Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Применение биопрепарата Агат-25 в посевах ячменя

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Скородин, Алексей Александрович, Тверь

ТВЕРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

СКОРОДИН Алексей Александрович

ПРИМЕНЕНИЕ БИОПРЕПАРАТА АГАТ- 25 В ПОСЕВАХ ЯЧМЕНЯ

06.01.01. - Общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Белов Г.Д.

Тверь - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................6

1.1. Регуляторы роста растений..............................................................................................................6

1.2. Производство регуляторов роста растений..........................................................8

1.3. Микробиологические регуляторы роста растений..................................10

г

1.4. Биопрепараты..........................................................................................................................................................17

1.5. Условия среды, влияющие на действие биопрепаратов................22

1.6. Особенности формирования урожая ячменя при разной 28

обеспеченности минеральным азотом............................................

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ............................................................................................38

2. МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

до

ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................

2.1. Цель и задачи исследований..........................................................................................................38

2.2. Место проведения исследований, схема опыта............................................39

2.3. Наблюдения, определения в опытах и методика их прове-

40

дения...................................................................................................

2.4. Описание культуры и технология опытных посевов..........................41

2.5. Метеорологические условия в годы проведения исследо-

43

вании...................................................................................................

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................................................................................47

3.1. Особенности прохождения фаз развития..............................................................47

3.2. Густота стояния, полевая всхожесть, сохранность и общая

48

выживаемость растении...................................................................

3.3. Влагообеспеченность посевов....................................................................................................52

3.4. Засоренность посевов................................................................................................................................58

3.5. Поражение ячменя болезнями....................................................................................................60

3.6. Микробиологическая активность почвы......................................70

3.7. Рост растений в высоту и формирование надземной био-

78

массы..................................................................................................

3.8. Изменение кустистости............................................................. 87

3.9. Структура урожая ячменя......................................................... 89

3.10. Зерновая продуктивность посевов и качество урожая........ 93

i

3.11. Экономическая эффективность применения биопрепарата Агат-25 в посевах ячменя на различных фонах минерального

питания............................................................................................... 99

4. ВНЕДРЕНИЕ БИОПРЕПАРА ТА ATA Т-25 В

105

ПРОИЗВОДСТВО............................................................................

ВЫВОДЫ.......................................................................................... 108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................. 111

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................. 131

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение производства зерна экологически безопасными экономическими способами - актуальная проблема современного сельского хозяйства. Острота ее возрастает в связи с ухудшением экологической обстановки, дефицитом материально-технических ресурсов в АПК, снижением товарных ресурсов зерна в регионах. Решение этой проблемы требует перехода на экологически безопасные ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур как на продовольственные, так и фуражные цели ( 193 ).

В последнее время как у нас в стране, так и за рубежом появляется значительный интерес к ризосферной микрофлоре, развивающейся вблизи и на поверхности корней. Здесь, в этой своеобразной экологической нише, формируется специфическая микрофлора, от состава и функционального состояния которой резко изменяется характер развития растений и эффективность их минерального питания. В частности она продуцирует физиологически активные вещества, активно вытесняет фитопатогенные микроорганизмы с поверхности корней и фиксирует молекулярный азот ( 82 ).

Искусственная инокуляция семян этими микроорганизмами и развитие их в корневой системе растений существенно повышает поглотительную способность корней. Значительно возрастает коэффициент использования азотных и фосфорных удобрений ( 82).

Испытания микробных препаратов, созданных на основе этих микроорганизмов, показали высокую эффективность. В перспективе они могут составить один из важных элементов экологически чистых технологий выращивания сельскохозяйственных культур ( 82 ).

Планируя исследования с этими препаратами необходимо выявить: ре-

I

альную стимуляцию физиологических и биохимических процессов роста; совместимость биопрепаратов с минеральными удобрениями и химическими средствами защиты растений; эффективность против вредных организмов; размеры мобилизации элементов питания растений; место биопрепарата в технологии возделывания сельскохозяйственных культур; экономическую, энергетическую и экологическую эффективность биопрепаратов; баланс

биологического и технического азота в агроэкосистеме; и т.д. ( 170 ). То есть должны быть выявлены основные условия, при соблюдении которых микробиологические препараты будут проявлять свою максимальную эффективность.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Регуляторы роста растений

Общеизвестно, что рост и развитие растений регулируется веществами, образуемыми самими растениями (эндогенными фитогармонами). Очевидно также что синтетические и природные рострегулирующие соединения играют всё более важную роль в сельском хозяйстве.

В литературе большое внимание уделяется использованию регуляторов роста растений для повышения урожая зерновых и плодовых культур. Отношение к их использованию колеблется от упорного консерватизма до неограниченного энтузиазма. Хотя в настоящее время регуляторы роста растений уступают пестицидам (гербицидам, инсектицидам и фунгицидам) как по масштабу производства, так и по затратам, предполагается, что в ближайшие годы капиталовложения в эту отрасль будут быстро возрастать, благодаря чему она станет наиболее интенсивно развивающейся отраслью ( 106).

Регуляторы роста растений обычно определяют как органические соединения, которые влияют на физиологические процессы роста и развития растений и в отличие от удобрений применяются в низких концентрациях. Для практических целей регуляторы роста растений можно определить как природные и синтетические химические вещества, которые применяют для обработки растений, чтобы изменить процессы их жизнедеятельности или структуру с целью улучшения их качества, увеличения урожайности или облегчения уборки (31).

В мировой практике они успешно используются для борьбы с полеганием зерновых и технических культур, с целью задержки роста плодовых деревьев, устранения периодичности их плодоношения, ускорения и замедления цветения, созревания плодов, предотвращения прорастания корней и клубнеплодов при длительном хранении, повышения устойчивости культур к неблагоприятным факторам внешней среды (морозо-, засухоустойчивости), повышения продуктивности, качества урожая и др. (70,51,49,180,210,200,192,107,183,118,182).

Многие регуляторы роста и развития являются смесевыми препаратами, используются совместно с удобрениями, гербицидами, фунгицидами.

Данные по регуляторам роста растений можно классифицировать с разных позиций: по культурам, химическим группам, влиянию на физиологические процессы и другим разнообразным типам градации, которые нелегко приспособить друг к другу (113).

Так Л.Дж. Никелл ( 113) за основу классификации взял процессы, происходящие в растениях:

- корнеобразование и размножение растений;

- прорастание и покой;

- цветение;

- регуляция развития боковых почек и т.д.

По Кефели В.И. ( 65) регуляторы роста растений классифицируют на:

- ауксины;

- гибберелины;

- цитокинины;

- ингибиторы роста и негормональные регуляторы.

В нашей стране чаще пользуются классификацией по Грину М.Б. и Мельникову Н.И. (173):

- дефолианты и десиканты;

- реторданты;

- регуляторы роста;

- стимуляторы роста.

Все регуляторы роста растений можно разделить на эндогенные, или природные и экзогенные, или синтетические.

В условиях возрастания экологической опасности применение средств химизации вызывает беспокойство (82, 139). Площадь земель загрязненных токсикантами промышленного происхождения, пестицидами и агрохимикатами, составляет около 74 млн. га. Особенно загрязнены остаточным количеством пестицидов почвы ягодников, садов и лесов (более 50%). Почвы под овощными культурами загрязнены на 17,7%, под зерновыми - на 11,3% (61,63 ).

Сейчас разработан ряд экологически чистых биопрепаратов, полученных на основе почвенных микроэлементов. Они способствуют биологическому оздоровлению почв, повышают урожайность сельскохозяйственных культур, нормализуют питание растений, снижают вредное действие на растения длительного применения минеральных удобрений, пестицидов, которые до недавнего прошлого вносились на поля, в неограниченных количествах (63,17,82,88,94). Многие в микробных препаратах видят потенциальную замену химизации, при этом полагая, что они в силу своей биологической природы будут более эффективны или (и) экологически безопасны.

I

1.2. Производство регуляторов роста растений

К настоящему времени обнаружено и изучено в той или иной степени около 5000 соединений (химического, микробного и растительного происхождения), обладающих регуляторным действием, но в мировой практике используется около 50. Это свидетельствует о том, что их широкое производство и применение только начинается. Действительно, удельный вес всех промышленных препаративных форм регуляторов роста на мировом рынке агрохимикатов в настоящее время составляет 1%. Однако по темпам расширения производства, продажи и использования, регуляторы роста превосходят все остальные химикаты, находящие применение в мировом сельском хозяйстве (182). Поэтому особенно радует большой интерес к экологически чистым препаратам на основе микроорганизмов.

15 июля 1997 г. состоялось заседание бюро отделения защиты растений РАСХН, на котором был рассмотрен вопрос о развитии регионального производства микробиологических средств защиты растений (МСЗР) в России. Как отметил в своем докладе заместитель директора ВИЗР В.А.Павлюшин, ежегодная потребность в микробиосредствах в России составляет около 35 тыс. т. В 1989-1990 гг. их производство на биохимических заводах, биофабриках и в производственных биолабораториях МСХ находилось на уровне 10 тыс. т., что позволяло однократно обработать около 6 млн. га ( 121).

В настоящее время крупнотоннажное производство (около 400 т в год) бактериальных препаратов (БТБ, лепидоцид и др.) осуществляется на Бердском биохимическом заводе (Новосибирская область). Функционирует около 150 производственных биолабораторий и биофабрик (МСХП) с объемом наработки до 15-20 т в год на каждой. Важнейшему развитию крупнотоннажного производства препятствует сложность с реализацией продукции из-за удаленности от мест применения и небольшого гарантийного срока хранения (один год). Увеличить же мощность биофабрик и биолабораторий МСХП невозможно из-за острой нехватки оборудования и специалистов. Выход из положения институты - разработчики МСЗР (ВИЗР, ВНИИСХМ, ВНИИПМ) и Отделение по защите растений РАСХН видят в создании региональных биотехнологических производств. Именно при такой ориентации можно использовать жидкие препаративные формы грибных, бактериальных и нематодных биопрепаратов с малым (3-10 мес.) сроком гарантированного хранения.

Для освоения на региональном производстве подготовлено 15 новых препаратов, относящихся к четырем группам по типу действия: кратковременного (боверин -Т, вертициллин -К, лепидоцид и др.); эпизоотийного (микоафидин, немабакт); токсинного (микоафидин - Т, энтокс, алейцид, актинин, вертицил-лин-М) и комплексного - защитного и ростостимулирующего (алирин Б, алирин С, гамаир, бактофит, агрофил, экстрасол). На них разработана научно-техническая документация (ТУ, регламенты получения, применения, токсилоги-ческие паспорта), 10 новых препаратов включены в Список разрешенных для использования в 1997 г. Однако, по данным комиссии по биопрепаратам РАСХН, большая часть новых МСЗР ( в частности, энтокс, вертициллин-М, алейцид и др.) остаются за бортом регистрационных испытаний из-за дефицита финансирования (175,121).

Производство исследуемого биопрепарата Агат-25 не требует больших капиталовложений. В 1995 г. его производство было освоено Тверской станцией защиты растений (158).

1.3. Микробиологические регуляторы роста растений

Сейчас накоплен большой фактический материал который доказывает разнообразное значение микрофлоры в жизни растений ( 15,143,198,42,30).

- Превращение нерастворимых соединений азота и фосфора в формы, доступные для питания растений (30,40).

Потребление и разрушение корневых выделений вегетирующих

I

растений, что положительно влияет на процесс корневого питания (166,142,132,198).

Аккумуляция в микробных клетках питательных веществ что, с одной стороны, предохраняет эти вещества от вымывания из почвы, а с другой -приводит к временному переводу их в недоступные для питания растений соединения ( 152,30).

Передвижение питательных веществ по гифам грибов и по цепочкам бактериальных клеток из почвы к корню.

Связывание газообразного азота атмосферы и улучшение за счет него азотного питания растений ( 30,42,166,165).

Синтез различных стимулирующих веществ (витаминов, ауксинов, гибберелинов и др.) и накопление их в зоне ризосферы, что имеет большое значение для активации биохимических процессов в растениях (30,209,47,140,188,20).

Выделение различных антибиотических веществ, которые защищают растения от паразитарных форм ( 197,119,195Ю6,194,56).

Тесный симбиоз с растениями ( проникновение в ткани) некоторых микроорганизмов (клубеньковые бактерии, эндо- и энтомикоризные грибы).

Конкуренция с растениями за питательные вещества в том случае, когда имеется их недостаток в почве.

Восстановление нитратов до газообразного азота, приводящее к потере его из почвы ( 12).

Накопление вредных продуктов обмена, вызывающих разные виды токсичности почвы (72,101).

Паразитизм на растениях фитопатогенных видов ( 101).

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что микроорганизмы -одна из основных частей земледелия, а препараты, созданные на их основе имеют большие перспективы ( 148,64,86,62,133).

Чаще всего в разных целях применяют следующие популяции микроорганизмов: Azospirillum spp., Frankia spp., Rhizobium spp. (как ассоциативные и симбиотические азотфиксаторы); Bacillus polimixa, Вас. Meqasterium, Pseudomonas fluorescens (как организмы способствующие питанию растений фосфором и другими элементами); Aqrobacterium radiobacter, Pseudomonas spp., Bacillus spp. (как биоконтроль) и многие другие ( 78,21,204,196,48). В настоящее время большой интерес вызывают микроорганизмы продуцирующие физиологически активные вещества и антибиотики.

Способность почвенных микроорганизмов синтезировать вещества стимулирующие рост растений (фитогармоны и витамины), а так же распространенность этих микроорганизмов в почве и в ризосфере растений привлекает исследователей давно. С 1924 г. была начата работа по изучению способности почвенных бактерий образовывать ростовые вещества типа ауксин. Вначале обнаружили 11 видов - Bact. xilinum, Bact. radiosubtilis, Вас. micoides, Вас. vulgaris и др. обладающих этими способностями (30). Дальнейшее изучение 150 культур почвенных микроорганизмов на их способность образовывать гетероа-уксин показала, что из них 99 культур или 77%, обладают этими свойствами (30). Н.А.Красильников (79) изучил способность синтезировать ауксины и витамины у 192 культур бактерий, выделенных из различных почв нашей страны. Оказалось, что 40% были способны образовать гетероауксины и около 50% синтезировать витамины. Так из 18 культур Вас. subtilis 10 образовали тиамин и 10 - гетероауксин. Из 8 культур Ps. flourescens все восемь синтезировали тиамин и гетероауксин, из 12 культур Mic. album - 7 - тиамин, 6- гетероауксин.

В опыте ВНИИ с.-х. микробиологии исследовали 1300 культур микроорганизмов. Сначала установили их способность стимулировать энергию прорастания семян, рост проростков и корнеобразование, а затем наиболее активные из них подвергли подробному изучению. Было установлено, что

микробы стимуляторы по систематическому положению относятся к 21-му виду (80).

Многие микроорганизмы синтезируют индолилуксусную кислоту (ИУК) и гибберелин в количестве, во много раз превышающем уровень этих веществ в высших растениях ( 65). Однако,низшие организмы практически нечувствительны к продуцируемым ими веществам. Изм�