Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РЕАКЦИЯ РИЗОСФЕРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ ЯЧМЕНЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И БИОПРЕПАРАТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАУРАЛЬЯ

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "РЕАКЦИЯ РИЗОСФЕРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ ЯЧМЕНЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И БИОПРЕПАРАТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАУРАЛЬЯ"



На правах рукописи

Постфшов Алексей Александрович

РЕАКЦИЯ РИЗОСФЕРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ ЯЧМЕНЯ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И БИОПРЕПАРАТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАУРАЛЬЯ

06.01.11. — зашита растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Курган - 2004

9

Работа выполнена в ФГОУ ВПО ^Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С Мальцева»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заслуженный деятель науки Российской Федерации A.C. Степановских

Официальные оппонезпы: доктор сельскохозяйственных иаук, профессор,

заслуженный деятель науки Российской Федерации В.А. Чулкина

Защита состоится «28» октября 2004 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета К 220.039.01 при Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С. Мальцева

Адрес: 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесинково, сельхозакадемия, зал заседаний Ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С. Мальцева

Автореферат разослан сентября 2004 г.

кандидат сельскохозяйственных наук СД, Гнлев

Ведущая организация: ФГУ «Федеральная государственная террнториапы

станция защиты растений по Курганской области»

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

А.Н. Панфилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуяльносп. работы. В настоя шее время рост урожайности сельскохозяйственных культур достигается в основном за счет интенсификации - производства. Большое значение имеет возделывание зернофуражных культур, среди которых особое положение занимает ячмень. Одерживающим фактором получения высоких урожаев являются паразитарные заболевания, среди которых особо вредоносны корневые гнили, головневые н ржавчинные. Обыкновенная корневая гниль злаков - широко распространенное заболевание ярового ячменя в Западно-Сибирском регионе, приводящее к существенному недобору урожая и ухудшению его качества. Важной особенностью интегрированных систем защити растений должна являться их направленность на экологическую безопасность и бнолотзацню. Этого можно достичь при условии обязательного изучения и учета закономерностей взаимоотношений между компонентами биологических сообществ. Однако ведущей роли микроорганизмов в формировании устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды до сих пор уделяется недостаточное внимание. Требует дополнительного уточнения действия минеральных удобрений на систему «поч ва-м и кроорганизм ы -росте) ше».

В связи с зтим актуальными являются исследования, направленные на углубленное познание связи изменений микробных комплексов с популяциями фитопатогенных организмов в почве при внесении минеральных удобрений и поиск подходов управления почвенной микрофлорой для зашиты растений от болезней. В целях зашиты растений от болезней особое внимание заслуживает использование препаратов на основе живых культур грибов и бактерий* антагонистов фитопатогенных три Сов, активно и эффективно действующих а течение всей вегетации.

Исследования проводились в 2002-2004 годах в соответствии с планами научных работ Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С, Мальцева, утвержденными Ученым советом академии (протокол КМ от 15.12.2000 г.), номер государственной регистрации 01.2.00109586.

Цель и задачи исследований. Определить роль минеральных удобрений и биопрепаратов в повышении супрессивности почвы к возбудителям корневой пиши ярового ячменя в условиях лесостепи Зауралья.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

• оценить фитосаннтзрное состояние посевов ярового ячменя и почвы;

• выявить состав возбудителей корневой гнили и их ингибирующес действие на начальные этапы развития растений ячменя;

• установить доминирующие факторы передачи возбуД)ттелей корневой гнили ярового ячменя во времени за годы исследований;

• изучить антагонистическую активность почвенной микрофлоры по отношению к возбудителям корневой шипи ячменя и установить состав бактерий -а! наго! I истов;

изучить влияние применяемых мкнеральньи -уаобренийгна мнкоОишу ризопланы ярового ячменя и поражение его к >рнс&оЙ гШй5.»Ь)СХА

фот научной литературы

• изучить возможность использования биологического обеззараживания

семян в снижении поражения растений ярового ячменя корневой гнилью.

На гшиитту пи носитси следующие положении:

— состав возбудителей корневой тили ячменя и факторы их передачи во времени;

— влияние минеральных удобрений на микобноту рнэопланы, эколого--грофнческие группы к активность ризосферы ячменя, на состав бактерий-антагонистов фитопатогенов и поражение ячменя корневой гнилью;

— использование биологического обеззараживания семян ячменя в борьбе с корневой гнилью;

— экономическая эффективность применения удобрений и биопрепаратов на ячмене.

Научная повита. Уточнен состав возбудителей корневой гнили ярового ячменя в условиях лесостепи Зауралья. Впервые установлен состав бактерий-антагонистов фитопатогенов - возбудителей корневой шили ячменя. & диссертационной работе освещены некоторые вопросы биоэкологин возбудителей корневой гнили. Выявлено влияние минеральных удобрений на мнкобиоту ризоплани растений ярового ячменя. Установлены особенности развития возбудителей корневой гнили ¡п \ilio при воздействии на них биопрепаратами. Обоснована возможность применения препаратов на биологической основе для борьбы с семенной инфекцией и заиипы ячменя от корневой гнили.

Ирастичсска« ценности раГ*>тм. Были получены экспериментальные данные, позволяющие рекомендовать включение в ннтегрнрованные системы защиты от патогенов, вызывающих корневую гниль ячменя, предпосевное обеззараживание семян биопрепаратами. Внесение минеральных удобрений, с целью снижения поражения корневыми тилями, создания благоприятных условий для развития антагонистической микрофлоры, повышения урожайности и рентабельности производства зерна ячменя.

А проба »и я работы. Основные положения диссертации доложены на IV Зауральском фестивале научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи (г. Курган, 2002), на конференции молодых ученых «Новый взгляд на проблемы ЛПК» (г. Тюмень, 2002), на ХЫИ Международной научно-технической конференции «Достижение науки — агропромышленному производству)» (г. Челябинск, 2004), на Международной конференции «Научные результаты - агропромышленному производству», посвященной 60-лешю Курганской сельскохозяйственной академии (г. Курган, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура н о б ьем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, приложений. Содержи г 51 таблицу, 17 рисунков. Список использованной литературы включает 207 наименований, в том чиеле 28 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Методы исследования

Работа выполнялась на кафедре экологии и ззинтта растений ФГОУ <(ВГ10 Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева».

Исследования выполнены нутсм постановки полевых ti лабораторных опытов. Посев, фенологические наблюдения за ростом и развитием растений, уСорку ячменя проводили согласно методике , государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1975). Посев производили сеялкой СЗС-2,1 по второй пшенице после пара. Общая площадь делянки 40 мг. Опыт закладывали в 4-х кратной повтори ости.

Учет корневой пшли вели дифференцированно но органам согласно методике И.Л. Чулкшюй (1972),

Для выявления патогенного комплекса на растениях ti семенах ячменя, уровня зараженности растительных остатков и почвы пользовались стандартными методиками (Наумова 1970; Билай, 1977; Чулкию и др., 1987; Хохряков, 1974; Практикум 2002).

Структуру сапротрофного бактериального комплекса исследовали методом посева почвенной суспензии на стандартные питательные среды (Методы почвенноЛ 19SO), определение обшей биологической активности ризосфер ной почвы проводили tío количеству выделяемого углекислого газа (Бслнчев, Стелановскнх, 1998), а иеллюлозоразлапиощеП н протсолитическоП активности - аппликационным методом (Гамова, 1987).

Идентификацию бактерн й-актаго hi i сто в проводили по их культу рал ьн ым, морфологическим и биохимическим признакам. Бактерии до виза устанавливали с помощью определителя бактерий и актнномицетов (НЛ. Красилыш ко в, 1949).

Результаты, полученные в ходе наблюдений, подвергали дисперсионному анализу по алгоритмам, предложенным Б.А. Доспеховым (1985). Обработку данных опыта проводили на ЭВМ типа IBM PC в среде Microsoft Office ХР в программе Excel,

2, Результаты исследований

2.1. Состав возбудителей корневой гнили ярового ичченн и факторы их передачи во времени

Литературные данные св щегольству ют о том, что процесс возникновения и развития корневой гнили зерновых культур обуславливается паразита ро вал нем на растениях ряда микром и петое, видовой состав которых зависит от почвенно-климатнчеекпх условий (Войтова, 1973; Чулкина, 1975; Коршунова и др., 1976; Ашмарина 1984; Чулкина ндр.; 1987; Чулкина, Торопова, 2004).

Полученные результаты состава воз0уд»ггелей корневой гнили совпадают в целом с проводимыми ранее исследованиями в Зауралье (Голощапов, 1969; 1983; 2002; Нечаева, 198S и др.).

В ходе исследований установлено, что соотношение Bipolaris sorokiniatta и видов Fusarium (в среднем по органам) не одинаково в центральной и южной

зонах Курганской области. Так, процентное отношение этих грибов в центральной зоне (Кетовский район) примерно одинаковое и составляет 48,8 и 51,2% соответственно (рис. I).

центральная южная зша

зона

О виды Fusarium □ Bipolaris soroimiana

Рисунок 1. Представленность видов р. Fusarium н Bipolaris ioroktnlana в патогенной комплексе (в срсднем по органам) по центрально!) н юшоК -мшаи Курганской области.

В южной зоне (КуртамышсюШ район) доминирующее место занимает Bipolaris sorokin!anat его доля составляет 59,1%, от возбуд1гтелеЙ корневой гнили ярового ячменя. На долю грибов ю рода Fusarium приходится несколько меньше-40,9%, Таким образом можно заключить, что географические условия влияют на соотношение грибов в патогенном комплексе, вызывающем корневые гнилн ярового ячменя.

Изучение культурально* морфологических признаков выделенных фнтопатогенов, проводили на картофельных средах.

Bipolaris sorokiniana — колонки имеют характерный концентрический вид. Рост колоний быстрый и равномерный, края колонии волнистые. К седьмым суткам колонии занимают всю поверхность чашки Петри. Колонии гриба серые, почти черные, пушистые, обильно образуют споры. Диметр трехдневной культуры составляет 42 мм.

Fusarium $р. — колонии гриба па среде дают красный пигмент, формируется обильный пушистый, розовый мицелий. Рост колоний медленный, края колоний ровные. К 12 суткам опыта колонии занимают всю поверхность чашки Петри. Обильно спороносят старые культуры гриба. Диаметр трехдневных колоний составляет 19 мм.

Выяснение факторов, условий и продолжительности выживания возбудителей корневой гнили зерновых культур имеет большое значение как для познания их биологии, так и для изыскания н обоснования мер борьбы с ними. Известно, что среди факторов сохранения возбудителей корневой шили мттлнковых культур из года в год важное место принадлежит семенам, растительным остаткам инфицированных растений и лочве (табл. I).

Ta&iiiiia I. — Зараженность растительных остатков н почвы в«1б}дитмпмн корневой шили в шроиииц íonuuioe nojit К>рганс«дй ГСХЛ, 2002-2004 гг.)

Период BCieramoi Ззрад(IIПОСТЬ, *,i Числа конидии

ttipolaris sorokiniana видами Fusarium видачи Alternaría прочими грибами В. sorokmiana* 1 г почвы

itecita Осень 9,9 45.6 38,4 41,3 56,7 20.1 4.1 17.0 ± 5,5 8J.Ö ± R.4

Зараженность распгтельных остатков Я sorokimana в весен кий период в 4,5 paja ниже, чем после уборки ячменя. Этого нельзя сказать про грибы рода Fusarium: зараженность ими растительных остатков на протяжении длительного времени остается довольно высокой - в весенний период она составила 38,4%, а в осенний - 43,3?Ь,

Число кок иди й В. sorokiniana в 1 г почвы в весенний период гораздо ниже, чем к момету уборки ячменя. Так, в весенний период их число составило 17,0 ± 5,5, а к концу вегетации • S3,0 ± 8,4 штУг почвы. В целом, полученные данные согласуются с имеющимися в отечествен но й литературе.

2.2. Шшяние минеральных удобрений на микобиоту рнюпланы ярового ячменя

Изучение факторов, влияющих на процесс колонизации поверхности корня различными микроорганизмами, является важным вкладом в решение проблемы фшопатогенеза. Исследования в этой области необходимы для решения задач контроля и управления популяциями микроорганизмов, обладающими как полезными, так и неблагоприятными для растений свойствами (Litjeroth at al, 1990; Никанорова, 1992; Кураков, Костина, 1998; Полянская и др., 2003).

Вопрос о влиянии минеральных удобрений на группы корневых микроорганизмов ячменя в условиях Курганской области изучен недостаточно.

М|»робиатопр1есм1еанх'впы показали, что на корнях ярового ячменя поселяются различные физиологические гругаш микроорганизмов. Минеральные удобрения в некоторой степени влияют на чпсжшюс1ъ>х>рг)евьгсми1фсх>р(досзм0в(рис.2).

Число бактерий в варианте с применением полного минерального удобрения оказалось в 1,5-2,0 раза выше, чем в других вариантах опыта и составило 66,7 х 10* тыс. колонеобразующих единиц (КОЕ).

Численность популяции актиномнцетов в варианте с применением полного минерального удобрения также была выше в 1,5 раза по сравнению с ocian.нимн вариантами опыта <45,7 тыс.).

Максимальное количество микроскопических грибов отмечалось в контрольном варианте — 63,4 тыс. КОВ /г корней, в остальных вариантах опыта их численность) le превышала 59,0-61,0 тыс. КОЕ /г корней.

Более детально изучили влияние минеральных удобрений на комплекс микромииетов на корнях ярового ячменя. Сапрофный комплекс во всех вариантах опыта был представлен в основном следующими родами микроскопических грибов: Acremonlum, РстсШтт. Trichoderma, Glioc/adium, Paecilomyccs и группой Micelio $ te г Ша, а патогенный комплекс — Bipoiaris, Fusarium и Alternaría.

□ (оюгерин Оактючкцеты □ грибы Рисунок 2. Влияние минеральных улоСрсннП на численность отдельных фтиаюгм'жки! гр)пп микроорган и >чов римжляиы ячменя.

Разнообразие и богатство комплексов грибов рнзопланы при внесении в почву минеральных удобрений оценивали путем использования специальных индексов: Мзргалефа (РмД Менхиннка (Ом„), Бергера-Паркера (<1), Сим пеона (О) и Шеннона (1Г) (табл. 2).

Тацита 2. — Степень рззнообряжя и зомннировдмия комплексов мокром ицето в в ридеплане йчнеия при внгсгнпи в почву минеральны! удобрении (лаборатории мпкроДиодог мм КЧрган*коД ГСХА. 2001-2003 ггЗ

Индекс ^ашообЕтие и зошшкроаате иикроииютоа по варианта«

К01ттршь | 1 ГЫ'« 1 №Л*(/-Км

Мгргалефа (1)м»> 1,6) 1,62 1,65 1.89 1,43

Ммшотха (1>м0 0,72 0,74 0,76 0,93 0.63

Шеннона (1Г> 1.М 1,90 1,34 1,92 1.79

Сммлссш (О) 6,13 5,14 5Д4 5,90 5Д8

Вергсра-Пзрнсра №1 3.52 3.02 2.85 3.60 3.13

Чем выше индексы (ЬМ|, Омл и Н'), тем разнообразие выше. Рассчшгали индекс Шеннона, который учитывает разнообразие комплексов грибов на корнях н относительное их обилие. Наибольшими эти индексы были в вариантах с внесением минеральных удобрений.

Увеличение индексов Бергера-Паркерз к Сим пеона означает повышение разнообразия и снижение степени доминирования. Максимальная степень доминирования ынкромицетов отмечена также в вариантах с внесением удобрений, свидетельствуя о росте сунрессивности почв к фитопагогенам.

Таким образом, можно отмепггь, что наблюдается согласованность всех индексов в отображении результатов и их можно использовать при оценке атронсноза.

2 .3. Влияние мин сральник удобрений на отдельные эколого-трофнчеекне группы ризосферы ярового ячменя

Изучение динамики популяций микроорганизмов в почве поможет понять общие законы строения и функционирования комплекса почвенных

микроорганизмов и пометить правильные пути воздействия на этот комплекс в связи с хозяйственной деятельностью человека (Звягинцев, 1982; Мзтаруева, 1998; Селнвановская и др., 2002),

Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных условиях численность микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают (Мншуетин, 1972; Фомина и лр-, 1981; 1990; 1991; 1994).

Микроорганизмы и микробиологические процессы и фа ют важную роль в плодородии почв и питании растений, обусловливая с одной стороны выживаемость фетопатогеиов, а с другой - физиологическую устойчивость к ним растений (Чулкина к др., 2000).

В каждой почве развиваются специфические группы и определенное количество микроорганизмов, определяющие уровень се биологической активности. Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах (табл. 3).

Таблнш 3. - Численность отдельны« ^колою-трофнчески* гр>пп микроортнммоа в ркюсфсрс яровою ячченя сорм 11[чрни на фойе минерального литания (лаборатории микробиологии КУрганской ГСХА, 2002-2003 гг.)

Вариант ! Чис,1ениость мштюергашпыеп но группам, в КОН/гиочвы

1 Ли. млн. 1 1 Ми. млн. 1 1 НФ, миг 1 Л г. млн. | Ди. млн 1 I ГриСы. тис.

Контроль N<4 г« 4.42 ± 0,25 2,97 ± 0,24 2,74 ±0,16 2,02 ±0,23 432 ±0.24 6.45 ± 0,33 4.86 ± 0.24 4,30 ±0,20 3,23 ± 0,37 5.76 ±0.31 1,88 ±0,19 0.93*0,15 0,82 ± 0,16 2,62*0,23 1.03 ±0.19 3,90 ±0,20 1,71 ± 0,22 1,54 ±0,19 3,08*0,39 2.10 ±0,22 0,82 ±0,12 0,97 ±0.19 0.59 ±0,11 1,74 ±0,37 0.94 ±0.09 27,19 ± 1,95 26,)8±2,69 22,60 ± 2,Н 16.89 ±3,57 28.26 ±2.17

Примечание: Ли - ам модификатор и: Ми - Бактерии, усваивающие минеральные формы айна; Нф-ютрифккаторы; /\з-акт}>11ия1ори;Д|1-дсн1прнфн>(ЭТсри.

При внесении в почву минеральных удобрений отмечается сниженнс числе!шости всех изучаемых физиологических групп микроорганизмов и лишь в вариантах, где вносились полное минеральное к азопю-фосфорное удобрения численность бактерий остается на уровне кеч прошлого вар» шла или несколько выше.

О иен I ил и влияние минеральных удобрений на общую микробиологическую активность ризосферы по выделению углекислого газа (табл. 4).

Та&чнал 4. — Влияние мняералыюго питания на скорость вьиелення С-СОг нз ризосферы ячменя (лаборатория мнцшСиалошн Курганской ГСХЛ. 2004 г.)

Вариант Скорость вмле.-кния С-СО1, мг/чзе

1 сутки 1 2-3 сутм! 1 4-5 сутки I 6-7 супси | 1-7 сутки

Контроль 53.1 22,7 25,9 19,8 24,9

К« 64,0 24,8 25,5 17,5 27,9

Р«, 60,4 22,4 25,6 20,0 26.9

КмРм 64,4 25,3 24,7 19,9 28,4

ЫмР^/Км 64,7 23.7 22.5 19.1 27.8

ИСР<и 2.6 1.4 1.9 и 1,4

При внесении минеральных удобрений значительно увеличивается выделение углекислого газа в первые сутки опыта по сравнению с контролем. В варианте с внесением фосфорного удобрения его выделяется меньше (60,4 мг/'iac), чем в других взриатах с использованием удобрений.

В последующие сутки наблюдается уменьшение выделения углекислого газа во всех вариантах опыта и к 6*7 суткам активность почвенной микрофлоры во всех вариантах опыта становится одинаковой, за исключением варианта с внесением азотного удобрения, где углекислого газа выделяется меньше—17,5 мг/час.

При рассмотрении целлюлозоразлагающей и протеол1Гтнчсской активности почвы нами обнаружено, что в вариантах с внесением минеральных удобрений она выше по сравнению с контролем (табл. 5).

Таблица 5. - Влияние мниералыю? о питания »а микробиологическую активность

Паримп Активность, %

)1{д.ткУ1озорэзлэга>ощи | протео.игтнческая

Кгаггролъ На IV, ЫЙР« К^РААКМ 6,7 13.2 . 7,4 14,3 8,4 14,4 8,0 14,3 11Л U.6

НСРот (.0 0.2

Следует отметить, что в варианте с внесением полного минерального удобрения иеллюлозоразлапиошая и протеол!т1ческая активности рюосфсрных микроорганизмов была максимальной и составила соответственно 11,1 и 14,6%.

Таким образом, можно заключить, что при внесении минеральных удобрений ахтивность ризосферной микрофлоры значительно увеличивается по сравнению с контролем, обуславливая подавление пзразишческой активности фитопатогенов н снижение разв>ггия корневой гнили.

2.4. Почвенные бактернн-антагоннсты фнтопатогеноп

Большое значение в настоящее время уделяется микробному антагонизму в почве.' Особенно интенсивно эти взаимоотношения изучаются относительно возбудителей корневых инфекций зерновых культур (Кузнецова, Жегульская, 1582; Кузнецова, 1986; Чулкнна и др., 2000).

Из ризосферы ярового ячменя выделено 22 штаммов бактерий-антагонистов фитонатогенов—возбудителей обыкновенной корневой гннлн ячменя.

После изучения морфологических, культуралынлх н биохимических признаков вес выделенные 28 штаммов бактерий-антагонистов были разделены на две большие фуппы. По числу бактерий, входящих в эти группы, они оказались примерно одинаковыми.

Определение видового состава бактерий-антагонистов. На основании морфологических, культу рал ьных, биохимических и других свойств, которыми обладает первая группа бактерий-антагонистов по классификации Н.А. Красильни ко ва (1949) может быть отнесена к классу ЕиЬаЫЫае^ порядку ЕиЬасШЗаШ> семейству ВасШасеае.

В данном семействе нами были обнаружены сходства по их свойствам н признакам с бактериями вила ВасШт икзап1ег1сих.

При сопоставлении характеристики второй группы бактерий-антагонистов обнаруживается сходство в основных морфологических, культу рал ьных и биохимических свойствах с бактериями из семейства РзагйотопаЛассае, видом Рзеи^топм/¡иогезеепз, бактерии этого вида тоже относятся к классу ЕиЬааеНас, порядку ЕиЬас1егШез, семейству ГяеиЛотопаиасеас.

2.5. Поражаемость ярового ичмеия корневой гнилью на фоне применения минеральны* удобрений

Ведущая роль в защите растений от болезней принадлежит агротехническим приемам достаточно эффективным и безопасным язя окружающей среды. Отечественными исследователями изучалось влияние основных элементов питания (ЬГ, Р, К) при раздельном и совместном внесении па распространение и развитие корневой гнили зерновых культур (Фомин, 1999; Чулкина и др., 2000; Косогорова, 2002; Голощанов и др., 1998; Плотников, 2002).

Распространенность болезни в фазу кушеиня ячменя в вариантах с внесением минеральных удобрений было ниже, чем в контроле в несколько раз.

Индекс развития болезни в фазу кушеиня ячменя и вариантах с внесением удобрений значительно ниже котрачыюго варианта на всех изучаемых органах. Несколько ниже эффективность была при внесении азотного удобрения, где развитие болезни приближалось к контролю.

Опуация изменяется к моменту уборки ячменя. Распространавюсть болея м в контрольном варианте не превышала 69,7°/о, а вариащах с внесением удобрений зизчигсдыю юьке, о чем сы1дсгеяьс1вуст проссдекный дисперсионный анализ (табл. б).

Таблиц» 6. — Влияние мнмгралъньи удобрения на порах» емоетк ачмеи* кормвой щильм в фа->у восковой «тяоеп» крка (опытное таге Курганской ГСХА, 2002-2СКИ |г.)

Ралвигнс болпня по органам, */* Енаюппсекая эффективность," *

О ¿риал г 1 ГошЛ | первичные корни | э пн мнить основание стебля

Контроль Р« ад»* 64.7 61.8 57,1 57.4 46.0 37,6 27,4 33,1 24,4 22,1 22,7 15,9 17,1 15.4 12.5 9.4 5.8 3.1 3.9 2.9 31.8 34.6 41.9 51.7

НСГ« 3.3 2.6 32 1.9 4.8

В фазу восковой спелости зерна четко можно проследить, что индекс развития болезни в вариантах с внесением удобрений ниже, чем в контроле, свидетельствуя об улучшении фнтосакнтарной ситуации в течение всей вегетации. Если сравнивать минеральные удобрения, то можно ошепггь, что показатель развития болезни в варианте с внесением азота и фосфора в эти годы исследования был несколько выше, чем в вариантах, где вносили комплексные удобрения.

Изменение урожайности и элемешов структуры урожая ярового ячменя

определялись главным образом условиями вегетационного периода. Степень влияния этого фактора на изменение урожайности составляет 72,0%, количества продуктивных стеблей на 1 м2 — 71,0®о, количества зерен в колосе — 40,0%, массы 1000 зерен- 46,0%, в то время как доля влияния удобрений составила - 22,0%, 17,0°/®, 25,0% и 18,0,0% соогветственно.

В среднем за годы проведения исследований максимальная у рожаЛ кость ярового ячменя получена в варншггах с внесением азопю-фосфорного и полного минеральных удобрений - на 12,0 и 14,0 ц/га или на 53,7 и 63,8 % выше, чем в контроле. Эти прибавки урожая получены за счет увеличения количества продуктивных стеблей культуры на 1 м1, числа зерен в колосе и массы 1000 зерен (табл. 7).

Таблица 7, — Урожайность и структура урожае проною вжтш на фоне минеральны к

у.юбрепиП (опытное поле Курганской ГСХА, 2002-2004 гт.)

Вариант Уроийюстъ, Количество продуктивных стеблей па 1 м*. шт. Котнаспохрси випхе>|пг. Месса 1000 *рен.г ХойЛлкаеш »¡фаакиоегь, V,

Ксигтроль N«1 22,9 30,6 30,3 35,2 37.5 381,7 417,0 415,7 448,7 443,7 13,8 15.6 16,3 16,5 16.7 46,8 50.7 48,4 52,4 55.7 25.1 24,4 34.9 38.9

НСРм 2.0 12.1 0.9 3.7 2.6

Применение азотного и фосфорного удобрений, хотя и позволяло формировать большее количество продуктивных стеблей — на 9,2 и 8,9 % выше, чем в контроле и повышало озерненность колоса, но зерно было более мелкое — 50,7 и 48,4 г, по сравнению с применением комплексных минеральных удобрений, поэтому и урожайность была ниже, чем в этих вариантах опыта.

Максимальная биологическая эффективность, в среднем затри года, получена в вариантах с внесением азотно-фосфорного и полного минерального удобрений и составила соответственно 41,9 и 51,7. В этих вариантах опыта такке удается получил. и наибольшую хозя йстеенную ^¡»фекпшность - 34,9 и 33,9% соотесгсгоа п ю.

2.6. Использование биологическою обеззараживания сем ни ярового ячмени в борьбе с корневой гнилью

Семена сельскохозяйственных культур являются фактором расселения возбудителей ряда опасных болезней, таких как головня, фузариозные, гслъминтоспориозные корневые гнили, плесневение семян, септорнозы и другие (Степановских, 1990; Абеденнев, Зиниша. 2003). Обработка семян фунгицидами позволяет защитить семена, проростки и всходы не только от семенной и почвенной, но и от друг»«; видов инфекции (Лбеленцев, Зиниша, 2003).

Исследованиями отечественных ученых доказано, что посев протравленными семенами приводит к существенному снижению численности бактерий и ингнбнрованню дыхания ризосферной почвы (Коробова и др., 1989; Афанди, Шкаликов и др., 1995; Евсеев, 2002,2004).

Биологические препараты обладают рядом преимуществ: безвредность для человека и окружающей среди; продолжительный период действия; способность сохраняться, накапливаться в почве; их доступность и др. (Шкаликов и др., 1994; Менлнкиев и др., 2001; Сатубалдини др., 2002).

В ходе исследований по оиенке возможности применения препаратов на биологической основе в борьбе с семенной инфекцией, были получены данные но влиянию препаратов на состав возбудителей корневой шили ячменя сорта Прерия, результаты которых представлены в таблице 8. При обработке семян биофунгицидами удастся снизить их зараженность фнтопатогеннымн грибами, доля влияния этого фактора в нашем случае составляла от 48 до 91%.

Таблица 8.—Влияние Сноп рои рпое на всдаеесть н мсслснность семян вчченя войуднтьтяии корневой гнилн (лаборатории мнкроСиатоош Куртишой ГСХЛ, 2003-КХМ гг.)

Ilopeuir | Немилее % Ззес.те>о юстъ семо* ггиСзми, %

BipoijníSp. ! Ahorma Fhsanumsp.

Кошрать 32,0 21,2 27,0 4.0

Трнхазфчш 91,0 3,4 23.8 0

Ф>тхпоркн 93.4 3¿ 31,0 2.6

ILntrpM 91,0 10,0 262 V

Итерой 903 7.5 320 u

нет« 3.1 3.1 23 u

Заселенность семян fíipolaris sp, в вариантах с применением трнходермииа и фитоспорнна была наименьшей, по сравнению с контролем, и составила соответственно 3,4 и 3,5%.

При рассмотрении действия препзратов на грибы Alternaría sp. (одного из возбудителей «черного зародыша») установлено, что, применяя только трнходермнн, удастся сшштть процентное содержание этого гриба на семенах (23,8%). Что касается возбудителей фузарнозной инфекции, то следует отмстить, что применение биопрепаратов существенно снижает уровень заражения этими фитопатогенами по сравнению с контрольным вариантом.

Данные по микробиологической активности в ризосфере растений, семена которых были обработаны биопрепаратами, представлены в таблицах 9 » 10. Tallin ца 9. — Влияние биопрепаратов па микробиологическую активность почвы в

HipiiaitT Литнмюсть, %

иеллюло юраиагаюпи» 1 тфотсоянтическ&а

Контроль Трнходермнн Фнтосгорнн Интеграл II.lAHpIt} 6,3 13.0 9,9 10.8 10.5 13.3 13.6 14.7 14.4 14.6

nci»« 3.3 0.9

Применение трнходермина увеличивает иеллюлоюразлолиощую активность ризосферы, по сравнешоо с ко>лролсм, более чем в 2 репа. Обработка семян бактериальными препаратами, также увеличивает активность целлюлозораглагаюишх бактерий, способствуя подавлению фнтогшогеноа на рэспггельиых остатках.

Протеолитическая активность почвы увеличивается в ризосфере растений, семена которых обрабатывали бактериальными препаратами. В варианте С применением триходермипа протеолитическая активность ризосферы оставалась на уровне контроля.

Таблица 10. — Влияние Снопр«паратов на скорость вьиелскт C-COi hi рню сферы отмени (набора»орщ микрьбяолоtw» KvрганекоЙ ГСХЛ,2004гЛ

Вариант Скорость выделения C-COi, мг/чэс

1 cvtkm | 2-3 сутки 4-5 сутки 6-7 сутки 1-7 сутки

Контроль 55.0 22,7 25.9 19,8 25,5

Триходермвн 62,1 23.1 25,2 18,7 27,3

Фитоспорнн 65,4 24,7 27Л 18,2 28,7

Интеграл 64,0 25,0 25,8 19,9 28,4

И л ал pin 64.2 24.5 23.3 19.8 28.0

НО1« 6,0 ' 1.2 2.2 1.1 2.4

Следует отметить, "гго наибольшее количество углекислого газа ь первые сутки опыта выделялось в тех вариантах, где семена обрабатывались биопрепаратами. Максимально (65,4 мг/час) углекислый газ, выделялся в варианте с применением фитоспорина. В последующие сутки наблюдается уменьшение количества выделяемого газа и к 7 суткам опыта становится на уровне контрольного варианта.

При испытании грибного (триходермнн) и бактериальных (ф>ггоспорнн, интеграл, ппанрнз) препаратов для предпосевного обеззараживания семян ячменя, проведенного в условиях нашей зоны на сорте Прерия, установлена различная степень их эффективности в борьбе с корневой гнилью.

За годы исследований распространенность болезни в фазу кущения ячменя в вариантах, где семена обрабатывали биопрепаратами, была значительно ниже, по сравнению с контрольным вариантом. Существенных отличий между препаратами по их влиянию на распространенность болезни & фазу кушения отмечено не было. Распространенность болезни в вариантах с обработкой семян была в 1,5-1,7 раза ниже, чем в ко>ггроле. Такая же закономерность отмечена и по индексу развития болезни,

В фазу восковой спелости зерна распространенность болезни увеличилась во всех вариантах опыта. Минимальным этот показатель был в вар i taino с использованием ф1ггоспорина н составил 43,9% или в 1,5 раза ниже, чем в контроле (тойъП).

' Индекс развития болезни на первичных корнях в Bapnairrax с обработкой семян биофунгицидами был также существенно ниже (на 32,6-39,7%), чем в контрольном варианте.

На эп и котил и развитие болезни в контрольном варианте составило 35,5%, а в вариантах с обработкой семян биопрепаратами ниже на 34,4-49,6%. Поражение основания стебля снижалось в максимальной степени на 52,0-69,8% по сравнению с другими вегетативными органами, достигая уровня химических протравителей системного действия.

Таблица 11. — Плняиие биопрепаратов на поражаечоль ячменя корневой гимм в фа|у аоск'овоП спелости черна (опьпиое поле Ку райской ГСХЛ.КШ-'ЙШ »г.>

Рллтюстрэ ю * юсп> 0а)еаи,% Развитие Сохши но органам. % | Биологическая

Игриалг первичные корки ЭПНКОТИЛЬ основание I стебла 1 эффективность, %

КО!Г7рОЛЬ Трихатфюш Оитоаюрин Ишсграл Плзнрщ 67.8 51.9 43,9 53,8 51.5 55.7 36,9 33,6 38,1 37.8 35,5 23.2 17,9 23.3 23.2 17,9 8,6 5,4 6,6 8.1 40,1 53,0 43.0 40.5

НСРм 63 4,7 5.7 2.8 4.4

Таким образом, применение биофунгицидов для предпосевного обеззараживания еемян ячменя дзет положительный эффект и позволяет существенно ограничить развитие болезни на протяжении всего вегетационного периода.

В среднем за годы проведения исследований урожайность ярового ячменя при обработке семян фитоспорином и плаиризом получена на 12,0 и/га юн 58,4 и 58,9 % выше, чем в контроле. Эти прибавки урожая достигаются за счет увеличения катичества продуктивных стеблей на 1 м1, массы 1000 зерен и числа зерен в колосе (табл. 12).

Таблица 12. — Урожайность н стр}к-т}ра } рожая яровою ачиеиа вря бмолоогаеском оСсмаражиаатм сечнн (ооьггно« вепс Курганской ГСХА, 2003-3004 гг.)

Вариалт Урокйисц ц1га Количество продукта ни х стеблей на 1 м1, шт. Количество зерен в колосс, шт. Масса 1000 зерен.г ХоздЛствсшш эффективность,

Контроль 20,2 328.0 Ю 47,8 -

Трттерюог 26,7 368,0 15,4 50,5 24,3

Фнтоспорим 32,0 390,5 17,3 52,1 36,9

Интеграл 29,3 377,5 16,5 51,4 31.)

Пя2)ф1П 32.1 407,0 17.2 30.7 37.1

НСРм 2.8 30,4 0.6 1.9 4.6

После оценки эффективности применения предпосевного обеззараживания семян можно судить о перенестивносш их использования в борьбе с гельминтоспорнозно-фузариозной корневой гнилью ярового ячменя.

Максимальная биологическая эффективность отмечена в вариантах, где семена обрабатывались бактериальными препаратами (фнтослорнн, шгтеграл, пла1фнз) и составила соответственно 53,0; 43,0 и 40,5% В этих вариантах опыта удается получить и наибольшую хозяйственную эффективность.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что применение биологического обеззараживания семян ярового ячменя позволяет снизить поражение растений ячменя корневыми гинлями и получить достоверные прибавки урожайности.

2.7. Экономическая эффективность применении удобрений и . биопрепаратов на яровом ячмене

. . Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур является основным условием повышения производства валовой продукции и снижения се себестоимости. Резервом увеличения урожая и повышения его качества является грамотная и хорошо организованная защита растений от болезней.

На фоне применения минеральных удобрений рентабельность внедряемых приемов оказывается значительно ниже по сравнению с контролем. Исключение составляет вариант с внесением азотного удобрения. Это можно объяснить тем, что процент роста производственных затрат на 1 га в этих вариантах опыта опережает процент роста урожайности ячменя в среднем в 1,3 разаи низкой закупочной ценой 1 п зерна (табл. 13).

Таблица И.—Экономическая эффективность вочлельтання врового вчмгня сорта Ирерпя «а фоне »рямякння минеральных удобрений иа основе средней урожайности за ДХ0-Ю041Г.

Вдрлант Урожай ность, и/га Прошэдасгеекные ■мгтрат«, Стоимость продукции с Условный чилиЙ лохах р\ С. Реигабеть ность, %

на 1 га 1 на 1 н 1 гз.р\б. на 1 га 1 на 1 и

Контроль 22,9 1608.0 70,2 4122,0 2514,0 109,8 156,4

и« 30,6 2038,0 61,3 5508,0 3470,0 113,4 185.1

?ы> 30,3 2619,0 79,5 5454.0 2835,0 93,6 117,7

35,2 2879.0 75,2 6336,0 3457,0 92Д 130,5

37.5 3489.0 85.6 67500 3261.0 87.0 101.6

В опыте с применением биологаческого обеззараживания семян максимальная ре нтабельность получена в вариантах с применением фтгоспорнна н планриза и составила соответственно 280,9 и 233,3%, условный чистый доход на 1 гектар и на I центнер продукции в этих вариантах опыта был тоже самым высоким (табл. 14).

Та&пшш 14. — Экономическая эффективность воздел ываш я ярового ячменя сорта Прерия лрн использовании биологическою обепаражнаашм ссмвк на основ» «резней урожаДиостн за 2003-2004 гг.

Вариант Урожай ноль, ц/га 1Трснп80дственные зацмты, руб- Стоимость продукции с 1 га. руб. Условный Ч11ЛЫЙ дохал, руб Рентабель ность, V*

нз 1 та | на 1 ц на 1 га 1 на I н

Контроль 20,2 1581,0 то 3636,0 2035,0 101,7 129,9

Трихоаермин 26.7 1631,0 56,2 4806.0 3175,0 118,9 211,6

Фтоспорнл 32.0 1607,0 46Д 576(10 4153,0 129,8 280,9

Интеграл 29,3 1616,0 50,7 5274,0 3658,0 124,8 246,0

Планркз 32,1 1602.0 45.9 57780 4176.0 130.1 283.3

Таким образом, применение азотных удобрений, обработка семян фитоспорином и планризом обеспечили оптимальные экономические показатели производственного процесса — рост рентабельности и прибыли. Все расчеты представлены в ценах 2004 года.

It ы волы

1. В резулЕлатс проведенных исследований установлен состав возбудителей корневой гнили ярового ячменя, который представлен ¡¡¡polaris sorohirtiana и визами грибов рода Fusarium. Bipolaris soroUnktna поражает в основном органы ярового ячменя, находящиеся на границе почва-воздух. Грибы рода Fusarium, напротив, превалир>юг на подземных органах растений. Фильтраты нзтнвкых жидкостей грибов Dipolaris sorokirtiana и Fusarium sp. тормозят рост корней и проростков ярового ячменя.

2. В условиях лесостепи Зауралья массовая передача возбудителей корневой гнили из года в гол, происходит через инфицированные растительные остатки и почву. Динамика заселенности Bipolar is sorokirtiana выщелоченного чернозема показывает, что в почве нарастание численности конидий происходит к концу вегетации, весной их численность значнтелыю уменьшается.

3. Выявлены перспективные штаммы бактерий-антагонистов возбудителей корневой гнили ячменя, изучены их кудьтурпьние, морфологические и биохимические свойства.

Применение минеральных удобрений изменяет численность фкзиолоппеских групп ризопланы. Выявлены постоянные и случайные обитатели ризоиланы ярового ячменя. Подтверждена возможность использования экологических индексов для анализа структуры популяций ризопланы, важной при экологическом направлении защиты растений от болезней.

5. Внесение минеральных удобрений в почву изменяет численность основных эколого-трофнчсских трупп микроорганизмов (аммоннфикаторов, н итрнфикагоров, деннтрификаторов, аютфнкедгоров, бактерий, усваивающих минеральные формы азота и др.). Отмечено, что при внесении минеральных удобрений повышается иелдюлозораздагающая, протсолитическая и обшая биологическая активность почвы, оказывающие влияние на выживаемость фитошпогенов в почве.

6. Наибольшая биологическая и хозяйственная эффективность получена при внесении озотно-фосфорного и полного минерального удобрений. В этих вариантах урожайность ячменя увеличивается в среднем на 12-15 ц/га, что достигается за счет увеличения продуктивного стеблестоя, числа зерен в колосе и массы 1000 зерен.

7. Применение препаратов на биологической основе (триходермнн, фитоспорнн, интеграл, планриз) позволяет снизить зараженность семян ярового ячменя возбудителями корневой тили па 10-17% и развитие болезни в поле по сравнению с контролем. Эффективными являются бактериальные препараты. Грибной препарат (триходермнн) уступает им по свосй биологической и хозяйственной эффективности.

8. Использование биофуишцидов для обеззараживания семян увеличивает численность микроорганизмов в ризосфере ячменя и стимулирует скорость их размножения, повышается микробиологическая активность почвы.

возрастет урожайность зерна на 6-12 ti/га в результате увеличения продуктивного стеблестоя и массы 1000 зерен.

9. Экономическая оценка (в иенах 2004 г.) показала рост прибыли в расчет« на 1 га при использовании как азотно-фосфорных и паишх минеральных удобрений, так и биопрепаратов. Однако рентабельность производства возрастала при внесении только азотных удобрений и обработке семян биопрепаратами, особенно фитоспорином и планризоч.

Предложения производству

1. Для ограничения поражаемосш растений ячменя корневой гнилью, повышения урожайности и рентабельности возделывания ячменя необходимо использовать азотно-фосфориос и полное минеральное удобрения в соответствии с агрохимическими картограммами почв.

2. Для биологического обеззараживания семенного материала от возбудителей корневой гнили и повышения урожайности растений ячменя рекомендуется использовать трнходермнн (2 кг/т), фитослорнн (0,5 кг/т), интеграл (1,5 л/г) и планриз с нормой расхода 0,5 л/т семян.

Список работ, опубликованных но теме диссертации

1. Постовалов A.A., Евсеев В.В. Почвенные грнбы ризопланы зерновых культур в условиях различных агротехпологий // Докл. IV Зауральского фестиваля научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи «Новые горизонты». - Курган, 2002.-С.6-7.

2. Постовалов A.A., Степановских A.C. Учет количества миколитнчесхих бактерий возбудителя корневой гнили при внесении минеральных удобрений // Конференция молодых ученых "Новый взгляд на проблемы АПК". - Тюмень - 2002.-C.1S0-I8I. -

3. Постовалов A.A. Почвенные бактерни-шгтагоннсты возбудителя корневой гнилн ярового ячменя // Материалы XL1II научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Часть 3. Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 390-394.

4. Постовалов A.A., Степановских A.C. Эффективность биопрепаратов в защите ярового ячменя от корневых гнилей // Материалы XLH1 научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного универапета. Часть 3. Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 395-397.

5. Постовалов A.A. Влияние минеральных удобрений на микобиоту ризопланы ярового ячменя - // Материалы международной научно-практической конференции «Научные результаты — агропромышленному производству», посвященной 60-летию Курганской сельхозакадемии. -Курган: ГИПП Зауралье, 2004. - С. 265-268.

6. Постовалов A.A., Ткаченко МЛ. Возбудители корневой гнилн ярового ячменя в условиях Курганской области // Материалы международной научно-практической конференции «Научные результаты —

агропромышленному производству», посвященной 60-летию Курганской сельхозакадемии. - Курган: ГИПП Зауралье, 2004. - С. 268-271. Ткаченко М.Н., Постовалов A.A. Влияние минеральных удобрений на поражаемость ярового ячменя обыкновенной корневой гнилью // Материалы международной научно-практической конференции «Научные результаты -агропромышленному производству», посвященной 60-летию Курганской сельхозакадемии. - Курган: ГИПП Зауралье, 2004.-С. 272-274. Агафонова А.Ю., Постовалов A.A. Оценка эффективности биопрепаратов в борьбе с семенной инфекцией Н Материалы научно-практической конференции молодых ученых.-Курган: КГСХА, 2004.—С. 71-72. Заболотнева O.A., Постовалов A.A. Влияние минеральных удобрений на поражаемость ярового ячменя обыкновенной корневой гнилью // Материалы научно-практической конференции молодых ученых. — Курган: КГСХА, 2004. - С. 72-75.

Постовалов A.A. Разработка принципов управления почвенной микрофлорой для защиты ярового ячменя от корневой гнили // В кн.: Защита ячменя, гороха н овощных культур от болезней к вредителей в Зауралье,-Депонирована ЦИИТЭИ Агропром . - № 67 ВС-2004 - С. 18-44.

lit 8 1 36

_ЛИЦЕНЗИЯ ЛР №021298 от 18 июня 1998 г,_

Подписано » печать 23.09.2004. Формат 60x84 '/|(, Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 1213 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганская государственная сельскохсоайственная академия им. Т.О. Мальцева» 641300 Кургжска* область, Кетовскмй район, с. Лесника во, КГСХА