CC BY
6УДК 633.1:632.482.31
:№ 1(21), 2016
Ямалиева А. М., Марьина-Чермных О. Г., Евдокимова М. А.
Yamalieva A. M., Marjina-Chermnykh O. G., Evdokimova M. A.
РОЛЬ ФУНГИСТАЗИСА ПОЧВЫ В ПОРАЖЕНИИ ОЗИМЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР КОРНЕВОЙ ГНИЛЬЮ
THE ROLE OF SOIL FUNGISTASIS IN WINTER GRAIN CROPS INFESTATION WITH ROOT ROT
В последние десятилетия широкое распространение получила концепция экологизированной защиты зерновых культур. В основе этой концепции лежит такое природное явление, как фунгистазис почвы. Проведенные лабораторные исследования направлены на изучение роли фунгистазиса почвы в поражении озимых культур корневой гнилью. В результате исследований установлено, что из грибов рода Bipolaris spp., выделенных из пораженных корневой гнилью растений озимых пшеницы и ржи, преобладающим являются грибы-возбудители B. sorokiniana. Типичными являются микроскопические грибы F. culmorum, F. avenaceum, F. sporotrihciella и F. gibbosum, поскольку частота их встречаемости составила свыше 30 %. Наибольшую частоту встречаемости имели грибы F. gibbosum. На величину инфекционного потенциала возбудителей корневой гнили - грибов B. sorokiniana и грибов рода Fusarium spp. в ризосфере озимых культур значительное влияние оказывает фунгистазис почвы. Между антагонистической активностью почвы и ее фунгистазисом, антагонистической активностью и жизнеспособностью конидий грибов F. gibbosum установлена прямая зависимость.
Ключевые слова: озимая пшеница, озимая рожь, корневая гниль, фунгистазис, патогенность, конидии, антагонистическая активность.
In recent decades, the concept of ecologized cereal crop protection is widespread. The basis of this concept is such a natural phenomenon as soil fungistasis. The laboratory research focuses on the role of soil fungistasis in winter grain crops infestation with root rot. The results of the study showed that B. sorokiniana is predominant fungus among Bipolaris spp. which were isolated from infested winter wheat and winter rye with root rot. F. culmorum, F. avenaceum, F. sporotrihciell and F. gibbosum can be considered typical for this crop rotation link, since the frequency of their occurrence was over 30 %. F. gibbosum had the highest frequency of occurrence. The extent of infectious potential of root rot pathogens - B. sorokiniana and Fusarium spp. in the rhizosphere of winter grain crops is greatly affected by soil fungistasis. A direct relationship between antagonistic activity of the soil and its fungistasis, antagonistic activity and viability of F. gibbosum conidia is determined.
Key words: winter wheat, winter rye, root rot, fungistasis, pathogenicity, conidia, antagonistic activity.
Ямалиева Асия Манцуровна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры общего земледелия, растениеводства,
агрохимии и защиты растений
Аграрно-технологического института
ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»
г. Йошкар-Ола
Тел.: 8-937-119-52-51
Е-таИ; asiayamalieva@mail.ru
Марьина-Чермных Ольга Геннадьевна -
доктор биологических наук, профессор кафедры общего земледелия, растениеводства, агрохимии и защиты растений Аграрно-технологического института
ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»
г. Йошкар-Ола
Тел.: 8-927-870-37-22
Е-т^1: oly6045@yandex.ru
Евдокимова Маргарита Александровна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры общего земледелия, растениеводства,
агрохимии и защиты растений
Аграрно-технологического института
ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»
г. Йошкар-Ола
Тел.: 8-987-724-62-89
Е-т^1: myrar@mail.ru
Yamalieva Asiya Mantsurovna -
œndidate of аgricultural sciences, assistant professor
of the Department General Agriculture,
Crops, Agricultural Chemistry and
Plant Protection of the Agrarian Technology
Institute Mari State University
Yoshkar-Ola
Tel.: 8-937-119-52-51
Е-mail: asiayamalieva@mail.ru
Marina-Chermnykh Olga Gennadyеvna -
doctor of biological sciences, рrofessor of the
Department General Agriculture, Crops,
Agricultural Chemistry and Plant Protection
of the Agrarian Technology Institute
Mari State University
Yoshkar-Ola
Tel.: 8-927-870-37-22
Е-mail: oly6045@yandex.ru
Evdokimovа Margarita Alexandrovna -
œndidate of аgricultural sciences, assistant
professor of the Department General Agriculture, Crops,
Agricultural Chemistry and Plant Protection of the
Agrarian Technology Institute
Mari State University
Yoshkar-Ola
Tel.: 8-987-724-62-89
Е-mail: myrar@mail.ru
Озимые зерновые культуры принадлежат к важнейшим сельскохозяйственным культурам России. В Республике Марий Эл их используют на пищевые, технические и кормовые цели. Лимитирую-
щими факторами повышения урожайности озимых зерновых культур являются агроклиматические условия, в том числе неблагоприятные условия перезимовки, почвенные плодородие и влага, вредители и болезни.
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
Температура и влажность почвы непосредственно или косвенно участвуют во всех физиологических и биохимических процессах, протекающих в растении и патогенных организмах. При этом нормальный обмен веществ в растениях зависит от степени насыщения водой протоплазмы клеток при биологическом температурном оптимуме. Нарушение нормального физиологического состояния растения как единого организма во время засухи. Например, способствует повышению его восприимчивости к возбудителю корневой гнили, которые интенсивно заражают ослабленные растения. При этом характер изменения обмена веществ в растении при недостатке влаги совпадает в общих чертах с изменениями, вызываемыми возбудителями корневой гнили, что облегчает их жизнедеятельность [6, 7]. Обеспечение необходимого уровня организации фитосанитарии почвы в агроэкосистемах является одним из определяющих факторов снижения поражения зерновых корневой гнилью и сохранения высокой продуктивности системы [5], что в свою очередь влияет на фун-гистазис почвы. Поэтому в настоящее время регулирование почвенного фунгистазиса относится к числу перспективных направлений в разработке мер борьбы с болезнями, возбудители которых передаются через почву. Возбудители корневых гнилей зерновых культур относятся к почвенным грибам [2, 9]. В связи с этим актуальным является изучение методов регулирования взаимоотношения между сапрофитной и патогенной микробиотой, в основе которых лежат природные и естественные явления сверхпаразитизма и антибиоза (фун-гистазис, супрессивность). Взаимоотношение возбудителей болезней с почвенными микроорганизмами многообразны. Чаще всего они носят антагонистическую направленность, которую можно свести к двум основным типам воздействия: фунгицидному - антагонист вызывает гибель других организмов и фунгиста-тическому - антагонист создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности других объектов главным образом путем выделения антибиотических и других специфических веществ [10].
Объекты и методы исследования
Объекты исследования - озимая пшеница Безенчукская 380, озимая рожь сорта Татьяна, почва опытного участка. Исследования проводили в 2012-2013 гг. лабораторными методами в Марийском государственном университете на кафедре общего земледелия, агрохимии, растениеводства и защиты растений. Определяли патогенность выделенных грибов из культур озимая пшеница и озимая рожь, токсичность культуральных фильтратов, антагонистическую активность почвы к возбудителям корневых гнилей и фунгистазис почвы по методу А. С. Доцен-ко (1972) [3] и Н. А. Красильникова (1966) [8]. Для исследований брали дерново-подзолистую
среднесуглинистую почву опытного участка [4]. Почва имела следующие агрохимические характеристики: содержание гумуса (по Тюрину) 1,48-1,73 %, рНсол. - 5,1-5,7, содержание подвижных форм (по Кирсанову) фосфора - 15,418,1 и калия - 12,2-19,6 мг/100 г почвы.
Результаты исследований
В результате лабораторных исследований, установлено, что в связи с многообразием видового состава грибов, возбудителей корневой гнили зерновых культур, выявление наиболее патогенных является необходимым условием при разработке мер борьбы с ними. Из таблицы 1 видно, что грибы-возбудители - B. sorokiniana и грибы рода Fusarium spp. отличались по степени патогенности.
Таблица 1 - Патогенность грибов B. sorokiniana и грибов рода Fusarium spp.
Возбудитель Пораженность растений, %
озимая пшеница озимая рожь
Bipolaris sorokiniana (Sacc.) 41,0 39,5
Fusarium spp. 42,3 48,5
Озимая рожь в большей степени поражалась грибами рода Fusarium spp., чем озимая пшеница, при этом поражение грибами B. Sorokiniana было на 9% меньше, чем грибами рода Fusarium spp. Пораженность растений озимой пшеницы данными грибами была на одном уровне.
Изучение патогенности, различных видов грибов рода Fusarium spp., на основе таблицы 2, показало, что на озимых пшенице и ржи наибольшей патогенностью обладали грибы F culmorum и F gibbosum. Пораженность растений озимой пшеницы грибами F culmorum составила 37,2 %, озимой ржи - 41,5, а грибами F gibbosum соответственно культурам - 49,6 и 50,4 %.
Таблица 2 - Патогенность грибов рода Fusarium spp.
Видовой состав грибов Пораженность растений, %
озимая пшеница озимая рожь
Fusarium culmorum (W. G. Sm.) Sacc. 37,2 41,5
Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc. 32,6 36,8
Fusarium sporotrihciella var. poae (Peck.) Bilai 29,7 31,0
Fusarium gibbosum App. et Wr. emend. Bilai 49,6 50,4
Патогенность грибов в значительной степени зависит и от их фитотоксичности [1]. В результате лабораторных исследований установлена связь между патогенностью и токсичностью культуральных фильтратов грибов рода Fusarium spp. и B. Sorokiniana, что отражено в таблица 3.
:№ 1(21), 2016
Таблица 3 - Токсичность культуральных фильтратов грибов рода Fusarium spp. и B. Sorokiniana
Возбудитель Пораженность растений,%
озимая пшеница озимая рожь
Bipolaris sorokiniana (Sacc.) 61,1 51,0
Fusarium culmorum (W. G. Sm.) Sacc. 75,0 74,2
Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc. 58,2 56,1
Fusarium gibbosum App. Et Wr. Emend. Bilai 77,3 69,0
Fusarium sporotrihciella var. poae (Peck.) Bilai 63,2 60,1
Таблица 4 - Патогенность изолятов грибов B. sorokiniana и грибов рода Fusarium spp.
Изоляты Пораженность растений грибами, %
озимая пшеница озимая рожь
Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Fusarium spp. Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Fusarium spp.
Подземные 41,5 46,8 39,0 50,3
Надземные 39,3 34,6 31,5 35,1
Фильтраты патогенных грибов, оказывали угнетающее действие на всходах, что приводило вначале к незначительной потере тургора, а затем к постепенному обесцвечиванию листьев, через 48 часов наступало частичное или полное увядание растений. Наиболее токсичным для озимой пшеницы оказался фильтрат микроскопических грибов F. gibbosum. Пораженность всходов этим грибом составила 77,3 %. Фильтрат гриба F. avenaceum был наименее токсичным, пораженность которым была на 19,1 % меньше, чем грибом F. gibbosum. Для озимой ржи наиболее токсичным оказался фильтрат грибов F. culmorum, а наименее токсичным грибов B. sorokiniana.
Данные таблицы 4 показывают, что более высокая патогенность изолятов грибов B. sorokiniana и грибов рода Fusarium spp., наблюдалась у выделенных с подземных органов растений, по сравнению выделенными с надземных органов, как на озимой пшенице, так и на озимой ржи. Наибольшая пораженность растений грибами рода Fusarium spp. наблюдалась у озимой ржи. Пораженность подземных и надземных органов растений грибами B. sorokiniana была практически одинаковой у озимой пшеницы, а у озимой ржи наблюдалась тенденция к увеличению пораженности подземных органов растений.
Между антагонистической активностью почвы и ее фунгистазисом, антагонистической активностью и жизнеспособностью конидий грибов F. gibbosum установлена прямая зависимость, то есть увеличение антагонистической активности приводит к усилению фунгистази-са почвы и уменьшению жизнеспособных конидий. Коэффициент корреляции в первом случае r = 0,973, t, = 35,53, tTeop = 18,51. Коэффициент детерминации d = 0,947 показывает, что доля зависимости фунгистазиса почвы от ее антагонистической активности составляет 95 %. Коэффициент корреляции во втором случае r = 0,990, t = 104,67, tTeop = 18,51. Коэффициент детерминации d = 0,981 показывает, что доля зависимости жизнеспособных конидий патогена в почве от антагонистической активности составляет 98 %. Установлено, что жизнеспособность конидий зависит от фунгистазиса. Коэффициент корреляции в данном случае r=0,963, t, = 25,63, ^еор = 18,51. Коэффициент детерминации d = 0,928 показывает, что доля зависимости жизнеспособных конидий грибов F gibbosum от фунгистазиса почвы составляет 93 %.
Выводы
Наибольшей патогенностью на озимых пшенице и ржи обладают грибы возбудители B. sorokiniana, F. culmorum и F. gibbosum. Патогенность изолятов гриба B. sorokiniana и грибов рода Fusarium spp., выделенных из подземных органов более высокая. От фитотоксичности их культуральных фильтратов зависит патогенность возбудителей корневой гнили.
Между антагонистической активностью почвы и ее фунгистазисом, антагонистической активностью и жизнеспособностью конидий гриба F. gibbosum выявлена прямая зависимость (r = 0,973 и r = 0,990).
Литература
1. Богачук Н. И., Марьина-Чермных О. Г., Марьин Г. С. Для снижения развития корневой гнили // Защита и карантин растений. 2014. № 1. С. 22-23.
2. Науанова Определение фунгистазиса почв северного казахстана с использованием консорциумов на основе микроорганизмов / Ж. Т. Ботбаева, И. Е. Мустафи-на, А. Ж. Аюпова, А. К. Жамангара, А. П. // VII Международной научной конференции
References
1. Bogachuk N.I., Marina-Chermnykh O.G., Marin G. S. To reduce the development of root rot // Plant Protection and Quarantine. 2014. № 1.P 22-23.
2. Botbaeva J. T., Mustafin I. E., Aiupova A. J., Zhamangara A. K., Nauanova A. P. Determination fungistazisa soil N. Kazakhstan with consortia of micro-organisms on the basis of // the VII International Conference of Young Scientists «Science and Education - 2011» /
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
молодых ученых «Наука и образование -2011» / РГП «Национальный центр биотехнологии республики Казахстан», Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина. Астана, 2011. С. 18-20.
3. Доценко А. С. Обоснование мер борьбы с инфекцией вертициллеза хлопчатника Киргизской ССР : автореф. дис.... канд. биол. наук. Л., 1972. 25 с.
4. Евдокимова М. А. Характеристика почв опытного поля МарГУ в с. Ежово // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мо-соловские чтения : материалы междунар. науч.-практ. конф. / МарГУ. Йошкар-Ола, 2012. Вып. 15. С. 75-76.
5. Пути оптимизации фитосанитарии почвы / А. Я. Егошин, О. Г. Марьина-Чермных, Г. С. Марьин, Э. М. Шарапов // Защита и карантин растений. 2007. № 3. С. 25-27.
6. Марьина-Чермных О. Г. Защита зерновых культур от корневых гнилей: экологическое обоснование : моногр. Йошкар-Ола, 2005. 216 с.
7. Марьина-Чермных О. Г. Биоэкологическое обоснование защиты зерновых культур от корневых гнилей на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ : автореф. дис. ... д-ра. биол. наук. Самара, 2008. 42 с.
8. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов / под ред. Н. А. Красильникова. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1966. 216 с.
9. Ямалиева А. М. Биоэкологические аспекты регулирования фунгистазиса почвы и использование его в борьбе с корневыми гнилями : автореф. дис. . канд. с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2010. 23 с.
10. Ямалиева А. М. Экологически безопасные технологии защиты зерновых культур // Вестник Марийского государственного университета. 2015. № 13. С. 37-39.
RSE «National Center for Biotechnology of the Republic of Kazakhstan», Kazakh Agro Technical University named after S. Seifullin. Astana, 2011. P. 18-20
3. Dotsenko A. C. Rationale measures against infection verticillium cotton Kirghiz SSR: author. dis... cand. Biol. Sciences. L., 1972. 25 p.
4. Evdokimova M. A. The soil characteristics of the experimental field of the University in St. Blackamoor / M. A. Evdokimova // Actual issues of technological improvements of production and cultivation of agricultural products: Mosolovskiy readings: materials of the international scientifical-practical conference / Mari State University. - Yoshkar-Ola, 2012. - Vol. 15. - P. 75-76.
5. Egoshin A. Y., Marina-Chermnykh O. G., Marin G. S., Sharapov E. M. Ways to optimize phytosanitary soil // Plant Protection and Quarantine. 2007. № 3. P. 25-27.
6. Marina-Chermnykh O. G. Protecting crops from root rot: ecological rationale: Monograph / O. G. Marina-Chermnykh. Yoshkar-Ola, 2005. 216 p.
7. Marina-Chermnykh, O. G. Bioecological basis of crops protection against the root rot in the northeast of the Non-Chernozem zone of the Russian Federation: author. dis... doctor. Biol. Sciences. Samara, 2008. 42 p.
8. Methods for studying soil microorganisms and their metabolites / Ed. N. A. Krasilnikov. M .: Izd. University Press, 1966. 216 p.
9. Yamalieva A. M. Bioecological fungistazisa regulatory aspects of soil and its use in the fight against root rot: author. dis... cand. Agricultural Sciences. Yoshkar-Ola, 2010. 23 p.
10. Yamalieva A. M. Environmentally sound technologies protect crops // Vestnik of Mari State University. 2015. № 13. P. 37-39.
