Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биолого-токсикологическое обоснование использования химических веществ для защиты сои от корневой гнили

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Чжан Цзюймей, Санкт-Петербург

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

БИОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СОИ ОТ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ 06.01.11. - Защита растений

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ЧЖАН ЦЗЮЙМЕЙ

Научный руководитель: кандидат биологических наук С.Л.ТЮТЕРЕВ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 5

Глава I. КОРНЕВАЯ ГНИЛЬ СОИ, ЕЁ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ВОЗБУДИТЕЛИ И МЕРЫ БОРЬБЫ (обзор литературы)................................................................11

1.1. Основные возбудители корневой гнили сои...... 12

1.2. Болезни сои, важную роль в распространении

1/л-гг«т (V/ I M r-ir\ I Л-Г- О ^>>Г 1 IUI Лп » IЛ I ОО

i\0 I UJJDIA Hi^arOi oafja/KcnnDic ofcivicna...............

Л 'З КЛа-гг>пц| oaiiiMTLi г>г»м г»Т i/nr*L'Oc>r\M гимп|л м п r\w_ ivtv I vJuuL^ir! I Di v/uti L/ 1 ivLiuin 1 i ivu tlfi vi у

гих болезней.........................................................30

Заключение............................ ............................. 35

Глава II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты и место проведения исследований.....37

2.2. Условия проведения опытов и агроклиматическая характеристика региона проведения полевых экспериментов.....................................37

2.3. Методы выделения возбудителей корневой гнили из растений и почвы................................42

2.4. Методы идентификации грибов..........................45

2.5. Метод получения моноспоровой культуры грибов рода Fusarium.................................................47

2.6. Методы полевой визуальной диагностики.........47

2.7. Визуальные критерии определения типа корневой гнили - ризоктониозной или питиоз-ной природы.........................................................49

2.8. Методика получения инокулюма и создание

инфекционных фонов.............................................50

2.9. Методы определения сравнительной токсичности фунгицидов, СК50 и СК-100........... .................51

2.10. Метод инкрустации семян сои............................51

2.11. Методы определения биологической эффективности проравителей (лабораторный и полевой) .......................................................................52

2.12. Методы изучения защитно-стимулирующих составов на основе хитозана...............................52

2.13. Статистическая обработка результатов экспериментов...............................................................54

Глава III. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ВРЕДОНОСНОСТЬ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ СОИ В ПРОВИНЦИИ ХЭЙЛУНЦЗЯН

3.1. Распространённость корневой гнили сои в провинции Хэйлунцзян..................................................56

3.2. Факторы, влияющие на распространение и развитие корневой гнили сои в провинции Хэйлунцзян..........................................................................59

3.3. Вредоносность корневой гнили...............................63

3.4. Видовой состав и биологические особенности возбудителей корневой гнили сои..........................66

3.5. Патогенные свойства возбудителей корневой гнили сои........................................................................67

Заключение...............................................................72

Глава IY. ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ ПРОТРАВИТЕЛЕЙ СЕМЯН ПРОТИВ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ

4. 1. Принципы подбора протравителей.........................75

4.2. Токсикологическая оценка фунгицидов. (Резуль-

1 —

тэты определения СК50 для конкретных возбудителей) ........................................................................75

4.3. Фунгистатическое действие препаратов на возбудителей корневой гнили сои......................................81

4.4. Результаты изучения биологической активности фунгицидов против корневой гнили сои (по результатам вегетационных и мелкоделяночных полевых опытов).........................................................ЗА

4.5. Результаты изучения эффективности фунгицидов против корневых гнилей сои в полевых и произ-

водственных условиях провинции Хэйлунцзян.

Влияние препаратов на урожай и его качество........88

Заключение..................................................................97

Глава У. ИНКРУСТАЦИЯ - НОВЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЁМ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СОИ

5.1. Результаты подбора плёнкообразователей для инкрустации семян сои..............................................102

5.2. Инкрустирующие составы, пригодные для обработки семян сои, пшеницы, кукурузы.........................104

Заключение..................................................................112

Глава У!. ЗАЩИТНО-СТИМУЛИРУЮЩИЕ СОСТАВЬ! НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН,

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПРОТИВ БОЛЕЗНЕЙ СОИ................113

ВЫВОДЫ.......................................................................................130

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ............................................131

ЛИТЕРАТУРА................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ..............................................................................148

ВВЕДЕНИЕ

Соя (Glycine max L.) относится к числу главнейших сельскохозяйственных культур мирового значения. Родина сои Китай, там она известна не менее 4-5 тысяч лет. Из Китая соя попала в Японию и Корею. В Европу она завезена в конце XVIII века. Это однолетнее растение семейства бобовых культивируется в настоящее время на площади свыше 45 миллионов гектаров, причем примерно половина посевов размещена в США, а треть - в Китае. Сою выращивают также в Канаде и в большинстве стран Южной Америки, во многих европейских странах (Франция, Италия, Венгрия, Румыния, Болгария, Югославия, Польша, Дания), в Азии (Корея, Иран, Индия, Монголия, Таиланд, Индонезия, Япония), в некоторых странах Африки. На территории СНГ сою возделывают на площади около 1 миллиона гектаров - на Украине, в Грузии, Молдове, Казахстане, Средней Азии. Основные районы культуры в России - Дальний Восток (Амурская область, Хабаровский и Приморский края), Поволжье, Северный Кавказ (Краснодарский, Ставропольский края, Ростовская область, Дагестан, Кабардино-Балкария, Северная Осетия, Ингушетия).

Выращивание сои обеспечивает самые высокие сборы белка с 1 гектара - при урожае 20-25 ц/га получают 725 кг высококачественного белка, близкого по аминокислотному составу к белкам животного происхождения. Для получения такого же количества менее ценного белка надо выращивать 62 ц/га зерна пшеницы или 80 ц/га ячменя. Её протеин в 7 раз дешевле горохового, в 8 раз - люцернового и в 20 раз - протеина кормовых дрожжей и рыбной муки (Андреев В.В. и др., 1979). Кроме того, каждый гектар сои даёт ещё и 400 кг растительного масла. Соевое масло (15-26% от массы семян) используют для пищевых, технических целей и в медицине. На долю соевого масла приходится 36% мирового производства раститель-

ных масел. Соевые жмых и шрот - ценные концентрированные корма, а ботва применяется в животноводстве в сыром, силосованном и высушенном виде. В США многие фермеры отказались от посевов для кормов не только овса, но и кукурузы, отдав предпочтение сое.

Нельзя не отметить ещё одно очень ценное качество сои - являясь эффективным азотфиксатором, она повышает почвенное плодородие и служит великолепным предшественником для риса, пшеницы, кукурузы, гречихи, сахарной свёклы.

Основная причина снижения урожаев зерна сои и его качества - поражение её многочисленными грибными, бактериальными, вирусными болезнями, клещами, нематодами, насекомыми (Себто А.Г.1969; Овчинникова A.M., 1971; Мурас В.А., 1974; Корсаков Н.И. и др., 1979; Жуковская С.А., 1982; Есипенко Л.П., 1984; Коробко В.А., 1984; Athow K.L., 1973,1976; Sinclair J.В., 1975; Whitnew G., 1978; Joung L.D., Ross J.P., 1979; Williams D„ Ni-vall R., 1980; Shortt B.J. et al, 1982).

На сое паразитирует более 100 видов патогенных грибов, вызывающих такие тяжёлые заболевания как корневая гниль, фузариозы, пероно-спороз,септориоз, церкоспороз, пепельная, белая, серая гнили, антракноз, аскохитоз, филлостиктоз, фомопсис, вертициллёз и др.

Общие потери урожая сои от болезней, по данным исследователей разных стран, составляют не менее 20-30%, а корневые гнили, особенно фузариозной природы, которые считают "болезнью века" многих сельскохозяйственных культур, могут снижать урожай до 40% (Sinclair J.В., 1977; Sundarash H.N., Hiremath P.C., 1978; Простакова Ж.Г. и др., 1986). Сильное инфицирование семян сои грибными патогенами снижает их полевую всхожесть на 15- 40%, приводя к изреживанию посевов. Содержание жира в семенах при грибных заболеваниях сои может снижаться на 20%, белка на 15-17%.

Существующие в различных странах системы защиты сои от патогенов включают комплекс агротехнических приемов, химических и биологических методов и позволяют значительно снизить степень поражения болезнями и вредителями, сохранить значительную часть урожая зерна (Васильев Д.С., Тихонов О.И. и др., 1987). Эти системы должны постоянно совершенствоваться в направлении повышения эффективности и снижения экологической опасности химических средств, применяемых для защиты сои от болезней. Особенно это актуально для Китая и , в частности, для северо-восточных его областей, где по существу проходит северная граница районов возделывания сои.

Актуальность темы. Особенностью сои как объекта защиты от патогенов является то, что большинство поражающих её болезней передаются семенами, которые и являются первичным источником инфекции для последующего заражения посевов. В то же время, в Китае спектр протравителей семян, применяемых на сое ограничен и включает лишь ТМТД, фун-дазол, БМК. Очевидна необходимость постоянного расширения спектра протравителей семян, совершенствования способов их применения, определения совместимости их с клубеньковыми бактериями. Расширение спектра протравителей семян и фунгицидов, применяемых для защиты посевов сои, невозможно без постоянного изучения особенностей микофло-ры семян и корневой системы сои в конкретных агроклиматических зонах.

В провинции Хэйлунцзян широкое распространение имеет корневая гниль сои. Высокая насыщенность посевных площадей соей приводит к значительному накоплению инфекции в почве. Вместе с тем, сведения по видовому составу, патогенности возбудителей корневой гнили сои и вредоносности заболевания ограничены.

Особенно важен вопрос об эффективных методах защиты сои от корневой гнили, так как сортов сои, устойчивых к этому заболеванию нет. Ос-

нову этих методов составляет протравливание семян. Для Китая очень актуально внедрение наиболее современных методов протравливания семян с использованием плёнкообразователей, высокоэффективных протравителей.

Создание ассортимента протравителей семян сои неразрывно связано с изучением видового состава возбудителей корневой гнили и их роли в развитии болезни. Необходимо определить чувствительность грибов-возбудителей корневой гнили к фунгицидам, установить биологическую эффективность протравителей в вегетационных и полевых опытах.

Не менее важно введение в ассортимент протравителей экологически безопасных нетоксичных для человека препаратов, а также препаратов, стимулирующих рост и развитие растений. Все эти аргументы и обусловили выбор темы, цели и задач данной работы.

Цель и задачи исследования. Настоящие исследования предприняты с целью изучения возбудителей корневой гнили сои и разработки комплекса химических мер борьбы с этим заболеванием в северо-восточном Китае.

В задачу нашей работы входило:

- определить комплекс наиболее вредоносных грибов-возбудителей корневой гнили сои в провинции Хэйлунцзян;

- выделить наиболее вредоносные виды возбудителей;

- дать биолого-токсикологическое обоснование рационального использования нового ассортимента фунгицидов, обеспечивающих комплексную защиту сои от корневой гнили;

- создать практически приемлемый для условий провинции Хэйлунцзян (Китай) ассортимент протравителей семян сои;

- разработать новые, более совершенные методы обработки семян

сои;

- изучить действие экологически безопасных препаратов защитно-стимулирующего действия на основе хитозана и разработать технологию их применения на сое;

- на основе проделанной работы рекомендовать производственникам новый ассортимент средств защиты сои от корневой гнили для северо-восточного Китая.

Научная новизна и практическая ценность результатов исследования. Выявлен видовой состав возбудителей кбрневой гнили сои в провинции Хэйлунцзян, их количественное соотношение и патогенность, установлена динамика развития болезни в течение вегетации. Экспериментально обоснованы основные критерии вредоносности корневой гнили сои: влияние корневой гнили на образование клубеньков, массу сухого вещества и продуктивность растения. Это позволяет объективно оценить хозяйственную значимость заболевания в северо-восточном Китае, а также создаёт основу для прогнозирования развития корневой гнили.

Теоретически обоснован и экспериментально изучен ассортимент протравителей семян сои для защиты от корневой гнили и других болезней передающихся семенами и через почву, который может быть рекомендован для применения в Китае.

Рекомендованы для обработки семян сои принципиально новые, нетоксичные для человека и экологически безопасные препараты на основе хитозана и его сочетания с биологически активными веществами. Показано,. что препараты активаторы болезнеустойчивости на основе хитозана эффективны особенно против ризоктониозной гнили.

Апробация работы. Некоторые результаты исследований доложены на совещании: "Поиск и использование биологически активных веществ в защите растений состояние и перспективы", Санкт-Петербург, 1998 г.

Для решения поставленных в работе задач необходимо хорошо знать биологию возбудителей корневой гнили сои, особенности роста и развития растений в конкретных условиях, закономерности патогенеза и т.д. Все эти вопросы мы попытались осветить в обзоре литературы. В каждом агроклиматическом районе возделывания сои в Китае существует определённый комплекс наиболее вредоносных и экономически важных болезней.

Границы возделывания сои в Китае определяются суммой температур выше 15° С, равной 1000° С, и длительностью температур выше этого же порога (15° С), равной шестидесяти дням. Многолетние исследования китайских учёных, направленные на климатическое районирование и определение особенностей погодных условий зон возделывания сои в Китае, позволили выделить 6 тепловых зон, 3 гидрологических типа и 3 района с различной длительностью солнечного сияния (Pan Tiefu, Zhang Derong, Zhang Wenguanng et al, 1982 ). Исходя из ресурсов тепла и систем земледелия при возделывании сои в Китае определено 6 климатических зон: северная зона сеяния сои с холодной весной, северная зона с умеренно-тёплой весной и летом, зона с тёплым летом, южная зона с длительным теплом, тропическая зона, юго-западное плато - вертикальная зона сеяния сои. В соответствии с влажностью и другими факторами эти зоны разделены на 20 климатических районов Определены климатические условия для каждого района, сорта сои, уровня агротехники.

Работами китайских фитопатологов (Xin Huipu, Ma Huiquan et al, 1987) показано, что в северных зонах возделывания сои особую вредоносность имеет корневая гниль сои, поэтому основное внимание в обзоре литературы мы уделили корневым гнилям, а также болезням сои, основным методом защиты от которых является химическая обработка семян.

Глава I. КОРНЕВАЯ ГНИЛЬ СОИ, ЕЁ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ВОЗБУДИТЕЛИ И МЕРЫ БОРЬБЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В этиологии корневой гнили сои ведущее место занимают грибные патогены, среди которых наибольшее значение имеют грибы родов Fusarium, Rhizoctonia, Pythium, Phytophthora, однако, почвенные условия, при которых развиваются эти патогены и их влияние на проростки и растения различны (Strissei А.К., Schmitthenner A.F., 1982; Dunieavy J., 1962; Boosalis M.G., 1950; Thomson T.B. et al, 1971; Xin Huipu, Ma Huiquan, 1988).

Заражение проростков сои Phytophthora megasperma (Drechs.) var so-jae (A.A. Hildebrand) и Pythium spp. происходит в условиях холодной и влажной погоды, начинается с кончиков корней и продвигается вверх в ги-покотиль (Thomson T.B. et al, 1971).

Гниль корней проростков, вызываемая Rhizoctonia spp., развивается в более тёплых и сухих условиях, чем гниль, вызываемая Pythium spp., а инфекция начинается около поверхности почвы и распространяется вниз (Boosalis M.G., 1950).

Фузариозная гниль (Fusarium spp.) заражает проростки сои в холодных и влажных условиях, но также может заражать растения и в сухой почве. Заражение проростков часто начинается с коры и кончиков корней, оно стимулирует образование новых боковых корней, что приводит к формированию мелкой, волокнистой корневой системы (Schlub R.L., Schmitthenner A.F.,1981).

В зависимости от преобладания в комплексе возбудителей корневой гнили тех или иных видов грибов, относящихся к этим родам, гнили корней можно подразделить (для более чёткого описания) на фузариозные, ризок-тониозные, питиозные и фитофторозные.

1.1. Основные возбудители корневой гнили сои

Фузариозная корневая гниль. Виды грибов рода Fusarium присутствуют в большинстве почв и выживают на растительных остатках. Они заражают семена, проростки, корни и нижнюю часть стеблей сои. Фузариоз сои имеет несколько форм проявления болезни, основными из которых являются: 1) гибель проростков до выхода на поверхность почвы и вследствие этого выпадение всходов; 2) корневая гниль и гниль основания стебля; 3) фузариозное увядание (вилт); 4) пятнистости листьев; 5) ломкость стебля; 6) фузариоз бобов.

Возбудители корневой гнили сои относятся к числу почвенных патогенов, но пути распространения, сохранения и накопления инфекции в почве многообразны. Основные источники инфекции -