Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биопрепарат Фитоспорин, применение его в защите яровой пшеницы от болезней в Республике Башкортостан

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Недорезков, Владимир Дмитриевич, Санкт-Петербург

\

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

На правах рукописи

Недорезков Владимир Дмитриевич

Биопрепарат Фитоспорин, применение его в защите яровой пшеницы от болезней в Республике

Башкортостан

Специальность: 06.01.11 - Защита растений

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственых наук

Научный руководитель -

доктор сельскохозяйственных наук, профессор М.Я. Менликиев

Сан кг - Петербург 1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение 3

1. Обзор литературы. Достижения науки по биологической

защите растений от болезней 7

2. Место, условия и методы исследования 21

2.1. Место исследования 21

2.2. Природно - климатические условия Республики Башкортостан 21

2.3. Объекты и методы исследования 29

3. Фитопатологическая обстановка в посевах пшеницы 33

4. Биологизация защиты растений в Республике Башкортостан 46

5. Биопрепарат Фитоспорин 58

5.1. Эндофитная бактерия В.БиЬШв 26Д - основа препарата 58

5.2. Характеристика препарата 63

5.3. Технология производства препарата 65

6. Эффективность Фитоспорина в защите яровой пшеницы

от болезней 70

6.1. Всхожесть семян и пораженность их фитопатогенными

и плесневыми грибами 71

6.2. Пораженность растений болезнями, структура урожая и урожайность пшеницы 75

6.3. Влияние Фитоспорина на микрофлору почвы 86

7. Экономическая эффективность применения Фитоспорина

в защите пшеницы от болезней 93

8. Предложения по совершенствованию защиты растений

от болезней 101

Выводы 107

Рекомендации 112

Список литературы 113

Приложения

129

ВВЕДЕНИЕ

В решении проблемы защиты растений от вредных организмов все больше возрастает роль и значение биологического метода. Это обусловлено серьезными экологическими последствиями одностороннего применения пестицидов. Широкое применение последних, как известно, привело к большому загрязнению окружающей среды, почвы, воды и продуктов земледелия ядовитыми веществами; ухудшилось качество сельскохозяйственной продукции; нарушилась взаимосвязь между компонентами агроэкосистемы в пользу вреднйх организмов; наблюдается рост заболеваемости и смертности людей и животных.

В связи с этим очевидна чрезвычайная важность и перспективность исследований, показывающих возможность успешной защиты растений от болезней путем использования биологически активных микроорганизмов-антагонистов.

Особого внимания заслуживает проблема создания и практического применения препаратов из живых культур аэробных спорообразующих бактерий. ;>

В последние годы в научной литературе впервые появились сведения об эндофитных бактериях и возможностях использования их в защите растений от болезней (Менликиев, Хотянович, Султанова, 1987; Менликиев, Султанова, Вьюницкая, 1990; Misaghi Donndelinger, 1990; Менликиев, Смирнов, Ваньянц, Резник, 1991). Установлено, что обильное заселение тканей растений с фазы всходов эндофитными бактериями из рода Bacillus предотвращает проникновение в растение патогенных микроорганизмов и, тем самым, защищает его от болезней.

Исследование физиолого-биохимических свойств эндофитны*' бактерий и взаимоотношения их с возбудителями болезней растений позволили выявить и отобрать антагонистически активные штаммы среди

видов рода Bacillus; на основе последних изготовлены биопрепарат^ и разработаны приемы применения их в защите растений от болезней (Смирнов, Менликиев, Вьюницкая, Резник, Султанова, 1990; Vyunitskaja, Menlikiev, Sultanova, Lapa, Slabospitskaja, 1990; Менликиев, Ваньянц, Смирнов и др., 1992; Недорезков, Менликиев, Ваньянц и др., 1996).

Теперь уже многие исследователи решили, что бактерии из рода Bacillus наиболее перспективны для биологической защиты растений от фитопатогенов (особенно от возбудителей корневых гнилей и инфекционных увяданий) и сосредоточили внимание на них. >

Теоретическим обоснованием использования эндофитных бактерий из рода Bacillus в защите растений от болезней являются:

их нефитотоксичность и отсутствие неблагоприятных реакций при поступлении в организм человека и животных;

значительный удельный вес этих бактерий в почве и в составе обычной микрофлоры растений;

эволюционно сложившиеся симбиотические взаимоотношения их с растением;

высокая антагонистическая активность к патогенном микроорганизмам и продукция физиологически активных веществ, определяющих полезность для растений.

Пока еще не полностью идентифицированы штаммы эндофитных бактерий, не изучены их биологические свойства, для некоторых не разработаны условия культивирования и производства. Необходимо разработать более совершенные способы применения биопрепаратов эндофитных бактерий. Не ясно, является ли причиной снижения заболеваемости только внедрение бактерий в ткани растений или эти бактерии способны вырабатывать метаболиты, губительно действующие на возбудителей болезней и оказывающие стимулирующее влияние на рост и развитие растений. Возможно эндофитные бактерии установили

тесные симбиотические взаимоотношения с растением-хозяином" в процессе совместной эволюции и, естествен но, оказывают определенное положительное влияние на физиологию и биохимию растения. Эти и другие вопросы пока не выяснены.

Целью настоящей работы является создание нового биопрепарата на основе эндофитной бактерии В.зиЬШэ 26Д, предназначенного для защиты растений от комплекса болезней; организация его промышленного производства и изучение эффективности препарата в защите яровой пшеницы от болезней. ;>

В связи с этим в задачу исследования входили:

провести анализ фитопатологического состояния посевов зерновых культур в Республике Башкортостан и установить распространенность и вредоносность основных болезней пшеницы - как главнейшей зерновой культуры;

определить организационно-экономические факторы, обуславливающие возможность и результативность биологической защиты зерновых культур от комплекса болезней;

отобрать биологически активный штамм эндофитной бактерий', перспективный для практического использования в защите растений от болезней;

организовать производство биопрепарата на основе антагонистически активной эндофитной бактерии В.эиЬШз;

изучить конкурентоспособность нового биопрепарата в сравнении с рекомендованными био- и химическими препаратами для защиты пшеницы от болезней;

обосновать надежность, экологичность и экономическую рентабельность производства и применения биопрепарата эндофитной бактерии в зерновом хозяйстве;

разработать рекомендации по практическому применению биопрепарата эндофитбактерии.

В работе обобщается опыт освоения биологической защиты растений в Республике Башкортостан в целях дальнейшего расширения ее использования, поиска путей повышения биологической, экономической и экологической эффективности биометода в целом.

Автор диссертации совместно со специалистами НПО "Башкирское", 1ГУП "Иммунопрепарат" и Института микробиологии и вирусологии HAH Украины в 1992-1997 гг. организовал производство опытных партий биопрепарата Фитоспорин, способствовал обеспечению материально-технической базы для производства препарата, участвовал в постановке и проведении полевых опытов, производственных испытаний препарата и внедрении его в производство.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ

РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙ

В основе биологической защиты растений от болезней лежит использование межвидового антагонизма микроорганизмов. Антагонистами считаются те микробы, которые способны эффективно конкурировать с патогенными организмами, выделять метаболиты, подавляющие и повреждающие патогены, вызывать перестройку растительного организма и, тем самым, изменять его взаимоотношения с проникающим паразитом (Ваксман, 1947).

В биологической защите растений чаще всего пытаются использовать грибов и бактерий-антагонистов возбудителей болезней.

Идея использования микроорганизмов-антагонистов в защите растений от фитопатогенов привлекла внимание ученых еще в тридцатые годы. Исследователи стремились направлять деятельность микробов-антагонистов против фитопатогенов в почве и, тем самым, предупредить поражение растений.

Одним из первых исследование взаимоотношения микроорганизмов провел Я.П.Худяков (1935); им выделены и изучены бактерии из родов Pseudomonas и Aplonobacter, вызывающие лизис различных видов Fusarium и других грибов. Исследования в этом направлении проводили Д.М.Новогрудский (1936), Е.Ф.Березова (1939) и другие. Однако результаты этих работ по использованию антагонистических свойств микроорганизмов долгое время не находили широкого применения.

В пятидесятые-шестидесятые годы в литературе появились работы, в которых были приведены различные способы использования микробов-антагонистов в подавлении возбудителей болезней растений. В результате наметились два основных направления: первое

использование живых культур микробов-антагонистов или продуктов их жизнедеятельности; второе - создание благоприятных условий для развития микробов-антагонистов в почве.

Многочисленные работы были посвящены разработке первого направления. Больше всего биологически активных микроорганизмов находили в почве и исследования вели в двух направлениях: оздоровление почвы при помощи микробов-антагонистов и лечение пораженных растений антибиотиками (Красильников, 1952, 1953, 1954; Федоров, 1960); одновременно уделяют внимание исследованию стимулирующего действия антагонистов на растение.

Микробы-антагонисты и продукты их жизнедеятельности вносили в почву или ими обрабатывали растения и семена. Внесение продуктов жизнедеятельности, микроорганизмов (антибиотиков) в почву не давало желаемых результатов ввиду их быстрой инактивации.

По данным многочисленных источников литературы наибольшей антагонистической активностью к фитопатогенным микроорганизмам обладают грибы рода Trichoderma. Виды этого рода широко распространены в различных типах почв (Weindling, 1932, 1937, 1946). Начиная с пятидесятых годов они стали объектом исследования многих ученых с целью использования в борьбе с различными заболеваниями сельскохозяйственных растений (Федоринчик, 1951, 1956; Mostafa, Gayed, 1952; Билай, 1956, 1961; Garrett, 1956; Sanford, 1966; Воронкевич, 1958; Тиллаев, 1963; Сейкетов, 1969 и др.) Антагонистическое действие этих грибов связывают с образованием ими летучих антибиотиков и токсинов, как глиотоксин и виридин (Федоринчик, 1951; Билай, 1956; Garrett, 1956; Wright, 1956; Brian, 1957).

Антагонизм Tr.keningi и Tr.lignorum изучены к Helminthosporium sativum (Федоринчик, 1956), Ustilago zeae (Московец, Сергеев, 1961),

Sclerotinia Libertiana (Дорожкин, Сапогова, 1964; Кустова, 1965), Rhizoctonia solani (Сейкетов, 1969) и др.

Имеются сведения о применении триходермы в борьбе с болезнями многих сельскохозяйственных культур. Так, положительные результаты получены при применении ее в борьбе с болезнями огурцов (Дорожкин, 1964); в вегетационных опытах и в парниках двукратное применение триходермина, приготовленного на отходах ячменя (из расчета 35 г на 1кв.м.), уменьшило поражаемость плодов белой гнилью с 56,9 до 19,1%, повысив урожай до 34,5%.

На эффективность триходермы против фузариозной гнили пшеницы указывали Н.С. Федоринчик (1956) и С.Ф.Буга (1968). В опытах Г.Я.Пономаревой и М.И.Токлуева (1975) триходермин снизил корневые гнили, пшеницы в 2 раза по сравнению с контролем, а урожай повысился на 31,3%. В опыте А.А.Морщацкого и О.С.Морщацкой (1975) обработка семян пшеницы этим биопрепаратом снизила корневые гнили на 3,819,3%.

По данным А.И. Кустовой, А.П.Макушенко, В.И.Нитиевской (1971) предпосевное дражирование семян купусты триходермином (50 г на 1 кг семян) снизило поражаемость растений болезнями в 1,7 раза ...и повысило урожай на 16,6%. Опудривание семян размолотой культурапьной пленкой триходермы (титр 25 млрд спор в 1 г) из расчета 20 г/кг снизило пораженность капусты и моркови альтернариозом, фомозом, серой и бактериальными гнилями от 1,4 до 3,5 раза; урожай кочанов увеличился на 18,1%, а корнеплодов моркови - на 24,3%.

В опытах Н.Н.Кирика, Н.И.Стеблюка (1974) обработка семян гороха триходермой в естественных условиях повысила их полевую всхожесть на 5%, при искусственном заражении на 6-12%, урожай зерна, соответственно, повысился на 2,7 и 5,4 ц/га; пораженность растений фузариозом снизилась на 22-38%.

В исследованиях Т.Е.Кодяковой (1976) Tr.lignorum (штамм № 6, Ц-1 из ВИЗРа, а также местные) подавлял развитие ризоктониоза сахарной свеклы полностью, фузариоза на 80-83%.

Имеются многочисленные данные об использовании триходермы в защите хлопчатника от вертициллезного вилта (Denai, 1958; Тупеневич, Эгамов, 1964; Тиллаев, 1964; Караев, 1967; Сарымсакова, 1967; Урунов, Джамалов, Мирзобаев, Юлдашев, 1975; Хакимов, 1976; Хакимов, Юнусов, 1977, 1978; Юлдашев, 1978) и фузариозного увядания (Менликиев, 1976; Назаров, 1985). Наиболее эффективным против возбудителя вилта хлопчатника был ташкентский штамм Tr.lignorum (Tode) Harz, выделенный Р.К.Сарымсаковой (1970).

Эффективным оказалось использование антагонистов из числа грибов путем создания их очагов в ризосфере растений внесением на доступных субстратах в форме концентрированного препарата на фоне органического удобрения (Юнусов, Курбанов, 1970).

Внимание многих исследователей было направлено на изучение антагонистических свойств лучистых грибов (актиномицетов) и использованию антибиотиков (Кузнецов, 1974; Ланчини, Паренти, 1985).

По мнению Г.М.Кублановской (1949, 1952, 1953, 1958) и А.Е.Витгефт (1960) актиномицеты стоят на первом месте среди микроорганизмов по обилию антагонистических штаммов, разнообразию и качеству их антагонистических свойств. Они способны продуцировать антибиотические вещества не только на искусственных питательных средах, но и в почве, что имеет большое практическое значение с точки зрения использования их в борьбе с болезнями растений (Красильников, 1953). Наибольшее число актиномицетов-антагонистов выявлено против V.dahiiae (34%), Rhizoctonia (31%), Xanthomonas malvacearum (14%).

Н.И.Петрушова (1953) в борьбе с гнилью рассады томатов и черной ножки цитрусовых применяла культуру актиномицетов путем внесения в почву и не наблюдала проявления болезней.

О снижении заболеваемости хлопчатника вилтом при применении мутовчатых актиномицетов указано в работах С.А.Аскаровой (1964). В исследованиях Ф.Садуллаева, С.Касымова (1975) из 10 штаммов мутовчатых актиномицетов 9 обладали антагонистическим действием по отношению к возбудителям болезней хлопчатника F.oxysporum f.vasinfectum и V.dahliae.

В опытах С.А.Аскаровой (1959, 1964, 1969) против гоммоза и вилта хлопчатника положительные результаты дали антибиотики актиномицетного и грибного происхождения. Антибиотические вещества не только снижали заболевания, но и стимулировали рост и развитие растений.

Исследованиями H.A. Красильникова (1953, 1954) показан положительный эффект антибиотиков актиномицетного происхождения в очищенном и в нативном состоянии в борьбе с гоммозом хлопчатника, бактериальным увяданием абрикоса и персика, некрозом плодов

цитрусовых.

Заслуживают внимания исследования по применению антибиотических веществ актиномицетов против болезней картофеля и томата, диплодиоза кукурузы, увядания различных древесных культур (Мирзобекян,1952,1953,1959; Мирзобекян, Карапетян, 1953).

Исследования трихотецина, как эффективного антибиотика с антигрибным спектром действия против вертициллезного увядания хлопчатника, были проведены Ф.А.Бабаевым (1969). В лабораторных условиях трихотецин в повышенных концентрациях отрицательно влиял на всхожесть семян хлопчатника, в концентрации 1:128000 стимулировал рост корешков. В снижении пораженности хлопчатника вилтом лучшие

результаты получены при опрыскивании растений в фазах 3-4 настоящих листьев, бутонизации и цветения раствором антибиотика в разведении 1:4000; количество больных растений снизилась почти в 2 раза.

В опытах З.А.Абузарли (1968) предпосевная обработка семян хлопчатника антибиотиком - 0,1% раствором полимицина снизила пораженность растений вилтом в 2 и более раза (эталоном служили семена, обработанные ТХФМ; контролем - семена без протравливания).

А.А.Ахунов, С.Сабиров, Е.Тохтамуродов (1975) из культуральной жидкости двух вариантов неидентифицированного актиномицета (штамм-303) выделили титраеновый антибиотик, активный в отношении возбудителя вертициллезного вилта.

С.М.Ходжибаева (1975) в своих исследованиях не обнаружила мицелия гриба V.dahüae в растениях, обработанных полиеновыми антибиотиками. Антибиотики подавляли развитие мицелия гриба и препятствовали распространение его по сосудисто-проводящей системе растения. Цитологическими исследованиями показано, что полиеновые антибиотики обладают способностью лизировать мицелий и склероции гриба V.dahüae.

О роли бактерий-антагонистов в защите растений от болезней указывали Н.А.Красильников, А.И.Корняков (1939), Э.Г.Африкян (1959). В частности, применение миколитических бактерий снизило количество больных растений хлопчатника вилтом на 60-80% и повысило урожай. При обработке семян культуральной жидкостью этих бактер�