Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Комплекс корневых нематод на зерновых культурах и меры ограничения его вредоносности

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Комплекс корневых нематод на зерновых культурах и меры ограничения его вредоносности"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

САМУЭЛЬ АСЕФА

УДК 632.651 : 6332

КОМПЛЕКС КОРНЕВЫХ НЕМАТОД НА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУРАХ И МЕРЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ЕГО ВРЕДОНОСНОСТИ

Специальность 06.01.11 — защита растений от вредителей и болезней

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена на кафедре энтомологии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат биологических наук С. Н. Кручина.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Э. М. Дроздовский, кандидат биологических наук Н. М. Пуца.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский институт гельминтологии им. К. И. Скрябина.

Защита диссертации состоится . .

199-^г. в час. мин. на заседании специализирован-

ного совета л-120.35.03 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 47, ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан^^• 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

В. А, Шкаликов

ВВЕДЕНИЕ

ралшейгаей проблемой сельскохозяйственной отрасли в СССР и большинстве развивающихся стран мира является увеличение производства продукции растениеводства. Зерновые культуры рассматриваются как наиболее важные в обеспечении продовольствием населения боль-. шинства стран Азии и Африки. Одним из главных направлений в интен--сификации производства зерновых культур является снижение потерь, вызываемое вреднши организмами. Следует отметить, что доля фито-пар&зитических нематод в общем балансе потерь оценивается в 10-1<% ежегодного производства сельскохозяйственной продукции.

Однако, аа исключением некоторых, наиболее важных в экономическом отношении видов фитонематод,.роль этой группы круглых червей в функционировании агроценозов и их влияние на продуктивность агроэкосистем изучена еще далеко недостаточно.

Кроме того, возникший в последнее время интерес к изучении . комплексов вредных организмов и их взаимодействию способствует более детальному изученш функционирования агросистем и создает предпосылки'для прогнозирования этих процессов и возможного их управления. .-■'•

",.'.' Так, например, известный''интерес представляют вопросы взаимодействия комплекса фитопаразитических нематод с болезнетворными микроорганизмами,'также являющихся причиной снижения продуктивности: культурных растений.

Разработка экологически сбалансированных систем земледелия позволяет по-иному.рассматривать современные агротехнические приемы возделывания сельскохозяйственных.культур, оценивал их как факторы, контролирующие популяции' нежелательных видов, либо, напротив,, провоцирующие увеличение их численности в■агроэкосистемах.

Недостаточная изученность этих вопросов применительно к комплексу почвообитшощих нематод на зерновых культурах и определяет актуальность исследораний ,в данной области защиты растений.

Цели и задачи. Основной целью' данной работы было изучение., комплекса почвообитающих нематод в агроценоаах зерновых культур, его взаимодействия с патогенной микрофлорой растений, фитосанитар нал оценка некоторых современных агроприемов.

В задачи исследования входило: изучение формирования комплек са почвообитающих нематод в ризосфере яровой пшеницы и ячменя; выявление доминирующих видов'в различных экологических группах не матод, изучение сезонной динамики их численности; влияние на комп леке нематод следующих агротехнических приемов: бессменное и в се вообороте возделывание зерновых культур, внесение органических и минеральных удобрений, известкование почвы, чистые посевы зерновых и в смеси с многолетними бобовыми,, различные способы обработки почвы; изучение в вегетационных и полевых экспериментах взаимо действия комплекса фитонематод с возбудителями корневых гнилей зерновых культур; оценка возможности использования системных препаратов для регуляции численности фи.топаразитических видов нематод. "

Научная новизна и практическая значимость работы. В результате выполнения поставленных задач было показано влияние комплекса нематод на развитие корневых гнилей и отрицательное синэргети-ческое воздействие нематодно-грибного комплекса на злаковые культуры, проявившееся в снижении некоторых показателей продуктивности растений.

Впервые проведена оценка воздействия некоторых современных агроприемов на численность комплекса почвообитамцих нематод.• Показана принципиальная возможность улучшения фитосанитар-- 2 -

ного состояния посевов и повышения урожайности зерновик культур при внесении в почву системных'препаратов.

Результаты исследований используются в курсе лекций "Вредные нематоды, клещи, грызуны" дая студентов отделения защиты растений агрономического факультета ТСХА. -

Апробация работы. Материалы диссертации были неоднократно доложены на научных конференциях Московской сельскохозяйственной академии им. Н. А. Тимирязева в 1989-1991 гг.

По результатам исследования сдана в печать I статья. Объем и структура: диссертации. Диссертация изложена на ..Ч страницах машинописного текста, состоит из,введете обзора литературы, материалов и методов исследований,результатов работы и их обсуждения, выводов и прикладных аспектов исследований. Список литературы содержит. источников, из них

на русском языке. Раоота иллюстрирована 4 рисунка»™ и . таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Введение. Дана кра.ткая: характеристика современных представлений о вредоносности паразитических нематод на зерновых культурах и обоснована необходимость4дальнейшего их изучения.

В главе I - Обзор литературы - рассмотрена и обсуждена отечественная и зарубежная литература по изучаемому вопросу. Изло'че-■ ны современные представления о распространении корневых нематод на зерновых культурах, обсуждены факторы динамики численности комплекса корневых нематод.. Приведены данные о вредоносности нематод на зерновых культурах и известные примеры взаимодействия нематод и возбудителей болезней растений.

Гл. П - Материалы и методы. Работа была проведена в 1989- 3 -

- 1991 г. в лаборатории защиты растений, растениеводства и на кафедре энтомологии ТСХА. , •■'.•■•

' Значительный раздел исследований был посвящен изучению влияния различных агроприемов на комплекс почвенных нематод.

Многолетний полевой опыт, заложенный на территории академии в 1912 году, позволяет как нельзя лучше оценить воздействие на комплекс нематод различных факторов. Из пяти культур наш раздел работы был связан лишь с яровым ячменем, но на всех представленных в опыте вариантах: N Р, КР.- РК, НРК, нрк + навоз, навоз (из расчета п- 100 кг, Pg05 - 350 кг и К^О - 120 кг/га; навоз - 20 т/га); известкование (8 т/га), бессменное и в севообороте возделывание ячменя. Площадь-делянки одного варианта 4 х 6м что представляется вполне достаточном для изучения нематодного комплекса.

Еще одна серия агроприемов была изучена на опытном поле кафедры земледелия, где яровой ячмень воэделывается по следующим Bapi-гнтам: трехъярусная обработка почвы в сравнении с обычной вспашкой; известкование; комплекс минеральщк и органо-минераль-ных удобрений; чистые посевы ячменя в сравнении со смешанными по-вами с клевером.луговым. Размер делянок одного варианта 10 х 50 м повторность 3-кратная. Данные .опыты позволяют оценить с фитосани-тарной точки зрения практически весь комплекс агрохимических и технологических приемов, рекомендованных для дерново-подзолистых почв Нечерноземья. Учеты численности нематод проводили по всем ва риантам опытов, начиная с оценки предпосевной численности комплек са нематод, заканчивая послеуборочной,с интервалом 3 недели. -Почвенные образцы (объемом 80 см3 на глубину до 25 см) отбирали, в 3-5 точках на каждом варианте.-Каждый образец.после просушивания пропускали через набор почвенных сит, после чего из фракции

- 4 -■■■;•'■.

с диаметром частиц менее 2 мм отбирали 3 суб-образца, которые и анализировали стандартным вороночным методом с экспозицией 72 часа. Такой подход позволял дважды усреднять значения численности нематод и значительно стандартизировал метод учета численности.

Наделенных из почвы нематод после подсчета фиксировали и изготовляли временные глицериновые препараты для проведения фаунистических исследований.

Подробнее следует остановиться на методах изучения взаимодействия паразитических нематод и возбудителей корневых гнилей. Такого рода исследования должны включать в себя следующие варианты:

1. Воздействие на растения неметоды;.

2. Воздействие на растение патогена;

3. Совместное воздействие;

4. Контроль.

'9 .

Мы сочли возможны! дополнить данную схему градацией инвазионной нагрузки в лабораторных условиях: низкая, средняя и высокая нагрузка нематод, равная 700, 1400 я 2100 гкз/датр почва соответственно; низкая, средняя и высокая нагрузка фузариоэа • (или гельминтоспориоэа), равная 0,5; 1,0 и 2,0 г стандартного инфекционного материала на I литр почвы.

Такая схема эксперимента позволяла оценить количественно не только влияние на растения каждого патогена, но и оценить степень их взаимодействия. В вегетационных опытах использовали сосуды 1000 см3 с предварительно простзрилизованной почвой, в которые высевали по 10 семян пшеницы. Повторность опыта 3-5-кратная. Значения продуктивности растений оценивали по длине второго ^третьего листьев и по воздушно-сухой массе растений. Оцени. ■■•-■■' - 5 -

вали также время появления всходов и степень развития болезни по

стандартной формуле: . Р -К - К

где а • в - произведение'количества растений с одинаковым балло( поражения на соответствующий балл шкалы;

К - максимальный балл поражения;

н - количество учтенных растений.

В условиях мелкоделяночного полевого эксперимента схема была несколько иная:

I (контроль)- участки, на которых сохранился естественный фон паразитов и патогенов;

П - искусственный инфекционный фон с внесением фузариума

0

(5 гУм стандартного материала);

Ш - снятие естественного инвазионного фона нематод препаратом темик (IЦ/о гранулят из расчета 2,5 г/м**);

ТУ - искусственный инфекционный фон фузариума при снятии естественного фона нематод темиком.

Размер делянок 1,5 х 3 м, повторность 4-кратная. В течение вегетационного периода учитывали численность нематод и развитие на растениях яровой пшеницы корневых гнилей.

В целью проведения комплексной оценки влияния фитофагов и. патогенов на•продуктивность зерновых культур в 1990 г. был заложен полевой опыт: 4 сорта мягкой яровой пшеницы: Энита, Академия--15, Академия и Симбирка, высевали на делянках 1,0 х 1,5 м в следующих вариантах:

1 (контроль) - без обработки;

Ц - применение нематицида (темик 10$ гран., 2,5 г/м^) + фуу гицида (протравливание: байтаном-универсалом из расчета 3 кг/т) + + инсектицида (фосфамид 40% к.э. из расчета 1,5 л/га);

Ш - применение нематицида (темик) и инсектицида (¡¿осфамид, нормы такие же как в вар. П);

ТУ — применение фунгицида (байтан-удаверсал) + инсектицида (фосфамид, нормы те же, что в вар. П).

В разделе, связанном с изучением нематод и корневых гнилей, в течение вегетационного периода оценивали .численность нематод и их видовой состав, развитие болезней и некоторые показатели про- • дуктивности растений.

Результаты полевых экспериментов обрабатывали при помощи дисперсионного и регрессионного анализов.

Оценивая общий объем проведенной работы, следует отметить, что за период исследований было отобрано и проанализировано свыше 750 почвенных образцов и изготовлено, более 400 препаратов нематод.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Глава Л. Фауна корневых нематод зерновых культур.

В данном разделе работы приведены данные, отражающие видовой состав нематод ризосферы ячменя, пшеницы и озимой ржи. Учитывая, что работы такого рода проводили многие исследователи, следует отметить, что в данном разделе работы мы не ставили задачи тщательного анализа видового состава нематод, ограничиваясь определением видовой принадлежности лишь для фоновых,наиболее часто встречающихся нематод и всех фитопаразитических видов. Список нематод включает 55 видов, отмеченных на зерновых культурах.

Необходимо отметить достаточно сильное сходство в фауне фи-топаразитов всех изученных зерновых культур. По частоте встречаемости выделялось семейство спиральных нематод, достаточно богата была представлена группа тиленхоринхид, в отдельных учетах превышая по частоте встречаемости гоплолаймид.

~ 7 -

К субдоминантам комплекса фитопаразитов следует отнести па-ратиленхид и пратиленхид. Достаточно богата была-представлена фцуна тиленхид, в основном p.p. филенхус и агленхус.' Следует отметить находку лонгидорид, обнаруженных.при маршрутном обследовании. Овсяной цистообразущей нематоды на опытных- полях ТСХА не отмечено. ■

Фауна микофагов была представлена афеленхоидидами, среди эус-апробионтов доминировали рабдитиды, цефалобиды и акробелины. Фауна пара-ризобионтов была представлена многочисленными видами пана-гролаймид. Группа дорилаймид'была представлена родами:эудорилай-, мус, мезодорилаймус, ниголаймус, дорилаймус и др. Среди хищных нематод доминировали дкплогастериды и мононхиды.

Фауна свободноживутцих нематод на всех обследованных культурах практически не отличалась ни по набору вкдов, ни по численности различных: экологических групп; что касается группы фитопаразитов, то следует отметить, что комплекс видов данной группы варьировал по годам, вариантам" опытных участков и зависел от вида культуры. Нем не менее, "если рассматривать только доминирующие виды, следует также отметить достаточную стабильность и комплекса фитопаразитов. - '"'..■■' ... ,: •

Вероятно, комплекс нематод под зерновыми культурами следует ■' считать весьма стабильным; T.iy. не было отмечено различий в фау-ив нематод на участках с бессменным возделыванием зерновых и в, севообороте. " ■

3,2, Воздействие некоторых агротехнических приемов на численность почвообитавщих нематод.

Изучение сезонной:динамики численности комплекса почвенных нематод в течение трехлетнего периода показало, что, в целом,

- 6 - :■

она подчиняется известным закономерностям, последовательно увеличиваясь в течение всего вегетационного сезона, достигая максимальных значений в период, предшествующий уборке зерновых. Поэтому для количественных характеристик состояния популяций нематод мы использовали значения численности, отмеченные в августе,, т.е. в период численности всего комплекса.

Многофакторный дисперсионный анализ показал существенное воздействие на весь комплекс нематод и на численность фитопара-зитов различных видов минеральных и органических удобрений (таблицы I и 2). Многолетнее раздельное вгШЪение только одного из ; трех'макроэлементов оказывало угнетающее воздействие на весь комплекс нематод и на фитопаразитическую erg часть.

Попарное в любой комбинации внесение удобрений увеличивало численность комплекса нематод, тогда как фитопаразиты оставались на низком уровне численности. Полный комплекс минеральных (в особенности органо-минеральных) удобрений увеличивал как численность фитопаразитической группы нематод, так и долю фитопаразитов во • всем комплексе.

Средние многолетние,данные показали, что на участках с бессменным возделыванием ячменя фитопаразитических нематод в период , пика численности вдвое больше, чем на севооборотных участках (309 + 81,3 и 152 t 63,0 экз./100 мл почвы соответственно). Кроме торо, доля фитопаразитов в комплексе нематод при бессменном возделывании: составляла 29$, а в севообороте 15$.

Дисперсионный анализ показал существенное влияние фактора известкования почвы на ^численность фитопаразит'ов, но не повлиял на таковую других экологических групп нематод. Известкование не . только снижало численность фитопаразитов}но и снижало их долю в .общем комплексе нематод.'

Таблица I

Численность комплекса почвообитающих нематод (экз./100 мл почвы) в ризосфере ярового ячменя в зависимости от некоторых агротехнических приемов (Москва, ТСХА, август, 1990 г.)

1-!-—

!Без удобрений ! и РК

-:--Г

! N РК + навоз ! ! >

Вашанты внесения удобрений

Навоз

! Без 1 !

извести

1040 230

1200

290

980 240

1000 290

0

1

5 «

88

я ю р к! X о,

О) УЭ Р, О

! I

Т °

' К"©"

1 ^ К

! а> се

1 т ю

Гй !

| Без

I извести

( »

650 132

940

1080

980 158

1010

984

зяз

810 190

1460 "520

1320 "355

130

1280

1160

.Примечание: в числителе - суммарная численность комплекса нематод;

в знаменателе - численность фитопаразитических видов нематод.

Влияние некоторых агротехнических приемов на численность (экз./100 мл почры) комплекса почвенных нематод.в ризосфере ячменя (Москва, ТСХА, опыт Прянишникова, август 1991 г.)

варианты вне|Без удоб| н ; р РТ ГнР Гнк ! ррк ГТш |г:РК + • тт : сения удоб- !рени^ | -|-Р 1 К | НР | ПК 1 ЫИ ! ^К 1 навоэ | Навоз

¡Без

о ¡извести

£ '

О) ----

3 !

%э

о о т

V

° 1 I 0) ;

ю ! <и

а —

1 о о I ! О Ф

® д

О I Я 03 В, ! Ю К' О )- - -

¡Без

Щ

05

^0,05=

3350 1740 900 1160 1240 1520 1860 2780 2580 1120

.1200 . 520 / 320 220 360 320 , 800 1020 1060 . 420

1200 1920 760 1340 660 680 940 2540 2500 1560

340 420 260 340 100 160 260 1080 . 830 580 .

2260 820 680 850 2320 1520 1980 1160 840

"340" "Ш Ш ~ТГО № "Ш "ГШ

1260 1240 2380 1380 1240 2220 2480 520 1360

250 240 420 240 80 620 280 100 120

Примечание: в числителе - суммарная численность комплекса почвенных нематод; в знаменателе - численность фитопаразитических видов нематод

Глава IУ. Взаимодействие корневых паразитических нематод с возбудителями корневых гнилей на зерновых культурах.

Вегетационные опыты, проведенные с нематодой НеИсоЪуХепсЬиз (ii.gord.ouu И грибом Риааг1шг охузрогиш показали наличие синэрге-тического эффекта при совместном воздействии на всходы пшеницы обоих патогенов (табл. 3). . '

. Таблица 3

Влияние возбудителя фузариоза на нематоды Не11с^у1еп_ сЫз а1£оп1сиа на длину X листа всходов пшеницы

(Москва, ТСХА, 1989-1990 гг.) -----1------—---—

Вариант -опыта г-1 ■ - Длина I; листа (см)

Контроль Фузариум Нематода Нематода + фузариум

Примечание: нагрузка нематод- 2100 ос./литр почвы;

нагрузка фузариума - 2,0 г инфекционного материала/литр.

В аналогичном опыте (табл. 4) было показано взаимодействие паразитической нематоды неИсоиаеисЫз . . и возбудителя корневой ГНИЛИ НеХпи.п'ЬЬозрогзлш ааЪауит

Полевые мелко-деляночные эксперименты- подтвердили наличие взаимодействия меяеду корневыми гнилями и комплексом паразитических нематод( табл. 5).

р

Внесение темика (2,5 г/м ) не только сократило численность, фитонематод и позволило снизить развитие корневых гнилей на растениях пшеницы.

15,6 + 0,25 14,3 + 2,29 14,0 + 0,37х 12,9 + 0,76?®

Влияние нематоды Н.й-^ст-з.сие и возбудителя Н. васхуии на длину П листа всходов пшеницы (Москва, ТСХА, 1990 г.)

Вариант опыта

Длина П листа (см)

Контроль Нематода Нематода + гельминтоспориум

28,8+1,90 28,3+2,04 24,7 + 1,96**

Таблица 0

Численность фитопаразитических нематод и развитие корневых гнилей на яровой пшеницы (Москва, ТСХА, 1991 г.)

Вариант опыта ¡Численность ф] нематод (экз., 'чтг П™1ИЧ) ио- Развитие корневых /100 | гнилей (%)

Контроле 600,0 19,9

Зузариум 540", 0 18,4

Темик ' 60,0 11,2

Темик +' фузариум. ■ 16,0 12,9.

НСР,

0,05

■124,6

5,42

Проведенные летом 1991 г. учеты численности нематод и учеты развития корневых гнилей позволили получить данные, подтверждающие связь между.паразитическими нематодами и развитием корневых гнилей. Попарноэ сравнение значений развития корневых гнилей (в %) и относительной доли фитопаразитов в комплексе почвообита-ющих нематод (в %) при числе пар я = 30 позволило оценить степень корреляции этих признаков как высокую:

= + 0,68 + 0,091 (р 0,05).

- 13 - •

На основании полученных данных было рассчитано уравнение регрессии: у = 19,6 + 0,51 х,

где у - % развития корневых гнилей;

х - % фитопаразитов в комплексе почвообитающих нематод.

Таким образом, в серии экспериментов.было показано, что комплекс фитопаразитических нематод можно рассматривать как дополнительный фактор, способствующий развитию корневых гнилей на зерновых культурах. ■■ •

Мелко-деляночныё полевые эксперименты по совместному "применению фунгицида байтан-универсал и препарата темик не только существенно снижали численность нематод и развитие корневых гнилей, но и увеличивали урожайность растений пшеницы на 54%.

ВЫВОДЫ

1. Комплекс почвообитающих нематод в ризосфере зерновых культур на опытных полях ТСХА в период наблюдений 1989-1991 гг. был представлены 65 видами.

2. Комплекс доминирующих видов, в том числе и'фитопаразитических, отличался стабильностью и не зависел от вида культуры и агротехнических приемов возделывания.

3. Численность всего комплекса нематод на однолетних зерновых культурах последовательно увеличивалась в течение вегетационного сезона, достигая максимальных значений в предуборочный период (680-3360 экз./ТОО мл почвы) и снижалась в осенне-зимний период.

4. Бессменное возделывание зерновых приводило к некоторому увеличению численности всего комплекса нематод, значительно увеличивая при этом относительную долю фитопаразитов в сравнении с

- 14 -

возделыванием зерновых в севообороте.

5. Внесение полного комплекса минеральных и органо-минераль-. ных удобрений существенно увеличивало численность как всего комплекса, так и доли фитопаразитов в нем.

6. Трехъярусная обработка почвы приводила к увеличению численности фитопаразитических видов нематод .в сравнении с обычной вспашкой.

7. Известкование почвы снижало численность фитопаразитических видов нематод. Данный прием позволяет нивелировать отрица- -тельное воздействие внесения органо-минеральных удобрений, бессменного возделывания зерновых и трехъярусной обработки почвы.

8. Возделывание зерновых в смеси с многолетними бобовыми травами позволяет стабилизировать комплекс фитопаразитических видов нематод на относительно низком уровне численности.

9. Совместное воздействие паразитических нематод и возбудителей корневых гнилей на' всходы пшеницы приводило к существенному снижению I или П листа растений.

■ п

ТО. Применение темика (10% гранулят) в дозе 2,5 г/м приводило к снижению численности фитонематод и на 7,0-8,2^ снижало развитие корневых гнилей на яровой пшенице в сравнении с контролем. •

II.. Применение фунгицида байтан-универсал (из расчета 3 кг/т)

2

■и системного препарата темик (2,5 г/м ) увеличивало число продук-' тивных стеблей яровой пшеницы на 8,5-12,и способствовало увеличению урожайности культуры на 45-54% в сравнении с контролем.

Прикладные аспекты исследований

В проведенной работе показана важная роль комплексного применения различных агротехнических приемов в регуляции комплекса почвенных нематод.

Применение органо-минеральных удобрений способствует значительному увеличению численности фитонематод в почве. Известкование стабилизирует негативные эффекты, проявляющиеся-при применении удобрений, трехъярусной обработке почвы либо при бессменном возделывании зерновых. В работе показана принципиальная возможность использования системных нематицидов для улучшения фитоса-нитарного оостояния посевов зерновых.