Почвенная микофлора агроценозов яровых рапса и рыжика

Сердюк О.А.; Serdyuk O.A.

doi:10.25230/2412-608X-2024-1-197-119-124

Почвенная микофлора агроценозов яровых рапса и рыжика

Автор: Сердюк О.А.

Журнал: Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур @vniimk

Рубрика: Агрохимия, агропочвоведение, защита и карантин растений

Статья в выпуске: 1 (197), 2024 года.

Бесплатный доступ

Основной целью сельскохозяйственного производства является разработка технологий, способствующих сохранению урожая. Важным фактором, позволяющим достичь эту цель, служит высокое эффективное плодородие почвы, зависящее и от микромицетов, содержащихся в ней. Целью исследования являлось изучение влияния яровых рапса и рыжика на качественный и количественный состав почвенных микромицетов в агроценозах культур в Краснодарском крае. Исследования проводили в 2020-2022 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Объектами исследования служили микромицеты, содержащиеся в почве агроценозов яровых рапса и рыжика. Изучали слой почвы от 0 до 10 см, т. к. в нем находится основное количество боковых корней этих культур. Для посева на питательную среду Чапека использовали почвенную суспензию второго разведения (1 : 100). В почвенных пробах выявлены грибы Trichoderma spp., Fusarium spp., Penicillium spp., Aspergillus spp. и Mucor spp. с разным содержанием. В данном комплексе количественным преимуществом отличались грибы Trichoderma spp. и Fusarium spp., их содержание в начале вегетации культур составило в среднем 5,0-5,6 × 103 и 3,9-4,4 × 103 КОЕ/г соответственно. В фазе желтого стручка количество грибов-супрессоров Trichoderma spp. в почве агроценозов увеличилось: под рапсом до 8,0 × 103 КОЕ/г, рыжиком - 1,1 × 104 КОЕ/г. Содержание грибов Fusarium spp. в почве в конце вегетации культур также незначительно увеличилось (до 5,5 и 6,2 × 103 КОЕ/г соответственно). Таким образом, содержание грибов-супрессоров Trichoderma spp. в почве под изученными масличными культурами семейства Капустные увеличивалось в течение вегетации до 8,0 × 103-1,1 × 104 КОЕ/г, способствуя повышению эффективного плодородия почвы, что позволяет рекомендовать их к включению в севооборот других сельскохозяйственных культур, не имеющих с культурами семейства капустные общих возбудителей болезней.

Еще

Почвенные микромицеты, агроценоз, рапс, рыжик, эффективное плодородие почвы

Короткий адрес: https://sciup.org/142241295

IDR: 142241295 | УДК: 631.427.22:632.934:633.853.494 | DOI: 10.25230/2412-608X-2024-1-197-119-124

Soil micoflore in spring rapeseed and false flax agrocenoses

The main aim of agricultural production is development of technologies saving yield. The basic factor in this area is a high effective soil fertility, which depends on soil micromycets. The purpose of the research was to study impact of spring rapeseed and false flax on qualitative and quantitative composition of soil micromycetes in crops agrocenoses in the Krasnodar region. The research was conducted at the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops in 2020-2022. The objects of the research were soil micromycetes in agrocenoses of spring rapeseed and false flax. There was studied soil layer from 0 to 10 cm as it contains the most side roots of these crops. The soil suspension of second dilution (1 : 100) was sowed on a Chapek’s nutrient media. The different amounts of fungi Trichoderma spp., Fusarium spp., Penicillium spp., Aspergillus spp., and Mucor spp. were allocated in soil samples. In this complex, number of Trichoderma spp. and Fusarium spp. fungi were higher, at the beginning of the crop vegetation their amounts were in average 5.0-5.6 × 103 and 3.9-4.4 × 103 CFU/g, respectively. In a phase of yellow pod, the number of fungi-suppressors Trichoderma spp. in soil increased: under rapeseed to 8.0 × 103 CFU/g, under false flax - to 1.1 × 104 CFU/g. The amount of Fusarium spp. fungi in soil at the end of a growing season also raised insignificantly (to 5.5 and 6.2 × 103 CFU/g, respectively). Thus, the quantity of fungi-suppressors Trichoderma spp. in soil under studied oil cole crops increased during a growing season to 8.0 × 103-1.1 × 104 CFU/g that increased the effective soil fertility. It allows recommending them to include into crop rotation with other agricultural crops, which do not have universal diseases with cole crops.

Еще

Текст научной статьи Почвенная микофлора агроценозов яровых рапса и рыжика

Введение. В настоящее время основной целью сельскохозяйственного производства является разработка технологий, способствующих сохранению урожая и вместе с тем снижению потенциального ущерба окружающей среде [1]. Важным фактором, позволяющим достичь эту цель, служит высокое эффективное плодородие почвы. Одним из основных показателей плодородия почвы является ее биологическая активность, которая представляет собой совокупность биологических и биохимических процессов, протекающих в почве. Биологическая активность почвы зависит от множества факторов: погодных условий, технологии земледелия, а также видов возделываемых культур [2]. Кроме этого, почва является естественной средой обитания многих микроорганизмов: бактерий, ак-тиномицетов, грибов, как сапротрофных, так и фитопатогенных [3; 4]. С деятельностью почвенных микроорганизмов, в состав которых входят микромицеты (микроскопические грибы), связаны разложение растительных остатков, превращение труднодоступных форм питательных веществ в усвояемые для растений формы, фиксация свободного азота воздуха, т. е. формирование перегноя [3].

В процессе жизнедеятельности почвенные микромицеты вырабатывают большое количество физиологически активных веществ. Фитопатогенные мик-ромицеты обладают набором фитотоксинов, отрицательно влияющих на растения. Так, например, некоторые грибы рода Fusarium Link., выделяя токсины, вызывают корневые гнили и увядание растений [5]. Грибы Aspergillus spp. и Mu-cor spp., попадая на семена сельскохозяйственных культур, приводят к их плесневению при хранении [6].

Сапротрофные грибы выделяют вещества, способствующие разложению растительных остатков, и токсины-антибиотики, которые подавляют развитие фитопатогенной микобиоты, т. е. обладают супрессивностью. К грибам с такими свойствами относятся виды Trichoderma spp., используемые в сельском хозяйстве для оздоровления почвы [7].

Соотношение и видовой состав мик-ромицетов в почвах, относящихся к разным типам, различается. Так, в дерновоподзолистой почве г. Пермь установлено наличие грибов: Penicillium spp., Trichoderma spp., Mortierella spp., Mucor spp. и Rhyzopus spp. с преобладанием Mucor spp., содержание которых превысило остальные виды микромицетов в 3– 15 раз [8].

В серых лесных почвах выявлено 14 видов микроскопических грибов, принадлежащих к девяти родам: Mucor spp. , Chaetomium spp. , Alternaria spp. , Aspergillus spp. , Penicillium spp. , Trichoderma spp. , Fusarium spp. , Rhizopus spp. , Verticil-lium spp. [9].

При изучении разных видов черноземов в Калининском и Динском районах Краснодарского края определено преобладание видов родов Penicillium spp. и Aspergillus spp., что характерно для почв южной зоны [10]. В почвах, занятых посевами злаков, в этих районах доминировали представители родов Mucor , Penicillium spp., Fusarium spp. Среди Penicillium spp. преобладал Penicillium chrysogenum , который входит в состав типичных видов каштановых почв и сероземов, однако его широкое распространение в черноземах объяснимо способностью грибов этого рода обитать в почвах разных типов [11].

Кроме этого, на содержание микро-мицетов в почве оказывает влияние и возделываемая сельскохозяйственная культура. Фитосанитарный мониторинг, проведенный в 2006–2018 гг. в семи регионах Российской Федерации, показал, что в патокомплексе почвенных микро-мицетов, ассоциирующихся с корневыми и прикорневыми гнилями земляники, встречаются грибы Rhizoctonia solani, Ceratobasidium destructans, Fusarium spp., Pythium spp. Реже отмечены Colleto-trichum spp., Zythia fragariae (Gnomonia fragariae), Pestalo- tia spp., Phomopsis ob-scurans, Alternaria tenuissima, Botrytis ci-nerea [12].

В почве агроценоза пшеницы озимой в центральной зоне Краснодарского края в 2004–2006 гг. отмечались грибы родов Fusarium spp., Chephalosporium spp. и Penicillium spp. со значительным преобладанием видов Fusarium spp., плотность популяции которых превышала 50 % [13].

В 2018–2019 гг. в северной части Краснодарского края и некоторых районах Ростовской области из почвенных проб выделены микромицеты родов Aspergillus sрр., Penicillium sрр., Mu- cor sрр., Botrytis sрр., Cladosporium sрр., Verti-cillium sрр., Trichotecium sрр. и др. [14].

В агроценозах озимых рапса и горчицы сарептской в центральной зоне Краснодарского края выявлены грибы родов Trichoderma spp., Fusarium spp., Aspergillus niger Tiegh и Mucor mucedo L. в разных соотношениях, зависящих от культуры, с преобладанием грибов-супрессоров Trichoderma spp. [15].

В отношении содержания микромице-тов в почве агроценозов яровых рапса и рыжика в Краснодарском крае информация в доступных литературных источниках отсутствует, в связи с этим целью нашего исследования являлось изучение влияния яровых рапса и рыжика на качественный и количественный состав почвенных микромицетов в агроценозах культур в центральной зоне Краснодарского края.

Материалы и методы. Исследования проводили в 2020–2022 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК (г. Краснодар, Россия) на черноземе выщелоченном. Объектами исследования служили микромицеты, содержащиеся в почве агроценозов яровых рапса и рыжика. Изучали слой почвы от 0 до 10 см, т. к. в нем находится основное количество боковых корней этих культур [16].

Отборы проб почвы проводили на расстоянии 1,0 см от корней растений в фазы: 2–4 настоящих листа и желтый стручок. Пробы почвы брали в пяти точках в посеве каждой культуры на площади 0,1 га стерильными инструментами. Далее пробы объединяли в средний образец и из него отбирали навеску 1 г, используемую для приготовления первого разведения. Доводили путем добавления небольшого количества стерильной водопроводной воды до пастообразного состояния и растирали в течение 5 мин. Первое разведение навески почвы делали в стерильной посуде, добавляя стерильную водопроводную воду в соотношении 1 : 10 к весу почвы. Далее в течение 10 мин вертикально встряхивали почвенную суспензию первого разведения в пробирках с резиновыми пробками. После этого стерильной пипеткой отбирали 1 мл и переносили в пробирку с 9 мл стерильной водопроводной воды. При этом получали второе разведение, содержащее 0,01 г/мл почвы (1 : 100). Приготовленное разведение использовали для посева на поверхность питательной среды Чапека в количестве 0,2 мл на одну чашку Петри. Культивирование проводили при температуре 25 °С. Количество колоний мик-ромицетов в каждой чашке подсчитывали на 7-е сутки культивирования и далее делали перерасчет на 1 г почвы [17].

Микромицеты идентифицировали с использованием микроскопа Motic ВА300 с увеличением 400х по определителям В.И. Билай, М.А. Литвинова, А.А. Милько, Н.М. Пидопличко [18; 16; 19; 20; 21; 22].

Результаты и обсуждение. В ходе исследований установлено, что в почве агроценозов яровых рапса и рыжика содержались микромицеты из двух отделов: Ascomycota и Zygomycota. Наиболее многочисленным являлся отдел Ascomycota, к которому относилось 95 % выделенных видов грибов. В состав отдела

Zygomycota входило значительно меньшее количество видов микромицетов – 5 %.

В результате исследований в почвенных пробах выявлены грибы Trichoder-ma spp., Fusarium spp., Penicillium spp., Aspergillus spp. и Mucor spp. с разным содержанием. В данном комплексе микро-мицетов количественным преимуществом отличались грибы Trichoderma spp. и Fusarium spp., их содержание в начале вегетации культур составило в среднем 5,0–5,6 × 10³ и 3,9–4,4 ×10³ КОЕ/г соответственно (таблица).

Таблица

Содержание микромицетов в почве агроценозов яровых рапса и рыжика, центральная зона Краснодарского края, 2020–2022 гг.

Фаза развития растения	Содержание микромицетов в почве агроценоза культуры, КОЕ/г
Фаза развития растения	Trichoder-ma spp.	Fusarium spp.	Aspergillus spp.	Mucor spp.	Penicil-lium spp.
Рапс
2–4 настоящих листа	5,6 × 10³ + 1,0 × 10³	3,9 × 10³ + 5,0 × 10²	4,0 × 10² + 2,0 × 10²	0	0
Желтый стручок	8,0 × 10³ + 1,0 × 10³	6,2 × 10³ + 4,0 × 10²	0	3 ,0 × 10² + 1,0 × 10²	0
Рыжик
2–4 настоящих листа	5,0 × 10³ + 1,0 × 10³	4,4 × 10³ + 5,0 × 10²	2,0 × 10² + 1,0 × 10²	2,0 × 10² + 1,0 × 10²	5,0 × 10² + 1,0 × 10²
Желтый стручок	1,1 × 10⁴ + 4,0 × 10³	5,5 × 10³ + 3,0 × 10²	9,0 × 10² + 1,0 × 10²	0	5 ,0 × 10² + 1,0 × 10²

К концу вегетации (в фазе желтого стручка) содержание грибов-супрессоров в почве агроценозов в среднем увеличилось: под рапсом до 8,0 × 10³ КОЕ/г, рыжиком – до 1,1 × 10⁴ КОЕ/г. Количество патогенных грибов Fusarium spp. в почвенных пробах в конце вегетации в агроценозах рыжика и рапса также незначительно увеличилось (до 5,5 и 6,2 × 10³ КОЕ/г соответственно).

Плесневые грибы Aspergillus spp., Penicillium spp. и Mucor spp. являются обычными компонентами комплексов почвенных микромицетов, встречались они в почвенных пробах агроценозов рапса и рыжика в среднем в ограниченном количестве – от 2,0 до 9,0 × 10² КОЕ/г. Более то-122

го, грибы Penicillium spp. отсутствовали в почве агроценоза рапса.

Таким образом, структура комплекса почвенных микромицетов агроценозов яровых рапса и рыжика представлена грибами Trichoderma spp., Fusarium spp., Penicillium spp., Aspergillus spp. и Mucor spp. в разных соотношениях. Содержание грибов-супрессоров Trichoderma spp. в почве под изученными масличными культурами семейства капустные увеличивалось в течение вегетации до 8,0 × 10³–1,1 × 10⁴ КОЕ/г, способствуя повышению эффективного плодородия почвы, что позволяет рекомендовать их к включению в севооборот других сельскохозяйственных культур, не имеющих с культурами семейства Капустные общих возбудителей болезней.

Список литературы Почвенная микофлора агроценозов яровых рапса и рыжика

Yin К., Qiu J.-L. Genome editing for plant disease resistance: applications and perspectives: [Электронный ресурс] // Philosop. Trans. of the Royal Society B. Biol. Sci. – 2019. – V. 374. – 1767. – Режим доступа: https://doi.org/ 10.1098/rstb.2018.0322/ (дата обращения: 25.01.2024).
Возняковская Ю.М. Микробиологические основы экологической системы земледелия // Агрохимия. – 1995. – № 5. – С. 115–124.
Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1987. – 368 с.
Chakraborty P., Krishnani K.K. Emerging bioanalytical sensors for rapid and close-to-real-time detection of priority abiotic and biotic stressors in aquaculture and culture-based fisher-ies: [Электронный ресурс] // Scie. of The Total Envir. – 2022. – V. 838. – 156128: – Режим до-ступа: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv. 2022.156128 (дата обращения: 25.01.2024).
Abdel-Aziz M.S., Ghareeb M.A., Hamed A.A., Rashad E.M. Ethyl acetate extract of Strep-tomyces spp. isolated from Egyptian soil for management of Fusarium oxysporum: The caus-ing agent of wilt disease of tomato: [Электрон-ный ресурс] // Biocatal. and Agr. Biotech. – 2021. – V. 37. – 102185. – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.cropro.2022.106047 (дата обращения: 25.01.2024).
Вредные организмы в посевах рапса и меры борьбы с ними / В.М. Лукомец, Н.М. Тишков, С.А. Семеренко, О.А. Сердюк. – Краснодар: Просвещение-Юг, 2020. – 215 с.
Sandle T. Trichoderma // Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition): [Электрон-ный ресурс]. – 2014. – pp. 644-646. – Режим до-ступа: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384730-0.00337-2 (дата обращения: 25.01.2024).
Семериков В.В., Четина О.А., Баланди-на С.Ю., Шварц К.Г. О биоразнообразии плесневых грибов техногенно-измененных почв на территории Пермского края // Географический вестник. – 2013. – № 4 (27). – С. 79–81.
Берсенева О.А., Саловарова В.П., Приставка А.А. Почвенные микромицеты основных природных зон // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». – 2008. – Т. 1. – № 1. – С. 3–9.
Енкина О.В., Коробской Н.Ф. Микробиологические аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани. – Краснодар, 1999. – 150 с.
Назарько М.Д. Изменение состава почвенных микромицетов при интенсивном антропогенном воздействии в северных районах Кубани // Известия вузов. Пищевая технология. – № 4. – 2007. – С. 110–111.
Головин С.Е., Глинушкин А.П., Зеркалов И.А., Белошапкина О.О. [и др.]. Патокомплекс почвенных микромицетов, ассоциирующихся с корневыми и прикорневыми гнилями земляники, в некоторых регионах России // Достижения науки и техники АПК. – 2019. – Т. 33. – № 7. – С. 62–70.
Горьковенко B.C., Коростелева Л.А., Монастырский О.А., Ярошенко В.А. Восстановить супрессивность почв? // Защита и карантин растений. – 2006. – № 8. – С. 18–19.
Жемчужина Н.С., Киселева М.И., Александрова А.В., Коломиец Т.М. Микро-мицеты на озимой пшенице в Краснодарском крае и Ростовской области // Защита и карантин растений. – 2020. – № 6. – С. 22–26.
Сердюк О.А., Трубина В.С., Горлова Л.А. Почвенные микромицеты в агроценозах озимых масличных культур семейства капустные в условиях Краснодарского края // Вавиловские чтения: сб. стат. Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 135-й годовщине со дня рождения акад. Н.И. Вавило-ва. – Саратов: Амирит, 2022. – С. 284–289.
Литвинов М.А. Методы выделения микроскопических грибов из почвы. Определитель микроскопических почвенных грибов. – Л.: Изд-во «Наука», 1967. – 311 с.
Методы микробиологического контроля почвы. Методические рекомендации. ФНЦ им. Ф.Ф. Эрисмана, Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, Центр ГСЭН в Краснодарском крае, 2004. – 12 с.
Билай В.И. Фузарии. – Киев: Наукова думка, 1977. – 339 с.
Милько А.А. Определитель мукоральных грибов. – Киев: Наукова думка, 1974. – 303 с.
Пидопличко Н.М. Грибы-паразиты культурных растений. Определитель. Т. 1. Грибы совершенные. – Киев: Наукова думка, 1977. – 296 с.
Пидопличко Н.М. Грибы-паразиты культурных растений. Определитель. Т. 2. Грибы несовершенные. – Киев: Наукова думка, 1977. – 300 с.
Пидопличко Н.М. Грибы-паразиты культурных растений. Определитель. Т. 3. Пикнидиальные грибы. – Киев: Наукова думка, 1977. – 299 с.

Еще