Биологическая защита сои в условиях восточной части лесостепи Украины
Бесплатный доступ
Проведена оценка влияния биологических препаратов биополицид, ризоплан и хетомик в сравнении с химическим протравителем витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) на распространение и развитие корневых гнилей сои, а также на хозяйственно ценные показатели культуры. Исследовано влияние препаратов на ограничение развития возбудителей болезни в условиях in vitro и полевых. В условиях in vitro выявлена высокая степень эффективности препаратов Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) и Хетомик на ограничение развития мицелия гриба. Однако установлено негативное влияние эталонного препарата 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) на урожайность культуры и позитивное влияние биологических препаратов при обработке ими семян сои.
Соя, фузариоз, биологическая защита
Короткий адрес: https://sciup.org/142151139
IDR: 142151139
Текст научной статьи Биологическая защита сои в условиях восточной части лесостепи Украины
Введение. На сое зарегистрированы более 45 болезней, которые вызываются грибами, бактериями и вирусами. Наиболее вредоносны болезни всходов, корневой системы, листовой поверхности, особенно те, что вызывают пятнистость листьев [1]. Корневая гниль — заболевание корневой системы, корневой шейки и нижней части стеблей растений. Болезнь может проявляться на растениях на протяжении всей вегетации. Особенно вредоносна фузариозная корневая гниль, возбудителями которой являются некоторые виды рода Fusarium . К наиболее патогенным и часто встречающимся относятся Fusarium solani (Mart.) App. et
Wr., Fusarium oxysporum Schlecht., Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc., Fusarium heterosporum Nees. [2].
Агротехнические и организационнохозяйственные мероприятия предупреждают массовое развитие основных болезней и вредителей, обеспечивают повышение валовых сборов возделываемой культуры. Для надежной защиты посевов часто возникает необходимость в специальных химических обработках [1].
Однако на современном уровне ведения агропроизводства решить задачу борьбы с болезнями только посредством массового применения химических пестицидов невозможно. Во многих случаях хорошим дополнением к химическому методу служит использование биологических средств, которое наряду с сохранением урожая обрабатываемых культур способствует снижению загрязнения среды и сельскохозяйственной продукции и препятствует появлению резистентности у возбудителей болезней.
Российские ученые являются пионерами в развитии биометода. Первый в мире биопрепарат был создан И.И. Мечниковым более 100 лет назад, и это положило начало развитию микробиологического метода защиты растений [3].
В настоящее время во ВНИИМК (г. Краснодар) Л.В. Маслиенко и другими учеными ведется разработка биологического метода защиты сельскохозяйственных культур от болезней [4; 5]. В частности разрабатываются микробиопрепараты для снижения вредоносности заболеваний сои и их совместное применение с химическими фунгицидами для интегрированной защиты культуры [6].
Цель и задачи. Целью наших исследований было определение влияния биопрепаратов на показатели всхожести семян сои в лабораторных условиях, а также их эффективности против развития корневых гнилей в полевых условиях. Нами было оценено влияние микробиологических препаратов на непосредственно культуру гриба Fusarium sрp. in vitro.
Материалы и методы . Исследования проводили в условиях лаборатории устойчивости растений к биотическим факторам ИР им. В.Я. Юрьева НААН. Использовали биологические препараты Биополицид, Ризоплан и Хетомик. Бактериальный препарат Биополицид предназначен для предотвращения грибных заболеваний корневой системы. Действующее вещество — споровые бактерии Penibacillus polymyxa П, концентрация не менее 5–6 × 109 КОЕ/мл. Препарат разработан, зарегистрирован и производится на Южной опытной станции ИСХМ НААН, Украина. Препарат Ризоплан создан на основе бактерии Pseudomonas fluorescens АР 33. Препаративная форма –– культуральная жидкость с титром 2 × 109 КОЕ/мл, разработан и зарегистрирован НИИ генетики и цитологии АН Беларуси. В Украине Ризоплан производит компания ООО «БИОЗАР». Микробный препарат Хето-мик создан на основе природного штамма гриба-антагониста Chaetomium cochliodes 3250, титр 1–2 × 109 КОЕ/г. Изготавливается лабораторным способом. Оригина-тором и производителем препарата является Институт сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного производства НААН, Украина.
При этом эталонным вариантом был Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л), контролем — семена, обработанные водой. Все варианты обработки семян проводили на сое сорта Романтика. Всхожесть семян определяли согласно общепринятой методике [7]. Биологическую эффективность препаратов определяли по формуле [8]:
1 О О X ( Рк - Рд )
где Е – биологическая эффективность, %;
Р к – показатель развития болезни на контроле;
Р д – показатели развития болезни на опытном участке.
Для выявления фузариозных гнилей отбирали по 100 растений с каждого ва- рианта в трехкратном повторении. Интенсивность поражения гнилями определяли по шкале, приведенной в методических указаниях «Методика выявления, учета и прогноза вредителей и болезней зернобобовых культур» [9].
Пораженность сои корневыми гнилями определяли по побуревшей площади корней:
0 – здоровые растения;
-
1 – слабое побурение, почернение корневой шейки или основания стебля;
-
2 – побурение или почернение корневой шейки и основания стебля, загнивание стержневых и боковых корней охватывает до 50 % их поверхности;
-
3 – сильное побурение, свыше 50 %, на пораженных тканях белый, серый, бурый налет, растения низкорослые, легко вырываются из почвы;
-
4 – очень сильное поражение, свыше 75 % поверхности, растения увядают и гибнут.
При учете болезней сои определяли наиболее важные показатели фитопатологической оценки посевов – распространенность и интенсивность (степень развития болезни).
В условиях лаборатории испытывали действие биологических препаратов на степень роста чистой культуры патогенов популяции Fusarium spp. в соответствии с методикой [10], разработанной в ВИЗР. При этом культивировали их на агаризи-рованой среде (картофельно-глюкозный агар) с введением в неё препаратов.
Статистическую обработку полученных результатов проводили по методике Б. А. Доспехова [11].
Результаты исследований . При обработке семян препаратами наиболее позитивное влияние на их всхожесть оказывали Ризоплан и Хетомик. Энергия прорастания семян в варианте с Ризопла-ном колебалась в пределах 82,0–89,3 %, в варианте с Хетомиком – 82,3–91,0 %. Эти показатели, в среднем за три года, при обработке Витаваксом 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (83,7%) и Ризопланом (82,4 %)
не сильно отличались от контроля (81,5%). Все вышеуказанные препараты имели одинаковое влияние на лабораторную всхожесть семян (от 94,2 до 94,9 %).
Полевая всхожесть семян при обработке биологическими препаратами повышалась в среднем за три года на 3,9–10,1 % в сравнении с контрольным вариантом (77,5 %). При использовании эталонного препарата Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) всхожесть семян повышалась на 14,4 % (табл. 1).
Таблица 1
Зависимость всхожести семян сои сорта Романтика от обработки биопрепаратами
Вариант |
Год |
Энергия прорастания семян, % |
Всхожесть семян, % |
|
лабо-ратор-ная |
полевая |
|||
Контроль (вода) |
2010 |
84,0 |
95,0 |
81,0 |
2011 |
82,0 |
92,8 |
77,7 |
|
2012 |
78,5 |
89,0 |
73,9 |
|
среднее |
81,5 |
92,3 |
77,5 |
|
Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (эталон) |
2010 |
86,3 |
95,3 |
92,4 |
2011 |
84,3 |
93,0 |
91,1 |
|
2012 |
80,5 |
94,3 |
92,2 |
|
среднее |
83,7 |
94,2 |
91,9 |
|
Биополицид (5–6 × 109 КОЕ/мл) |
2010 |
84,5 |
95,8 |
84,3 |
2011 |
83,0 |
94,5 |
79,8 |
|
2012 |
79,8 |
92,3 |
80,0 |
|
среднее |
82,4 |
94,2 |
81,4 |
|
Хетомик (1–2 × 109 КОЕ/г) |
2010 |
88,0 |
97,0 |
89,7 |
2011 |
91,0 |
94,8 |
85,3 |
|
2012 |
82,3 |
92,8 |
87,8 |
|
среднее |
87,1 |
94,9 |
87,6 |
|
Ризоплан (2 × 109 КОЕ/мл) |
2010 |
84,8 |
96,0 |
87,4 |
2011 |
89,3 |
94,5 |
80,4 |
|
2012 |
82,0 |
92,5 |
81,2 |
|
среднее |
85,4 |
94,3 |
83,0 |
Обработка семян биопрепаратами по-разному влияла и на развитие корневых гнилей на протяжении всего периода вегетации культуры (табл. 2). В среднем за 2010–2012 гг. в вариантах Хетомик, Био-полицид, Ризоплан выявлено уменьшение развития болезни на всходах в 1,9; 1,8 и 1,7 раза по сравнению с контролем, где уровень развития составлял 5,7 %. В фазе цветения развитие болезни при обработке семян данными биологическими препаратами было в 1,6; 1,2 и 1,4 раза меньше контрольного варианта (10,6 %). В фазе созревания — в 1,3; 1,2 и 1,2 раза меньше контроля (26,7 %).
Таблица 2
Влияние биопрепаратов на распространение и развитие фузариозных корневых гнилей у сои сорта Романтика
Вариант |
Год |
Пораженность растений по фазам развития, % |
Урожай-ность, т/га |
± к контр олю, т/га |
|||||
всходы |
цветение |
созревание |
|||||||
P |
R |
P |
R |
P |
R |
||||
Контроль (вода) |
2010 |
11,3 |
3,4 |
16,3 |
5,2 |
12,7 |
5,2 |
1,04 |
– |
2011 |
14,0 |
6,0 |
36,7 |
12,5 |
96,7 |
49,2 |
2,94 |
– |
|
2012 |
23,3 |
7,6 |
38,3 |
14,2 |
61,3 |
25,8 |
1,51 |
– |
|
среднее |
16,2 |
5,7 |
30,4 |
10,6 |
56,9 |
26,7 |
1,83 |
– |
|
Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (эталон) |
2010 |
4,3 |
1,4 |
7,0 |
2,8 |
9,3 |
3,4 |
0,98 |
-0,06 |
2011 |
5,0 |
1,3 |
16,7 |
4,2 |
83,3 |
42,5 |
2,87 |
-0,07 |
|
2012 |
6,3 |
1,7 |
21,7 |
5,8 |
48,7 |
16,7 |
1,40 |
-0,11 |
|
среднее |
5,2 |
1,5 |
15,1 |
4,3 |
47,1 |
20,9 |
1,75 |
-0,08 |
|
Биополи- цид (5–6 ×109 КОЕ/ мл) |
2010 |
7,7 |
2,3 |
13,7 |
4,3 |
9,7 |
3,8 |
1,11 |
0,07 |
2011 |
10,0 |
3,5 |
30,0 |
9,2 |
90,0 |
44,2 |
2,83 |
-0,11 |
|
2012 |
11,7 |
3,8 |
27,0 |
9,4 |
55,0 |
20,3 |
1,58 |
0,07 |
|
среднее |
9,8 |
3,2 |
23,6 |
8,5 |
51,6 |
22,8 |
1,84 |
0,01 |
|
Хетомик (1–2 × 109 КОЕ/г) |
2010 |
7,0 |
2,1 |
10,7 |
3,8 |
8,7 |
3,5 |
1,03 |
-0,01 |
2011 |
8,0 |
3,0 |
26,7 |
6,7 |
86,7 |
40,8 |
2,90 |
-0,04 |
|
2012 |
12,3 |
3,9 |
32,0 |
9,7 |
50,3 |
17,8 |
1,55 |
0,04 |
|
среднее |
9,1 |
3,0 |
23,1 |
6,7 |
48,6 |
20,7 |
1,83 |
0,0 |
|
Ризоплан (2 × 109 КОЕ/мл) |
2010 |
7,3 |
2,4 |
14,0 |
4,2 |
11,7 |
4,3 |
1,05 |
0,01 |
2011 |
9,0 |
3,3 |
30,0 |
8,3 |
86,7 |
43,3 |
2,85 |
-0,09 |
|
2012 |
12,3 |
4,3 |
33,3 |
10,2 |
54,3 |
19,1 |
1,51 |
0,0 |
|
среднее |
9,5 |
3,3 |
25,8 |
7,6 |
50,9 |
22,2 |
1,80 |
-0,03 |
|
НСР 05 |
0,09 |
– |
Примечание: Р – распространенность, R – развитие.
Полученные нами результаты исследований свидетельствуют о равноценном защитном действии всех биопрепаратов на ранних этапах онтогенеза (в фазе всходов). Что касается эталонного варианта, то при его использовании развитие болезни в фазе всходов уменьшалось в 3,8 раза, в фазе цветения – 2,5, а в фазе созревания – в 1,3 раза, что равноценно биологическому препарату Хетомик. Несмотря на значительное снижение уровня болезни, урожайность в варианте с обработкой семян Витаваксом 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) была 1,75 т/га. В контрольном варианте и при применении биопрепаратов она колебалась от 1,80 до 1,84 т/га, что не имело существенной разницы.
По результатам подсчета биологической эффективности применения препаратов установлено, что в среднем за годы исследований наибольшую эффектив- ность показал Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) – 53,6 % (табл. 3). Так, в фазе всходов его эффективность составляла 73,7 %, в фазе цветения – 59,4 , в фазе созревания – 27,8 %.
Таблица 3
Биологическая эффективность биопрепаратов против фузариозных корневых гнилей на сое сорта Романтика, 2010–2012 гг.
Вариант |
Год |
Эффективность по фазам развития, % |
Среднее за вегетацию |
||
всходы |
цветение |
созревание |
|||
Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (эталон) |
2010 |
58,8 |
46,2 |
34,6 |
46,5 |
2011 |
78,3 |
66,4 |
13,6 |
52,8 |
|
2012 |
77,6 |
59,2 |
35,3 |
57,4 |
|
среднее |
73,7 |
59,4 |
27,8 |
53,6 |
|
Биополицид (5–6 × 109 КОЕ/мл) |
2010 |
32,4 |
17,3 |
26,9 |
25,5 |
2011 |
41,7 |
26,4 |
10,2 |
26,1 |
|
2012 |
50,0 |
33,8 |
21,3 |
35,0 |
|
среднее |
43,9 |
19,8 |
19,5 |
27,7 |
|
Хетомик (1–2 × 109 КОЕ/г) |
2010 |
38,2 |
26,9 |
32,7 |
32,6 |
2011 |
50,0 |
46,4 |
17,1 |
37,8 |
|
2012 |
48,7 |
31,7 |
31,0 |
37,1 |
|
среднее |
47,4 |
36,8 |
26,9 |
37,0 |
|
Ризоплан (2 × 109 КОЕ/мл) |
2010 |
29,4 |
19,2 |
17,3 |
22,0 |
2011 |
45,0 |
33,6 |
12,0 |
30,2 |
|
2012 |
43,4 |
28,2 |
26,0 |
32,5 |
|
среднее |
42,1 |
28,3 |
18,4 |
29,6 |
Эффективность биологических препаратов в среднем за вегетацию была в пределах 27,7–37,0 %, что значительно ниже эталонного варианта. В фазе всходов разница между Витаваксом 200 ФФ ВСК (200+200 г/л) и Биополицидом составляла 29,8 %, Хетомиком – 26,3, Рио-планом – 31,6 %; в фазе цветения – соответственно 39,6 %, 22,6, 31,1 %; в фазе созревания – соответственно 8,3 %, 0,9; 9,4%.
Таким образом, наибольшую биологическую эффективность среди биопрепаратов показал Хетомик.
В результате исследований структуры урожая установлено, что биологическая урожайность в контрольном варианте составляла 1,93 т/га, а при использовании протравителя Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) – 1,83 т/га (в пределах ошибки опыта). В вариантах с использованием биологических препаратов Ризоплан, Хе-томик и Биополицид урожайность коле- балась от 1,91 до 2,03 т/га (табл. 4), что также в пределах ошибки опыта. Тем не менее, если сравнивать урожайность в варианте с использованием Витавакса 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) и Биополицида, то разница между ними была существенной (1,83 и 2,03 т/га соответственно) и составила 0,2 т/га (НСР05 = 0,11).
Относительно таких показателей, как количество бобов, семян, массы семян с одного растения и массы 1000 семян, то в сравнении с другими вариантами с наилучшей стороны себя зарекомендовал биологический препарат Хетомик. Результаты испытаний других препаратов по данным показателям были ниже контроля, и лишь по массе 1000 семян отмечено превышение (149,7–155,4 г) относительно контроля (146,5 г).
Таблица 4
Показатели структуры урожая сои сорта Романтика в зависимости от обработки биопрепаратами
Вариант |
Высота стебля, см |
Количество бобов, шт./раст. |
Количество семян, шт./раст. |
Масса семян с растения, г |
Масса 1000 семян, г |
Биологическая урожайность, т/га |
Контроль (вода) |
78,4 |
17,7 |
25,3 |
3,7 |
146,5 |
1,93 |
Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (эталон) |
82,4 |
16,5 |
22,3 |
3,3 |
154,8 |
1,83 |
Биополицид (5–6 × 109 КОЕ/мл) |
81,9 |
17,0 |
24,0 |
3,6 |
155,4 |
2,03 |
Хетомик (1–2 × 109 КОЕ/г) |
81,2 |
18,1 |
25,1 |
3,7 |
159,2 |
1,98 |
Ризоплан (2 × 109 КОЕ/мл) |
79,3 |
16,2 |
22,6 |
3,3 |
149,7 |
1,91 |
НСР 05 |
4,0 |
1,5 |
1,6 |
0,2 |
2,0 |
0,11 |
В результате лабораторной оценки эффективности препаратов в ограничении развития возбудителей болезни сои установлено, что рост мицелия грибов рода Fusarium spp. полностью угнетался при введении в питательную среду Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) и Хетомик. Биополицид и Ризоплан ограничивали рост гриба на 64,6 и 39,6 % соответственно (табл. 5). Низкий процент влияния по- следних препаратов, возможно, связан с их составом (бактерии Penibacillus poly-myxa П., Pseudomonas fluorescens АР-33), который угнетался составом питательной среды (КГА), способствующей лучшему росту грибной флоры, а не бактериальной. Второй фактор, повлекший низкое ограничение роста патогена в условиях in vitro, что бактерии обеспечивают защитный эффект, заселяя ризосферу молодого растения, выделяя при этом антибиотики и вещества, которые стимулируют рост и развитие именно растения.
Таблица 5
Влияние биопрепаратов на степень роста патогена Fusarium spp. in vitro
Год |
Степень ограничения роста мицелия, % к контролю |
|||
Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) (эталон) |
Биополицид (5–6 × 109 КОЕ/мл) |
Хетомик (1–2 × 109 КОЕ/г) |
Ризоплан (2 × 109 КОЕ/мл) |
|
2010 |
100 |
53,2 |
99,9 |
34,4 |
2011 |
100 |
71,6 |
100 |
35,3 |
2012 |
100 |
69,1 |
100 |
49,1 |
Среднее |
100 |
64,6 |
100 |
39,6 |
Выводы. В условиях восточной части лесостепи Украины обработка семян сои перед посевом препаратом Витавакс 200 ФФ ВСК (200+200 г/л) способствовала повышению полевой всхожести в среднем за три года на 14,4 % по сравнению с контрольным вариантом. Биологические препараты Биополицид, Ризоплан были менее эффективными, так как их применение при обработке семян обеспечивало повышение полевой всхожести на 3,9 и 5,5 % соответственно. Хетомик способствовал повышению полевой всхожести на 10,1 %, что свидетельствует о его большей эффективности по сравнению с другими биопрепаратами.
Ограничение распространенности фу-зариозных корневых гнилей в период вегетации на 12,0 % и развития на 5,4 % обеспечивал препарат Витавакс 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л). При этом доля пораженных растений составляла 34,5 %, а
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (155–156), 2013
развитие болезни – 14,3 %. Биологические препараты снижали распространенность заболевания на 5,8–7,6 %, а развитие болезни – на 2,8–4,2 %.
Биологическая эффективность Вита-вакса 200 ФФ ВСК (200 + 200 г/л) за период вегетации сои составила 53,6 %. Среди биопрепаратов наиболее эффективным был Хетомик (37,0 %), а Биопо-лицид и Ризоплан показали эффективность в пределах 27,7 и 29,6 %.
Показатели структуры урожая при обработке семян сои исследованными препаратами не имели существенных различий, кроме массы 1000 семян, у которой отмечено повышение значений по сравнению с контролем (146,5 г) на 3,2– 12,7 %.
Степень развития мицелия Fusarium spp. in vitro на 100 % ограничивали Вита-вакс 200 ФФ ВСК (200+200 г/л) и Хето-мик, на 64,6 % – Биополицид и на 39,6 % – Ризоплан.