CC BY
72
Влияние экологических приёмов предпосевных обработок семян ячменя на поражённость листостеблевыми болезнями
Т.С. Нижарадзе, к.б.н., Самарская ГСХА
Проблема повышения посевных, урожайных качеств семян и адаптивных свойств растений, выращенных из них, получение экологически чистой продукции в настоящее время становится всё более актуальной.
По данным Всероссийского института защиты растений, потери урожая от болезней в целом по России за последнее десятилетие колебались в пределах 10,0%, а в отдельные годы они достигали 25,0% [1]. Кроме семенной инфекции, по мнению ряда авторов [2, 3], посевам зерновых стали серьёзно угрожать наземно-воздушные или листостеблевые возбудители, такие, как мучнистая роса, септориоз, гельминтоспориозная пятнистости.
Одно из важнейших мест в комплексе мероприятий по повышению эффективности сельскохозяйственного производства занимает работа с семенами, поскольку они являются носителями биологических и хозяйственных качеств растений и в значительной мере определяют качество и количество собираемого в итоге урожая. На современном этапе научно-технического развития происходит смена технологий и методов, обеспечивающих высокое качество обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Ведётся поиск новых, более эффективных способов борьбы с патогенами, обеспечивающих качественные показатели зерна и его экологическую безопасность. Всё большее распространение получает воздействие на семена физическими факторами с целью их стимуляции для ускорения роста, увеличения урожайности и повышения качества получаемой продукции. Особое место в ряду исследуемых физических воздействий занимают электрофизические факторы.
В настоящее время имеется большое количество данных о чувствительности микроорганизмов к электрофизическим воздействиям, в том числе
импульсным, — поляризация клеточных структур, локальный нагрев клетки, изменение мембранных потенциалов, пробой мембраны клетки и т.д., что в итоге ведёт к замедлению скорости роста и деления клеток и их гибели [4].
На бактериальную клетку, перемещающуюся в импульсном магнитном поле, оказывают воздействие сила тяжести, вандерваальсовы силы притяжения и отталкивания, сила Лоренца и выталкивающая сила, электростатическая и магнитодвижущая силы. Если итоговое силовое воздействие на микроорганизм превышает по абсолютному значению суммарную силу упругости клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, произойдёт разрыв оболочек, лизис и гибель клетки.
Известно, что при различных значениях характеристик электромагнитных полей, используемых для обработки посевного материала, меняются и эффекты его воздействия. При этом влияние оказывают силовые и энергетические характеристики полей, частота, характер изменения и время воздействия, кроме того, влияние могут оказывать также некоторые сопутствующие факторы. Но если обработке постоянными, высокочастотными и сверхвысокочастотными полями посвящено достаточно большое количество работ, то сведения об эффектах воздействия на семена импульсного магнитного поля практически отсутствуют, хотя и встречаются свидетельства того, что такого рода воздействие на посевной материал может давать существенный положительный эффект. Кроме того, имеются данные о том, что обоснованное совмещение предпосевной обработки биопрепаратом и стимуляции семян воздействием импульсного магнитного поля может значительно улучшить урожайные качества зерна.
Материалы и методы. Многолетние исследования (2000—2011 гг.) по сравнительному изучению физических (облучение семян различными режи-
мами электромагнитных волн КВЧ-диапазона и воздействие импульсного магнитного поля (ИМП)), биологических (обработка семян биостимуляторами Агат 25К и Экстрасол) и химических (Витавакс 200ФФ, Раксил, Дивиденд Стар и Круйзер) проводили на базе Самарской ГСХА, Поволжской академии телекоммуникаций и информатики и Самарского государственного аэрокосмического университета.
Мелкоделяночные полевые опыты закладывались на 8-м поле первого селекционного севооборота Поволжского НИИСС им. П.К. Константинова отделов яровой пшеницы и зернофуражных культур.
В задачи исследований входило определение целесообразности применения экологических приёмов предпосевной обработки и выявление наиболее эффективного режима физического воздействия на семена ячменя. Для сравнительной оценки воздействия физических способов в схему опыта были включены варианты с предпосевной обработкой семян биологическими и химическими препаратами.
Определяли эффективность следующих обработок семян ячменя перед посевом: 1) облучение семян электромагнитными волнами КВЧ-диапазона в течение 0,25; 0,5 и 0,75 часа; 2) воздействие ИМП (импульсного магнитного поля, W = 4,7 кДж; п = 5); 3) применение биостимуляторов Агат 25К (40 мл/т); Экстрасол (3 л/т); 4) применение фунгицидов Витавакс 200ФФ (3 л/т); Раксил (1,5 л/т); Дивиденд Стар (0,75 л/т); 5) комбинированная обработка: ИМП + Агат 25К (40 мл/т) + Круйзер.
Облучение семян электромагнитными волнами КВЧ-диапазона проводили установкой «Явь-1» с рабочей длиной волны 7,1 мм, с частотой 42194+10 МГц и плотностью мощности облучения не менее 10 мВт/см2.
Воздействие импульсным магнитным полем (ИМП) на семена осуществлялось на магнитноимпульсной установке типа МИУ-30/20 КП.
Материалом для исследований служил ячмень сортов местной селекции Волгарь и Поволжский 65.
Технология возделывания ячменя в полевых опытах соответствовала принятым для зоны рекомендациям и задачам исследования.
Посев проводили малогабаритной сеялкой ССФК-7. Учётная площадь делянок составляла 10 м2. Варианты размещались систематическим методом в трёх-четырёхкратной повторности.
Результаты исследования. Трёхлетние полевые наблюдения (2000—2002 гг.) позволили установить, что такие заболевания, как полосатая пятнистость листьев (гельминтоспориозная пятнистость) и стеблевая или линейная ржавчина, отмечались только в 2001 г. Причём интенсивность поражения и распространённость заболеваний в значительной мере зависели от сорта и срока посева. При раннем сроке (12 мая) на вегетирующих растениях из листовых болезней отмечалась только полосатая
пятнистость, к возбудителю которой повышенной сопротивляемостью обладал сорт Волгарь. При позднем сроке (посев 23 мая) растения обоих сортов ячменя поражались и гельминтоспориозной пятнистостью, и стеблевой ржавчиной.
У сорта Поволжский 65 степень поражения пятнистостью была на 6% выше, но растения оказались более устойчивы к стеблевой ржавчине.
Обработка семян ячменя сорта Волгарь перед посевом биостимулятором Агат 25К и автономное облучение волнами КВЧ-диапазона при раннем сроке сева максимально (на 33,6%) снижали распространённость полосатой пятнистости по сравнению с контролем и на 0,65—0,60% (при 0,90% в контроле) соответственно интенсивность поражения. Аналогичная тенденция действия этих же приёмов на семена получена по сорту Поволжский 65, хотя с меньшей эффективностью.
В этом же опыте распространённость заболевания растений ячменя сорта Волгарь стеблевой ржавчиной снижалась в зависимости от варианта на 3,4—13,4% (при 86,7% в контроле), а степень поражения на 0,7—6,9% (при 15,2% в контроле). У растений сорта Поволжский 65 распространённость данного заболевания уменьшилась от 0,7 до 6,7% (в контроле 96,7%), а интенсивность поражения от 0,4 до 2,6% (при 6,1% в контроле).
Экспериментально обнаружено, что доза воздействия электромагнитного излучения влияет как на посевные качества семян, так и на развитие растений и урожайность. Это может быть связано с изменением водопоглощения семян, которое зависит от энергии электромагнитного поля и носит переменный характер. Любое воздействие электромагнитного поля вызывает изменение согласованности функционирования и адекватности данному физиологическому состоянию регуляторных механизмов биохимических реакций. При этом характер ответной реакции зависит от ритмов автоколебаний, выработанных в ходе эволюции, и наложения на них вынужденных колебаний, возникающих в биообъекте под действием внешних причин. Видимо, наложение собственных колебаний биологического объекта, зависящих от состава и структуры частей семени и вынужденных колебаний, обусловленных внешним воздействием электромагнитного поля, может приводить к резонансному поглощению электромагнитной энергии биологическим объектом и изменению значений посевных и урожайных качеств.
В связи с этим в 2005—2007 гг. проводились полевые опыты по изучению влияния различных режимов облучения семян ячменя сорта Волгарь электромагнитными волнами КВЧ-диапазона.
Различные режимы облучения семян ячменя перед посевом электромагнитными волнами КВЧ-диапазона способствовали повышению устойчивости растений к поражению их листостеблевыми болезнями (табл. 1). Так, распространённость
1. Влияние предпосевного облучения семян ячменя на поражённость болезнями (среднее за 2005—2007 гг.)
Вариант опыта Стеблевая ржавчина Тёмно-бурая пятнистость
распро странение интенсивность распро странение интенсивность
% откл. ± % откл.± % откл.± % откл.±
Контроль 42,6 0,0 1,8 0,0 83,3 0,0 10,9 0,0
Агат 25К 31,8 -10,8 0,5 -1,3 80,0 -3,3 14,5 +3,6
Облучение 0,25 час. 35,7 -6,9 0,8 -1,0 90,0 +6,7 8,0 -2,9
Облучение 0,5 час. 27,8 -14,9 0,7 -1,1 80,0 -3,3 9,0 -1,9
Облучение 0,75 час. 38,2 -4,4 0,8 -1,0 76,6 -6,6 5,4 -5,5
2. Поражённость растений ячменя сорта Поволжский 65 гельминтоспориозной пятнистостью (среднее за 2009—2011 гг.)
Варианты опыта Фаза выхода в трубку Фаза молочной спелости
интенсивность распро странение интенсивность распро странение
% откл. ± % откл.± % откл.± % откл.±
Контроль 2,90 0,0 82,2 0,0 30,17 0,0 99,0 0,0
КВЧ 2,50 -0,4 88,9 +6,7 13,60 -16,57 90,0 0,0
ИМП 1,37 -1,53 82,2 0,0 15,34 -14,83 96,7 -2,3
Агат 25К 1,54 -1,36 86,7 +4,5 13,95 -16,22 95,6 -3,4
Дивиденд Стар 1,66 -1,24 90,0 +7,8 13,41 -16,76 97,7 -1,3
ИМП+Агат 25К+Круйзер 1,68 -1,22 92,0 +9,8 17,64 -12,53 93,3 -5,7
стеблевой ржавчины, в зависимости от времени
облучения, снижалась на 4,4—14,9%, а интенсивность поражения на 1,0—1,1% при 42,6 и 1,8% соответственно в контроле. Максимальный защитный эффект был получен при облучении семян в течение 0,5 часа. Растения из семян, обработанных электромагнитными волнами с экспозицией 45 мин., меньше поражались тёмно-бурой пятнистостью.
Поражённость поверхности листьев опытных растений ячменя гельминтоспориозной пятнистостью определяли ежегодно в 2009—2011 гг. по шестибалльной шкале в фазы выхода в трубку и молочной спелости (табл. 2).
В 2009 г. распространённость заболевания уже в третьей декаде июня составляла 100%. Однако все изучаемые нами приёмы предпосевной обработки семян вызывали снижение интенсивности поражённости растений ячменя гельминтоспори-озной пятнистостью по отношению к контролю на 0,02—0,24% в фазу выхода в трубку и на 4,5—18,1% в фазу молочной спелости.
В аномально засушливом 2010 г. иммунные силы растений были ослаблены неблагоприятными погодными условиями, и изучаемые приёмы к фазе выхода в трубку снизили устойчивость растений ячменя к возбудителю гельминтоспориозной пятнистости. Особенно сильно это проявилось в вариантах, где применялись химические соединения (Дивиденд Стар и Круйзер). Распространённость заболевания на этих вариантах была выше, чем в контроле, на 23,3 и 29,3% соответственно. К фазе молочной спелости число поражённых растений в контрольном варианте достигло 97%, а на опытных делянках этот показатель снижался на 4,0—27,0%, т.е. процесс развития патогена замедлился.
В значительной мере этому способствовало и ощутимое снижение степени поражения листовой
поверхности ячменя гельминтоспориозной пятнистостью в вариантах опыта: при первом учёте — от 0,56 до 2,65% и при втором — от 0,65 до 3,43% относительно контроля.
В 2011 г. уже во второй декаде июня все растения были поражены. Степень поражения превышала контрольный показатель в фазу выхода в трубку в варианте с предпосевным КВЧ-облучением на
0.27., а в фазу молочной спелости в комбинированном варианте (ИМП+Агат 25К+Круйзер) на 1,35%.
В среднем за три года наблюдений (табл. 2) все изучаемые предпосевные обработки способствовали повышению резистентности растений ячменя сорта Поволжский 65 к гельминтоспори-озной пятнистости, что проявилось в снижении интенсивности поражения в фазу выхода в трубку на 0,40—1,53% и в фазу молочной спелости на 12,5—16,8% по сравнению с контролем.
Таким образом, результаты многолетних исследований свидетельствуют о достаточно высокой эффективности всех изучаемых приёмов предпосевной обработки семян в условиях Самарской области на ячмене. Однако ведущая роль должна отводиться более экономичным и экологичным технологиям подготовки семян к посеву. В этой связи особый интерес представляет применение физических методов воздействия на семена и биологических препаратов.
Литература
1. Горский И.В. Обработка семян электроозонированным воздухом: дисс. ... канд. техн. наук. М., 2004. 202 с.
2. Лебедев В.Б., Юсупов Ф.А., Михайлин Н.В. и др. Мониторинг грибных болезней пшеницы и их вредоносность в условиях Поволжья // Защита и карантин растений. 2009. № 12. С. 35-37.
3. Назарова Л.Н., Соколова Е.А. Прогрессирующие болезни зерновых культур // Агро XXI. 2000. № 4. С. 2-3.
4. Виленчик М.Н. Влияние магнитного поля на биологические объекты. М.: Наука, 1971. С. 21-67.
