CC BY
115
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (141), 2009
Л.В. Маслиенко,
доктор биологических наук
ГНУ ВНИИ масличных культур Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, 17 тел.: (861) 275-85-19, е-таЛ:упитк-сеп1ег@та11.ги
ВЕРМИКУЛЕН - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МИКРОБИОПРЕПАРАТ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТИПА ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОДСОЛНЕЧНИКА И ДРУГИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
КУЛЬТУР ОТ БОЛЕЗНЕЙ
Ключевые слова: подсолнечник, возбудители болезней, штамм, антагонист, микробиопрепарат, вермикулен, препаративные формы, композиции, инкрустирование, биологическая эффективность.
УДК 632.9:633.854.78
В современной экологической ситуации назрела крайняя необходимость биологизации сельскохозяйственного производства. К числу средств, альтернативных синтетическим пестицидам, наряду с другими относятся и биологические средства, в том числе микробиологические.
Анализ состояния вопроса об использовании микроорганизмов в сельском хозяйстве свидетельствует, что за относительно короткий срок было создано значительное количество отечественных микробных препаратов и организовано их экспериментальное и полупромышленное производство. Грамотное применение препаратов дает высокий агрономический и экономический эффект. Они существенно улучшают экологическую и санитарно-гигиеническую обстановку. Применение их позволяет более рационально использовать материальные и энергетические ресурсы и решать многие вопросы, обусловленные загрязнением окружающей среды агрохимикатами и пестицидами [1].
Во ВНИИ масличных культур в лаборатории биометода ведутся исследования по разработке микробиопрепаратов для защиты подсолнечника и других масличных культур от болезней.
Проводится выделение, ступенчатый скрининг, селекционное улучшение перспективных штаммов-антагонистов наиболее опасных болезней подсолнечника, сои и рапса с целью разработки биопрепаратов полифункционального типа действия. Разрабатывается технология производства препаративных форм биопрепаратов различного целевого назначения с пролонгированным сроком хранения, а также технология их применения для защиты семян, вегетирующих растений масличных культур и снижения запаса инфекции в почве.
В результате многолетних исследований создана коллекция перспективных штаммов грибов и бактерий-антагонистов основных возбудителей болезней подсолнечника - белой, серой, пепельной гнилей, фомопсиса, фузариоза и вертициллезного увядания, включающая штаммы грибов, относящихся к родам Penicillium Link, Chaetomium Kunze ex Fr., Trichoderma Pers ex Fr., Sordaria Cesati et de Notaris , Gliocladium Corda, Aspergillus Micheli, Fusarium Link, , Coniothyrium Cda, Tala-romyces Benj., Trichothecium Link, и штаммы бактерий, относящихся к родам Bacillus и Pseudomonas, подавляющих рост нескольких возбудителей болезней, не патогенных к культуре подсолнечника и других масличных культур, а, напротив, обладающих ростостимулирующей активностью.
На основе перспективного штамма гриба-антагониста РК-1-3 Penicillium vermiculatum Dangeard (сумчатая стадия Talaromyces flavus (Klocker)) разработан экологически безопасный, эффективный биопрепарат полифункционального типа действия - вермикулен.
Штамм-продуцент биопрепарата вермикулена PK-1-3 Penicillium vermiculatum выделен из склероциев белой гнили, собранных с пораженного подсолнечника в опытном хозяйстве ВНИИМК. Штамм идентифицирован в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (МГУ), депонирован в коллекции культур микроорганизмов Всероссийского института защиты растений (ВИЗР) и защищен авторским свидетельством (1989 г.).
Штамм РК-1-3 Penicillium vermiculatum - аэроб, оптимальная температура выращивания 2530 оС, pH среды 5,0-8,0. Интенсивное спороношение гриба отмечено на питательных средах с источниками углерода - кукурузным экстрактом, сахарозой, мелассой и крахмалом, азота - хлористым аммонием, азотнокислым висмутом.
Штамм обладает способностью быстро занимать пространство питательной среды, не давая возможности расти патогену (табл. 1, рис. 1).
Таблица 1 - Антагонистическая активность штамма РК-1-3 Pénicillium vermiculatum к возбудителям болезней подсолнечника
_Краснодар, ВНИИМК, 1986-2007 гг.
Возбудитель болезни Подавление роста патогенов
см2 %
Sclerotinia sclerotiorum 78,5 ±0 100
Phomopsis helianthi 78,5 ± 0 100
Fusarium oxysporum 55,0 ± 0 70,0
Verticillium dahliae 75,8 ± 0,39 96,7
Sclerotium bataticola 55,0 ± 0,26 70,0
Botrytis cinerea 78,5 ± 0 100
Максимальная антагонистическая активность штамма проявляется по отношению к Sclerotinia sclerotiorum(Lib) de Bary, Phomopsis helianthi Munt.-Cvet., Michal., Petr, Botrytis cinerea Pers.
и Verticillium dahliae Kleb. Подавление роста мицелия Fusarium oxysporum var. orthoceras (Appl. et Wr.) Bilai и Sclerotium bataticola Taub. было на 30 % ниже. Кроме того, штамм подавляет на 70,0100 % рост F. gibbosum App. et Wr. emend Bilai, F. moniliforme (Scheldon), F. sambucinum Fuckel , F. graminearum Schwabe, Rhizoctonia solani Kuhn. и на 60 % - жизнеспособность склероциев белой гнили.
Максимальная антибиотическая активность штамма проявляется на среде Викерхема, при культивировании в течение 5 суток при температуре 30 оС. В литературе имеются сообщения о том, что гриб Penicillium vermiculatum выделяет ряд антибиотиков - таларон [2], вермикулин [3], вермистатин [4], вермициллин [5], которые обладают противогрибным эффектом.
5 б
Рисунок 1 - Антагонистическая активность штамма PK-1-3 Penicillium vermiculatum к возбудителям: 1 - белой гнили Sclerotinia sclerotiorum; 2 - фомопсиса Phomopsis helianthi;
3 - фузариоза Fusarium oxysporum; 4 - вертициллеза Verticillium dahliae; 5 - серой гнили Botrytis cinerea; 6 - пепельной гнили Sclerotium bataticola (ориг.), а - антагонист, в - патоген.
Штамм РК-1-3 Penicillium vermiculatum является разрушителем гиф Sclerotinia sclerotiorum. При соприкосновении колоний гифы антагониста обвивают гифы патогена в виде спирали. В дальнейшем эффект обвивания еще более увеличивается, происходит проникновение гифы антагониста в стенки гиф патогена без образования апрессориев (рис. 2).
1 2
Рисунок 2 - Мицелий возбудителя белой гнили Sclerotinia sclerotiorum с мицелием антагониста РК-1-3 Penicillium vermiculatum (ориг.)
1 - первый день срастания колоний;
2 - третий день срастания колоний.
а - гифы антагониста, в - гифы патогена
Паразитическая активность антагониста приводит к разрушению клеточных стенок, грануляции цитоплазмы в гифах патогена, при этом отмечено, что разрушение цитоплазмы происходит и в соседних клетках, не контактирующих с гифами антагониста. Этот факт подтверждает и антибиотическое действие антагониста.
Взаимодействие антагониста с возбудителем фомопсиса, в отличие от возбудителя белой гнили, приводит к сплющиванию мицелия патогена без разрушения клеточных стенок.
Таким образом, механизм действия штамма-продуцента вермикулена РК-1-3 Penicillium vermiculatum отличается полифункциональным типом: конкуренцией - способностью быстро занимать пространство питательной среды, не давая возможности расти патогену, гиперпаразитизмом - разрушением гиф патогена путем прямого проникновения и антибиогенезом - разрушением цитоплазмы патогена без контакта с гифами антагониста.
Разрабатывается технология производства препаративных форм биопрепарата вермикулена различного целевого назначения с пролонгированным сроком хранения. Последовательность технологических процессов при различных способах производства вермикулена представлена на рисунке 3.
На первом этапе нами разработана технология получения порошка вермикулена на твердых питательных средах.
Изначально биопрепарат получали на смеси семянок и лузги подсолнечника, в соотношении 1:3. В дальнейшем оптимальной твердой питательной средой для массовой наработки биопрепарата вермикулена установлена среда на основе отходов от очистки семян подсолнечника, состоящая из невыполненных семянок подсолнечника, кусочков прилистников корзинок, трубчатых и язычковых цветков подсолнечника. На этой среде отмечен обильный рост мицелия, массовое спороношение и образование плодовых тел гриба-антагониста, а также максимальный титр готового биопрепарата 2,8-5,9 х 109 КОЕ/г.
Штамм-продуцент РК-1-3 Penicillium vermiculatum и технология производства вермикулена на твердых питательных средах в 1989 г. защищены авторским свидетельством, разработаны технические условия, лабораторный и технологический регламент. Препарат прошел полную токси-колого-гигиеническую оценку, отнесен к малоопасным веществам IV класса, нефитотоксичен, а напротив, обладает ростостимулирующей активностью, не вызывает аллергии, не токсичен для пчел. С 1993 г. на основе многолетних производственных испытаний на подсолнечнике биопрепарат зарегистрирован Госхимкомиссией и внесен в «Государственный каталог пестицидов и агро-
химикатов, разрешенных к применению в РФ». Препарат, полученный по этой технологии, имеет высокий титр и хранится без его изменения в течение года. Препарат технологичен в применении при обработке семян, но не подходит для обработки вегетирующих растений, так как забивает отверстия опрыскивателей. Кроме того, при производстве препарата происходит заспорение помещения.
Рисунок 3 - Последовательность технологических процессов при различных способах производства биопрепарата вермикулена
С 1995 г. разработана технология получения поверхностным способом препаративной формы паста.
При стационарном выращивании штамма на искусственных питательных средах максимальный рост отмечен на среде Рудакова. Эта среда, в отличие от стандартной солевой среды Чапека, содержит кукурузный экстракт и на 66,6 % больше углеводов. Через 96 ч культивирования при температуре 25-30 оС отмечено полное зарастание поверхности среды и образование сплошной мицелиальной пленки с массовым спороношением и образованием плодовых тел. Препарат в препаративной форме паста имеет высокий титр 3,0-8,5 х 109 КОЕ/г, также технологичен в применении, но хранится без изменения титра только в течение 3 месяцев в условиях холодильника, а в условиях переменной температуры титр снижается в течение первого месяца хранения. Кроме того, технология производства пастообразной формы препарата поверхностным культивированием оказалась малопроизводительной - выход препарата с одного литра питательной среды составил 35-40 г.
С 1997 г. разработана технология глубинного культивирования, по которой получены препаративные формы: жидкая культура, паста и порошок. Глубинное культивирование штамма РК-1-3 Pénicillium vermiculatum осуществляют на круговой качалке с оборотом двигателя 200 об/мин в колбах Эрленмейера или в трехлитровых баллонах на среде Рудакова. При глубинном культивировании определяющим (для максимального образования спор) является температурный фактор. К 96 ч культивирования при температуре 22 оС утилизация среды составляет 10 %, а титр - 2,0 х 107 КОЕ/мл, тогда как при 27 оС утилизация среды составляет 100 % и титр увеличивается до 4,0 х 109 КОЕ/мл.
Выращивание продуцента в ферментере приводит к активизации биосинтетических процессов и существенному сокращению цикла развития культуры (до 42-48 ч). Режим выращивания продуцента в ферментере: температура 25-30 оС, рН 5-7, механическое перемешивание, аэрация 1 л/л-мин.
Одним из недостатков препаративной формы биопрепаратов жидкая культура является непродолжительный срок хранения. С целью увеличения сроков хранения жидкой культуры верми-кулена определены стабилизаторы и питательные добавки. В условиях переменной температуры титр в контроле и во всех вариантах опыта через 3 месяца снизился по сравнению с закладкой на хранение на три порядка, но лучшими отмечены 1,0 % ПВП, 10,0 % гумат натрия, 0,25 % аскорбиновая кислота и 5,0 % хлористый магний (5,8-9,4 х 106 КОЕ/мл). Через шесть месяцев титр препарата в контроле снизился до 102 КОЕ/мл, а в лучших вариантах - до 105 КОЕ/мл.
Для препаративной формы вермикулена паста, получаемой при глубинном культивировании, разработаны технические условия и технологический регламент. В этой препаративной форме препарат применялся ежегодно на площади 6000-10000 га в Краснодарском крае. Кроме того, препарат успешно проходил испытания в Белгородской, Воронежской, Волгоградской, Тамбовской, Оренбургской, Ростовской областях и в Ставропольском крае. Кроме подсолнечника, вермикулен испытывался на зерновых культурах против корневых гнилей и листовых пятнистостей, а также на винограде против оидиума. В 2000 г. на основании широких производственных испытаний препаративная форма вермикулена паста зарегистрирована Госхимкомиссией против комплекса болезней подсолнечника, зерновых и винограда. В 2004 г. препарат прошел перерегистрацию.
Препаративную форму вермикулена порошок получают с использованием в качестве наполнителя к жидкой культуре биопрепарата вспученной вулканической лавы - перлита. В течение первого месяца хранения порошка в условиях переменной температуры титр практически не изменяется (3,3 х 109 КОЕ/г). В дальнейшем, через 3 и 6 месяцев хранения, происходит снижение титра, но он остаётся довольно высоким в пределах 3,0-5,2 х 107 КОЕ/г, что говорит о перспективности данной препаративной формы биопрепарата.
Разрабатывается технология применения различных препаративных форм вермикулена для защиты семян, вегетирующих растений подсолнечника и снижения запаса инфекции в почве.
В современных системах земледелия, направленных на экологичные технологии, с целью защиты семян, всходов и вегетирующих растений на ранних этапах развития от возбудителей болезней и вредителей рекомендуется инкрустирование семян биологически активными композициями. Определение оптимальных норм применения различных препаративных форм вермикулена при инкрустировании семян подсолнечника проводилось на фоне искусственного заражения возбудителем белой гнили в лабораторных условиях. На жестком фоне заражения (в контроле погибало 85-100 % растений) оптимальная норма расхода вермикулена установлена: для порошка -2,0 кг/т, для пасты - 0,2 кг/т, для жидкой культуры - 3,0 л/т.
С целью установления возможности применения вермикулена в интегрированной системе защиты подсолнечника от вредителей и болезней определяли совместимость биопрепарата с пестицидами. Для этого нами модифицирован метод диффузии в агар или метод лунок [6; 7, 8]. По росту антагониста вокруг лунок с препаратом в рабочей концентрации судили о совместимости биопрепаратов с пестицидами [9].
Установлено, что вермикулен совместим с инсектицидами, применяемыми ранее, линдафо-ром, СП (1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан, гамма-изомер, 900 г/л), сумитионом, КЭ (фенитротион, 500 г/л), актелликом, КЭ (пиримифосметил, 500 г/л), а также семафором, ТПС (бифентрин, 200 г/л) и космосом, КС (фипронил, 250 г/л), рекомендуемыми в настоящее время для обработки семян подсолнечника против проволочников. Круизер, КС (тиаметоксам, 350 г/л) несколько сдерживает рост гриба-антагониста. Из фунгицидов биопрепарат совместим с апроном, СП (металак-сил, 350 г/кг), апроном голд, ВЭ (мефеноксам, 350 г/л), рониланом, СП (винклозолин, 500 г/л) и максимом, КС (флудиоксонил, 25 г/л). Спортак, КЭ (прохлораз, 450 г/л), корбел, КЭ (фенопропи-морф, 750 г/л), винцит, СК (тиабендазол + флутриафол, 25 + 25 г/л) и ТМТД, ТПС (тирам, 400 г/л) задерживают рост гриба-антагониста, что исключает их совместное применение. Испытание по этой методике биологически активных веществ эль-1, амбиола, крезацина, стимулятора роста гу-мата натрия, микроэлементного препарата МиБАС и набора микроэлементов показало их полную совместимость с биопрепаратом.
Таким образом, исследования, проведенные лабораторным экспресс-методом, выявили ряд пестицидов, совместимых с биопрепаратом вермикулен. Нами разработаны композиции, включающие вермикулен, а также совместимые с ним препараты против ложной мучнистой росы, поч-вообитающих вредителей и прилипатели - №КМЦ (0,2 кг/т) или низкомолекулярный ПВП (0,5 кг/т).
Важным фактором эффективного применения биологических препаратов для защиты от почвенных патогенов является конкурентная способность и приживаемость микробов антагонистов в почве при внесении их различными способами. Нами изучена приживаемость штамма РК-1-3 Pénicillium vermiculatum - продуцента вермикулена в ризосфере при инкрустировании семян подсолнечника биопрепаратом в условиях полевого опыта. Препаративная форма биопрепарата - порошок с титром 3,0 х 109 КОЕ/г. Норма применения - 2,0 кг/т. Выделение гриба-антагониста из ризосферы проводили методом почвенных комочков [6, 7, 8] (табл. 2).
Таблица 2 — Приживаемость штамма РК-1-3 Pénicillium vermiculatum - продуцента биопрепарата вермикулена в ризосфере при инкрустировании семян подсолнечника
Краснодар, ВНИИМК, 2003-2004 гг.
Вариант Титр, КОЕ/г Норма Частота выделения гриба из комочков ризосферной почвы, %, в фазы
расхода, кг/т 3 пары настоящих листьев звездочки конец цветения
Контроль без обработки - - 5,6 11,1 16,7
Вермикулен, П 3,0 х 109 2,0 81,1 61,1 44,5
НСР 05 0,9 1,3 0,9
В результате инкрустирования семян подсолнечника вермикуленом гриб-антагонист заселял ризосферу и выделялся в течение вегетации растений. В фазе трех пар настоящих листьев в опытном варианте частота выделения гриба-антагониста из комочков ризосферной почвы была выше, чем в контроле, в 13,5 раз. В контроле - без обработки семян, из ризосферы растений подсолнечника гриб-антагонист выделился во все фазы развития, но значительно меньше, чем в варианте с биопрепаратом, однако это подтверждает факт существования гриба-антагониста в почвах региона.
Таким образом, обработка семян биопрепаратом способствует увеличению количества гриба-антагониста в почве на 27,8-75,5 % по сравнению с естественным фоном и, как следствие, восстановлению почвенного равновесия.
Установлено, что инкрустирование семян подсолнечника композициями на основе вермикулена повышает полевую всхожесть по сравнению с контролем на 9-15 %, оказывает ростостиму-лирующее влияние на всходы, увеличивая длину корня на 44,2 % и массу корня - на 10 %.
С 1990 г. препарат вермикулен проходил широкие производственные испытания против наиболее распространенных и вредоносных болезней подсолнечника - белой гнили, фомопсиса и фузариоза. Испытания проходили в различных агроклиматических зонах Краснодарского края: предгорной зоне достаточного увлажнения (Отрадненском и Новокубанском районах), центральной зоне умеренного увлажнения (в условиях Краснодара, а также Усть-Лабинском, Брюховецком, Кореновском, Кавказском, Красноармейском, Тихорецком, Выселковском, Тбилисском, Гулькеви-ческом, Каневском районах) и в северной зоне недостаточного увлажнения (Шербиновском, Ейском, Староминском и Новопокровском районах).
Семена подсолнечника сортов ВНИИМК 8883, Лидер, Атаман, Р-453, Березанский, Кавказец, СПК, Бузулук и гибридов Орион, Кубанский 371, Кубанский 341, Кубанский 930, Санмарин 361 обрабатывали композицией, включающей биопрепарат вермикулен в препаративной форме порошок (2,0 кг/т) с титром 2,5-5,0 х 109 КОЕ/г, препарат против ложной мучнистой росы - апрон, СП (металаксил, 350 г/кг) (2,0 кг/т), препарат для защиты от проволочников - линдафор, СП (1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан, гамма-изомер, 900 г/л) (2,0 кг/т) и прилипатель КаКМЦ (0,2 кг/т). Расход рабочей жидкости при инкрустировании семян вручную - 30 л/т, на инкрустаторе - 10 л/т. Контроль - семена без обработки. Эталон - обработка семян композицией, включающей вместо вермикулена один из фунгицидов: ронилан, СП (винклозолин, 500 г/кг) (2,0 кг/т) или суми-
лекс, КЭ (бромпропилат, 500 г/л) (2,0 кг/т), или фундазол, СП (беномил, 500 г/кг) (3,0 кг/т). С 1990 по 1995 гг. композиция на основе вермикулена испытывалась против белой гнили (табл. 3).
Таблица 3 — Биологическая эффективность инкрустирования семян подсолнечника композицией на основе вермикулена против белой гнили в условиях Краснодарского края
_Производственные испытания, 1990-1995 гг.
Зона увлажнения, район Вариант Поражение белой гнилью, прикорневой формой, % Биологическая эффективность, % Дополнительный урожай, т/га
Достаточного: Отрадненский, Новокубанский Вермикулен 0,7-10,0 50,0-94,4 0,2-1,0
Контроль без обработки 12,4-53,0 - 1,6-2,5*
Умеренного: Брюховецкии, Усть-Лабинский, Кавказский Вермикулен 1,0-2,3 66,7-96,0 0,3-0,4
Контроль без обработки 3,0-40,0 - 1,9-2,4*
Недостаточного: Вермикулен 0-1,0 95,3-100 0,2-0,3
Щербиновский Контроль без обработки 3,0-21,5 - 2,1-2,2*
*Урожайность в контроле без обработки.
Эффективность обработки семян подсолнечника композицией на основе вермикулена против возбудителя белой гнили была высокой во все годы испытаний, но отличалась по зонам в зависимости от запаса инфекционного начала болезни и факторов температуры и влажности воздуха. Так, в зоне достаточного увлажнения (Отрадненский, Новокубанский районы) при поражении растений подсолнечника прикорневой формой белой гнили в контроле без обработки от 12,4 до 53 % биологическая эффективность композиции колебалась от 50 до 94,4 %, а дополнительный урожай составил от 0,2 до 1,0 т/га. В зоне умеренного увлажнения (Брюховецкий, Усть-Лабинский, Кав-казкий районы) поражение подсолнечника белой гнилью в контроле без обработки составляло от 3 до 40 %, при этом эффективность композиции на основе биопрепарата колебалась от 66,7 до 96 %, дополнительный урожай - от 0,3 до 0,4 т/га. В зоне недостаточного увлажнения (Щербиновский район) при поражении подсолнечника белой гнилью в контроле без обработки от 3 до 21,5 % биологическая эффективность композиции, включающей вермикулен, составила 95,3-100 %, дополнительный урожай - 0,2-0,3 т/га.
В 1990 г. прием инкрустирования семян подсолнечника биологически активной композицией был испытан на площади 200 га, в 1991 г. - 400 га, в 1992 г. - 2140 га, в 1993 г. - 6726 га, в 1994 г. - 6900 га и в 1995 г. - 6000 га.
Препарат проходил испытания и в других регионах: Белгородской, Тамбовской, Воронежской, Волгоградской, Оренбургской, Ростовской областях и в Ставропольском крае. При поражении подсолнечника белой гнилью в контроле без обработки 3-15,5 % биологическая эффективность обработки семян вермикуленом составила 71,2-100 %, дополнительный урожай -0,1-0,3 т/га.
С 1996 г. композиции, включающие вермикулен испытывали и против фомопсиса. Биопрепарат испытывали в 1996-2008 гг. в препаративной форме паста с титром 2,0-2,8 х 1010 КОЕ/г, с нормой расхода 0,2 кг/т, а с 2004 по 2008 гг. в препаративной форме жидкая культура, с титром 1,33,0 х 109 КОЕ/мл, с нормой расхода 3,0 л/т. В композиции против ложной мучнистой росы входил апрон, СП (металаксил, 350 г/кг) (2,0 кг/т) или апрон голд, ВЭ (мефеноксам, 350 г/л) (1,0 л/т), против проволочников - сумитион, КЭ (фенитротион, 500 г/л) или актеллик, КЭ (пиримифосметил, 500 г/л) (2,5 л/т), или семафор, ТПС (бифентрин, 200 г/л) (2,5 л/т). Инсектицид актеллик использовали в опытном порядке согласно патенту РФ № 2116029 [10] (табл. 4).
Эффективность обработки семян подсолнечника композициями на основе вермикулена против фомопсиса также отличалась по зонам испытаний в зависимости от погодных условий и распространённости болезни. Так, в зоне достаточного увлажнения при поражении стеблей подсолнечника фомопсисом в контроле без обработки 32,3-100 % биологическая эффективность ком-
позиции на основе вермикулена составила 29,2-44,3 %, дополнительный урожай - 0,1-0,3 т/га. В зонах умеренного и недостаточного увлажнения на фоне поражения подсолнечника фомопсисом 1-70 % эффективность композиции составила 21,9-90 %, дополнительный урожай - 0,1-0,3 т/га.
Таблица 4 - Биологическая эффективность инкрустирования семян подсолнечника композициями на основе вермикулена против фомопсиса в условиях Краснодарского края и республики Адыгея
Производственные испытания, 1996-2008 гг.
Зона увлажнения, район Вариант Поражение стеблей фомоп-сисом, % Биологическая эффективность, % Дополнительный урожай, т/га
Достаточного: Отрадненский Вермикулен 18,0-70,8 29,2-44,3 0,1-0,3
Контроль без обработки 32,3-100 - 1,3-2,4*
Умеренного: Усть-Лабинский, Коренов-ский, Тихорецкий, Выселковский, Каневской, Тбилисский, Гулькевический, Шовгеновский Вермикулен 0,5-50,0 21,9-90,0 0,1-0,3
Контроль без обработки 2,5-70,0 - 1,6-3,5*
Недостаточного: Вермикулен 0,2-46,5 37,7-80,0 0,1-0,3
Щербиновский, Ейский, Новопокровский, Кущевский, Староминской Контроль без обработки 1,0-65,0 - 1,3-3,4*
*Урожайность в контроле без обработки.
Таким образом, биологическая эффективность композиций на основе вермикулена против белой гнили за 1990-1995 гг. в Краснодарском крае на площади 22366 га составляла 50-100 %, величина дополнительного урожая - 0,2-1,0 т/га. Против фомопсиса биологическая эффективность композиций на основе вермикулена за 1996-2008 гг. в Краснодарском крае на площади 82695 га колебалась от 21,9 до 90 %, сохранённый урожай - 0,1-0,3 т/га.
В условиях Северного Кавказа, наряду с такими распространенными и вредоносными болезнями на подсолнечнике, как белая гниль и фомопсис, все большее распространение получает фузариоз. В Краснодарском крае в последние годы распространение фузариоза составило от 30 до 70 %, с высокой степенью поражения растений подсолнечника. Такая ситуация вызывает серьезное беспокойство и требует, наряду с проведением селекционных работ на устойчивость, разработки средств защиты растений подсолнечника от данной болезни.
Вермикулен испытывался против фузариоза в 2003 и 2004 гг. в препаративной форме порошок на перлите, с титром 2,5-5,0 х 109 КОЕ/г, а в 2005 и 2007 гг. в препаративной форме жидкая культура, с титром 1,3-3,0 х 109 КОЕ/мл. В композиции входил апрон голд, ВЭ (мефеноксам, 350 г/л) (1,0 л/т), актеллик, КЭ (пиримифосметил, 500 г/л) или семафор, ТПС (бифентрин, 200 г/л) (2,5 л/т) (табл. 5).
Таблица 5 - Биологическая эффективность обработки семян подсолнечника сорта Р-453 композициями на основе вермикулена против фузариоза
_Краснодар, ВНИИМК, 2003-2007 гг.
Вариант Титр КОЕ/г, мл Норма расхода, кг/т, л/т Биологическая эффективность по годам, %
2003 2004 2005 2007
Вермикулен, П, ЖК 1,3-5,0 х 109 2,0-3,0 26,4 34,5 70,6 38,0
Винцит, СК - 2,0 22,5 30,3 47,1 20,5
Контроль без обработки 22,7* 56,8* 5,7* 39,3*
*Поражение фузариозом в контроле.
В зависимости от складывающихся погодных условий и от запаса инфекции биологическая эффективность композиций, включающих вермикулен, против фузариоза, составила от 26,4 до 38,0 % на высоком и среднем фоне поражения и до 70,6 % - на слабом фоне поражения, что превышало эффективность химического эталона винцита.
Таким образом, многолетние испытания вермикулена показали эффективность его применения против основных болезней подсолнечника - белой гнили, фомопсиса и фузариоза, не уступающую химическим фунгицидам.
С целью повышения активности и стабильности исходного штамма-продуцента вермикуле-на проводилась и продолжается в настоящий период селекция штамма методом ступенчатого мо-ноклонального отбора по признакам морфологической стабильности и антагонистической активности к возбудителю белой гнили. Отселектированный штамм РК-С (ВИЗР- 24) Penicillium vermiculatum имеет морфологически однородные колонии, с сильным ростом, занимающие в двойных культурах c возбудителем белой гнили 80-100 % площади питательной среды, с более высокой антагонистической активностью к комплексу фитопатогенов и ростостимулирующей активностью на растения подсолнечника.
В 2008 г. на отселектированный штамм-продуцент вермикулена РК-С (ВИЗР-24) Penicillium vermiculatum получен патент, а на биопрепарат вермикулен - товарный знак.
В течение многих лет вермикулен испытывался против комплекса болезней на других сельскохозяйственных культурах. На основе результатов многолетних испытаний вермикулен зарегистрирован против комплекса болезней на зерновых и винограде, а также проходит успешные испытания на овощных и плодово-ягодных культурах.
Краснодарским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко (КНИИСХ) и Среднерусской научно-исследовательской фитопатологической станцией (г. Тамбов) в 1994-1999 гг., а также Кубанским государственным аграрным университетом в 2001 г. вермикулен испытывался против комплекса болезней озимой пшеницы. Биологическая эффективность предпосевной обработки вермикуленом против фузариозно-гельминтоспориозно-офиоболлёзных гнилей составляла 30,4-54,3 %, прибавка урожая - 0,30,45 т/га.
Комплексная обработка семян и вегетирующих растений зерновых вермикуленом обеспечивала биологическую эффективность против бурой ржавчины и септориоза 54,8-68,1 %, хозяйственную - 0,3-0,8 т/га.
Новосибирским аграрным университетом в условиях Западной Сибири вермикулен испы-тывался против болезней картофеля и малины (2004-2006 гг.).
Установлена эффективность обработки посадочного материала картофеля и однократной обработки вегетирующих растений против ризоктониоза и парши. Наиболее опасным проявлением ризоктониоза на картофеле является наличие на клубнях склероциев. При обработке клубней вер-микуленом количество клубней нового урожая со склероциями значительно снизилось, как и их массовая доля, что привело к снижению склероциального индекса с 1,9 в контроле до 0,3-0,6 в варианте с обработкой. Отмечено снижение поражения клубней паршой обыкновенной (биологическая эффективность в среднем составила 41,2 %). В опытных вариантах урожай отличался как по фракционному составу, так и по биологической урожайности в сравнении с контролем (в среднем выше на 20 %). Резко возрос процент крупной фракции картофеля в общем урожае.
Полевые испытания вермикулена против пурпуровой пятнистости малины показали снижение распространенности и развития болезни по сравнению с контролем. Биологическая эффективность вермикулена составила 42,4 %, топаза, КЭ (пенконазол, 100 г/л) - 55,9 %. Обработка биопрепаратом полностью исключила возможность глубокого поражения побегов малины пурпуровой пятнистостью.
Северо-Кавказским зональным научно-исследовательским институтом садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ) в 2005-2008 гг. проведены испытания вермикулена против комплекса болезней на яблоне и землянике.
Эффективность биопрепарата на яблоне на разных фонах развития болезней, в том числе и высоком, а также с разными сроками и интервалами между обработками составила в среднем за годы испытаний:
- против парши - 56,6-78,5 % при эффективности колфуго Супер, КС (карбендазим, 200 г/л) 69,4-77,4 %;
- против мучнистой росы - 73,3-89,1 % при эффективности колфуго Супер, КС (карбенда-зим, 200 г/л) 74,0-87,6 %;
- против альтернариозной пятнистости - 85,0-97,2 % при эффективности колфуго Супер, КС (карбендазим, 200 г/л) 50-90 %.
Эффективность вермикулена на землянике составила за годы испытаний в среднем:
- против белой и бурой пятнистостей - 75,6 % при эффективности эупарена, СП (дихлор-флуанид, 500 г/кг) 71,2 %;
- против серой гнили - 76,4 % при эффективности эупарена, СП (дихлорфлуанид, 500 г/кг)
33,8 %.
В 1993-2008 гг. вермикулен испытывался против оидиума на винограде. Установлено, что двукратная обработка винограда вермикуленом обеспечивает эффективность против оидиума на 55,9-89,8 %, что равносильно применению контактных фунгицидов, при этом подчеркивается пролонгированное действие биопрепарата на возбудителя оидиума.
Заключение. Штамм-продуцент биопрепарата вермикулена РК-С (ВИЗР-24) (РК-1-3) Pénicillium vermiculatum обладает широким спектром антагонистической активности к целому комплексу патогенов и полифункциональным типом действия - конкуренцией, гиперпаразитизмом и антибиогенезом. Наиболее перспективными препаративными формами вермикулена определены жидкая культура (глубинное культивирование) с добавлением стабилизаторов и порошок на перлите. С целью применения микробиопрепарата в интегрированной системе защиты подсолнечника от болезней и вредителей разработаны композиции, включающие вермикулен, а также препараты против ложной мучнистой росы и почвообитающих вредителей, совместимые с биопрепаратом, и прилипатель. Многолетними испытаниями установлено, что инкрустирование семян подсолнечника разработанными композициями на основе вермикулена повышает всхожесть семян, оказывает ростостимулирующее влияние на всходы, увеличивая длину и массу корня, значительно снижает поражение подсолнечника опасными и вредоносными болезнями (белой гнилью, фомопсисом, фу-зариозом), что позволяет получить дополнительный урожай 0,1-0,3 т/га. Немаловажное значение в условиях настоящего экологического кризиса приобретает факт накопления гриба-антагониста в почве, что, как следствие, способствует восстановлению почвенного равновесия.
Применение вермикулена на других сельскохозяйственных культурах: озимой пшенице, картофеле, малине, яблоне, землянике и винограде против комплекса болезней может значительно снизить прессинг многократных химических обработок.
Список литературы
1. Кандыбин, Н.В. Микробиоконтроль численности насекомых и его доминанта Bacillus thuringiensis / Н.В. Кандыбин, Т.И. Патыка, В.П. Ермолова и др. - СПб., Пушкин, 2009. - 244 с.
2. Mizuno, K. A new antibiotic Talaron / K. Mizuno, A. Yagi, M. Takada [et al.] Il J. Antibiotics. -27 - 1974. - P. 560-563.
3. Fuska, J. Vermiculine, a new antiprotozoal antibiotic from Pénicillium vermiculatum / J. Fuska, P. Nemec, I. Kuhr // J. Antibiotics. - 1979. - Vol. 25. - P. 208-211.
4. Fuska, J. Vermistatin, an antibiotic with cytotoxic effects, produced from Penicillium vermiculatum / J. Fuska, A. Fuskova, P. Nemec // Biologia (Bratislava). - 1979. - Vol. 34. - P. 735-739.
5. Fuska, J. Vermicillin, a new metabolite from Penicillium vermiculatum inhibiting tumor cells in vitro / J. Fuska, P. Nemec, A. Fuskova // J. Antibiotics. - 1979 - Vol. 32. - P. 667-669.
6. Ваксман, З.А. Антагонизм микробов и антибиотические вещества / З.А. Ваксман. - М.: Гос. из-во иностр. литер., 1947. - 391 с.
7. Егоров, Н.С. Выделение микробов - антагонистов и биологические методы учета их антибиотической активности / Н.С. Егоров. - М.: Изд - во Москов. ун-та, 1957. - 78 с.
8. Егоров, Н.С. Основы учения об антибиотиках / Н.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ «Наука», 2004. - 528 с.
9. Маслиенко, Л.В. Совместимость биопрепаратов с перспективными пестицидами / Л. В. Маслиенко // Науч.-техн. бюл. ВНИИ масличных культур. - Краснодар. - 1999. - Вып. 121. - С. 8082.
10. Михайлюченко, Н.Г. Инсектицидный состав для предпосевной обработки семян. Пат. 2116029 Россия, МКИ6 А 01 № 57/16// (А 01 № 57/16,37/46, 47:26) / Н.Г. Михайлюченко, О.М. Ша-балта, В.Т. Пивень и др. - № 97102708/04; Заявл.24.02.97; 0публ.27.07.98, Бюл. № 21.
