Влияние химических фунгицидов на содержание почвенных микромицетов в агроценозе рапса ярового в центральной зоне Краснодарского края

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: 2 (198), 2024 года.

Бесплатный доступ

Многие сельскохозяйственные культуры страдают от поражения различными почвенными грибами. Инфекционные болезни растений, вызываемые ими, могут представлять серьезную угрозу для урожайности культур, нанося значительный ущерб аграрной экономике во всем мире. На сегодняшний день химический метод защиты посевов масличных культур семейства Капустные наиболее распространен. Важным приемом этого метода является предпосевное протравливание семян, способствующее снижению уровня внешней и внутренней инфекции. Помимо эффективности против болезней, фунгициды должны быть экологически безопасными. В настоящее время нет однозначного мнения по вопросу влияния химических фунгицидов на почвенную микофлору. Целью исследований являлось изучение влияния некоторых протравителей семян на содержание грибов-супрессоров рода Trichoderma Pers. и патогенных грибов рода Fusarium Link. в почве агроценоза рапса ярового. Исследования проводили в 2020-2022 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Перед посевом семена рапса ярового обрабатывали протравителями с действующими веществами (д. в.): тирам, ВСК (400 г/л) (эталон); карбоксин + тирам, ВСК (200 + 200 г/л); имазалил + тебуконазол, МЭ (100 + 60 г/л) и флудиоксонил, КС (25 г/л). Отборы проб почвы проводили перед посевом обработанных протравителями семян рапса и в фазах 2-4 настоящих листа и желтого стручка культуры. Изучали слой почвы в глубину от 0 до 10 см, т. к. в нем находится наибольшее количество боковых корней этой культуры. К моменту созревания рапса количество грибов-супрессоров в вариантах с применением препаратов было на уровне с контролем, увеличившись на 1,8-2,4 × 103 КОЕ/г и достигало 7,3-8,0 × 103 КОЕ/г с максимумом в варианте с препаратом с д. в. флудиоксонил (25 г/л). Содержание патогенных микромицетов Fusarium spp. к моменту созревания рапса в вариантах с применением препаратов было ниже контроля (семена без обработки) в 1,7-2,0 раза.

Еще

Почвенные микромицеты, агроценоз, рапс, протравитель семян, фунгицид

Короткий адрес: https://sciup.org/142241306

IDR: 142241306 | DOI: 10.25230/2412-608X-2024-2-198-100-107

Текст научной статьи Влияние химических фунгицидов на содержание почвенных микромицетов в агроценозе рапса ярового в центральной зоне Краснодарского края

Введение. Почва является естественной средой обитания многих микроорганизмов: бактерий, актиномицетов, грибов, как сапротрофных, так и фитопатогенных [1; 2]. Почвенные микроорганизмы относятся к числу наиболее сложных и разнообразных сообществ на Земле, активно участвующих в биогеохимических циклах и являющихся важными факторами в круговороте углерода в почве. С деятельностью почвенных микроорганизмов, среди которых в достаточном количестве представлены микроскопические грибы, связаны разложение растительных остатков, превращение труднодоступных форм питательных веществ в усвояемые для растений формы, фиксация свободного азота воздуха [3]. Многие сельскохозяйственные культуры страдают от различных почвенных грибов [4]. Инфекционные болезни растений, вызываемые ими, могут представлять серьезную угрозу для урожайности сельскохозяйственных культур, нанося значительный ущерб аграрной экономике во всем мире [5; 6; 7]. Среди штаммов грибов, влияющих на рост сельскохозяйственных культур и вызывающих болезни, можно выделить роды Tilletia Tul. & C. Tul. , Pythium Pringsheim , Fusarium Link. , Rhizoctonia DC. , Sclerotinia Fuckel и Sclerotium Taub. [8].

На сегодняшний день химический метод защиты посевов масличных культур семейства Капустные является наиболее эффективным и оперативным. Важный прием этого метода – предпосевное протравливание семян, способствующее снижению уровня внешней и внутренней инфекции [9; 10; 11;12; 13].

Ассортимент современных фунгицидов для обработки семян включает более 50 наименований [14]. Из них 70,0 % относится к триазоловым соединениям, обладающим высокой эффективностью против семенной и почвенной инфекции. Помимо эффективности против болезней, фунгициды должны быть экологически безопасными и экономически доступными. Поэтому ассортимент фунгицидов постоянно совершенствуется [15].

Также испытывают новые способы внесения препаратов. В Сибири разрабатывается новый способ внесения фунгицидов, который позволит снизить концентрацию химикатов в почве, сохраняя при этом эффективность, обеспечить пролонгированное действие фунгицидов и сократить количество обработок в течение вегетационного периода. Для этого системные фунгициды тебуконазол и эпоксиконазол были заключены в биоразлагаемую матрицу, состоящую из гомополимера поли-3-гидроксибутирата и древесной муки. Сухие компоненты смешивали и формировали в виде гранул, которые вносили в почву с семенами злаков яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) и ярового ячменя (Hordeum vulgare L.). В контрольные группы входили интактные растения и растения, обработанные свободными формами фунгицидов. Результаты показали, что влияние внедренных и свободных фунгицидов на окислительновосстановительный гомеостаз в корнях пшеницы и ячменя варьирует в зависимости от стадии роста растений и существенно различается между видами растений. Встроенные фунгициды оказались более эффективными в снижении заражения корней, чем свободные аналоги. Применение фунгицидов в гранулах привело к снижению болезни корневыми гнилями у обоих злаков в 1,5–1,9 раза. Фунгицидные препараты, введенные в разлагаемую основу, обеспечивают длительную защиту растений от почвенных возбудителей и борьбу с корневыми болезнями [16].

Ученые разных стран проводят исследования по изучению влияния химических фунгицидов на почвенные микромицеты. В настоящее время нет однозначного мнения по вопросу их влияния на почвенную микофлору. Одни исследователи считают, что от применения фунгицидов сельхозпроизводители получают не столько пользы для защиты посевов, сколько вреда от того, что препараты загрязняют почву и окружающую среду [17; 18; 19]. Изучение стробилуринового фунгицида трифлоксистробина показало его способность ингибировать окислительное фосфорилирование митохондрий грибов, тем самым разрушая выработку АТФ и энергетический цикл. Благодаря широкому бактерицидному спектру и высокой фунгицидной активности трифлоксистробин широко применяется в посевах сои, кукурузы и хлопка для борьбы с грибными болезнями. Между тем трифлоксистробин обнаружен в сельскохозяйственных почвах в концентрациях 0,005–0,09 мг/кг. Предполагается, что чрезмерное и постоянное использование фунгицидов для профилактики и борьбы с болезнями растений может привести к их накоплению в окружающей среде, тем самым оказывая неблагоприятное воздействие на организмы животных и человека [20].

В Китае проведен анализ содержания фосфолипидных жирных кислот (PLFA) и активности почвенных ферментов для оценки влияния фунгицидов карбендазима и ипродиона, применяемых в трех дозах. Оба препарата снижали активность ферментов, связанную с углеродом и фосфором. Так, содержание фосфомоноэстеразы, глюкозидазы и ксилозидазы в почве, обработанной фунгицидами в рекомендованной полевой норме, снизилось на 46, 61 и 34 % по сравнению с почвой без внесения фунгицидов. Наименьшие значения биомаркеров PLFA микоризных грибов зарегистрированы в почвах, обработанных наибольшей дозой карбендазима и ипродиона [21].

Также изучено влияние препаратов, применяемых для опрыскивания растений, на грибные сообщества, связанные с растениями, включая ризосферные грибы [22]. Отмечены изменения в грибных сообществах ризосферы пшеницы после обработки нута фунгицидами при возделывании его в качестве предшественника. Однако следует отметить, что обработка фунгицидами включала пять обработок в течение одного сезона [23].

В других исследованиях показано, что, количество микроскопических грибов при применении химических протравителей семян, например, фурадана, не оказывает влияния на снижение их численности в почве по сравнению с контролем [24].

Данных в отношении влияния химических фунгицидов на почвенные микро-мицеты в агроценозе рапса ярового в изученной литературе обнаружено не было, поэтому целью исследований являлось изучение влияния некоторых протравителей семян на содержание грибов-супрессоров и патогенных грибов в почве агроценоза рапса ярового.

Материалы и методы. Исследования проводили в 2020–2022 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК (г. Краснодар, Россия) на черноземе выщелоченном. Объектами исследования служили грибы-супрессоры рода Trichoderma spp. и патогенные грибы рода Fusarium spp., содержащиеся в почве агроценоза рапса ярового.

Семена рапса ярового обрабатывали фунгицидами в соответствии с методическими указаниями по протравливанию семян сельскохозяйственных культур из расчета 10 л рабочей жидкости на тонну семян [25]. Площадь каждой делянки 12 м2, повторность опыта 3-кратная. Контрольный вариант – посев необработанными семенами рапса.

Изучали слой почвы на глубину до 10 см, т. к. в нем находится основное количество боковых корней этой культуры

[26]. Отборы проб почвы проводили на каждой делянке в пяти местах перед посевом семян рапса и в фазах 2–4 настоящих листа и желтого стручка культуры (на расстоянии 1,0 см от корней растений).

Далее пять проб 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), которое использовали для посева почвы на поверхность питательной среды Чапека в количестве 0,2 мл на одну чашку Петри. Культивирование проводили при температуре 25 °С. Количество колоний микромицетов в каждой чашке подсчитывали на 7-е сутки культивирования и далее делали перерасчет на 1 г почвы [27].

Микромицеты идентифицировали с использованием микроскопа Motic ВА300 с увеличением 400х по определителям М.А. Литвинова, В.И. Билай [26; 28].

Результаты исследований. Перед посевом семян рапса ярового содержание грибов Trichoderma spp. в почве опытного участка составляло в среднем за три года исследований 4,9 × 10³ КОЕ/г. В фазе вегетации рапса 2–4 настоящих листа содержание грибов Trichoderma spp. в образцах почвы незначительно увеличилось во всех вариантах, составив 5,0–6,2 × 10³ КОЕ/г, с максимальным повышением в варианте с использованием препарата с д. в. флудиоксонил (25 г/л) (таблица).

Таблица

Влияние химических протравителей семян на содержание микромицетов Trichoderma spp. и Fusarium spp. (КОЕ/г) в почве агроценоза рапса ярового

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2020–2022 гг.

Вариант	Норма расхода препарата, л/т	Содержание микро-мицетов в почве, КОЕ/г, фаза вегетации рапса
Вариант	Норма расхода препарата, л/т	2–4 настоящих листа	желтый стручок
Trichoderma spp. (перед посевом 4,9 × 10³ КОЕ/г)
Контроль (семена без обработки)	-	5,6 × 10³	7,7 × 10³
Тирам, ВСК (400 г/л) (эталон)	4,0	5,0 × 10³	7,4 × 10³
Карбоксин + тирам, ВСК (200 + 200 г/л)	2,0	5,2 × 10³	7,3 × 10³
Имазалил + тебуконазол, МЭ (100 + 60 г/л)	0,4	5,8 × 10³	7,6 × 10³
Флудиоксонил, КС (25 г/л)	3,0	6,2 × 10³	8,0 × 10³
Fusarium spp. (перед посевом 16,8 ×10³ КОЕ/г)
Контроль (семена без обработки)	-	3,9 × 10³	7,9 × 10³
Тирам, ВСК (400 г/л) (эталон)	4,0	3,0 × 10³	4,2 × 10³
Карбоксин + тирам, ВСК (200 + 200 г/л)	2,0	3,3 × 10³	4,7 × 10³
Имазалил + тебуконазол, МЭ (100 + 60 г/л)	0,4	2,9 × 10³	4,0 × 10³
Флудиоксонил, КС (25 г/л)	3,0	2,7 × 10³	3,8 × 10³

В фазе желтого стручка количество почвенных грибов-супрессоров в вариантах с применением препаратов было на уровне с контролем, увеличившись на 1,8– 2,4 × 10³ КОЕ/г, – 7,3–8,0 × 10³ КОЕ/г. Максимальное содержание грибов Tricho-derma spp. отмечено в варианте с препаратом с д. в. флудиоксонил (25 г/л) – 8,0 × 10³ КОЕ/г.

Содержание в почве патогенных мик-ромицетов Fusarium spp. перед посевом рапса составляло 16,8 × 10³ КОЕ/г. В фазе развития растений рапса 2–4 настоящих листа содержание этих грибов в почве снизилось во всех вариантах, в том числе и контроле, в 5–6 раз по сравнению с их исходным содержанием и составило 2,7– 3,9 × 10³ КОЕ/г.

При этом в фазе желтого стручка содержание микромицетов Fusarium spp. в контроле увеличилось по сравнению с данными предыдущего учета на 4,0 × 10³ КОЕ/г, составив 7,9 × 10³ КОЕ/г, а в вариантах с использованием препаратов – 103

на 1,1–1,4 × 103 КОЕ/г, т. е. до 3,8–4,7 × 103 КОЕ/г.

Выводы. Испытанные химические протравители семян рапса ярового в условиях центральной зоны Краснодарского края не оказывали отрицательного влияния на содержание грибов-супрессоров Trichoderma spp. в почве в течение вегетации культуры. Содержание патогенных микромицетов Fusarium spp. в фазе желтого стручка рапса ярового в вариантах с применением препаратов было ниже по сравнению с контрольным вариантом (семена без обработки) в 1,7–2,0 раза.

Список литературы Влияние химических фунгицидов на содержание почвенных микромицетов в агроценозе рапса ярового в центральной зоне Краснодарского края

Chakraborty P., Krishnani K.K. Emerging bioanalytical sensors for rapid and close-to-real-time detection of priority abiot-ic and biotic stressors in aquaculture and culture-based fisheries: [Электронный ресурс] // Science of The Total Environment. – 2022. – V. 838. – 156128. – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv. 2022.156128 (дата обращения: 15.01.2024).
Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1987. – 368 с.
Berg B., McClaugherty C. Plant Litter. Decomposition, Humus Formation, Carbon Sequestration. – Springer Berlin, Heidelberg, 2014. – 315 р.
Lisuma J.B., Mbega E.R., Ndakidemi P.A. Dynamics of nicotine across the soil–tobacco plant interface is dependent on agro-ecology, nitrogen source, and rooting depth: [Электронный ресурс] // Rhizosphere. – 2019. – V. 12. – 100175. – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2019.100175 (дата обращения: 15.01.2024).
Назаров П.А., Балеев Д.Н., Иванова М.И., Соколова Л.М. [и др.]. Инфекционные болезни растений: этиология, совре-менное состояние, проблемы и перспективы защиты растений // Acta Naturae (русскоязычная версия). – 2020. – Т. 12. – № 3 (46). – С. 46–59.
Пивень В.Т., Сердюк О.А. Снижение вредоносности болезней озимого рапса // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. – 2010. – Вып. 2 (144–145). – С. 97–98.
Сердюк О.А., Шипиевская Е.Ю., Трубина В.С. Поражение горчицы белой болезнями в условиях центральной зоны Краснодарского края // Международная науч.-практ. конф. «Научное обеспечение производства риса и овощебахчевых культур в современных условиях». Краснодар, 09 сентября 2016 г. – Краснодар, 2016. – С. 184–188.
Egging V., Nguyen J., Kurouski D. De-tection and identification of fungal infections in intact wheat and sorghum grain using a hand-held Raman spectrometer: [Электрон-ный ресурс] // Analytical Chemistry. – 2018. – V. 90. – Р. 8616–8621. – Режим до-ступа: https://doi.org/10.1021/acs.anal-chem.8b01863 (дата обращения: 15.01.2024).
Escamilla D., Rosso M.L., Zhang B. Identification of fungi associated with soy-beans and effective seed disinfection treat-ments // Food Science & Nutrition. – 2019. – V. 7. – I. 10. – P. 3194–3205.
Hu X., Roberts D.P., Xie L., Qin L. [et al.]. Seed treatment containing Bacillus subtilis BY-2 in combination with other Ba-cillus isolates for control of Sclerotinia scle-rotiorum on oilseed rape // Biol. Control. – 2019. – V. 133. – P. 50–57.
Gupta S., Didwania N., Singh D. Bio-logical control of mustard blight caused by Alternaria brassicae using plant growth promoting bacteria: [Электронный ресурс] // Current Plant Biology. – 2020. – V. 23. – 100166. – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.cpb.2020.100166 (дата обращения: 15.01.2024).
Пивень В.Т., Коновалов Н.Г., Сердюк О.А. Влияние обеззараживания семян горчицы сарептской фунгицидами на их посевные качества // Научно-технический бюллетень ВНИИМК. – 2004. – Вып. 2 (131). – С. 83–84.
Сердюк О.А., Горлова Л.А. Влияние предпосевной обработки семян рапса ярового фунгицидами на их посевные качества и биометрические параметры проростков // Агрофорум. – 2019. – № 6. – С. 38–40.
Государственный каталог пестици-дов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. – М., 2023. – Часть I. Пестициды. – С. 65–894.
Здрожевская С.Д. Перспективные фунгициды на основе тритиконазола // Фитосанитарное оздоровление систем: материалы Второго Всероссийского съезда по защите растений. – СПб., 2005. – Т. ΙΙ. – С. 285–286.
Prudnikova S.V., Menzianova N.G., Pyatina S.A., Streltsova N.V. Fungicidal ac-tivity of slow-release formulations of tebu-conazole and epoxiconazole to control root rot pathogens of cereal crops: [Электрон-ный ресурс] // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 2023. – V. 128. – 102166. – Режим доступа: https://doi.org/ 10.1016/j.pmpp.2023.102166 (дата обра-щения: 15.01.2024).
Кандыбин Н.В., Смирнов О.В. Мик-робиологизация – альтернатива химизации при получении экологически безопасной продукции растениеводства: региональные рекомендации. – М., 1995. – Вып. 1. – 72 с.
Новожилов К.В., Семенова Н.Н., Петрова Т.М. Моделирование поведения пестицидов в окружающей среде // Защита и карантин растений. – 1999. – № 12. – С. 8–13.
Ижевский С.С. Негативные последствия применения пестицидов // Защита и карантин растений. – 2006. – № 5. – С. 16–19.
Xiao Z., Hou K., Zhou T., Zhang J. [et al.] Effects of the fungicide trifloxystrobin on the structure and function of soil bacterial community: [Электронный ресурс] // Envi-ronmental Toxicology and Pharmacology. – 2023. – V. 99. – 104104. – Режим доступа:
https://doi.org/10.1016/j.etap.2023.104104 (дата обращения: 15.01.2024).
Verdenelli R.A., Dominchin M.F., Barbero F.M., Pérez-Brandán C. [et al.]. Effect of two broad-spectrum fungicides on the microbial communities of a soil subject-ed to different degrees of water erosion: [Электронный ресурс] // Applied Soil Ecology. – 2023. – V. 190. – 104984. – Ре-жим доступа: https://doi.org/10.1016/j. ap-soil.2023.104984 (дата обращения: 15.01.2024).
Karlsson I., Friberg H., Steinberg C., Persson P. Fungicide effects on fungal community composition in the wheat phyllo-sphere: [Электронный ресурс] // PLoS One. – 2014. – Режим доступа: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111786 (дата обращения: 15.01.2024).
Esmaeili T.A., Hamel C., Gan Y. Py-rosequencing reveals the impact of foliar fungicide application to chickpea on root fungal communities of durum wheat in sub-sequent year // Fungal Ecology. – 2015. – V. 15. – P. 73–81.
Иванцова Е.А. Влияние пестицидов на микрофлору почвы и полезную биоту // Вестн. Волгогр. гос. ун-та. – 2013. – Сер. 11. Естеств. науки. – № 1 (5). – С. 35–40.
Методические указания по протравливанию семян сельскохозяйственных культур. – М.: Колос, 1988. – 48 с.
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: «Нау-кова думка», 1977. – 339 с.

Еще

Статья научная