Введение к работе
Актуальность проблемы. Заболевания листового аппарата грибной этиологии: церкоспороз (Cercospora beticola) и мучнистая роса (Erysiphe betae) -снижают продуктивность сахарной свеклы. Преждевременные потери ассимиляционной площади листового аппарата вызывают затраты пластических веществ корней на новообразование листьев, что влечет за собой снижение урожайности сахарной свеклы (Д. Шпаар, 2000).
Одним из способов борьбы с заболеваниями растений является химический, однако, следует учитывать побочное действие фунгицидов на другие компоненты агроэкосистемы. Химические препараты оказывают прямое и опосредованное влияние на микробиологическое сообщество (МСО) почвы. Прямое действие обуславливается фунгицидным эффектом. Опосредованное связано с изменением источников питания или условий среды для каждой конкретной таксономической группы микроорганизмов (А.А. Умаров, 2002; Г.Г. Благовещенская, 2004; А.Н. Голицин, 2007).
Альтернативой химическим препаратам служат бактериальные, которые способны регулировать развитие патогенных популяций филлопланы и почвы. Кроме того, некоторые микроорганизмы положительно влияют на ростовые процессы растений, что связано с их способностью продуцировать фитогормоны в окружающую среду (О.Н. Кулаева, 1973; В.Т. Емцев, 2006). Микробиологические препараты способствуют сохранению агрономически ценной микрофлоры, а также улучшают общую экологическую обстановку в зоне их применения (Е.Н. Мишустин, 1972; В.Т. Емцев, 2006; СИ. Игнатов, 1998; Т.Г. Омельянец, 1999; М.Н. Казначеев, 2000). В связи с этим актуально установить агроэкологические последствия применения фунгицида Альто Супер и биопрепаратов, чтобы выявить наиболее эффективный препарат с наименьшим стрессовым воздействием на агрофитоценоз. Цель исследований: установить влияние биопрепаратов и фунгицида Альто Супер на МСО почвы и филлопланы, определяющих стабильность агрофитоценоза, и на продуктивность сахарной свеклы.
В соответствии с целью работы решали следующие задачи:
1. Определить воздействие биопрепаратов и фунгицида Альто Супер на,
почвенную микрофлору в черноземе выщелоченном.
2. Выявить влияние биопрепаратов и фунгицида Альто Супер на
микроорганизмы, участвующие в процессах синтеза-распада гумуса.
-
Определить воздействие биопрепаратов и фунгицида Альто Супер на микрофлору филлопланы сахарной свеклы.
-
Установить влияние биопрепаратов и фунгицида Альто Супер на продуктивность сахарной свеклы.
Научная новизна. Впервые установлено, что фунгицид Альто Супер сокращает численность микромицетов в почве на 41 %. Наряду с подавлением микромицетов Альто Супер вызывает сокращение численности аммонификаторов с 5,41 до 3,00 млн. КОЕ в 1 г а. с. п. (абсолютно сухой почвы) и зимогенной микрофлоры в почве на 24,7 %, что нарушает естественный
круговорот азота и процессы трансформации органического вещества в черноземе выщелоченном.
Впервые установлено, что применение аборигенного штамма Bacillus subtilis 20 способствует восстановлению МСО почвы и стимулирует биологические процессы, определяющие ее потенциальное плодородие. Bacillus subtilis 20 увеличивает численность аммонификаторов с 5,41 до 5,67 млн. КОЕ в 1 г а. с. п. и зимогенной микрофлоры в почве на 8,3 %.
Впервые установлено, что биопрепарат Алирин-Б (Bacillus subtilis штамм «10-ВИЗР») активизирует развитие почвенных микроорганизмов, что способствует восстановлению МСО почвы. Влияние этого препарата вызывает рост численности зимогенной микрофлоры с 7,03 до 8,45 млн. КОЕ в 1 г а. с. п., что стимулирует процессы синтеза гумусовых веществ.
Впервые выявлено отрицательное влияние фунгицида Альто Супер на развитие микрофлоры в филлоплане сахарной свеклы: численность микромицетов сокращается с 1,126 до 0,992 тыс. КОЕ на 1 см2 п. л. п. (площади листовой поверхности) или на 12 %, но, при этом численность споровых бацилл уменьшается на 37,9 %.
Также впервые выявлено, что аборигенные штаммы Bacillus subtilis 7, 9, 20 и биопрепарат Алирин-Б способствуют развитию естественного микробиологического сообщества филлопланы сахарной свеклы. Bacillus subtilis 20 увеличивает численность споровых бацилл на 15 %, а биопрепарат Алирин-Б с 0,029 до 0,040 млн. КОЕ на 1 см2 п. л. п. или на 27,5 %. Одновременно штаммы Bacillus subtilis и Алирин-Б подавляют развитие микромицетов в филлоплане сахарной свеклы, что является результатом их антагонистического действия по отношению к фитопатогенам.
Впервые установлено, что применение штамма Bacillus subtilis 20 и биопрепарата Алирин-Б повышает урожайность сахарной свеклы и увеличивает сбор сахара на 0,7 и 0,6 т/га соответственно.
Практическая значимость. Альто Супер полностью подавляет распространение заболеваний листового аппарата сахарной свеклы, но фунгицид угнетает развитие полезной почвенной микрофлоры и МСО филлопланы культуры, оказывая стрессовое воздействие на свекловичный агрофитоценоз.
Применение биопрепаратов на основе Bacillus subtilis снижает распространение заболеваний грибной этиологии листового аппарата сахарной свеклы за счет формирования естественного защитного экрана на поверхности листьев. При этом они сохраняют агрономически ценную микрофлору почвы, что вместе с активизацией МСО филлопланы будет способствовать экологической стабилизации агрофитоценоза.
Установлено, что использование аборигенного штамма Bacillus subtilis 20 способствует росту урожайности на 2,6 т/га и сахаристости на 0,3 %. Биопрепарат Алирин-Б, впервые применяемый в посевах сахарной свеклы, также увеличивает урожайность культуры на 2,6 т/га.
Выявлено, что энергетически эффективно применение Bacillus subtilis 20 (1.4x10й КОЕ/м2) по факту появления заболевших растений в посевах. С
увеличением прихода энергии с продукцией до 98 гДж/га этот штамм способствует росту коэффициента энергетической эффективности с 1.36 до 1.44, что обеспечивает прибыль 72.3 руб. на 1 т (в ценах 2009 г.).
Поэтому представляет практический интерес применение Bacillus subtilis штамм 20 и биопрепарата Алирин-Б, которые способствуют сохранению плодородия почвы, стабилизируют экологическую обстановку в свекловичном агрофитоценозе и увеличивают продуктивность культуры.
Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе в высших учебных заведениях по дисциплинам экология, микробиология почв и общее земледелие. Положения, выносимые на защиту:
-
Применение аборигенного штамма Bacillus subtilis 20 и биопрепарата Алирин-Б по сравнению с фунгицидом Альто Супер стимулирует развитие агрономически полезной микрофлоры в черноземе выщелоченном.
-
Фунгицид Альто Супер подавляет естественную микрофлору филлопланы сахарной свеклы, в то время как аборигенный штамм Bacillus subtilis 20 и биопрепарат Алирин-Б способствуют развитию естественного защитного микробного барьера листового аппарата культуры.
-
Bacillus subtilis штамм 20 и биопрепарат Алирин-Б способствуют увеличению продуктивности сахарной свеклы.
Апробация диссертационной работы. Основные положения диссертационной работы получили одобрение на научных и научно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов в ФГОУ ВПО «Воронежский государственный университет» (Воронеж, 2007-2009 гг.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный университет» (Астрахань, 2008), Всероссийской научной конференции в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет» (Санкт-Петербург, 2009) а также на заседания Ученого совета ГНУ ВНИИСС имени А.Л. Мазлумова (2007-2009 гг.).
Представленная работа являлась частью темы НИР ГНУ ВНИИСС № 04.08.02.07 «Установить агроэкологические последствия использования фунгицидов и биопрепаратов в свекловичных агроценозах ВНИИСС» в 2008 и 2009 годах.
По теме диссертации опубликовано 8 статей, в том числе 2 - в реферируемых журналах «Сахарная свекла» и «Естественные и технические науки».
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы, и приложения. Основной материал изложен на 129 страницах машинописного текста и включает в себя 26 таблиц, 20 рисунков, и 15 приложений. Список литературы состоит из 129 работ.
