогевсепв, бактерии этого вида тоже относятся к классу ЕиЬас(епае, порядку ЕиЬас(епа1ез, семейству Рвеиботопабасеае.
Ведущая роль в защите растений от болезней принадлежит агротехническим приемам, достаточно эффективным и безопасным для окружающей среды. Отечественными исследователями изучалось влияние основных элементов питания (1\1, Р, К) при раздельном и совместном внесении на распространение и развитие корневой гнили зерновых культур.
Распространенность болезни в фазу кущения ячменя в вариантах с внесением минеральных удобрений было ниже, чем в контроле в несколько раз.
Индекс развития болезни в фазу кущения ячменя в вариантах с внесением удобрений значительно ниже контрольного варианта на всех изучаемых органах. Несколько ниже эффективность была при внесении азотного удобрения, где развитие болезни приближалось к контролю.
Ситуация изменяется к моменту уборки ячменя. Распространенность болезни в контрольном варианте не превышала 69,7%, а в вариантах с внесением удобрений оказывалась значительно ниже, о чем свидетельствует проведенный дисперсионный анализ (таблица 6).
Таблица 6 - Влияние минеральных удобрений на поражаемость ячменя корневой гнилью в фазу восковой спелости зерна (опытное поле Курганской ГСХА)
.о Развитие болезни по органам, % г®
Вариант Распространенно болезни, % первичные корни эпикотиль основание стебля Биологическая эффективность,
Контроль 69,7 37,6 22,7 9,4 -
N60 61,8 27,4 15,9 5,8 31,8
р 1 60 57,1 33,1 17,1 3,1 34,6
N Р 'V 60 57,4 24,4 15,4 3,9 41,9
^бо^бЛо 46,0 22,1 12,5 2,9 51,7
нср05 5,3 2,6 3,2 1,9 4,8
В фазу восковой спелости зерна четко можно проследить, что индекс развития болезни в вариантах с внесением удобрений ниже, чем в контроле, свидетельствуя об улучшении фитосанитарной ситуации в течение всей вегетации. Если сравнивать минеральные удобрения, то можно отметить, что показатель развития болезни в варианте с внесением азота и фосфора в эти годы исследования был несколько выше, чем в вариантах, где вносили комплексные удобрения.
Изменение урожайности и элементов структуры урожая ярового ячменя определялось главным образом условиями вегетационного периода. Степень влияния этого фактора на изменение урожайности составляет 72,0%, количества продуктивных стеблей на 1 м2 - 71,0%, количества зерен в колосе - 40,0%, массы 1000 зерен - 46,0%, в то время как доля влияния удобрений составила - 22,0%, 17,0%, 25,0% и 18,0,0% соответственно.
В среднем за годы проведения исследований максимальная урожайность ярового ячменя получена в вариантах с внесением азотно-фосфорного и полного минеральных удобрений - на 12,0 и 14,0 ц/га или на 53,7 и 63,8% выше, чем в контроле. Эти прибавки урожая получены за счет увеличения количества продуктивных стеблей культуры на 1 м2, числа зерен в колосе и массы 1000 зерен (таблица 7).
Таблица 7 - Урожайность и структура урожая ярового ячменя на фоне минеральных удобрений (опытное поле Курганской ГСХА)
03 el s? 1 s з: CD CL i_ ш 5 m =1 о о сс .о" g ь ^ ?
Вариант о о з: 03 £ о CL > Количеств! дуктивны> блей на 1 и Количество в колосе, ГО 0) О CL О CD ГО сэ 2 s s i_ S о fe 'к о "е" X "§"
Контроль 22,9 381,7 13,8 46,8 -
N60 30,6 417,0 15,6 50,7 25,1
р ' 60 30,3 415,7 16,3 48,4 24,4
N Р 'V 60 35,2 448,7 16,5 52,4 34,9
^60^60^60 37,5 443,7 16,7 55,7 38,9
нср05 2,0 12,1 0,9 3,7 2,6
ной инфекцией были получены данные по влиянию препаратов на состав возбудителей корневой гнили ячменя сорта Прерия, результаты которых представлены в таблице 8. При обработке семян биофунгицидами удается снизить их зараженность фитопатогенными грибами, доля влияния этого фактора в нашем случае составляла от 48 до 91%.
Таблица 8 - Влияние биопрепаратов на всхожесть и заселенность семян ячменя возбудителями корневой гнили (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Всхожесть, % Заселенность семян грибами, %
Bipolaris sp. Alternaria sp. Fusarium sp.
Контроль 82,0 21,2 27,0 4,0
Триходермин 91,0 3,4 23,8 0
Фитоспорин 93,4 3,5 31,0 2,6
Интеграл 91,0 10,0 26,2 1,5
Планриз 90,3 7,5 32,0 1,3
нср05 3,1 3,1 2,3 1,2
Применение азотного и фосфорного удобрений хотя и позволяло формировать большее количество продуктивных стеблей - на 9,2 и 8,9% выше, чем в контроле, и повышало озерненность колоса, но зерно было более мелкое - 50,7 и 48,4 г, по сравнению с применением комплексных минеральных удобрений, поэтому и урожайность была ниже, чем в этих вариантах опыта.
Максимальная биологическая эффективность, в среднем за три года, получена в вариантах с внесением азотно-фосфорного и полного минерального удобрений и составила соответственно 41,9 и 51,7. В этих вариантах опыта удается получить и наибольшую хозяйственную эффективность - 34,9 и 38,9% соответственно.
Семена сельскохозяйственных культур являются фактором расселения возбудителей ряда опасных болезней, таких как головня, фузариозные, гельминтоспориозные корневые гнили, плесневение семян, септориозы и другие. Обработка семян фунгицидами позволяет защитить семена, проростки и всходы не только от семенной и почвенной, но и от других видов инфекции.
Исследованиями отечественных ученых доказано, что посев протравленными семенами приводит к существенному снижению численности бактерий и ингибированию дыхания ризосферной почвы.
Биологические препараты обладают рядом преимуществ: безвредность для человека и окружающей среды; продолжительный период действия; способность сохраняться, накапливаться в почве; их доступность и др.
В ходе исследований по оценке возможности применения препаратов на биологической основе в борьбе с семен-
Заселенность семян В1ро1апззр. в вариантах с применением триходермина и фитоспорина была наименьшей, по сравнению с контролем, и составила соответственно 3,4 и 3,5%.
При рассмотрении действия препаратов на грибы АКегпапазр. (одного из возбудителей «черного зародыша») установлено, что, применяя только триходермин, удается снизить процентное содержание этого гриба на семенах (23,8%). Что касается возбудителей фузариозной инфекции, то следует отметить, что применение биопрепаратов существенно снижает уровень заражения этими фитопато-генами по сравнению с контрольным вариантом.
Данные по микробиологической активности в ризосфере растений, семена которых были обработаны биопрепаратами, представлены в таблицах 9 и 10.
Таблица 9 - Влияние биопрепаратов на микробиологическую активность почвы в ризосфере ячменя (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Активность, %
целлюлозоразлагающая протеолитическая
Контроль 6,3 13,3
Триходермин 13,0 13,6
Фитоспорин 9,9 14,7
Интеграл 10,8 14,4
Планриз 10,5 14,6
нср05 3,3 0,9
Таблица 10 - Влияние биопрепаратов на скорость выделения С-С02 из ризосферы ячменя (лаборатория микробиологии Курганской ГСХА)
Вариант Скорость выделения С-С02, мг/час
1 сутки 2-3 сутки 4-5 сутки 6-7 сутки 1-7 сутки
Контроль 55,0 22,7 25,9 19,8 25,5
Триходермин 62,1 23,1 25,2 18,7 27,3
Фитоспорин 65,4 24,7 27,2 18,2 28,7
Интеграл 64,0 25,0 25,8 19,9 28,4
Планриз 64,2 24,5 23,3 19,8 28,0
нср05 6,0 1,2 2,2 1,1 2,4
Применение триходермина увеличивает целлюло-зоразлагающую активность ризосферы, по сравнению с контролем, более чем в 2 раза. Обработка семян бактериальными препаратами также увеличивает активность цел-люлозоразлагающих бактерий, способствуя подавлению фитопатогенов на растительных остатках.
Протеолитическая активность почвы увеличивается в ризосфере растений, семена которых обрабатывали бактериальными препаратами. В варианте с применением триходермина протеолитическая активность ризосферы оставалась на уровне контроля.
Следует отметить, что наибольшее количество углекислого газа в первые сутки опыта выделялось в тех вариантах, где семена обрабатывались биопрепаратами. Максимально (65,4 мг/час) углекислый газ, выделялся в варианте с применением фитоспорина. В последующие сутки наблюдается уменьшение количества выделяемого газа, и к 7-ым суткам опыта оно становится на уровне контрольного варианта.
При испытании грибного (триходермин) и бактериальных (фитоспорин, интеграл, планриз) препаратов для предпосевного обеззараживания семян ячменя, проведенного в условиях нашей зоны на сорте Прерия, установлена различная степень их эффективности в борьбе с корневой гнилью.
За годы исследований распространенность болезни в фазу кущения ячменя в вариантах, где семена обрабатывали биопрепаратами, была значительно ниже, по сравнению с контрольным вариантом. Существенных отличий между препаратами по их влиянию на распространенность болезни в фазу кущения отмечено не было. Распространенность болезни в вариантах с обработкой семян была в 1,5-1,7 раза ниже, чем в контроле. Такая же закономерность отмечена и по индексу развития болезни.
В фазу восковой спелости зерна распространенность болезни увеличилась во всех вариантах опыта. Минимальным этот показатель был в варианте с использованием фитоспорина и составил 43,9% или в 1,5 раза ниже, чем в контроле (таблица 11).
Таблица 11 - Влияние биопрепаратов на поражаемость ячменя корневой гнилью в фазу восковой спелости зерна (опытное поле Курганской ГСХА)
л Развитие болезни по органам, % 5®
Вариант Распространенно болезни,% первичные корни эпикотиль основание стебля Биологическая эффективность,
Контроль 67,8 55,7 35,5 17,9 -
Триходермин 51,9 36,9 23,2 8,6 40,1
Фитоспорин 43,9 33,6 17,9 5,4 53,0
Интеграл 53,8 38,1 23,3 6,6 43,0
Планриз 51,5 37,8 23,2 8,1 40,5
нср05 6,3 4,7 5,7 2,8 4,4
препаратами - ниже на 34,4-49,6%. Поражение основания стебля снижалось в максимальной степени на 52,0-69,8% по сравнению с другими вегетативными органами, достигая уровня химических протравителей системного действия.
Таким образом, применение биофунгицидов для предпосевного обеззараживания семян ячменя дает положительный эффект и позволяет существенно ограничить развитие болезни на протяжении всего вегетационного периода.
В среднем за годы проведения исследований урожайность ярового ячменя при обработке семян фитоспорином и планризом получена на 12,0 ц/га или 58,4 и 58,9% выше, чем в контроле. Эти прибавки урожая достигаются за счет увеличения количества продуктивных стеблей на 1 м2, массы 1000 зерен и числа зерен в колосе (таблица 12).
Таблица 12 - Урожайность и структура урожая ярового ячменя при биологическом обеззараживании семян (опытное поле Курганской ГСХА)
03 i э со з: CD ш 5 X CD CL CD о; 03 .0 X 1—
Вариант о о з: 03 £ о CL > X ^ о >s CD U Й ^ и а) X о § ч Количество; колосе, l О о о 03 о о 03 ^ cd о m ^ 1— со о X '1 ш х -е- со
Контроль 20,2 328,0 14,5 47,8 -
Триходермин 26,7 368,0 15,4 50,5 24,3
Фитоспорин 32,0 390,5 17,3 52,1 36,9
Интеграл 29,3 377,5 16,5 51,4 31,1
Планриз 32,1 407,0 17,2 50,7 37,1
НСР05 2,8 30,4 0,6 1,9 4,6
Индекс развития болезни на первичных корнях в вариантах с обработкой семян биофунгицидами был также существенно ниже (на 32,6-39,7%), чем в контрольном варианте.
На эпикотили развитие болезни в контрольном варианте составило 35,5%, а в вариантах с обработкой семян био-
После оценки эффективности применения предпосевного обеззараживания семян можно судить о перспективности их использования в борьбе с гельминтоспориоз-но-фузариозной корневой гнилью ярового ячменя.
Максимальная биологическая эффективность отмечена в вариантах, где семена обрабатывались бактериальными препаратами (фитоспорин, интеграл, планриз) и составила соответственно 53,0; 43,0 и 40,5%. В этих вариантах опыта удается получить и наибольшую хозяйственную эффективность.
Выводы. 1. В результате проведенных исследований установлен состав возбудителей корневой гнили ярового ячменя, который представлен Bipolarissorokiniana и видами грибов рода Fusarium. Bipolarissorokiniana поражает в основном органы ярового ячменя, находящиеся на границе почва-воздух. Грибы рода Fusarium, напротив, превалируют на подземных органах растений. Фильтраты нативных жидкостей грибов Bipolarissorokiniana и Fusariumsp. тормозят рост корней и проростков ярового ячменя.
2. В условиях лесостепи Зауралья массовая передача возбудителей корневой гнили из года в год происходит через инфицированные растительные остатки и почву. Динамика заселенности Bipolarissorokiniana выщелоченного чернозема показывает, что в почве нарастание численности конидий происходит к концу вегетации, весной их численность значительно уменьшается.
3. Выявлены перспективные штаммы бактерий-антагонистов возбудителей корневой гнили ячменя, изучены их культуральные, морфологические и биохимические
свойства.
4. Применение минеральных удобрений изменяет численность физиологических групп ризопланы. Выявлены постоянные и случайные обитатели ризопланы ярового ячменя. Подтверждена возможность использования экологических индексов для анализа структуры популяций ризопланы, важной при экологическом направлении защиты растений от болезней.
5. Внесение минеральных удобрений в почву изменяет численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов (аммонификаторов, нитрификаторов, денитри-фикаторов, азотфиксаторов, бактерий, усваивающих минеральные формы азота и др.). Отмечено, что при внесении минеральных удобрений повышается целлюлозоразлагаю-щая, протеолитическая и общая биологическая активность почвы, оказывающая влияние на выживаемость фитопато-генов в почве.
6. Наибольшая биологическая и хозяйственная эффективность получена при внесении азотно-фосфорного и полного минерального удобрений. В этих вариантах урожайность ячменя увеличивается в среднем на 12-15 ц/га, что достигается за счет увеличения продуктивного стеблестоя, числа зерен в колосе и массы 1000 зерен.
7. Применение препаратов на биологической основе (триходермин, фитоспорин, интеграл, планриз) позволяет снизить зараженность семян ярового ячменя возбудителями корневой гнили на 10-17% и развитие болезни в поле по сравнению с контролем. Эффективными являются бактериальные препараты. Грибной препарат(триходермин) уступает им по своей биологической и хозяйственной эффективности.
8. Использование биофунгицидов для обеззараживания семян увеличивает численность микроорганизмов в ризосфере ячменя и стимулирует скорость их размножения, повышается микробиологическая активность почвы, возрастает урожайность зерна на 6-12 ц/га в результате увеличения продуктивного стеблестоя и массы 1000 зерен.
Список литературы
1 Беличев A.A., Степановских A.C. Метод оценки реакции почвенной микрофлоры на действие экотоксикан-тов // Экологизация технологий: проблемы и решения: научные сообщения Курганского Центра МАНЭБ. Курган, 1998. С. 84-86.
2 Билай В.И. Фузарии. Киев: Наукова думка, 1977. 441 с.
3 Кириленко Т.С. Атлас родов почвенных грибов. Киев: Наукова думка, 1977. 128 с.
4 Красильников H.A. Определитель бактерий и актино-мицетов. М.: АН СССР, 1949. 829 с.
5 Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов. П.: Наука, 1976. 304 с.
6 Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1989. 195 с.
7 Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1980. 224 с.
8 Методы экспериментальной микологии / под ред. В.И. Билай. Киев, 1982. 552 с.
9 Наумова H.A. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию. П.: Колос, 1970. 205 с.
10 Определитель бактерий Берджи / под ред. Дж. Хо-
улта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. М.: Мир, 1997. 432 с.
11 Постовалов А.А. Болезни семян сельскохозяйственных культур // Приоритетные направления развития АПК: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Великой Победы (23-24 апреля 2015 г.). Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2015. С. 368-371.
12 Постовалов А.А. Патогенные микромицетыризо-планы ячменя и гороха // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 6 (44). С. 59-60.
13 Постовалов А.А. Эффективность предпосевной обработки семян препаратами в борьбе с болезнями ячменя и гороха // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2007. № 3. С. 17-22.
14 Торопова Е.Ю. Экологические основы защиты растений от болезней в Сибири. Новосибирск, 2005. 370 с.
15 Чулкина В.А., Торопова Е.Ю. Корневые гнили // Защита и карантин растений. 2004. №2. С. 16-18.
List of references
1 Belichev А.А., Stepanovsky A.S. Method for assessing the response of soil microflora to the action of ecotoxicants. // Ecologization of technologies: problems and solutions: scientific reports of the Kurgan Center of the Ministry of Energy and Humanities of the World, Moscow Kurgan, 1998. Pp. 84-86.
2 Bilay V.I. Fusaria Kiev: Naukova Dumka, 1977. 441 p.
3 Kirilenko T.S. Atlas of genera of soil fungi. Kiev: Naukova Dumka, 1977. 128 p.
4 Krasilnikov N.A. The determinant of bacteria and actino-mycetes. Moscow: USSR Academy of Sciences, 1949. 829 p.
5 Litvinov M.A. The determinant of microscopic soil fungi. L.: Science, 1976. 304 p.
6 Methods of state variety testing of agricultural crops. M.: Kolos, 1989. 195 p.
7 Methods of soil microbiology and biochemistry / ed. D.G. Zvyagintsev. M.: Publishing House of Moscow State University, 1980. 224 p.
8 Methods of experimental mycology, Ed. V.I. Bilai Kiev, 1982. 552 p.
9 Naumova N.A. Analysis of seeds for fungal and bacterial infection. L: Kolos, 1970. 205 p.
10 The determinant of bacteria Burgi / ed. J. Hoult, N. Krieg, P. Snita, J. Staley, S. Williams. M.: Mir, 1997. 432 p.
11 PostovalovA.A. Diseases of seeds of agricultural crops // Priority directions of development of the agro-industrial complex: materials of the international scientific-practical conference dedicated to the 70th anniversary of the Great Victory (April 23-24, 2015). Kurgan: Publishing house of Kurgan State Agricultural Academy, 2015. Pp. 368-371.
12 PostovalovA.A. Pathogenic micromycidtizing plants of barley and peas // News of Orenburg State Agrarian University. 2013. №6(44). Pp. 59-60.
13 PostovalovA.A. The effectiveness of pre-sowing seed treatment with drugs in the fight against barley and pea diseases // Siberian Journal of Agricultural Science. 2007. № 3. Pp. 17-22.
14 Toropova E.Yu. Ecological basis of plant protection from diseases in Siberia. Novosibirsk, 2005. 370 p.
15 Chulkina V.A., Toropova E.Yu. Root decay//Protection and quarantine of plants. 2004. № 2. Pp. 16-18.
