Вплив гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс на таксономічне різноманіття мікроміцетних комплексів у кореневій зоні соняшника

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВПЛИВ ГЕРБІЦИДУ ЄВРО-ЛАЙТНІНГ ПЛЮС НА ТАКСОНОМІЧНЕ РІЗНОМАНІТТЯ МІКРОМІЦЕТНИХ КОМПЛЕКСІВ У КОРЕНЕВІЙ ЗОНІ СОНЯШНИКА

Н.І. Костюченко1, В.О. Лях1,2

1 Запорізький національний університет

2 Інститут олійних культур НААН

У статті наведено результати вивчення впливу різних концентрацій гербіциду імідазолінонової групи Євро-Лайтнінг Плюс на таксономічну структуру і видове різноманіття мікоценозів кореневої зони соняшника. Встановлено, що під дією препарату відбулась перебудова мікоценозів кореневої зони соняшника, яка призвела до зменшення в 2 рази порівняно з контролем видового різноманіття мікобіоти. Результатами досліджень встановлено збільшення частки токсичних та умовно патогенних мікроміцетів, яка складала після обробки гербіцидом з дозою 1,2 л/га і 2,5 л/га відповідно 50,0% і 40,0% від усіх виділених видів, що перевищувало показники в контролі (34,5 %) і ґрунті міжрядь (25,0 і 35,7 %). Встановлено, що видовий склад мікобіоти ризосфери контрольних рослин і після обробки гербіцидом був подібним лише на 51-53%, тоді як кількість спільних видів у ризосфері дослідних рослин становила 83 %.

Ключові слова: соняшник, гербіцид, ґрунт, ризосфера, міжряддя, мікроскопічний гриб, видове різноманіття.

гербіцид імідазоліноновий соняшник

ВЛИЯНИЕ ГЕРБИЦИДА ЕВРО-ЛАЙТНИНГ ПЛЮС НА ТАКСОНОМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МИКРОМИЦЕТНЫХ КОМПЛЕКСОВ В КОРНЕВОЙ ЗОНЕ ПОДСОЛНЕЧНИКА

Н.И.Костюченко1, В.А. Лях1,2

1 Запорожский национальный университет 2

В статье приведены результаты изучения влияния разных концентраций гербицида имидазолиноновой группы Евро-Лайтнинг Плюс на таксономическую структуру и видовое разнообразие микоценозов корневой зоны подсолнечника. Результатами исследований установлено, что под действием препарата произошла перестройка микоценозов корневой зоны подсолнечника, которая привела к уменьшению в 2 раза по сравнению с контролем видового разнообразия. Установлена тенденция увеличения доли токсичных и условно патогенных микромицетов, которая составляла после обработки гербицидом с дозой 1,2 л/га и 2,5 л/га соответственно 50,0 % і 40,0 % от всех выделенных видов, что превышало показатели в контроле (34,5%) и почве междурядий (25,0 и 35,7 %). Установлено, что видовой состав микобиоты ризосферы контрольных растений и после обработки гербицидом был подобным на 51-53 %, тогда как количество общих видов в ризосфере опытных растений составляло 83 %.

Ключевые слова, подсолнечник, гербицид, почва, ризосфера, междурядье, микроскопический гриб, видовое разнообразие.

Вступ. Використання гербіцидів має неоднозначний вплив на ґрунтову мікрофлору, адже відомо (Brovko et al. 2017; Chabaniuk et al. 2016), що реакція мікробних угрупувань залежить від ґрунтово-кліматичних умов і хімічного складу пестицидів. Одні пестициди швидко перетворюються на менш шкідливі сполуки, інші - акумулюються в ґрунті, що спостерігається при використанні одних і тих самих препаратів. Нагромадження пестицидів у ґрунті призводить до зменшення врожайності культур, оскільки має безпосередній вплив на родючий шар ґрунту. Наслідком накопичення отрутохімікатів є зростання загальної токсичності ґрунтів, що особливо помітно в агроценозах, де природна рослинність вилучається і переважає монокультура. При їх систематичному застосуванні спостерігається негативний вплив на динаміку вмісту фосфору, нітратного азоту, обмінного калію. Деградація ґрунтів також є наслідком застосування пестицидів, про що свідчить погіршення фізичних, біологічних та агрохімічних властивостей ґрунту.

Застосування пестицидів призводить до порушення балансу ґрунтової мікрофлори в агроценозах, що бере участь у трансформації вуглецю й азоту, оскільки навіть невеликі дози внесених препаратів зменшують активність ґрунтових ферментів, зокрема уреази (Brovko et al. 2017; Chabaniuk et al. 2016). Пестициди, які акумулюються в ґрунті, можуть як інгібувати, так і стимулювати розвиток корисної ґрунтової мікрофлори. Проте, нераціональне застосування пестицидів може стимулювати розвиток фітотоксичних форм бактерій і грибів.

Препарати для захисту рослин можуть збільшувати або зменшувати щільність певних патогенів (Kostyuchenko and Svidovska 2018), змінювати механізми захисту рослини та взаємодію між грибами та коренями рослин (ризосфери). Ґрунтова мікробіота володіє вибірковою чутливістю до гербіцидів. Зазвичай обробка хімічними препаратами призводить до знищення певних родів мікроорганізмів, які є чутливими. Проте деякі з них здатні утилізувати гербіциди, використовуючи їх як джерело енергії. Відомим є той факт, що ефект від впливу гербіцидів залежить не лише від хімічного складу препарату, а й від терміну його застосування, мікрофлори ґрунту, pH, вологості, температури, типу ґрунту і вмісту в ньому органічних сполук (Brovko et al. 2017).

Євро-Лайтнінг Плюс - гербіцид імідазолінонової групи, який ефективно застосовується для знищення широкого спектру однодольних та дводольних бур'янів, зокрема, амброзії, вовчка, осоту. Препаративна форма являє собою водний розчин, діючими речовинами якого є імазапір (7,5 г/л) та імазамокс (16,5 г/л), які поглинаються листям та проникають через кореневу систему й пересуваються ксилемою і флоемою рослин. Гербіцид діє як інгібітор ензиму ацетогідроксиацидсинтази, або ацетолактатсинтази, який каталізує утворення амінокислот лейцину, валіну, ізолейцину. Пригнічення дії ферменту сприяє зниженню синтезу амінокислот та загибелі бур'янів. Розкладання препарату в ґрунті відбувається мікробіологічно (Recommendations ... 2017).

Нашими дослідженнями (Kostyuchenko and Lyakh 2018) встановлена загальна тенденція зниження чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів зі зростанням дози гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс: амоніфікаторів у 1,3-1,5 рази, мікроорганізмів, що утилізують органічний азот - у 1,5-3 рази, педотрофів - у 1,7-2,5 рази, оліготрофів - у 1,3-1,5 рази, мікроскопічних грибів - у 2,0-2,9 рази, що свідчать про значний негативний вплив препарату на біологічну активність ґрунтової мікрофлори.

Метою наших досліджень було з'ясування впливу різних концентрацій препарату імідазолінової групи Євро-Лайтнінг Плюс на таксономічне різноманіття мікроміцетних комплексів агроценозів соняшника при вирощуванні його на богарі.

Матеріали та методи досліджень

Дослідження проводились у 2017-2018 роках. Досліджувались зразки ґрунту, відібрані з експериментальних ділянок зі створення штучного інфекційного фону і апробації засобів захисту рослин Інституту олійних культур НААН України. Ґрунт - чорнозем звичайний малогумусний вилугуваний. Агротехніка вирощування - загальноприйнята для зони південного Степу України.

Зразки ґрунту для аналізу відбирали з ризосфери рослин і ґрунту міжрядь у кінці вегетації соняшнику за варіантами: 1 - контроль (ризосферний ґрунт без внесення гербіциду), 2 - ризосферний ґрунт після обробки гербіцидом Євро- Лайтнінг Плюс з дозою 1,2 л/га; 3 - ґрунт міжрядь (1,2 л/га); 4 - ризосферний ґрунт (2,5 л/га); 5 - ґрунт міжрядь (2,5 л/га). Термін обробки - фаза 2-4 справжніх листків соняшника.

Відбір ґрунтових зразків, виділення, культивування, облік мікроскопічних грибів проводили за загальноприйнятими в ґрунтовій мікробіології методиками. Зразки ґрунту для аналізу відбирали у фазі повної стиглості рослин. Для виділення з ґрунту мікроскопічних грибів використовували загальноприйнятий метод серійних розведень з наступним висівом ґрунтової суспензії на щільне поживне середовище Чапека-Докса (Zvyagintsev 1991). Метод посіву - глибинний, розведення суспензії 1:1000. Тривалість культивування грибів 7-14 діб у термостаті за температури 28оС. Повторність досліду - п'ятиразова.

Ідентифікацію мікроорганізмів проводили, використовуючи визначники і оригінальні роботи (Bilaj and Koval 1988; Litvinov 1967; Satton et al. 2001). Для характеристики подібності видового складу мікобіоти розраховували коефіцієнт Соренсена (Cs) (Megarran 1992). Достовірними показниками подібності при порівнянні видового складу двох різних асоціацій вважали такі, за яких коефіцієнт Соренсена становив понад 50 %.

Статистичну обробку отриманих даних проводили з використанням пакету прикладних програм Microsoft Excel 2013.

Результати досліджень та їхнє обговорення

З відібраних ґрунтових зразків було виділено і проаналізовано 1423 ізоляти мікроскопічних грибів (33 види з 13 родів). Таксономічна структура мікобіоти представлена відділами Zygomycota - 4 види з 2 родів (12 % видового багатства) і Deuteromycota - 29 видів з 11 родів. У досліджуваних зразках найбільшою кількістю видів представлені роди Aspergillus - 8 видів (майже 24,5 % видового багатства ) і Penicillium - 7 видів (21,2% видового багатства). Рід Fusarium представлений 4 видами, рр. Paecilomyces і Verticillium - по 2 види, інші 6 родів включають по 1 виду, що складає 18,2 % родового різноманіття виявленої мікобіоти.

Серед представників різних таксономічних груп, що входять до складу ґрунтових мікроміцетів, гриби відділу Zygomycota (клас Zygomycetes) складають відносно невелику частку від загального числа видів, проте вони постійно присутні в ґрунті, де приймають участь у процесах мінералізації органічних речовин і є постійним компонентом ґрунтової мікобіоти.

Проведений аналіз таксономічної структури досліджуваних мікоценозів виявив як кількісні, так і якісні відмінності родового і видового складу грибів- мікроміцетів у ризосфері соняшника та ґрунті міжрядь за дії різних доз гербіциду.

Встановлено, що більш різноманітними за видовим складом були мікоценози ризосфери контрольних рослин, де нами виявлено 29 видів мікроскопічних грибів з 12 родів. Видове різноманіття ґрунту ділянок, що оброблялись гербіцидом, виявилось менш широким і було представлено відповідно 21 видом з 10 родів (доза препарату 1,2 л/га) і 20 видами з 11 родів (доза препарату 2,5 л/га). У цілому, як свідчать дані таблиці 1, застосування гербіциду призвело до скорочення майже вдвічі порівняно з контролем видового різноманіття як в ризосфері соняшника, так і в ґрунті міжрядь.

Комплекс типових видів грибів у зразках ґрунту з досліджуваних ділянок формували представники родів Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Fusarium, Paecilomyces, Penicillium, Trichoderma, Mucor, Rhizopus, Verticillium і Mycelia sterilia. Мікроскопічні гриби, що виявлені в процесі проведеного дослідження, належать до різних еколого-трофічних груп, з яких найбільш чисельна - сапротрофні мікроміцети (біля 73 % видового різноманіття).

Типовими видами, що формували мікоценоз ризосфери контрольних рослин соняшнику виявилися представники р. Aspergillus (A. alliaceus, A. candidus, A. melleus, A. niger, A. niveus, A. ustus) і р. Penicillium (P. canescens, P. crustosum, P. nigricans P. solitum, P. thomii P. digitatum), з яких A. ustus,

P. canescens і P. digitatum не зустрічались в інших варіантах. Крім зазначених видів мікроміцетів, у контрольних зразках ґрунту були виявлені види Acremonium charticola var. subglutinans і Mucor hiemalis, які не виділялися з ризосфери соняшника і міжрядь, що оброблялися гербіцидом.

Фітопатогенний комплекс у ризосфері контрольних і дослідних рослин соняшнику формували мікроміцети зі світлим міцелієм - Mycelia sterilia (white), Verticillium album, Verticillium sp., Fusarium moniliforme var. lactis, F. moniliforme var. subglutinans, F. oxysporum var. orthoceras. Серед представників родини Dematiaceae, які здатні утворювати меланіни й існувати в найнесприятливіших умовах середовища, типовими в ризосфері контрольних рослин були гриби роду Cladosporium (Cl. cladosporioides), тоді як у ризосфері дослідних рослин - Alternaria helianthi. Мікроміцети вказаних родів уражують зазвичай ослаблені рослини, викликаючи в'янення, всихання, пліснявіння плодів і насіння, гнилі коренів і стебла, плямистість листя (Egorova et al. 2015).

Нашими дослідженнями встановлено скорочення видового різноманіття роду Penicillium до 1-2-х видів у ризосфері дослідних рослин соняшника і відсутність представників даного роду в зразках ґрунту міжрядь після обробки гербіцидом з дозою 2,5 г/л. Проте, слід зазначити, що нами були виявлені 2 види р. Aspergillus (A. ochraceus, Aspergillus sp. 1), які не зустрічалися в контролі.

У цілому, у ризосфері соняшника і ґрунті міжрядь, що оброблялися гербіцидом, скорочувалось видове різноманіття за рахунок рідко зустрічних грибів-сапрофітів родів Acremonium, Verticillium, Trichoderma і Paecilomyces, до якого належить ентомопатогенний вид Paecilomyces lilacinus - збудник мікозів комах.

Як видно з таблиці 1, на тлі зниження чисельності аборигенних видів у ризосфері дослідних рослин зростала частка фітопатогенних грибів, яка складала після обробки гербіцидом з дозою 1,2 л/га і 2,5 л/га відповідно 50 і 40 % від усіх виділених видів, що перевищувало показники в контролі (34,5%) і ґрунті міжрядь (25,0 і 35,7%).

Таблиця 1

Вплив гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс на видовий склад мікроміцетів кореневої зони соняшника (2017 р.)