CC BY
134
УДК 631.46 Т.С. Каткова
ВИДОВОЙ СОСТАВ ПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ В ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВАХ ЕМЕЛЬЯНОВСКОГО РАЙОНА
Автор статьи на основе собственных исследований доказывает, что фитосанитарное состояние почв влияет на развитие, распространение болезней, на сохранение в почве инфекций и, в конечном итоге, на урожайность сельскохозяйственных культур.
В ходе научных работ на изучаемых полях с окультуренными почвами отмечалось присутствие возбудителей болезней сельскохозяйственных культур. Патогены представлены грибами родов Penicillium, Mucor, Fusarium, Cephalosporium, Verticillium, Aspergillus, Trichoderma, Rhizoctonia, Rhizopus, Doratomyces, Arthrobotrys.
Активная деятельность почвенных грибов отмечалась в фазу кущения, где на растениях паразитировали преимущественно грибы р.Penicillium, Mucor, Fusarium, Rhizopus. По мере развития растений к фазе восковой спелости грибов из р. Fusarium не отмечалось. Несовершенный гриб Rhizoctonia solani Kuehn из порядка Mycelia sterilia был выявлен лишь на посадках картофеля, что предполагает предрасположенность урожая картофеля 2005 года к заболеванию «черная парша», или ризоктониозу.
Изучение фитосанитарного состояния почв является очень важным звеном сельскохозяйственной науки в целом, поскольку оно влияет на развитие, распространение болезней, на сохранение в почве инфекций и, в конечном итоге, на урожайность сельскохозяйственных культур.
На фитосанитарное состояние почв, в свою очередь, влияют наличие инфекции в почве, средств химической защиты растений, удобрения, которые в комплексе вызывают токсичность почв и могут косвенно либо напрямую при взаимодействии с почвенно-климатическими условиями влиять на фитосанитарную обстановку на посевах зерновых культур.
Весьма разнообразно влияние микроорганизмов почвы на рост и развитие высших растений. Почвенные микроорганизмы оказывают на растения непосредственное влияние - положительное или отрицательное - в зависимости от вида патогенного микроорганизма и внешних условий. Одни виды патогенов являются активными продуцентами биотических веществ и стимулируют рост растений, другие, являясь антагонистами к фитопатогенным бактериям, грибам и простейшим, защищают растения от инфекций, третьи образуют токсические вещества и подавляют рост и развитие растений [10].
Микроорганизмы, образующие фитотоксические вещества, начали изучать сравнительно недавно, но их широкое распространение и большая роль в обуславливании токсикоза почв говорят о том, как важна проблема их изучения. Особенное значение такие работы приобретают в связи с интенсификацией земледелия [1].
Совершенно очевидно, что при изучении деятельности почвенной микрофлоры необходимы сведения
о ее видовом составе, поскольку только лишь количественный учет общего состава микроорганизмов не раскрывает полноценной картины влияния тех или иных свойств микроорганизмов на сельскохозяйственные растения и фитосанитарное состояние почв.
Цель настоящего исследования заключалась в изучении видового и количественного состава почвенных микроорганизмов в окультуренных почвах Емельяновского района Красноярского края.
В задачи настоящего исследования входило:
1. Выявление уровня заселенности окультуренных почв патогенными грибами.
2. Изучение видового состава грибов в исследуемых почвах.
3. Оценка влияния предшественников на микрофлору почвы.
Для достижения цели анализировались образцы почвы, отобранные в результате маршрутных обследований 4-х полей с разными предшественниками и возделываемыми культурами. Пробы почвы отбира-
лись в стерильные пергаментные пакеты по диагонали в 6-кратной повторности на глубине 0-10 см в фазы всходов, кущения, восковой спелости. Почвы представлены черноземами выщелоченными [6]. Схема чередования культур на полях в соответствии с исследованиями, проведенными на территории Емельяновского района в 2002-2005 гг., представлена в табл. 1.
Таблица 1
Схема чередования сельскохозяйственных культур на исследуемых полях Емельяновского района (2002-2005 гг.)
Год Поле №1 ПФ ЗАРЯ-1 Поле №2 КАРДАЧИНО Поле №3 ЛОГОВОЕ Поле №4 ДРОКИНО
2002 Пшеница Ячмень Пшеница Картофель
2003 Пшеница Пар Пшеница Картофель
2004 Пшеница Пшеница Пар Картофель
2005 Пшеница Зерносмесь Пшеница Картофель
Общее количество исследуемых полей - 4, из них занятых зерновыми культурами - 3, картофелем -
1 (поле №4). Площадь полей № 1-2 составила по 100 га каждое; площадь поля № 3 составила 150 га; площадь поля №4 составила 10 сот (поле предназначено для ведения личного подсобного хозяйства с многолетним возделыванием картофеля). Технология высева зерновых культур соблюдалась постоянно: зерно было посеяно на глубине 4-5 см при помощи СЗП-3,6 СЗ во II-III декаду мая.
Для определения культурально-морфологических признаков почвенных микроорганизмов проводился поверхностный посев на чашки Петри методом «разведений». Для этого предварительно готовилась водная почвенная суспензия (болтушка) и высевалась на поверхность твердой питательной среды Чапека [11; 14].
Для изучения морфологии клеток из описываемых колоний готовился препарат «раздавленная капля», необходимый для микроскопирования грибов [9; 16]. Мицелий и спороношение грибов изучались при увеличении 40х10 [11].
При изучении видового состава грибов использовались классификаторы [18-19] и определители [13; 9-8; 6].
На численный и видовой состав грибов влияет возделываемая культура, ее предшественник, способы проведения агротехнических мероприятий, вид и дозы вносимых удобрений, наличие растительных остатков, а также культуральное состояние почвы.
Проведение комплекса агротехнических мероприятий способствует повышению плодородия почвы, усиливает размножение в ней грибного населения. Численность грибов на обработанных участках достигает в 1,5-2 раза больше, чем на необрабатываемых землях [4].
В течение одного вегетационного периода численность конидий Helminthosporium sativum в почве может увеличиться в 2-3 и более раз [17]. Число конидий Bipolaris sorokiniana колеблется в окультуренных почвах от 1-10 до нескольких сотен и даже более 1000 шт. на 1 г сухой почвы [3].
Особенно сильное влияние на содержание патогенов оказывает бессменное выращивание сельскохозяйственных растений и высокое насыщение ими севооборотов [2; 12; 15].
Результаты исследований показали, что с самого начала вегетации почва была заселена большим количеством патогенов (табл. 2).
Как видно из приведенных данных, возбудители болезней сельскохозяйственных культур в основном представлены грибами родов Penicillium, Mucor, Fusarium, Cephalosporium,Verticillium, Aspergillus, Tricho-derma, Rhizoctonia, Rhizopus, Doratomyces, Arthrobotrys.
Полученные данные позволяют увидеть, что активная деятельность почвенных грибов отмечалась в фазу кущения. Видовой состав грибов в почвенных образцах, взятых в июле 2005 года, был разнообразным.
Известно, что плодородные почвы, богатые гумусом, характеризуются широким разнообразием видового состава микроорганизмов и сильно выраженной фитосанитарной способностью [5].
Из таблицы 2 видно, что на поле №3 гриб рода Trichoderma встречался на протяжении всего периода вегетации. Отмечено, что грибы рTrichoderma встречаются в почвах, богатых органическими остатками. Следует отметить, что в 2004 году данное поле было занято чистым паром.
Влияние зависимости распространенности грибов от реакции среды показывает, что количество и видовой состав грибов меняются при разной кислотности почв. На исследуемых полях представитель
р. Cephalosporium встретился единожды (поле №1, фаза всходов), его наличие говорит о нейтральной или щелочной реакции почвы. Грибы р.Aspergillus были немногочисленны и встречались на поле №3 (на протяжении всего периода вегетации) и поле №4 (в фазу кущения).
Таблица 2
Заселенность почвы патогенными грибами в 2005 году, %
Фаза Поле №1 ПФ ЗАРЯ-1 (пшеница) Поле №2 КАРДАЧИНО (зерносмесь) Поле №3 ЛОГО-ВОЕ (пшеница) Поле №4 ДРОКИ-НО (картофель)
Всходы Penicillium - 30,B% Mucor - 34,6% Fusarium - 7,7% Cephalosporium - 9,2% Verticillium - 3,9% Cotenularia - 3,9% Penicillium - 16,7% Mucor - 37,5% Verticillium - 4,2% Trichoderma - 4,2% Rhizopus - 37,5% Penicillium - 44,7% Kliokladium - 5,3% Verticillium - 10,5% Rhizopus - 34,2% Trichoderma - 5,3% -
Кущение Penicillium - 36,9% Mucor - 2B,1% Fusarium solani - 6,5% Trichoderma - 19,6% Rhizopus - 10,9% Penicillium - 34,4% Mucor - 4B,9% Fusarium solani -9,4% Arthrobotrys - 5,2% Rhizopus - 2,1% Penicillium - 36,7% Mucor - 18,3% Fusarium solani -3,3% Aspergillus - 3,3% Verticillium - 3,3% Trichoderma - 6,7% Kliokladium - 3,3% Rhizopus - 21,7% Rhizoctonia - 1,7% Penicillium - 0,6% Mucor - 35,5% Fusarium solani -1,2% Aspergillus - 1,2% Verticillium - 1B,6% Doratomyces -12,2% Rhizoctonia - 20,4% Alternaria - 10,5%
Восковая спелость Penicillium - 33,3% Mucor - 29,6% Verticillium - 37% Penicillium - 44,6% Mucor - 33,7% Rhizopus - 13,3% Trichoderma - B,4% Penicillium - 38,6% Verticillium - 13,6% Rhizopus - 29,6% Kliokladium - 4,6% Aspergillus - 2,3 Trichoderma -11,4% Mucor - 26,9% Rhizoctonia - 44,5% Alternaria - 2B,6%
Из почвенных образцов с различным чередованием культур, где предшественником являлась пшеница, была выделена микрофлора, характерной особенностью которой явилась высокая частота встречаемости грибов р.РепюННит и р.Мисог (их наличие отмечалось практически во всех севооборотах). Наряду с са-протрофными видами из образцов почвы выделялись и паразитные для пшеницы виды: возбудитель гнили корней и оснований стеблей - Fusar^um solan^.
Повторное возделывание культуры вызывает ряд отрицательных явлений, и, прежде всего, недостаток влагообеспеченности зерновых. Одной из главных причин снижения продуктивности сельскохозяйственных культур при бессменном возделывании является истощение почвы. Однако существуют и другие причины, вызывающие необходимость чередования культур, поскольку именно для монокультуры специфично накопление болезней, сорняков и вредителей сельскохозяйственных культур. Возбудители болезней могут вызывать гибель всходов, отставание в росте, щуплость колоса или полное отмирание стеблей [5].
Видовой состав возбудителей болезней сельскохозяйственных культур изменялся в отногенезе растений. Это подтверждается полученными результатами. Так, в фазе кущения паразитировали преимущественно грибы р. РепюННит, Мисог, Fusar^um, ^'аор^. По мере развития растений к фазе восковой спелости грибов из р. Fusar^um не отмечалось. Несовершенный гриб Rh^zocton^a solani Kuehn из порядка МусеНа ster-Ша был выявлен лишь на посадках картофеля. В значительном количестве - 44,5% - он был зафиксирован к концу вегетации. Данный гриб имеет широкий спектр хозяев. Судя по полученным данным, урожай картофеля 2005 года предрасположен к заболеванию «черная парша» или ризоктониозу. Это заболевание поражает клубни, стебли, столоны и корни взрослых растений. Rh^zocton^a solan^ - факультативный паразит, он может находиться в почве и на растительных остатках. Данные, полученные ранее, показали в 2003 году локализацию гриба на растительных остатках на 18,6%, в 2004 году - на 7,1% [7].
Изменение структуры патогенного комплекса грибов в онтогенезе растений связано со спецификой их паразитизма и технологического возделывания сельскохозяйственных культур. На низком уровне остается применение минеральных удобрений и средств защиты растений.
На основании статистических данных по Красноярскому краю производство зерна (в весе после доработки) в Емельяновском районе в 2005 году составило 46728 т, или 2,96% от общего производства зерна по краю. Производство картофеля, как и во всем крае, в основном перешло в частный сектор. В 2005 году этот показатель составил 107,4 тыс. т.
На исследуемых полях Емельяновского района урожайность составила: в 2004 году: поле №1 - 24,8 ц/га; поле №2 - 18 ц/га; поле №3 - 28,5 ц/га; поле №4 - 13 ц/га; в 2005 году: поле №1 - 20,6 ц/га; поле №2 - 13,4 ц/га; поле №3 - 22,3 ц/га; поле №4 - 11 ц/га.
Несмотря на благоприятные климатические условия и плодородные почвы, урожайность зерновых культур и картофеля заметно снижалась. Это вызвано накоплением инфекционного фона в почве, связанного предположительно с неэффективным ведением сельского хозяйства и возделыванием монокультуры.
Выводы
1. Полученные данные указывают на высокий уровень заселенности почв широким спектром почвенных грибов - возбудителей болезней сельскохозяйственных культур - с самого начала вегетационного периода.
2. В исследуемых образцах почвы патогенные грибы представлены разнообразным видовым составом.
3. Активная деятельность патогенов отмечалась в фазу кущения.
4. Поля, где предшественник представлен зерновой культурой пшеницей, заселены большим количеством грибов р.Pen^c^ll^um и р.Мисог. Их наличие отмечалось практически во всех севооборотах с различным чередованием культур.
5. Бессменное выращивание картофеля, а также перезимовка гриба Rh^zocton^a solan^ на растительных остатках в предыдущие годы (2003-2004 гг.), стали причинами предрасположенности данной культуры к заболеванию «черная парша», или ризоктониоз.
Литература
1. Берестецкий, О.А. Фитотоксины почвенных микроорганизмов и их экологическая роль / О.А. Берестец-кий // Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. - Л.: ВНИИСХМ, 1978. - С. 7-30.
2. Берестецкий, О.А. Содержание грибов - продуцентов фитотоксических веществ в почве при бессменном выращивании сельскохозяйственных культур и в севооборотах / О.А. Берестецкий, С.П. Надкер-ничный // Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. - Л.: ВНИИСХМ, 1978. - С. 94-104.
3. Дурынина, Е.П. Почвенные фитопатогенные грибы / Е.П. Дурынина, Л.Л. Великанов. - М.: Изд-во МГУ, 1984. - С. 80-81.
4. Ермекова, Б.Д. Почвенные грибы и обыкновенная корневая гниль колосовых зерновых / Б.Д. Ермекова.
- Алма-Ата: Наука, 1988. - 141 с.
5. Жалиева, Л.Д. Видовой состав возбудителей корневых и прикорневых гнилей озимой пшеницы / Л.Д. Жалиева // Микология и фитопатология. - 2001. - Вып. 6. - С. 52-56.
6. Звягинцев, Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Д.Г. Звягинцев [и др.]. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - С. 7-9; 34-37; 93-106; 201-202.
7. Каткова, Т.С. Фитосанитарное состояние почв при многолетнем возделывании картофеля / Т.С. Каткова, Т.В. Вилкова// Молодежь и наука: III тысячелетие. - Красноярск, 2004. - С. 210-212.
8. Кириленко, Т.С. Атлас родов почвенных грибов / Т.С. Кириленко. - Киев: Наукова думка, 1977. - 408 с.
9. Литвинов, М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов / М.А. Литвинов. - М.: Наука, 1967.
- 303 с.
10. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов / под ред. Н.А. Красильникова. - М.: Изд-во МГУ, 1966. - 216 с.
11. Методы экспериментальной микологии / под ред. В.И. Билай. - Киев: Наукова думка, 1982. - 551 с.
12. Мирчинк, Т.Г. Микробиология / Т.Г. Мирчинк. - М., 1957. - Т. 26. - С. 78-86.
13. Определитель низших растений. Грибы / под ред. Л.И. Курсанова. - М.: Советская наука, 1956. - Т. 4.
14. Рогинская, В.А. Микробиология: метод. указания к лабораторным занятиям / В.А. Рогинская, С.В. Хиж-няк. - Красноярск, 1997. - С. 13.
15. Степанова Л.Н., Фиш Э.М. Известия АН СССР. - 1958. - № 3. - С. 361-368.
16. Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер. - М.: Колос, 1993. - 175 с.
17. Чулкина, В.А Корневые гнили хлебных злаков в Сибири / В.А. Чулкина. - Новосибирск: ЗападноСибирское кн. изд., 1973.
18. Arx von, J.A. Pilzkunde / J.A. Arx J. Cramer. - Lehre, 1967.
19. Kreisel, H. Grundzuge eines naturlichen Systems der Pilze / Н. Kreisel. - Jena, 1969.
