Биологическое обоснование защиты пшеницы от корневых гнилей и твердой головни в Предуралье Республики Башкортостан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Биологическое обоснование защиты пшеницы от корневых гнилей и твердой головни в Предуралье Республики Башкортостан

06.01.07 - защита растений

кандидата биологических наук

Иргалина Рагида Шакирьяновна

Кинель, 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, Хайруллин Рамиль Магзинурович

Официальные оппоненты:

Каплин Владимир Григорьевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и защиты растений ФГБОУ ВПО «Самарская ГСХА»

Максимов Игорь Владимирович, доктор биологических наук, старший научный сотрудник ФГБУН Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук

Ведущая организация: ГНУ Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН

Защита состоится «29» мая 2012 года в 9 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».

Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, пгт. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2, ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА, диссертационный совет. Тел./факс 8(84663) 46-1-31, 8(84663) 46-5-84, e-mail: ssaa-samara@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Автореферат разослан «__» 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Марковская Галина Кусаиновна

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Яровая пшеница ежегодно высевается более чем на половине площадей, занятых в Республике Башкортостан яровыми зерновыми культурами. Такая высокая концентрация ее посевов в севооборотах при недостаточном внимании к фитосанитарному их состоянию повышает опасность эпифитотий болезней пшеницы, в частности, корневых гнилей и твердой головни. Вредоносность корневых гнилей чаще оценивается как потеря урожая зерна, которая в республике может достигать до 75% (Камалетдинова, Нуриахметов, 1978; Ганиев и др., 2002). В аспекте биологизации земледелия при невысокой степени развития болезней злаков целесообразно использовать биологические средства защиты растений (Сергеев и др., 1999). Однако сведения о зависимости между степенью развития корневых гнилей пшеницы и показателями структуры урожайности зерна крайне ограничены в литературе, что не позволяет научно обосновать применение приемов биологической защиты растений от этой болезни. Вместе с тем, противоречивы данные о влиянии различных препаратов и на показатели качества зерна: по мнению одних авторов, например, фунгициды существенно повышают его (Недорезков, 2003), по данным других (Теплякова, 2007) - фактор защиты растений от болезней не оказывает существенного влияния на этот показатель.

Постоянного внимания требуют к себе и головневые болезни пшеницы, в том числе твердая головня (возбудитель гриб Tilletia caries (DC) Tul.). Широкий современный ассортимент фунгицидов, казалось бы, снимает проблему борьбы с головней. Однако все действующие вещества, входящие в состав этих препаратов, опасны для человека. Вопрос же полного биоконтроля головневых болезней зерновых культур в мире пока не решен.

Среди множества природных соединений, способных стать основой препаратов для биоконтроля, особое внимание привлекает хитозан. Многие авторы (Варламов, 2001; Немцев и др., 2001; Тютерев, 2002; Дьяков и др., 2012) рассматривают хитозан в качестве базовой молекулы защитно-стимулирующих препаратов для растениеводства. Одним из относительно новых направлений в разработке биофунгицидов является также использование эндофитных антагонистических бактерий, например, Bacillus subtilis (Хайруллин и др., 2011; Егоршина, 2012). Эффективность применения препаратов на основе хитина в условиях Башкортостана для защиты яровой пшеницы от корневых гнилей и твердой головни до наших работ не оценивалась, а наличие в Государственном каталоге…(2010) пока лишь одного биофунгицида Фитоспорин-М на основе эндофитного штамма B. subtilis 26Д свидетельствует о недостаточно активном изучении свойств эндофитов с целью разработки новых биопрепаратов для защиты растений.

Цель работы - оценить эффективность применения препаратов на основе хитозана и новых эндофитных штаммов Bacillus subtilis для защиты пшеницы от твердой головни, а также корневых гнилей с выявлением особенностей проявления их вредоносности в условиях Предуралья Республики Башкортостан.

Задачи исследований:

1) Провести сравнительный анализ распространенности твердой головни (возбудитель T. caries) на посевах яровой пшеницы в Республике Башкортостан.

2) Оценить эффективность применения препаратов на основе хитозана для защиты яровой пшеницы от твердой головни и корневых гнилей.

3) Выявить особенности проявления вредоносности корневых гнилей яровой пшеницы в Предуралье Республики Башкортостан.

4) Определить возможность и эффективность применения экспериментальных препаратов на основе новых эндофитных штаммов бактерий B. subtilis в защите яровой и озимой пшеницы от твердой головни и корневых гнилей.

Научная новизна. Установлено, что биологическая эффективность протравливания семян препаратом Фитохит Т для защиты пшеницы от твердой головни на искусственном инфекционном фоне в условиях Южной лесостепи Республики Башкортостан может достигать 96%; поражение растений твердой головней повышает степень распространения и развития корневых гнилей. Показано, что при обработке семян этим препаратом при общем снижении распространенности и степени развития корневых гнилей яровой пшеницы вредоносность болезни с увеличением степени её развития возрастает больше в сравнении с контрольными растениями. Выявлена отрицательная прямолинейная зависимость между развитием корневых гнилей яровой пшеницы в фазе полной спелости зерна и показателями структуры урожайности «число зерен в колосе», «масса зерен 1 колоса», «масса 1000 зерен». Установлено, что слабое развитие корневых гнилей (до балла 1 к концу вегетации) способствует повышению содержания белка в зерне и не влияет на содержание крахмала. Выявлены новые эндофитные антагонистические штаммы Bacillus subtilis, которые могут стать основой препаратов для защиты яровой и озимой пшеницы против твердой головни и корневых гнилей.

Практическая значимость. Проведена оценка эффективности предпосевной обработки семян яровой пшеницы препаратами на основе хитозана, а также новых эндофитных штаммов B. subtilis для защиты растений от твердой головни и корневых гнилей в условиях Предуралья Республики Башкортостан. Показано, что комбинация препарата Гуми 20 с эндофитными антагонистическими штаммами B. subtilis может снижать эффективность применения такой баковой смеси в защите яровой пшеницы от твердой головни. Обоснована эффективность применения биопрепаратов для защиты яровой пшеницы от корневых гнилей. Биофунгициды на основе новых штаммов 11ВМ (коллекция ВНИИСХМ №524) и 871РН рекомендуются для регистрационных испытаний на посевах яровой и озимой пшеницы на территории Российской Федерации для включения их в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов…

Связь работы с научными программами. Исследования по теме диссертации поддержаны грантами РФФИ №05-04-08156-офи_а, Фонда содействию развитию МПНТС №4822р/7290 («СТАРТ-07») (№ госрегистрации 01200704067). Часть работы выполнена в рамках заказа Минсельхоза России в соответствии с планом НИР Башкирского ГАУ за счет средств Федерального бюджета по теме «Разработка полифункциональных биофунгицидов для растениеводства» (№ госрегистрации 01200853490).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Обработка семян препаратом Фитохит Т эффективна в защите яровой пшеницы от твердой головни и корневых гнилей и биологическая эффективность соответственно составляет 96% и 37,5%.

2. При применении препаратов на основе хитозана с увеличением степени развития корневых гнилей показатели структуры урожайности зерна снижаются больше, чем в контроле.

3. Развитие корневых гнилей яровой пшеницы к концу вегетации не выше балла 1 в контроле и до 2 баллов при обработке семян фунгицидом Дивиденд стар не влияет на содержание белка и крахмала в зерне биологического урожая.

4. Биофунгициды на основе новых штаммов B. subtilis 11ВМ и 871РН могут быть рекомендованы для регистрационных испытаний на посевах яровой и озимой пшеницы на территории Российской Федерации.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на: научно-практической конференции «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России» (Уфа, 2003), 110-ой научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки - производству» (Уфа, 2004), Втором Всероссийском съезде по защите растений «Фитосанитарное оздоровление экосистем» (С-Петербург, 2005), Всероссийской научно-практической конференции в рамках ХVI Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2006» (Уфа, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Индуцированный иммунитет сельскохозяйственных культур - важное направление в защите растений» (Большие Вяземы Московской обл., 2006), на Международной научно-практической конференции «Системы высокоурожайного земледелия и биотехнологии как основа инновационной модернизации земледелия в условиях климатических изменений» (Уфа, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из которых 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Структура рукописи диссертации включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, состоящую из описания материалов и методов исследования, а также полученных результатов и их обсуждения, заключения и выводов. В библиографический список вошли 200 источника, в том числе 31 на иностранном языке. Работа изложена на 133 страницах, включает 5 рисунков и 45 таблиц.

Содержание работы

Объекты исследований. Основными объектами исследований являлись возбудитель твердой головни гриб T. caries, а также корневые гнили пшеницы, вызываемые в Республике Башкортостан преимущественно грибами Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker. и Fusarium oxysporum Schltdl. (Камалетдинова, Нуриахметов, 1978). В качестве средств защиты растений оценивалась биологическая эффективность препаратов: Дивиденд стар, 3,63% к.с. (Syngenta, д.в. дифеноконазол (3%)+ципроконазол (0,63%); Раксил, 6% к.с. (Bayer, д.в. тебуконазол), Фитоспорин-М, Ж (ООО НВП «БашИнком») (живые споры и клетки B. subtilis, штамм, 26Д (ВНИИСХМ 128), титр не менее 1 млрд. клеток/мл); Гуми 20, Ж (ООО НВП «БашИнком») (д.в. биоактивированные по молекулярному весу соли БМВ-гуминовых кислот природного происхождения и микроэлементы); Фитохит Т, (маннитсукцинат хитозония, активатор болезнеустойчивости и стимулятор роста растений, концентрация 950 г/кг + тебуконазол); Хитозар 44,6 % в.р.п. (д.в. хитозан) (препараты на основе хитозана предоставлены зав. лабораторией фитотоксикологии ВИЗР, д.б.н., профессором Тютеревым С.Л. за что выражаем ему благодарность). Испытывался также ряд потенциальных биофунгицидов на основе новых эндофитных антагонистических штаммов B. subtilis (предоставлены сотрудниками лаборатории биотехнологии ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ»). Обработка семян препаратами, входящими в «Государственный каталог…», проводилась исходя из рекомендованных норм. Расход препаратов Фитохит Т и Хитозар - 0,2 кг/т, биофунгицидов на основе новых штаммов бацилл - 1 л/т при титре 1-3 млрд. клеток/мл. Расход рабочей жидкости - 10 л/т.

Испытания проводились на сортах мягкой яровой пшеницы Triticum aestivum L. Жница, Башкирская 24, Омская 35, Казахстанская 10, озимой пшеницы Омская озимая.

Условия проведения исследований. Основная часть исследований проводилась в 2002-2009 гг. на базе учебно-опытного хозяйства «Миловское» ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ» (п. Миловка) (с 2005 г - учебно-научного центра (УНЦ) БГАУ, п. Ягодная поляна) Уфимского района Республики Башкортостан (Южная лесостепь). Производственные испытания препарата Хитозар проводились в условиях СПК «Благоварский» (п. Благовар) Благоварского района (Предуральская степь), препарата Фитохит Т - СПК им. Тельмана Балтачевского района (Северо-восточная лесостепь), испытания экспериментального препарата на основе нового штамма B. subtilis 11ВМ - Кармаскалинского ГСУ Кармаскалинского района (Южная лесостепь).

Почвенный покров опытных участков в Уфимском, Благоварском и Кармаскалинском районах представлен выщелоченным чернозёмом тяжёлосуглинистого состава, в Балтачевском районе - серой лесной почвой.

По данным метеостанции Дёма, расположенной недалеко от основного места проведения полевых исследований, из восьми лет, в течение которых закладывались опыты, шесть (2004-2009) характеризовались повышенной в сравнении со среднемноголетними значениями температурой воздуха в вегетационный период. При этом один год (2009) был засушливым, в остальные годы количество осадков, выпавших за вегетационный период, было, примерно, равно среднемноголетним значениям.

Инфекционный материал. Споровый материал возбудителя был предоставлен доцентом Башкирского ГАУ к.б.н. Исаевым Р.Ф., за что выражаем ему благодарность. Инокуляцию семян спорами T. caries проводили по методике Борггардта-Анпилогова (1 г спор на 100 г семян, Кривченко, 1984).

Агротехника. Полевые опыты закладывались согласно «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1985). Делянки размещали систематически в четырехкратной повторности. Агротехника возделывания яровой пшеницы включала лущение жнивья, затем зяблевую вспашку на глубину 20-22 см плугами ПН-4-35. Весеннее закрытие влаги проводил средними боронами поперек основной обработки почвы при наступлении ее физической спелости. После появления проростков сорняков обрабатывали культиватором КПС-4. Посев в сроки, благоприятные для развития возбудителя твердой головни, в условиях УНЦ БГАУ и Кармаскалинского ГСУ проводили сеялкой СУПН-1,2 в агрегате с трактором Т-25 (делянки площадью 50 кв.м.), или вручную (искусственный инфекционный фон, делянки 1 кв. м). В производственных условиях посев проводился сеялкой СЗ-3,6 в агрегате с трактором МТЗ-80 (делянки площадью 2 га). Сразу после посева проводилось прикатывание катками ЗККШ-6. Уборка проводилась в фазе полной спелости зерна комбайнами Sampo 130 (УНЦ БГАУ, Кармаскалинский ГСУ) или Дон-1500 (производственные опыты). Для анализа структуры урожайности с каждой делянки отбирались снопы с 1 кв. м. Для оценки вредоносности корневых гнилей с делянок случайным образом отбирали 500-1000 растений так, чтобы общее число их с каждым баллом поражения было не менее 30.

Методы лабораторных исследований. Влияние метаболитов штамма B. subtilis 26Д (основа препарата Фитоспорин-М) на рост и развитие фитопатогена Fusarium sporotrichioides (Sherb.) - одного из самых распространенных грибов, вызывающих фузариозную инфекцию зерна яровой пшеницы (Кутлубердина, 2010), оценивали методом агаровых блоков (Нетрусов, 2008). Антагонизм против гриба T. caries описанным выше методом определить не представляется возможным. Поэтому из зерновки, пораженной головней, асептически выделяли споры. В контроле их раскладывали на смоченную минеральной средой Чапеке фильтровальную бумагу. В опыте среду разбавляли 1:1 культуральной жидкостью 2-х суточных культур штаммов B. subtilis. Затем споры проращивали при 10-12^оС, наблюдая за их прорастанием.

Анализ распространенности и развития болезней. Оценка степени поражения растений возбудителями корневых гнилей проводилась на естественном инфекционном фоне (Сборник методических рекомендаций…, 1998) по пятибалльной шкале. Учет корневых гнилей проводили в фазы всходы-кущение и полной спелости зерна. Распространение болезни оценивали как отношение числа больных растений к их общему числу в пробе: Р = 100n/N, где Р - распространенность болезни (%); n - число больных растений в пробе; N - общее число растений в пробе. Развитие болезни рассчитывали по формуле: R= ? (ab)Ч100/N, где R - развитие болезни (%); (ab) - сумма произведений числа больных растений (а) на соответствующий балл поражения (b); N - общее количество растений в пробах (больных и здоровых). Учет поражения растений твердой головней проводился в фазу полной спелости путем визуального осмотра всех колосьев на делянке или в снопе (Методика …, 2000).

Анализ качества зерна. Качество зерна оценивали согласно ГОСТ (Зерновые, зернобобовые и масличные культуры, 1980; ГОСТ 10842-72, ГОСТ 13586.5-68, ГОСТ 10846-9) в научно-образовательном центре Башкирского ГАУ и аналитической лаборатории Башкирского НИИСХ РАСХН.

Статистическая обработка результатов. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа (Доспехов, 1985) с помощью программ Excel (Microsoft) и Statistica 5.0 for Windows. Уравнения регрессии и графики строили с помощью программы Excel (Microsoft). Испытания в условиях СПК «Благоварский» проводились совместно с Салаховым А.З., лабораторные исследования - с Ахмадуллиным А.Б., за что автор выражает им благодарность.

Результаты и их обсуждение. Территория Республики Башкортостан крайне неоднородна по почвенно-климатическим условиям. Она вытянута с севера на юг, а восточная часть отделена от западной горами Южного Урала. Традиционно выделяют 6 природно-сельскохозяйственных зон: I - Северная лесостепь; II - Северо-восточная лесостепь; III - Южная лесостепь; IV - Предуральская степь; V - Зауральская степь; VI - Горно-лесная зона. Наиболее прохладными зонами республики, в которых посевы яровой пшеницы занимают довольно большие площади, являются Северная и Северо-восточная лесостепь. Климатические условия зон особенно способствуют развитию и распространению, как головневых заболеваний пшеницы, так и корневых гнилей. Наиболее благоприятны для возделывания яровой пшеницы Южная лесостепь и Предуральская степь. Средняя температура воздуха за период с мая по август в первой зоне составляет 15,5ч16,5^оС, во второй 16,6ч17,2^оС. В период вегетации выпадает, соответственно, 275 мм и 235 мм осадков. В этих зонах особую роль в развитии головневых инфекций играют метеоусловия, складывающиеся в конкретный год и конкретный вегетационный период.

Проведенный нами анализ данных ФГБУ «Башкирский референтный центр Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору» свидетельствует о снижении распространения твердой головни на посевах яровой пшеницы за последние 7 лет, что связано с увеличением объемов предпосевной обработки семян фунгицидами (табл. 1).

Таблица 1. Среднее количество спор T. caries, приходящееся на зерновку по данным фитоэкспертизы семян Башкирского референтного центра.

При этом, в среднем за период 1999-2011 гг. наибольшее число спор на семенах (382) было выявлено в Северной и Северо-восточной лесостепи, тогда как в двух других зонах Предуралья, примерно, в 10 раз меньше (22). Общая тенденция снижения споровой нагрузки фитопатогена T. caries на семена яровой пшеницы в республике позволяет обосновать применение биопрепаратов для защиты растений от этого заболевания (Сергеев и др., 1999). корневой гниль пшеница хитозан

Известно, что одним из перспективных направлений биологизированной защиты растений является создание сортов и гибридов культурных растений, устойчивых к вредным организмам. Испытания сортов яровой пшеницы на полевую устойчивость к возбудителю твердой головни в Южной лесостепи Республики Башкортостан в климатических условиях 2002-2003 гг. показали, что на искусственном инфекционном фоне сорта Башкирская 24 и Ляма не поразились грибом T. caries. Сорт Жница, поражался сильнее всех, как твердой головней, так и корневыми гнилями, что обосновало его выбор для дальнейших испытаний в качестве восприимчивого стандарта.

Оценка эффективности применения препаратов на основе хитозана для защиты яровой пшеницы от твердой головни в (Учхоз БГАУ, 2002-2004 гг.) показала, что даже на искусственном инфекционном фоне Фитохит Т проявляет высокую биологическую эффективность (табл. 2).

Таблица 2. Влияние обработки семян препаратами на основе хитозана на поражение яровой пшеницы сорта Жница твердой головней (2002-2004 гг.)

* Примечание: в 2004 г. использовали фунгицид Раксил

Чуть ниже (88%) была эффективность в производственных испытаниях также на искусственном инфекционном фоне, который был создан нами из-за эпифитотийного развития твердой головни в условиях хозяйства СПК им. Тельмана в 2004 г, расположенного в Северной лесостепи республики.

В условиях Южной лесостепи республики (Учхоз БГАУ, 2002-2004 гг.) Фитохит Т довольно эффективно защищал растения в фазе кущения также от корневых гнилей (табл. 3). Производственные испытания в Северной лесостепи (СПК им. Тельмана, 2004 г.) подтвердили полученные результаты. Этот препарат примерно в два раза снижал как распространение, так и развитие болезни и практически не уступал по эффективности фунгициду Раксил.

Испытания препарата Хитозар в условиях учхоза «Миловское», а также СПК «Благоварский» выявили неэффективность его в защите яровой пшеницы от твердой головни и низкую эффективность - от корневых гнилей.

Таблица 3. Влияние обработки семян препаратом фитохит Т на поражение яровой пшеницы сорта Жница корневыми гнилями (2002-2004 гг.)

Примечание:

* - то же, что и для табл. 2

** - здесь и далее биологическая эффективность

Суммарный защитный эффект препаратов выражается в интегрированном показателе урожайности зерна. По данным полевых экспериментов в среднем за три года прибавка урожайности от применения препарата Фитохит Т была равна таковой от протравливания семян фунгицидом (0,3 т/га, табл. 4).

Таблица 4. Влияние обработки семян препаратами на урожайность зерна яровой пшеницы (сорт Жница, учхоз «Миловское», 2002-2004 гг.)

* Примечание: то же, что и для табл. 2

При оценке структуры урожайности установлено, что ее повышение наблюдалось за счет более активного (или продолжительного) роста растений, так как отмечалась тенденция увеличения длины стебля пшеницы, а также повышения сохранности растений к моменту уборки. При этом возрастало число продуктивных стеблей на единице площади.

В условиях СПК «Благоварский» (2002-2003 гг.) прибавка урожайности зерна от применения препарата Хитозар (0,19 т/га) была меньше, чем от обработки семян фунгицидом Дивиденд стар (0,22 т/га), при урожайности в контроле 2,35 т/га. В условиях СПК им. Э.Тельмана суммарный защитный эффект препаратов проявился на таких элементах структуры урожая, как число продуктивных стеблей на 1 кв. м и масса 1000 зерен. Прибавка урожайности при обработке семян препаратом Фитохит Т составила 0,45 т/га, Раксил - 0,35 т/га, при урожайности в контроле 1,09 т/га.

Поражение корневыми гнилями снижает урожайность зерна пшеницы из-за подавления активности метаболизма растений. Ранее в условиях Южного Урала были проведены исследования влияния степени поражения пшеницы на урожайность зерна (Камалетдинова, 1978). Показатели структуры урожайности при этом не учитывались. Поэтому нами оценивалось влияние интенсивности развития болезни на эти показатели (рис. 1).

Рисунок 1. Зависимость показателей «число зерен в колосе» (а) и «масса 1000 зерен» (б) от степени развития корневых гнилей в фазу полной спелости зерна яровой пшеницы сорта Башкирская 24. Семена обработаны водой.

Полученные результаты подтверждают наличие закономерного снижения показателей «число зерен в колосе» и «масса 1000 зерен» при возрастании степени поражения растений болезнью. Закономерность такого же характера наблюдалась при анализе показателя «масса зерен 1 колоса». Описанный характер закономерностей не наблюдается при анализе показателей «высота растений», «длина колоса», «число колосков в колосе».

Интересны результаты анализа зависимости показателей структуры урожайности зерна от развития корневых гнилей при обработке семян препаратами. Описания подобных исследований в известной нам научной литературе не встречались. Нами выявлено, что при равной степени развития корневых гнилей показатели структуры урожайности, приведенные в табл. 5, при обработке семян фунгицидом Дивиденд стар и препаратом Фитохит Т в большинстве случаев выше (больше 100%) в сравнении с контролем (обработка семян водой). При обработке семян препаратом Хитозар при двухбалльном поражении растений показатели структуры урожайности ниже, чем в контроле. Этим, на наш взгляд, объясняется низкая эффективность данного препарата для защиты растений от корневых гнилей.

Таблица 5. Влияние степени развития корневых гнилей на показатели структуры урожайности зерна пшеницы (% к контролю) (2002-2004 гг.)

Анализ снижения показателей продуктивности растений при увеличении степени поражения корневыми гнилями показывает, что применение фунгицида Дивиденд стар способствует меньшему снижению значения показателей, приведенных в таблице 6, в сравнении с контролем (обработка водой), в то время как препарат Фитохит Т - усугубляет вредоносность болезни и приводит к большему снижению показателя, чем в контроле. Таким образом, применение указанного фунгицида не только приводит к снижению распространения и развития болезней (табл. 3), но и повышает толерантность растений при поражении корневыми гнилями. Суммарный эффект этих явлений и приводит к повышению продуктивности растений.

Таблица 6. Относительное снижение показателей продуктивности растений при увеличении степени поражения корневыми гнилями (2002-2004 гг.)

* Д=((П₀-П₂)/П₀)х100%, где - П₀ - значение показателя у здоровых растений, П₂ - значение показателя у растений с поражением 2 балла.

Инфекция растений, несомненно, приводит к снижению качества продукции растениеводства, что связано с непосредственным влиянием фитопатогенов на метаболизм растительных клеток (Дьяков и др., 2012). Однако сведения о влиянии средств защиты растений на содержание белка и крахмала в зерне пшеницы противоречивы и, по данным некоторых авторов (Теплякова, 2007), применение фунгицидов не оказывает существенного влияния на эти показатели. Нами выявлено, что обработка семян препаратом Фитохит Т и фунгицидом Дивиденд стар в среднем за три года существенно не повлияла на содержание белка в зерне пшеницы сорта Жница и не снижала содержания крахмала. Интересно, что при слабом поражении растений корневыми гнилями содержание белка и крахмала в зерне биологического урожая повышалось (табл. 7). В контроле (обработка водой) при дальнейшем развитии болезни содержание этих веществ падало, тогда как при обработке семян фунгицидом Дивиденд стар их количество продолжало повышаться, что согласуется с повышением толерантности растений к болезни при использовании фунгицида (табл. 6)

Таблица 7. Зависимость качества зерна пшеницы от степени поражения растений корневыми гнилями и обработки семян фунгицидом (сорт Башкирская 24, 2002-2004 гг.)

В последнее время в России активизировались работы по созданию микробиологических средств защиты растений от болезней (Мелентьев, 2007; Егоршина, 2012; Четвериков, 2012). В связи с этим определенный интерес вызывают эндофитные антагонистические бактерии рода Bacillus, как основа новых препаратов, подобных биофунгициду Фитоспорин-М (Недорезков, 2003). Согласно Кадо (Kado, 1992) и Чен с соавторами (Chen et al., 1995), эндофиты - бактерии, живущие внутри растительных тканей, не причиняя вреда растению. Среди них могут встречаться микроорганизмы, способные стать основой эффективных биопрепаратов. В лаборатории биотехнологии ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ» был выделен ряд новых антагонистических эндофитных штаммов B. subtilis (Егоршина, 2012). Если возможность их применения для защиты пшеницы от корневых гнилей не вызывала сомнений (Хайруллин и др., 2009), то фунгицидная (фунгистатическая) активность по отношению к фитопатогену T. caries оставалась неизвестной.

В лабораторных экспериментах нами показано, что некоторые из исследованных штаммов способны полностью подавлять прорастание спор T. caries in vitro (рис. 2). Эти результаты стали основанием для оценки эффективности препаратов на основе новых штаммов бактерий в защите пшеницы от твердой головни в полевых условиях.

Риcунок 2 Влияние метаболитов эндофитных штаммов B. subtilis на прорастание спор возбудителя твердой головни T. caries. а - штамм 26Д, б -штамм 89РН, в - штамм 118РН, г - контроль (прорастающие споры).

При обработке семян препаратами только на основе бактерий наиболее эффективным в защите яровой пшеницы был препарат спор штамма 11В (табл. 8, эффективность 88%). Препараты на основе штаммов 11РН, 811РН и 122РН также были эффективными для защиты растений. Применение Гуми 20 в чистом виде и совместно с новыми штаммами повышало поражение растений яровой пшеницы головней. Применение всех препаратов способствовало снижению распространения и развития корневых гнилей, примерно на 30%, как на контрольном фоне, так и на инфекционном. На инфекционном фоне растения чаще и сильнее поражались корневыми гнилями, в сравнении с контрольным фоном.

Обработка семян всеми препаратами существенно повышала урожайность культуры на делянках как контрольного, так и инфекционного фонов. Наиболее эффективными в повышении урожайности зерна при обработке семян, не зараженных спорами T. сaries, были штаммы 11В, 11ВМ, 141РН, 832РН.

По данным испытаний, можно сделать заключение, что среди исследованных штаммов B. subtilis имеются перспективные в качестве основы новых полифункциональных биофунгицидов для обработки семян яровой пшеницы. Большая прибавка урожайности зерна получена при применении препарата на основе штамма B. subtilis 11ВМ.

Таблица 8. Влияние обработки семян экспериментальными препаратами бактерий на поражение пшеницы твердой головней и урожайность зерна (сорт Омская 35, УНЦ БГАУ, 2007 г)

При обработке озимых культур, внедрившись в ткани растений, клетки эндофитов могут не выдерживать действия низких температур зимой и погибнуть. Другой особенностью бактериальных клеток является повышенная их активность при относительно высоких температурах (25-30^оС). В связи с этим в 2006-2007 гг. мы оценивали эффективность применения препаратов на основе эндофитов для защиты озимой пшеницы от твердой головни.

Анализ влияния биопрепаратов на перезимовку растений выявил, что, в целом, они не повышали устойчивость растений к действию низких температур. В отличие от предыдущих испытаний биопрепараты были не эффективны для защиты озимой пшеницы от твердой головни. Таким образом, подтвердились наши предположения о том, что при низких температурах рост, развитие и антагонистическая активность бактериальных культур могут быть менее интенсивными, что следует учитывать при применении биофунгицидов на основе эндофитных штаммов бактерий.

Наиболее эффективным в защите растений озимой пшеницы от корневых гнилей на контрольном фоне был штамм 11РН. Другие штаммы, а также препарат Фитоспорин-М значительно уступали по этим показателям. На инфекционном фоне применение препаратов не способствовало существенному снижению распространения и развития болезни.

При обработке семян тремя препаратами на основе спор штаммов 11РН, 832РН и 871РН на контрольном фоне урожайность существенно увеличивалась в сравнении с контролем (табл. 9). В этих вариантах прибавка урожайности была достигнута за счет, как сохранности растений перед уборкой (штаммы 832РН и 872РН), так и массы зерна 1 колоса в сочетании с повышенным числом продуктивных стеблей (11РН)

Таблица 9. Влияние обработки семян озимой пшеницы сорта Омская озимая микробиологическими препаратами на урожайность зерна (2007 г.)

На инфекционном фоне обработка семян препаратами не позволила получить существенную прибавку урожайности зерна озимой пшеницы, за исключением штамма 871РН. Таким образом, перспективной основой биофунгицида для обработки семян яровой пшеницы явился штамм 11ВМ, а озимой пшеницы - 871РН.

Основываясь на этих результатах, в условиях Кармаскалинского ГСУ в 2008-2009 гг. мы провели сравнительные испытания эффективности предпосевной обработки семян экспериментальным препаратом на основе спор и клеток штамма B. subtilis 11ВМ для защиты яровой пшеницы от корневых гнилей и повышения урожайности зерна. Следует особо отметить, что в 2008 г в месте проведения опытов отмечалась засуха в период вегетации растений. Вероятно, эти условия позволили выявить хороший защитный эффект нового препарата, сказавшийся на снижении распространения корневых гнилей в фазе полной спелости зерна, примерно в 2 раза в сравнении с контролем (табл. 10). Однако прибавка урожайности была несущественной (табл. 11).

Таблица 10. Влияние обработки семян препаратами на распространение и развитие корневых гнилей яровой пшеницы сорта Казахстанская 10 (Кармаскалинский ГСУ)

В 2009 г. обработка семян препаратом также снижала распространение болезни, но не влияла на ее развитие. Урожайность при этом была выше, в сравнении, как с контролем, так и эталонным препаратом (табл. 11).

Таблица 11. Влияние обработки семян препаратами на урожайность зерна яровой пшеницы сорта Казахстанская 10 (Кармаскалинский ГСУ)

Таким образом, препарат на основе нового штамма B. subtilis 11ВМ (ВНИИСХМ №524) может быть рекомендован для защиты яровой пшеницы от корневых гнилей и повышения урожайности зерна этой культуры.

Выводы

1. Среди исследованных сортов и линий пшеницы наиболее устойчивыми к твердой головне в годы испытаний оказались сорта Башкирская 24 и Ляма.

2. Из исследованных препаратов на основе хитозана высокоэффективным в защите яровой пшеницы от твердой головни является Фитохит Т, применение которого способно, в среднем, на 96% снижать распространение болезни на искусственном инфекционном фоне. Применение препарата Хитозар неэффективно для защиты растений от этого заболевания.

3. В условиях Южной лесостепи Республики Башкортостан поражение яровой и озимой пшеницы возбудителем твердой головни повышает степень распространения и развития корневых гнилей у этих культур.

4. Влияние степени развития корневых гнилей яровой пшеницы на показатели структуры урожайности «число зерен в колосе», «масса зерен 1 колоса», «масса 1000 зерен» характеризуется отрицательной прямолинейной зависимостью. При обработке семян исследованными препаратами на основе хитозана с увеличением степени развития болезни от нуля до двух баллов значения указанных показателей снижаются больше, чем в контроле. При применении фунгицида Дивиденд стар аналогичная зависимость наблюдается лишь у относительно устойчивого к корневым гнилям сорта Башкирская 24 в сравнении с восприимчивым Жница.

5. Слабое поражение пшеницы корневыми гнилями (не выше одного балла) может повышать содержание белка в зерне биологического урожая и не влиять на содержание крахмала. Обработка семян фунгицидом Дивиденд стар способна сохранять такую зависимость при развитии болезни до показателя два балла.

6. Из исследованных микробиологических препаратов по показателям эффективности защиты растений от твердой головни и корневых гнилей, а также повышения урожайности зерна наиболее эффективными являются биофунгициды на основе новых эндофитных антагонистических штаммов B. subtilis 11ВМ (ВНИИСХМ №524) и 871РН.

Рекомендации. Биопрепараты на основе новых штаммов B. subtilis 11ВМ (ВНИИСХМ №524) и 871РН рекомендуются для регистрационных испытаний на посевах, соответственно, яровой и озимой пшеницы на территории Российской Федерации и дальнейшего их включения в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов…

Литература

Работы соискателя, опубликованные по теме диссертации в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Иргалина Р.Ш., Хайруллин Р.М., Исаев Р.Ф. Эффективность препарата фитохит-Т в защите пшеницы от возбудителя твердой головни Tilletia caries (DC) Tul. // Вестник Казанского ГАУ. - 2008. - №3. - С.91-92.

2. Хайруллин Р.М., Минина Т.С., Загребин И.А., Уразбахтина Н.А. Иргалина Р.Ш. Эффективность новых эндофитных штаммов Bacillus subtillis в повышении устойчивости пшеницы к болезням // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - №2. - С.133-135.

3. Хайруллин Р.М., Егоршина А.А., Лукьянцев М.А., Уразбахтина Н.А. Сахабутдинова А.Р., Иргалина Р.Ш. Биологические особенности эндофитных штаммов Bacillus subtilis как перспективной основы новых биопрепаратов // Аграрная Россия. - 2011. - №1. - С.49-53.

Научные статьи, опубликованные в иных изданиях:

1. Исаев Р.Ф., Золотов А.Л., Иргалина Р.Ш. Изучение иммунологической реакции ряда перспективных для РБ сортов яровой пшеницы к возбудителям бурой ржавчины, твердой головни и корневых гнилей // Материалы 110-й научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки - производству». - Уфа: БашГАУ, 2004. - С. 81-84.

2. Исаев Р.Ф., Суняйкин Р.С., Самигуллин С.Н., Иргалина Р.Ш. Иммунологическая оценка селекционных линий яровой мягкой пшеницы в отношении наиболее вредоносных фитопатогенов в условиях РБ // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России». - Уфа: БашГАУ, 2003. - С. 172-174

3. Загребин И.А., Туктаров М.Ф., Исаев Р.Ф., Иргалина Р.Ш. Эффективность применения новых биопрепаратов на посевах пшеницы // Материалы научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы». - Уфа: БашГАУ, 2005. - С.11 - 14.

4. Хайруллин Р.М., Исаев Р.Ф., Тютерев С.Л., Иргалина Р.Ш. Эффективность защиты пшеницы от семенной инфекции препаратом Фитохит Т // Материалы Второго Всероссийского съезда по защите растений «Фитосанитарное оздоровление экосистем». - С-Пб.: ВИЗР, 2005. - Т.2. - С.287-289.

5. Исаев Р.Ф., Гришина Л.И., Иргалина Р.Ш. Влияние биологических препаратов на фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в условиях Южного Урала // Материалы Всероссийской научно-практической конференции в рамках ХVI Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2006» «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»». - Уфа: БашГАУ, 2006. - Ч.5. - С. 128-131.

6. Иргалина Р.Ш., Хайруллин Р.М., Тютерев С.Л., Исаев Р.Ф. Защитный эффект препарата Фитохит Т на посевах пшеницы в условиях Республики Башкортостан // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Индуцированный иммунитет сельскохозяйственных культур - важное направление в защите растений». - Большие Вяземы Московской обл., 2006. - С.88-89.

7. Хайруллин Р.М, Нурлыгянов Р.Б., Тютерев С.Л., Иргалина Р.Ш. Качество зерна пшеницы при обработке семян препаратами и разной степени поражения растений корневыми гнилями // Там же. - С.90-91.

8. Хайруллин Р.М., Тютерев С.Л., Иргалина Р.Ш. Влияние препаратов на основе хитозана на показатели продуктивности пшеницы при поражении корневыми гнилями // Там же. - С.92-93.

Размещено на Allbest.ru