Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микромицеты почв лесных питомников и их роль в патогенезе сеянцев хвойных

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Микромицеты почв лесных питомников и их роль в патогенезе сеянцев хвойных"

РГ5 О А

РОССИЙСКАЯ АКАДЕ1МИЯ НАУК 1 3 ИДл СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Институт леса имени В. Н. Сукачева

На правах рукописи УДК 634.466.1 :634.956.1

ЯКИМЕНКО Елена Евгеньевна

Микромицеты почв лесных питомников и их роль в патогенезе сеянцев хвойных

03.00. К» - Экологии

А В Т О Р К Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск 19(.И

"Работа^выполнена в лаборатории лесной микробиологии Института леса' им. В. № Сукачева СОЗВАН.: ...

'■'г ' -о'г^-'гта отэкм <Научны и руководитель:

доктор биологических наук, заслуженньи! деятель науки РСФСР и Тувинской АССР, профессор А. Б, Гукасин

Официальные оииоисыты:

доктор биологических наук профессор Н. Н. Наплекова кандидат биологических наук В. В. Астапенко

Ведущая организация:

Красноярский Государственный университет

Защита диссертации состоится « $ » ьисМнЛ- 1994 г.

в /0 часов па заседании Специализированного совета К002.70 01 в Институте леса им. В. Н. Сукачева СО РАН но адресу: 660033, г. Красноярск, Академгородок, Институт ¡леса им. В. Н. Сукачеза СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН.

Автореферат разослал £ ^¿¿¿ия._ 1994 года

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

старший научный сотрудник О. А. Зырянова

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальнее является од-

Качественное восстановле '"/.е лесов Сибири лесного, коу .лекса региона, гри этом значи-

тельное ь'е лвояи-.гя искусственному лесовосстановленив. Получение посадочного материала хвойных показывает, что в ряде случаев затраты на его выращивание экономически не оправдываются из-за высокого отпада сеянцев от заболеваний. Наиболее опасными являются возбудители инфекционного полегания. Познание процессов, происходящих в микоценозах лесных питомников, исследование взаимоотношений ыеяду различными группами микроорганизмов и сеянцами древесных являются одним из необходимых условий в решении проблемы снижения вредоносности грибных болезней.

Традиционным методом борьбы с возбудителями инфекционных заболеваний является обработка почвы, семян и сеянцев фунгицидами. Однако ядохимикаты не обладают избирательным действием, при обработке ими гибнет эпифитная, сапротрофная микобиот? и микоризообра-зущие грибы. Патогенные микромицеты, получившие нелетальную дозу фунгицида, адаптируются к нему и образуют устойчивые формы.

В настоящее время очевидна необходимость разработки эффективной экологически безопасной системы мероприятий, ограничивающих массовое распространение грибных болезней при искусственном лесо-вссстановлении. Одним ив перспективных направлений считается использование антагонистических взаимоотношений между микроорганизмами, с учетом того, что микробы-антагонисты действуют избирательно, не вызывая отрицательных последствии как в микробоценозе, гак и в биогеоценозе.

Цель работы. Целью данной работы явилось изучение структуры микоценозов почв лесных питомников, экологических закономерностей распространения и вредоносности возбудителей инфекционного полегания сеянцев хвойных. Выделение и отбор микроорганизмов, проявляющих антагонистические свойства к патогенам и определение перспективности использования микробов-антагонистов в защите сеянцев от возбудителей инфекционного полегания.

Основные задачи исследований: 1. Изучить распространенность микромицетов в различных типах почв, определить их численность и видовой состав; 2. Оценить типичность (встречаемость) видов микромицетов в почвах лесных питомников и целинных почвах с аналогичными агрохимическими свойствами; 3. Определить таксономический сос-

тав и вирулентные свойства возбудителей ^Лфекционного полегания сеянцев хвойных; 4. Исследовать влияние эгаэлогйческих факторов на развитие инфекционного процесса; 5. Провести скрининг микроорганизмов, проявляющих антагонистические свойства к фитопатогенным микромицетам, определить спектр их активности; 6. Оценить возможность использования микробов-антагонистов для завдты сеянцев хвойных от инфекционного полегания.

Научная новизна. Изучена структура микоценозов почв лесных питомников. Определены видовой состав и вирулентные свойства возбудителей инфекционного полегания в различных типах почв. Показано, что структура популяций патогенов формируется при селективном влиянии сеянцев хвойных в направлении усиления вирулентных свойств клонов. Доказана возможность и эффективность использования активных штаммов антагонистов для заадуы сеянцев от возбудителей инфекционного полегания.

Практическая значимость. Собрана обширная коллекция культур почвообитащих, фитопатогенкых микромицетов и микроорганизмов, обладающих антагонистическими свойствами. Выделенные штаммы депонированы в коллекциях фитопатогенных грибов. Определен наиболее эффективный способ предпосевной обработки семян хвойных, повышающий их грунтовую всхожесть, сохранность сеянцев к инфекционному полеганию, улучшающий рост и развитие.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых Института леса СО РАН (1984, 1986, 1989, 1992 гг.), на Всесоюзных конференциях: "Пути совершенствования микробиологической борьбы с вредными насекомыми и болезнями растений" (Сболенск, 1986), "Фитонциды. Бактериальные болезни растений" (Львов, 1990), "Изучение и рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1991), Международном конгрессе бактериологии и микологии (Осака, 1990), Межреспубликанском совещании "Проблемы региональной экологии" (Томск, 1992).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаз, выводов, списка литературы и приложения. Список литературы включает наименований, из которых на иностранных языка? ¥9 публикации. Текст иллюстрирован 26 рисунками и включает 9 таблиц. Приложение содержит 1 рисунок и 7 таблиц. Общий объем работь /¿^страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Проанализированы вопросы структурной организации микоценозов, изложены сведения об истории и современном состоянии систематики несовершенных грибов. Приведены данные о видовом составе, биологических особенностях и экологии возбудителей инфекционных заболеваний сеянцев хвойных, обитающих в почве. Подчеркивается, что распространение и вредоносность фитапатогенных микромицетов зависит от климатических и здгфических факторов, биологических особенностей хвойных, агротехники и технологии выращивания сеянцев.

В главе рассмотрены возможности микробиологического метода защиты растений, основанного на использовании антагонистических взаимоотношений между микроорганизмами. Отмечается, что использование микробного антагонизма безвредно для окружающей среды и экономически эффективно.

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Непосредственным объектом исследований являлись лесные питомники, характерная особенность которых состоит в концентрации на единице площади большого количества сеянцев хвойных, которые на всех стадиях развития - от проростков до 2-3 летнего возраста отличаются низкой устойчивостью к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды, в том числе патогенных грибов.

Исследования проводились в питомнике Верх-Казанского лесничества Больше-Муртинского мехлесхоза и Ермаковском базисном питомнике Красноярского территориального управления лесами.

Верх-Казанский питомник расположен в подзоне Южной тайги Ан-гаро-Енисейского региона. Почва - темно-серая, слабооподзоленная, легко-глинистая, образованная на облессованных карбонатных глинах. Среднегодовое количество осадков - 350 - 400 мм, продолжительность периода с температурами выше +10°С - 104 - 110 дней. Ермаковский питомник расположен в лесостепной зоне. Почва - чернозем оподво-ленный на древнеаллювиальных песчаньк отложениях. Среднегодовое количество осадков - 450 - 500 мм. Продолжительность периода с

температурами вше +10°С -'114 - 1£0 дней. Состояние азотного фона почв обоих питомников благоприятное, содержание гумуса высокое. Агрохимические свойства целинных почз близки к окультуренным, различия связаны с пространственной неоднородностью учитываемых показателей ( по данным, предоставленным Э.П.Поповой и Р.Гайбасо-вым ).

Для микробиологического анализа образцы отбирали по методу Д.Г.Звягинцева (1972). Методической основой исследования численности микроорганизмов служили разработки отдела почвенных микроорганизмов Института микробиологии РАН и отдела физиологии'и систематики грибов Института микробиологии и вирусологии я«. Д.К.Забо-лэтного АН Украины.

Учет микромицетов проводили подсчетом общего числа выросших колоний и количественно дифференцировали колонии разных морфологических типов. Для каздого типа колоний выделяли в культуру 8-10 изолятов, которые в дальнейшем определяли до вида. При идентификации грибов использовали метод микрокультуры (Билай, Элланская, 1975, 1987). Идентификацию грибов проводили по определителям М.А.Литвинова (1967), А.А.Милько (1974), В.И.Билай (1977), Т.С.Кириленко (1S77), М.Ф.Смицгой, Л.В.Смык, Т.А.Мережко (1S86), Л.Н.Егоровой (1986), В.И.Билай ,Э.З.Коваль (1988), В.И.Билзй, Р.И.Гвоздяк, И.Г.Скрипаль (1983), Ooibch, Gams (1980).

Для каждого почвенного образца рассчитывали следующие показатели:

- общую численность грибов, N клеток/г псчвы (расчет проводили по методу нахождения доверительных границ для среднего, при уровне вероятности 95 Z);

- численность каждого вида, п клеток/г почвц;

- число обнаруженных видов;

- пространственную и временную частоты встречаемости, Z;

- показатель видового разнообразия (индекс Шеннона).

Для сравнения степени сходства и различия микоценозсв исследуемых почв использоезли коэффициент Сьеренсена-Чекановского (Мир-чинк, 1935)..

Исследование пораженных проростков, всходов и сеянцев хбойкых проводили методами влажной камеры и высева гомогенизированных тканей пораженных органов на агархивированные питательные среды (Методы экспериментальной микологии, 1982).

б

Вирулентные свойства фитопатогенных грибов определяли методом искусственного инфицирования. Растения выращивали на стерилизованном субстрате (смеси песка и инертных полиэтиленовых гранул) с внесением каждую декаду питательной смеси Уолкера в концентрации 1:4 от полного состава (Прокушкин, 1977). После появления массовых всходов песок равномерно инокулироваяи водной суспензией спор штаммов фитопатогенных микромицетов из расчета 1 млн. спор на 1 г субстрата. Гибель растений определяли в течение 10 дней после шоку ляции. Микроконвдии фузариев получали при глубинном культивировал™ на качалке (80 оборотов/мин) в течение 10 суток на модифицированной картофельной среде (Клечковская, Гавинская, Бахчеван, 1689). Споровый материал грибов родов Alternarla, Cladosporum, Vertid llium получали при поверхностном культивировании на среде Чапека до отделения споровой массы.

Выделение микроорганизмов, обладающих антагонистическими свойствами в отношении фитопатогенных микромицегов проводили методами скученных популяции и обогащения. Антагонистические свойства выделенных культур определяли методом агаровых блоков (Красидьни-ков, 1958; Егоров, 1969).

Влияние предпосевной обработки семян водными суспензиями антагонистов (титром 1-106 кл/мл) на всхожесть семян и сохранность сеянцев к инфекционному полеганию определяли в нестерильной естественно инфицированной почве с дополнительным внесением инфекции в виде водных суспензий споровых культур патогенных микроыицетов.

Перед посевом в питомниках семена сосны обыкновенной и лиственницы сибирской, обработанные 0,5 % раствором перыанганата калия, промытые стерильной водой, замачивали на 15 минут в водных суспензиях антагонистов. Подготовленные семена высевали строчечным методом на гряды в пятикратной повторности (Новосельцева, Смирнов, 1983). Учеты проводили регулярно с момента появления первых всхи-дов через пять суток в течение первого месяца вегетации, в конце первого и второго годов выращивания. Контролем служили семена, обработанные КМп04 и стерильной водой.

Влияние температуры и влажности почвы на развитие инфекционного процесса оценивали по коэффициенту ксореляции (г), совместное влияние их - по коэффициенту детерминации (R2), значимость коэффициентов оценивали по F-критерию (Лакин, 1973; Доспехов, 1985).

ГЛАВА III. МИКРОМВДЕТЫ В СТРУКТУРЕ МИКР0Б0ЦЕН030В ПОЧВ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ

3.1. Состав и профильное распределение микроорганизмов

Проведенные исследования микробйоты почв Верх-Казанского и Ермаковского лесных питомников показали, что в микробных ассоциациях количественно преобладают неспоровыэ формы бактерий. Более активно они развиты в черноземе-оподзоленном (Ермаюэвский лесопитомник) , где их содержится до 13315 тыс/г почвы. Численность споровых форм бактерий з гумуссво-аккумулятивных горизонтах не превышает 5 % от общего количества учтенной микрсбиоты.

По отношению к органическому веществу почв и азоту преобладает микроорганизмы, использующие минеральные формы азота. Коэффициент минерализации (КАА/МПА) больше единицы, что свидетельствует об интенсивности и завершенности процессов разложения органического вещества. Высокая численность олигонитрофилышх микроорганизмов (до 16841 тыс/г почвы), по сравнению с анаэробными и аэробными азотфиксаторами, позволяет считать их основными поставщиками связанного азота в почвах исследуемых питомников.

Основная роль в круговороте углэродсодержашда соединений принадлежит целлюлозоразрушающим микроорганизмам. Их численность максимальна в темно-серой почве, где в деструкции клетчатки наряду с бактериями и грибами принимают активное участие актиномицеты, численность которых достигает 1831 тыс/г почвы. Количество целлюлозо-разрушающих микроорганизмов в оподзоленном черноземе сравнительно ниже, целлюлозу здесь разлагают, в основном, грибы и бактерии рода Се1у1Ьг1о.

В целом, почвы исследуемых питомников имеют большие запасы гумуса и азота, процессы превращения азотсодержащих соединений протекают в них энергично, ва счет жизнедеятельности большого числа различных групп микроорганизмов.

3.2. Количественное содержание и биоморфологическая

структура микромицетов

Определение численности грибов в лесных питомниках показало, что в посевных ¡: школьных отделениях количество грибов от 2,5 до

4,5 раз превышает их численность в паровых полях. Более активно грибы развиваются под посевами сосны обыкновенной и кедровой, кенызе их в почве под лиственницей сибирской. Прослел-квзется увеличение общей численности грибов с увеличением возраста посадочного материала. В ризосфере кедра 6-го года выращивания количество грибов максимально и незначительно ниже по сравнению с целинок. Е среднем, в почвах обоих питомников заселенность грибами б 2,В раза нигг.е, чем з целинных почвах с аналогичной агрохимическими свойствами. Обильное развитие травянистой растительности на целинных участках подкисляет почву веществами корневых выделений до р.Ч 4,03-5,08 (рН почв питомников 5,81-6,47) и обуславливает поступление больсого количества опада, что приводит к более активному развитию грибов. Колебания численности микромицетов в посевных, сколъних отделениях питомников и целике происходят синхронно.

Для более объективной оценки состояния микобиоты в почве использовали метод стекол обрастания Н.Г.Холодного в модификации А.В.Рь'балкинсй и Е.В.Кононенко (1953). Определение интенсивности обрастания стегал вегетативным мицелием показало, что максимальные значения отмечены в целинных почеэх (рис. 1). Изменении в росте активного млцелия в течение вегетационного периода выражены отчетливо и имеют такую же закономерность, что и при определении численности мжромицетов методом высева почвенных, суспензий на агари-зированные питательные среды. Тесная -корреляция данных объясняется тем, что большинство грибов в исследуем;« почвах находится в состоянии вегетативного мицелия к редко образует репродуктивные структуры.

Определение елияния влаглости на рост микромнцетов показало, что в почвах исследуемых питомников величгаа коэффициента корреляционного отношения (п) за период наблюден™ изменялась от 0,58 до 0,67, в целинных почвах эти значения визе и изменялись от 0,72 до 0,78.

Не толы га недостаток влаги ограничивает развитие грибов, переувлажнение почвы также' асазывается отрицательно. При гласности почвы выше 30 7. рост и развитие грибов существенно снижаются, в этих условиях преимущественно развиваются неспоровые бактерии. При влажности почвы выше 24 % клетки грибного мицелия начинают активное деление в двух начравлениях, в результате чего он приобретает вид параплектенхимной ткани.

ао.у зо.у! зо.уи зо.ущ

о

6.у1 26.у: ¡¿6.уп 26.УШ Дата

учета

Рис. I. Дшалика роста грибного мицелия в. почвах иссладуакш; питомников и исшнв : I - темно-ссрая слабооподзалакиая почел,

II - чернозем оподзолвкный; - - пелианая почва,

...... - почва под парой,----------- соска ойыккоаа:шой„

----- - лиственницы сибирской, - мажность цьтиккоя

почвы, -4-1- - влажности почва в посевном отделзнии питомника

Влияние температурных колебании почвы в летние месяцы на poci грибов выражено менее значительно, величина корреляционного отношения не превышала 0,41. При температуре почвы ниже 15°С у некоторых видов образуется большое количество хламидоспор и оидий.

3.3. Видовое разнообразие микромицетов

Изучение состава микоценогов почв лесных питомников показал значительное видовое разнообразие. Из почвы Верх-Казанского питом кика выделено 59 видов, принадлежащих 21 роду, из Ермаковского 63 вида из 18 родов. Доминируют несовершенные грибы, среди которы преобладают виды рода Pénicillium, составляющие от 31,8 до 48, процентов от общего числа выделенных изолятэз (рис. 2). Почвы лес

них питомников отличыотся от целинных меньшим процентным содержанием и видовым разнообразием пенициллов. Большинство видов (16) принадлежат секции Asyirmetríca. В Ермаковском питомнике возрастает разнообразие и удельный вес видов секции Monoverticillata (P. ada-metzií, P. citreo-nigrum, P. citrinum, P. jensenii. P. thomii, P. turbatum). Виды секции Blverticillata (P. funlculosum, P. islandi-cum, P. tardum, P. vermiculatun) тяготеют к целинным почвам.

Темно-цветкые гкфомицеты родов Alternaria, Cladosporium, Au-reobasidiirn являются постоянными компонентами исследуемых микоце-нозов, при этом в оподзоленном черноземе (Ермаковский питомник) частота встречаемости и удельный вес их изолятов выше, чем в тем-но-сопой почзе (B-Казанский питомник).

ß исследуемом черноземе высока численность и видовое разнообразие грибов рода Aspergillus, па долю которых от 5,1 до 9,6 % от общего числа иоолятов (рис. 2). Наиболее распространены A. firalga-Uis, A. nlger, A. ustus.

Риды рода Trichoderma (Т. konlngll, Т. vlrlde, Т. polysporum) приурочены, в основном, к целинным почвам, где частота их встречаемости более чем в два раза выше, чем в почвах питомников.

В почвах исследуемых питомников высока численность грибов рода Fusarium, представленного 9 видами. Частота встречаемости F. culmorum, F. oxysporum var. orthoceras, F. solani var. eumartil, F. sporotrichiella var. sporotrlchloldes в почвах питомников выше, чем в целине.

Видовое разнообразие микромицетов количественно оценивали по величине индекса Шеннона. Анализ полученных данных показывает, что в почвах питомников разнообразие микромицетов ниже по сравнен™ с целинными почвами. Индекс Шеннона микоценоза Верх-Казанского лесопитомника - 2,24, темно-серой целинной почвы - 2,65; Ермаковского лесопитомника - 2,51, целинного чернозема - 2,87. В почвах иссде-дуемых питомников сокращается общее число и число доминирующих видов и увеличивается количество видов, имеющих низкие пространственные и временные частоты встречаемости.

Для сравнения степени сходства и различия микоценозов исследуемых почв использовали коэффициент Сьеренсена-Чекановского (S). При сравнении микобиоты Верх-Казанского питомника и целинной темно-серой почвы s - 0,51. Меньше реагирует на окультуривание комплекс микромицетов чернозема оподзоденного - S - 0,66. Имеющиеся

Теино-серал слайоопоазолэхная почва

9

Рис.2 .Соотношение (%) количества изримтов по^ванньз:. грибоа различии систематически): груш: А-почва питомник, Б-целжная почва; 1- Реа1с1Шиа, 2- а1-Аегпаг1а, Э-С1а1оарог1ия, 4- Fuuari.ua, 5- Азрвг£Ш.ив> 6- ТгХеЬоавгва, 7- Кисог, 8- Сйае«оп1из, 9- пгрочке.

различия в видовом составе микоценозов исследуемых типов целинных почв несколько сглаживаются при их окультуривании, Б изменяется от 0,61 до 0,68, что объясняется общим характером изменений, происходящих при выращиЕании посадочного материала хвойных пород.

Полученные нами данные показывают, что микоценозы лесных питомников не имеют четкой специфичности, в них присутствуют, в основном, те же виды, что и в целинных почвах, но удельный вес изо-дятов и частота встречаемости видов различны. Среди особенностей

микобиоты почз питомников следует отметить значительное снижение содержания грибов родов Trichoderma, Mucor, Chaetomium.

ГЛАВА IV. МИКРОМИЦЕТЫ - ВОЗБУДИТЕЛИ ИНФЕКЦИОННОГО ПОЛЕГАНИЯ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ

4.1 Видовой состав и экологические аспекты

(

Результаты обследований производственных посевов в Верх-Казанском и Ермаковском лесных питомниках показали, что возбудители инфекционного полегания сеянцев хвойных распространены пшроко. Наблюдаются все известные типы поражения, для которых характерны следующие диагностические признаки : загнивание семян и проростков, собственно полегание всходов, загнивание корней и увядание верхушек сеянцев.

Установлено, что в поражении корневой системы и ствсликов сеянцев ведущую роль играют грибы рода Fusarium, видовой состав которых изменяется в зависимости от почвенно-климатических условий. Taje, в Верх-Казанском питомнике преобладает F. sporotrichíella var. sporotrlcnioldes, F. heterosporum, F. moniliforme; в Ермаковском - F. oxysporum var. erthoceras, F. solmi var. eumartil, F. avenaceum var. herbarían.

В поражении листового аппарата сеянцев ведущую роль играют грибы родов Alternarla (A. alternate. A. eeophila, A. solani), Cladosporium (С. cladsporloides, С. herbarum).

Определение влияния метеорологических условий на развитие инфекционного полегания сеянцев показало, что влажность почвы в течение первых двух недель со времени появления первых массовых всходов в лесостепной зоне (Ермаковский питомник) з среднем на 78 X, а в подзоне Южной тайги (Верх-Казанский питомник) - на 55 X определяет уровень развития заболевания. Корреляционная зависимость между суммой среднесуточных температур почвы и патологическим отпадом сеянцев в большинстве случаев слабая. О совместном влиянии влажности и температуры почвы на развитие инфекционного полегания судили по коэффициенту детерминации (R*). Установлено, что в подзоне Шной тайги величина коэ1Йициента в среднем составляет 0,66, а в лесостепной зоне - 0,86.

Исследование возбудителей по признаку патогенности выявило,

что этот показателя математически достоверно варьировал как между отдельными видами, так и в пределах вида. Нами установлено значительное усиление вирулентных свойств в отношении сеянцев хвойных у штаммов фитопатогенных микромицетов, выделенных из почв питомников, по сравнению со штаммами, изолированными из целинных почв (табл. 1).

Таблица 1

Патогенность шкромицетов при искусственном инфицировании всходов сосны обыкновенной

Вид и разновидность Количество Количество погибших рзсте-

изолятов в ний, % от учтенных опыте, шт.

Alternarla altemata (Fr.)

Keissl. A. gepphila Daszew A. tenuissima (Fr.) Wilt Fosar1urn avenaceum var.

herbarum (Cda.) Sacc. F. culmorum (Sm.) Sacc. F. graminearum Schwabs F. heterosporum Noss F. moniliforme She Id. F. oxysporum var. ortho-

ceras (App. et Wr) Bilai F. semitectum Berk, et Rav. F. solani var. eimartii Bilai

F. sporotrichiella var. . sporotrlchioldes (Sherb.) Bilai

Verticillium albo-atrum

Rke. et Berth V. tenerum Ness

16 16 12

10 10 12 16 10

23 10

18

26

10 10

54,7211,32х 31,2511,93xx 28,18±0,81 20,5411,14 34,5211,26 19,8911,85

72,1811,31 29,97±0,72 34,30±0,98 74,12±1,21 72.2511,87

48,7511,42 11,69±1,09 19,2911,19 38,4611,56 35,0311,41

97,54"tl, 21 53,6111,17 45,6311,41 28,9411,63

85,47±0,69 46,7210,85

95,21±0,83 47,88±1,05

58,3412,37 67,7211,75

Примечание

x - изоляты, выделенные из почв питомников, хх _ _.._ из целинных почв.

Усиление вирулентных свойств «шкромицетов коррелирует с величиной плотности их популяций. Коэффициент корреляции для Верх-казанского питомника - 0.89, для Ермаковского - 0,91. Виды р. spo-rptrichiella var. sporotrichioides и F. oxysporum var. ortiioceras, имеющие наибольшую плотность популяций в почвах исследуемых питомников, обладают самыми высокими вирулентными свойствами.

4.2. Семена как источник распространения возбудителей инфекционных заболеваний

Одним из источников распространения болезней в лесных питомниках служат семена, ери высеве которых в почву-попадают многие патогенные виды грибов. Фитопатологическая экспертиза партий семян лиственницы сибирской, сосны обыкновенной и пихты сибирской показала, что в составе микобиоты преобладают грибы рода Penicillium, среди которых выделены возбудители зеленой плесени - Р. jensenl, Р. luteum, Р. glauco-griseum.

Второй преобладающей по численности и видовому разнообразию группой микромицетов, выделенных с семян, являются грибы рода Fusarium. Наибольшее число видов фузариев характерно для семян сосны обыкновенной, а наибольшая численность изолятов - для пихты сибирской. Широко распространены виды F. oxysporum, F. sporotrichi-ella, F. heterosporum. Несмотря на то, что данные виды присутствуют в почве, высев инфицированных семян увеличит число заболевших растений и ускорит время массового проявления заболевания.

Виды, вызывающие черную плесень семян - А. alternaria, А. ge-ophila, А. tenuissima, А. pullulans, С. cladosporloides, С. herbarum совместно с Фузариями существенно влияют на жизнеспособность семян к проростков. Всхожесть и энергия прорастания семян статистически достоверно зависят от степени заселенности указанными патогенами, коэффициент корреляции имеет отрицательный знак и составляет соответственно для семян лиственницы сибирской, сосн^ обыкновенной и пихты сибирской -0,97; -0,89; -0,93.

Исследованные семена являются носителями инфекции Botrytis cinerea, V. albo-atrum, V. tenerum. Высока опасность внесения их с семенами в почву лесных питомников, так как данные виды не характерны для исследуемых почв, а небольшое количество вертициллов было обнаружено только в почве Ермаковского питомника.

Большинство видов фитопатогенных микромицетоп, обнаруженных на семенах, встречается также на корнях, стволиках и ;:вое сеянцев, что указывает на широкую органотропную специализации. При это),; Не представляется возможным сделать определенных выводов о специфичности отдельных видов фузариев как возбудителей инфекционного 5ю-легания сеянцев хвойных.

ГЛАВА V. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОБНОГО АНТАГОНИЗМА ПРОТИВ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНФЕКЦИОННОГО ПОЛЕГАНИЯ СЕЯНЦЕВ

Скрининг микроорганизмов, проявляющих антагонистические сьой-ства в отношении возбудителен инфекционного полегания показал, что в. почвах питомников антагонизм связан с деятельностью бактерий родов Pseudomonas (53 X от общего количества выделенных культур антагонистов) и Bacillus (32 X). В лесной почве и торфе веду'аую роль играют грибы родов Trichodcrma, Pénicillium.

Предпосевная обработка семян водными суспензиями антагонистов повышала грунтовую всхожесть до 28,5 % по сравнению с контролем. Больший аффект получен в вариантах опытов с Bacillus circulais, В. mesentericus, Pseudomonas aerucinosa, грибами рода Trichodenr.a (T. viride, T. koningii, T. hamatum). Нами установлено, что бактериальные культуры предохраняют семена от грибной инфекции только е период прорастания, а послевсходовый отпад существенно не отличался от контроля, ооработка семян суспензией спор грибов рода Tri-chodema снижала послевсходовый отпад сеянцев в среднем в 2,5 раза. Лучшие результаты получены в вариантах опытов с T. viride Pers.

Проведено сравнение микробиологического способа с предпосевной стимуляцией семлн растворами микроэлементов. Установлено, что в условиях эпифитотии инфекционного полегания заболеванию в большей степени подвергались сеянцы в варианте с медным купоросом, где е течение вегетационного периода погибло 52,5 % растений, в варианте с мочевиной - 39,7 X, в варианте с T. viride - 13,8 Z, что на 42 X ниже, чем в контроле (рис. 3;

Предпосевная обработка семян привела к увеличению длины эпи-ксткльной части сеянцев и биомассы листовых органов. В большей степени это проявилось в варианте с триходермой. Длина гипокотиля, диаметр шейки корня и биомасса этих органов в данном варианте также выше, чем в контроле и при химической обработке (табл. 2). Ре-

1Р

■ - сернокислая медь

- мочевина

- т. \riride

- контроль

(Н20)

40 Сутки

Рис. 3. Инфекционное полегание сеянцев сосны обыкновенной з зависимости от способа предпосевной обработки семян.

зультатц напих исследований согласуются с данными О.Б.Ппбистовой (1993).

Установлено, что интродуцируемые культуры антагонистсв не вызывает изменений количественных характеристик физиологических групп почвенных микроорганизмов. Внесение спор Т. 71г1(3е изменяет динамику численности микромицетов, особенно в первый месяц после высова обработанных семян. В вариантах опытов, заложенных на темно-серой почве, численность грибов в течение первых 2С суток снизилась в 3,4 раза, в черноземе оподзоленном - в 1,5 раза. 3 обоих случаях численность грибов в дальнейшем устанавливать на более высоком уровне по сравнению с контролем.

Снижение численности микрсмицетов связано прежде всего с зи-дами родов С1аскз5рог1и.п, количество которых сократилось в опыте в 23,4 раза, АИегпаПа - з 7,5 раза, Ри5аг1шп - в 2,3 раза. При "тем, наряду с резким увеличением численности Т. (а среднем

з 15,5 раза), отмечено увеличение ссдер.-клк:.тя зидса рода РегисПН-'¿■п - Р. 1з1апс11сит. Р. уеггцси1ози.Т1, Р. риг риг слепил, Р. ьр1г,и1о-

Таксе изменение положительно сказалось на фитопатслсглческсм состоянии почв, что в своя очередь нашло выражение в увеличении

Таблица 2

Морфометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной первого месяца вегетации в зависимости от способа предпосевной обработки семян

Показатель О, IX р-р 0,05% р-р 1-Ю6 кл/ил контроль

мочевины СиБ04 (НгО)

Длина эпикотиля, мм

Длина центрального корня, мм

Длина гипокотиля, мм

Диаметр корневой вейки, ш

Примечание :

20,7±0,6 21,9±0,6

21.1*1,5 23,9±1,6

123,214,3 136,714,3

17.4±2.1 16,8±1,5

22,9±0,5 23,5±0,5

5,8±0,5 4,2±0,3

0,64*0,02 0,6110,02

30,2*0,5 18,910,6

24,7±0,8 19,813,2

133,5*2,9 123,612,9

19,5*1,7 14,911,5

26,4±0,4 25,2*0,6

7,2±0,2 5,4*0,3

0.6610,02 0,60*0,02

в знаменателе - биомасса соответствующих органов, мг абс. сух. вещества

количества и улучшении качества сеянцев сосны обыкновенной и лиственницы сибирской. Использование для предпосевной обработки суспензии спор гриба Т. У1псЗе дает возможность снижать норму высева семян в среднем на 20

ВЫВОДЫ

1. Перестройка структурно-функционального комплекса микробных ассоциаций почв лесных питомников выразилась в увеличении численности микроорганизмов, участвующих в процессах трансформации органических и минеральных соединений азота и снижении численности

цэллюлозораорушающих. микроорганизмов.

2. В почвах лесных питомников заселенность грибами в среднем в 2,8 раза ниже, чем в целине, где развитие травянистой растительности создает более благоприятные для грибной биоты условия влажности и кислотности почвы, и обуславливает поступление большого количества опада.

3. В почвах лесных питомников с уменьшением общей численности микрсгшцетов снижается их видовое разнообразие, за счет сокращения общего числа и числа доминирующих видов и увеличения количества видов, имеющих низкую пространственную и временную частоту встречаемости. В оподзоленном черноземе, в отличие от темно-серой сла-босподзоленной почвы питомника, эти изменения менее выражены з связи с лучшими эдафическими условиями.

4. В фитопатогенном комплексе почв питомников преобладают грибы рода Fusarium, структура популяций которых формируется при селективном влиянии сеянцев хвойных в направлении усиления вирулентных свойств клонов. Патогенность видов тесно коррелирует с величиной плотности их популяции.

5 В микробоценозах исследуемых типов почв присутствуют виды, обладающие высокими антагонистическими свойствами к фитопатогенным грибам родов Fusarium и Alternaria. Внесение антагонистов в почву не вызывает изменений в численности физиологических групп почвенных микроорганизмов и снижает численность фитопатогенных микрсми-цетов до уровня, не несущего опасности эпифитотии.

6. Динамика раазития инфекционного полегания регулируется физиолог ическим состоянием сеянцев, видовым составом микоцекоза, условиями влажности и температуры почвы.

?. Доказано, что использование микробного антагонизма в защите сеянцев хвойных от инфекционного полегания экологически безопасно и практически выгодно. Предпосевнгя обработка суспензией спор гриба Trichoderma viride повышает грунтовую всхожесть семян сосны обыкновенной и лиственницы сибирской в среднем на 25 увеличивает сохранность сеянцев до 3,5 раз и сказывает стимулирующий эффект на рост и развитие сеянцев.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Использование микробного антагонизма для защиты сеянцев

хвойных от инфекционного полегания // Исследование структурных элементов лесов Сибири. - Красноярск : ШВД, 1984. - С. 21 (Дубова Е.Е.).

2. Грибные болезни сеянцев лиственницы сибирской // Продуктивность таежных биогеоценозов. Тез. докл. - Красноярск, 1986. -С. 175.

3. Микробный антагонизм против грибных и бактериальных болезней древесных пород // Пути совершенствования микробиологической борьбы с вредными насекомыми и болезнями растений. Тез. докл. Все-сосз. конф. - Оболенск, 1986. - С. 75-76 (в соавторстве с Рыбалко Т.М.).

4. Использование микробов-антагонистов против инфекционных заболеваний сеянцев хвойных // НИР за 1981-1985 гг. Мин-ва лесного хозяйства РСФСР. - М., 1936. - С. 48-54 (в соавторстве с Рыбалко Т.М.. Гукасяном A.B.).

5. Характеристика фитопатогенвдх грибов // Микроорганизмы как объект лесного мониторинга. - Красноярск : ИЛиД, 1986. - С. 49-58.

6. Эффективность применения бактериальных препаратов против полегания всходов хвойных // Искусственное лесовосстансвление в Сибири. - Красноярск : ИЛцД, 1987. - С. 53-61 (в соавторстве с Рыбалко Т.М.).

7. Инфекционные болезни сеянцев хвойных и биологический метод борьбы с ними // Фитонциды. Бактериальные болезни растений / Материалы конференции. - Киев-Львов, 1990. - С. 132.

8. Микромицеты и их роль в патогенезе сеянцев хвойных // Изучение лесных бииогеоценозов. Тез. докл. - Красноярск : ИЛиД, 1989. - С.

9. Бактериальные болезни хвойных в Сибири // Материалы международ. конгресса бактериологии и микологии. - Осака, 1990. - С. 324 (в соавторстве с Гукасяном А.Б., Гродницкой И.Д.).

10. Роль экологических факторов в видовом разнообразии возбудителей заболеваний сеянцев хвойных // Изучение и рациональное использование природных ресурсов. Тез. докл. науч. конф. - Уфа, 1991. - С. 114.

11. Микромицеты почв лесных питомников // Микол. и фитопатология. - 1992. - Т. 26, ВЫП. б. - С. 480-486.

12. Микромицеты - Возбудители болезни сеянцев хвойных в Сибири // Актуальные проблемы биологии. Тез. докл. - Красноярск : КГУ, 1994. - С. 11 (в соавторстве с Гукасяном A.B.).