Содержание к диссертации
Введение
1 . Теоретические предпосылки научно-исследовательской работы
2. Условия и методика проведения исследований 28
2.1. Почвенно-климатические и погодные условия зоны 28
2.2. Методика проведения исследовательских работ 30
3. Особенности развития и распространения корневых гнилей в полевых условиях
3.1.Мониторинг развития и распространения корневых гнилей в условиях вегетационных периодов 1995 -2005 гг.
3.2. Влияние температуры и влажности почвы 57
3.3. Влияние антропогенного фактора на биоэкологические особенности почвенных патогенов
4. Формирование патогенных комплексов корневых гнилей в полевых севооборотах
4.1. Влияние удобрений и средств защиты растений на патогенный состав и формирование инфекционного потенциала почвы
4.2. Особенности видового состава патогенов в ризосфере зерновых культур
4.3. Формирования патогенных комплексов в ризосфере растений полевых севооборотов в зависимости от приемов агротехники
5. Биоэкологическая оценка влияния интенсификации технологических приемов на поражение зерновых культур корневыми гнилями
5.1. Влияние интенсификации агротехнических приемов на поражение зерновых культур корневыми гнилями
5.2. Урожайность и фитосанитарное качество зерна в зависимости от технологических приемов возделывания культуры
6. Пути оптимизации фитосанитарного состояния почвы и защиты зерновых культур от корневых гнилей
6.1. Биоэкологические модели защиты зерновых культур
6.2. Агроэкономическая оценка оптимизации защиты зерновых культур от корневых гнилей
Основные выводы 239
Рекомендации производству 242
Список литературных источников 243
- Почвенно-климатические и погодные условия зоны
- Методика проведения исследовательских работ
- Влияние антропогенного фактора на биоэкологические особенности почвенных патогенов
- Формирования патогенных комплексов в ризосфере растений полевых севооборотов в зависимости от приемов агротехники
Введение к работе
Актуальность исследований. Продовольственная безопасность РФ в значительной степени определяется качественной характеристикой пахотных земель, состояние которых в последнее время ухудшается, как с экологической, так и фитосанитарной сторон. В связи с этим повышение их качества становится объективной необходимостью и, как отмечают большинство исследователей (Каштанов, 1988; Макаров, 1994; Марьин, 1996, 2002 и др.), нужна разработка и внедрение в производство таких технологических систем защиты растений, которые могут обеспечить в конкретных почвенных и погодных условиях, оптимизацию фитосанитарии, максимально возможную продуктивность культур, расширенное воспроизводство плодородия почв и биоэкологичность технологий. При этом в современных агроэкологических условиях для устойчивого развития сельскохозяйственного производства необходимо эффективное использование пахотных земель с сохранением плодородия почвы, сбалансированное использование почвенно-климатических ресурсов и других факторов интенсификации земледелия. Поэтому сегодня особую актуальность приобретает решение вопросов защиты растений на уровне агроэкосистемы, как элементарной единицы полевого земледелия и как одной из значимых структур отрасли растениеводства северо-востока Нечерноземья РФ. В этих условиях для сохранения и повышения плодородия почвы требуется разработка и внедрение адаптивных приемов защиты растений, обеспечивающих рациональное использование технологических и агроэкологических ресурсов при поддержании на оптимальном уровне фитосанитарного состояния агроэкосистемы.
Цель и задачи исследований. Обосновать биоэкологические принципы формирования фитосанитарии пахотных почв, защиты зерновых культур от корневых гнилей, повышения урожайности и фитосанитарного качества зерна на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ.
Задачи исследований: 1. Определить фитопатогенный потенциал почвы, обусловливающий развитие корневых гнилей зерновых культурах. 2. Изучить влияние условий среды на сохранность и накопление почвенной инфекции в полевых агроэкосистемах. 3. Оценить воздействие технологических приемов и средств защиты растений на жизнеспособность почвенных микромицетных комплексов. 4. Определить биоценотическую роль технологических приемов и агротехнических мероприятий, направленных на улучшение фитосанитарного состояния почвы и качества зерна. 5. Выявить основные направления биоэкологического улучшения фитосанитарного состояния почвы и качества зерна, защиты зерновых культур от корневых гнилей и повышения урожайности зерновых культур.
Научная новизна работы. На северо-востоке Нечерноземной зоны РФ исследованы биоэкологические особенности формирования инфекционного потенциала почвы при возделывании зерновых культур. Обоснованы принципы биоэкологического формирования фитосанитарного состояния почвы и качества зерна в зависимости от величины растительного органического вещества при применении биологического и химического препаратов. Сформулированы биоэкологические принципы построения интегрированных систем регуляции фитосанитарии почвы в севообороте в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия.
Разработаны: А. Модель формирования фитосанитарного состояния почвы в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Б. Математическая модель самозащиты пахотной почвы при возделывании полевых культур. В. Модель регуляции фитосанитарии почвы и защиты зерновых культур от корневой гнили. Установлена закономерность влияния технологических приемов и средств защиты на почвенные микромицетные комплексы и качество зерна при возделывании зерновых культур. Определены пути снижения вредоносности почвенной инфекции на основании повышения интенсивности компенсаторных реакций в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия.
Защищаемые положения
Биоэкологический уровень оптимизации фитосанитарии пахотных почв – основа экологической защиты растений от почвенной инфекции на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ.
Концепция биоэкологической защиты растений определяется поступившей в почву растительной органической массы, внесением органических удобрений и применением биологических средств.
Этиологию корневой гнили полевых культур обуславливают почвенные фитопатогенные организмы, инфекция сорных растений, инфекция семян и технологические особенности возделывания культуры;
Снижение поражения корневыми гнилями и повышение урожайности зерновых культур на фитосанитарном уровне определяют: положительный баланс растительной органической массы в агроэкосистеме, величина фунгистазиса почвы, низкая засоренность посевов и снижение инфекции семенного материала.
Теоретическая и практическая значимость. Получена информационная база по формированию, управлению фитосанитарией почвы, биоэкологической защите зерновых культур от корневой гнили и повышения их урожайности. Методология применения растительной органической массы в виде соломы различных культур получила широкое распространение в земледелии на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ. Практическая значимость обуславливается результатами выполненных исследований, которые используются при осуществлении агроэкологического и фитосанитарного мониторинга, снижения инфекционного потенциала почв, а также в биоэкологизированных технологиях выращивания растений и в защите зерновых культур от болезней.
Результаты работы используются в учебных процессах при подготовке студентов по специальности агрономия и защита растений на АТИ МарГУ, на курсах повышения квалификации и переподготовки специалистов с/х-ва в МарИПКА, на агрономических семинарах в хозяйствах Республики Марий Эл, а так же на ежегодных агрономических совещаниях - учебе специалистов-аграриев Республики Марий Эл.
Апробация работы Результаты исследований доложены на 15 конференциях, совещаниях, симпозиумах, научно-технических советах 1996-2005 годов, которые проходили в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Воронеже, Казани, Куйбышеве, Ижевске, Ульяновске, Йошкар-Оле и др. городах. Основные положения работы опубликованы в центральных журналах «Защита и карантин растений», «Агро ХХI», в трудах «Международного форума по проблемам науки, техники и образования» (1998-2006 гг.), в материалах международной научно-практической конференции посвященной 110-летию со дня рождения академика Василия Петровича Мосолова» (1998), в материалах 11 Всероссийского популяционного семинара (1999, 2000), в материалах постоянно действующей Всероссийской междисциплинарной научной конференции «Вавиловские чтения» (1997- 2007 гг.), в материалах межрегиональной научной конференции: «Продовольственная безопасность России: и качество продукции» (1999), в материалах III республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (1997), в материалах региональной научно-практической конференции: Мосоловские чтения: «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (2000-2008). В материалах Всероссийского популяционного семинара по вопросам популяционной экологии и генетики (1998, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 научные статьи. В изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, опубликовано 10 работ. Материалы диссертации отражены в двух монографиях объемом 12,5 п.л. и 5,6 п.л., 3 учебных пособиях, 2 из которых с грифом УМО, объемом 2,5 и 5,1 п.л.. Общий объем изданий 57,3 п.л..
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, 6 глав содержательной части, выводы и рекомендации производству. Она изложена на 234 страницах, содержит 76 таблиц, 24 рисунка и приложение. Список литературных источников составляет 439 наименований, в том числе 54 иностранных авторов. Общий объем работы со списком литературы составляет 279 страниц.
Почвенно-климатические и погодные условия зоны
Установлено, что в условиях Волго-Вятского региона основное эпи-фитотиологическое значение имеет инфекция корневых гнилей, передающаяся через почву. Однако в годы с обилием осадков возможна массовая передача инфекции и через семена, например гельминтоспориозная или фу-зариозная семенные инфекции (Марьин, 1998). Заражение растений почвенной инфекцией в Волго-Вятском регионе, как правило, происходит в течение всей вегетации растений поражения колеоптиля, первичных корней и подземного междоузлия. В течение дальнейшего развития растений поражаются узел кущения и приземные части стебля (Марьин, 1996). При нек-ротизации тканей колеоптиля, первичных корней и подземного междоузлия нарушается взаимообмен между подземными и надземными частями растений. Вследствие чего продуктивные стебли начинают страдать от недостатка водьъи питания (Черемисинов, 1973).
Эпифитотиям корневых гнилей обычно предшествует высокий инфекционный фон и более или менее длительный предэпифитотийный период, в течение которого происходит дальнейшее постепенное накопление инфекции-в агроэкосистеме (Березова, 1949; Гречишкина, Бенкен, 1981; Чулкина, Ниева, Кузнецова, 1987). Предпосылкой этого является насыщение севооборота одной или несколькими близкородственными зерновыми культурами, восприимчивыми к заболеванию, а также определенные погодные условия, способствующие формированию и продолжительной сохраняемости почвенной инфекции. Несмотря на внешнее сходство, среди корневых гнилей злаков В.А. Чулкина с сотрудниками (1987), классифицируя корневую гниль по типам, которые отличаются различными симптомами, особое внимание обращает на тип болезни смешанной этиологии.
Для снижения потерь от корневой гнили большое значение имеет комплекс защитных мероприятий, обеспечивающих существенное снижение им инфекции (Марьин, 1996). В комплексе защитных мероприятий применение удобрений и средств защиты растений при возделывании сельскохозяйственных культур является одним из основных. Исследователи (Зиганшин, 1983; Иванова, 1989; Марьин и др., 1992; Замятин и др., 1997) рассматривают применение удобрений и пестицидов по двум направлением: общие вопросы — системы применения и частные — особенности применения. К настоящему времени применение удобрений и пестицидов, как элементов агротехники изучены довольно полно. Однако, проф. А.А. Зиганшин (1983) писал, что удобрения и средства защиты, как элементы агротехники изучались в основном применительно - к обычным, рекомендуемым технологическим системам возделывания культуры. В этом аспекте особенно неполно изучено применение удобрений и средств защиты растений в защитных вариантах яровой пшеницы, которые способствовали бы оптимизации фитосанитарного состояния почвы и повышению урожайности в условиях программирования. На возможность снижениям поражения растений корневой гнилью с помощью регуляции норм" внесения органических и минеральных удобрений отмечали S.H.F. Chinn, R . J. Ledingham (1957); В.П. Лухменев, (1974); В.А. Чулкина (1979); F.C. Марьин и др. (1983, 1996, 2001); Н.А. Смирнова, Г.С. Марьин, (1985); Г.С. Марьин (1996) и другие ученые.
Изучение влияния удобрений и других агротехнических приемов н динамику численности вредных организмов- при возделывании зерновых культур в России имеет давние традиции. Среди тех, ктозанимался впервые этими вопросами, были Ф.П. Кеппен, Н.В. Курдюмов, К.Е. Линдеман, позднее В.Н. Щеголев, А.В. Знаменский, Г.Я. Бей-Биенко (Попкова, 1989). Их труды в настоящее время являются классическими. В этих работах сформулированы принципы мероприятий подавления вредных организмов и формирования посевов. Основу рекомендуемых в то время мероприятий и регламентов фитосанитарии составляли схемы календарных сроков проведения с учетом фенологии развития культуры и функционирующего в агроценозе вредного организма. Но, несмотря на то, что не учитывался количественный и качественный уровень вредных популяций в агроценозе, недооценивать этих разработок в защите растений нельзя. Они подготовили почву для экологического подхода в построении обоснованной стратегии и тактики регуляции фитосанитарного состояния агроэкосистем и продуктивности агроценозов (Павлов, 1981; Чулкина, 1981 и др.). Применение удобрений и средств защиты, как интенсивных приемов земледелия, воздействующих на агроэкосистемы, возросло до 75% (Одум, 1987).
Внесение минеральных удобрений способно наиболее сильно активизировать развитие воздушно-капельных, некоторых почвенных и трансмиссивных инфекций. Минеральное питание растений - центральное место в развитии корневых гнилей, и рассматривается как мощный экологический фактор в агроэкосистемах растениеводства (Чулкина, Павлова, 1987).
Многочисленными исследованиями (Нестеров, 1995; Нестеров и др., 1995; Мартынова, Марьин, 2000) показано, что на повышение восприимчивости зерновых культур к корневым гнилям оказывает влияние и несбалансированность внесения минеральных удобрений с органическими. Именно, на основе обобщения подобных результатов возникло утверждение, что для оздоровления сельскохозяйственных культур от основных эпифитотиче-ских групп инфекций и снижение масштабов применение химических средств встает необходимость применения сбалансированной системы пи-таниярастений (Мишустин, 1972).
Поэтому важнейшим условием эффективного использования удобрений — это освоение правильной системы удобрения. Она зависит от особенностей почвенных и климатических условий, которые в значительной степени определяют потенциальные возможности сельскохозяйственных культур, уровень применения и эффективность удобрений (Минеев, Ремпе, 1991). При этом рациональное сочетание органических и минеральных удобрений является важнейшим условием эффективности системы удобрения. Органические удобрения, в первую очередь, вносят под наиболее требовательные к условиям питания культуры (пропашные), а также в занятых и чистых парах. В" технологии применения удобрений и влияния их на поражение болезнями большое внимание уделяется видам и нормам их внесения. Так, по данным исследований (Минеев, 1990; Марьин, 1996; Мартынова, Марьин, 2000 и др.) можно отметить, что вносимые виды и дозы удобрения могут влиять не только на урожайность, но и на фитосанитарное состояние почвы. Внесение высоких доз минеральных удобрений, как правило, ухудшает биологические свойства различных по механическому составу и генезису почв. Систематическое их внесение способствует увеличению в почве численности микромицетов и актиномицетов, многие представители которых способны продуцировать фитотоксические вещества, что обуславливает повышение токсичности почв (Мирчинк, 1957; Кураков и др., 1989). Кроме того, в дерново-подзолистых почвах происходит снижение численности денитрифицирующих бактерий и увеличение численности нитрифицирующих бактерий, что приводит к избыточному накоплению-в почве нитратного азота, представляющего определенный источник загрязнения окружающей среды (Кураков и др., 1989).
Внесение органических удобрений стимулирует биологическую» деятельность почвы за счет использования микроорганизмами органического вещества в качестве энергетического материала, что способствует оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем, сохранению почвенного плодородия, так как при недостатке органических веществ микроорганизмы используют гумус почвы (Минеев, Ремпе, 1990).
При оценке эффективности применения, средств защиты растений, нельзя ограничиваться определением остаточных их количеств в почве и продукции. Так как в них могут накапливаться не только остатки препаратов, но и их метаболиты, а также фитотоксические вещества, продуцируемые некоторыми группами почвенной микрофлоры (актиномицетами и грибами) (Слепян, 1984).
Методика проведения исследовательских работ
В последние годы наблюдалось так же и нарастание пораженности семян возбудителями гельминтоспориозной и альтернариозной инфекций. Наиболее сильное заражение семян яровой пшеницы возбудителями корневых гнилей происходило в годы с проливными дождями в период созревания и уборки зерна, при размещении по зерновому предшественнику, а также хранение зерна при повышенной влажности воздуха.
В конце 90-х годов, наблюдалось увеличение вредоносности корневых гнилей, это было обусловлено высокой инфицированностью зерна и почвы возбудителями корневых гнилей (Botrytis cinerea и Fusarium). Результаты фито-экспертизы семян яровой пшеницы показали разнообразные ситуации по годам - от среднего уровня их зараженности патогенами (20-30 %) до очень сильного (50-100 %). Наиболее сильное распространение и развитие корневых гнилей отмечено в 1996-1998 гг.
Нарастание пораженных площадей и вредоносности, корневых гнилей связано с ослаблением внимания к вопросам стратегии и тактики защиты растений, сокращением объемов профилактических и защитных мероприятий. На неблагоприятную фитосанитарную обстановку оказали влияние и нарушение севооборотов, случаи монокультуры, низкая агротехника, недостаток органических удобрений. Дестабилизирующее влияние на фи-тосанитарное состояние посевов также оказали общие изменения структуры сельскохозяйственного производства последних лет, связанные с целями максимального повышения урожайности за счет не всегда обоснованной специализации и техногенной интенсификации.
Таким образом, анализ фитосанитарного состояния яровой пшеницы за период 1995-2005 гг. показывает нарастание распространенности и вредоносности корневых гнилей. В благоприятные для них годы (1995, 1997, 1999, 2002) они поражали с эпифитотийной интенсивностью. Потери урожая, в зависимости от климатических условий года и степени развития болезней, достигает 15-30 %.
Температура и влажность почвы непосредственно или косвенно участвуют во всех физиологических и биохимических процессах, протекающих в растении и патогенных организмах. При этом нормальный обмен веществ в растениях зависит от степени насыщения водой протоплазмы клеток при биологическом температурном оптимуме. Нарушение нормального физиологического состояния растения как единого организма во время засухи, например, способствует повышению его восприимчивости к возбудителю корневой гнили, которые интенсивно заражают ослабленные растения. При этом характер изменения обмена веществ в растении при недостатке влаги совпадает в общих чертах с изменениями, вызываемыми возбудителями корневой гнили, что облегчает их жизнедеятельность. Взаимосвязь развития болезни с неблагоприятными условиями объясняется не только недостатком влаги для растения, но и наличием более благоприятной температуры для патогенов (табл. 3).
Из данных таблицы 3 видно, что активность инфекционных форм повышалась с ростом температуры и увеличения влажности почвы. Количество пораженных растений увеличивалось с начала заражения и продолжалось, практически, в течение всего изучаемого периода. Так, например, в зависимости от повышения влажности почвы зараженность проростков на третий день опыта составила при температуре почвы 5-7 С в условиях влажности 30-40 % - 3,1 %, при влажности 60-80 % - 10,4 %. Повышение влажности почвы при температуре 5-7 С усилило поражение ростков более?чем в 3 раза. С ростом температуры до 18-20 С поражение повысилось почти в 6 раз. На пятый день соответственно: 2,1 и 3,2 раза. На 7 день -1,6 и 2,2 раза. На 10 день - 1,5 и 2,7 раза. Повышение температуры до 28- 30 С и влажности почвы до 60 - 80 С способствовало росту поражения проростков, но это в большей степени отмечалось на 3 день опыта, меньше на 5-й, 7-й дни. На 10 день опыта отмечена новая вспышка усиления пораженности проростков корневой гнилью. В этом случае поражение проростков при влажности 60-80 %, температуре 28-30 С на 10 день по сравнению с 3 - им днем было выше почти- в 3 раза, тогда как по сравнению с пятым днем в 2 раза, а по сравнению с 7-1,6 раз. В тоже время при низкой влажности почвы, наиболее сильное заражение отмечено на 7 день опыта, на 10 день поражение практически не изменилось: 38,6 и 40,1 %.
Следовательно, наиболее благоприятные условия для развития корневой гнилияровой пшеницы являются влажность почвы 60-80 % и температура в пределах 18-20 С. В этом случае при наиболее сильном заражении проростков на 3 день, практически третья часть от высеянных, продолжает заражаться, в более поздние сроки, хотяи более низкими темпами. Повышение температуры до 28-30 С при влажности почвы до 60-80 % способствует усилению поражения проростков (на 10 день) когда зараженность составляет почти 90 % от высеянных.
Снижение влажности почвы до 30 % не исключает поражения, а лишь несколько его .ограничивает. При этом следует отметить, что симптомы проявления.болезни-при низкой влажности и, особенно при невысоких температурах, проявляются менее четко. Это отмечала ранее В.А. Чулкина (1979). Патогенные формы возбудителей корневых гнилей яровой пшеницы легко переносят колебания температуры почвы (Чулкина В.А., 1979). Данные проведенных исследований показывают, что чередующееся промора 59 живание почвы с оттаиванием, длительные аэробные условия не снижают жиснеспособности патогенов (табл.4).
Влияние антропогенного фактора на биоэкологические особенности почвенных патогенов
Следовательно, при длительном ежегодном внесении минеральных удобрений в почве усугубляются процессы активизации развития и распространения грибов-токсинообразователей. Этот факт подтверждает то, что на варианте с минеральными удобрениями выделены 2 вида грибов — сильных токсинообразователей, которые не были встречены на контроле, как Р. purpurogenum и P. funiculosum.
Внесение биологических препаратов типа агат 25К и триходермин по фону минеральных удобрений способствовало снижению встречаемости в почве токсичных грибов, до уровня, который был на контроле, и отмечена повышенная встречаемость, до уровня «доминанты» грибов из рода Tricho-derma, который отсутствовал при внесении минеральных удобрений и не числился в доминантах на контроле. Из вышеизложенного можно констатировать, что внесение биопрепаратов защиты растений (также как и органических удобрений) способствует снижению негативных факторов, вызванных внесением минеральных удобрений до контрольного уровня, который отмечался в пахотном слое почвы до внесения минеральных удобрений. Органическое удобрение, внесенное в почву в виде ТНК, способствуя повышению оптимизации биологического состояния почвы, положительно воздействует на рост численности встречаемых в почве грибов-доминантов нетоксинообразователей.
Внесение удобрений и средств защиты растений изменило встречаемость и грибов-патогенов. При этом при внесении минерального удобрения в 2 раза увеличилась встречаемость В. sorokiniana, в 1,8 раз - F. culmonim и больше, чем в 6 раз - F. oxisporum. В то же время при внесении "биологического препарата защиты растений по фону минеральных удобрений встречаемость патогенных микромицетов значительно снижалась, которая было, практически, такая же, как на контроле. Органическое удобрение способствовало дальнейшему снижению встречаемости грибов-патогенов или даже исключало присутствие их в пахотном слое почвы, например F. oxyspomm.
Отсюда следует, что, во-первых, длительное и ежегодное внесение минеральных удобрений (в течение 3-х лет), как одного из интенсивных и эффективных факторов повышения урожайности возделываемой культуры, может значительно влиять на микромицетный комплекс почвы, способствуя ухудшению фитосанитарного состояния ее пахотного слоя. Во-вторых, применение органического удобрения и биологических препаратов защиты растений на фоне внесения минеральных удобрений активизирует деятельность почвенного микромицетного комплекса и оптимизирует фитосанитарное состояние агроэкосистемы.
Подобный факт для дерново-подзолистых почв Подмосковья ранее отмечали А.В. Кураков и B.C. Гузев с сотрудниками (1989). Они сделали заключение, что влияние удобрений на микромицетный состав почвы зависит от дозы внесения, степени окультуренности почвы и вида удобрения. Наибольший сдвиг в структуре комплекса микромицетов в почве произошел, как отмечали авторы, при внесении минеральных удобрений и совместном внесении минеральных удобрений с пестицидами. При этом внесение-минеральных удобрений и пестицидов, практически не влияя на встречаемость доминирующих микромицетов по сравнению с контролем, повысило встречаемость грибов, которые были менее встречаемыми и даже редко встречаемыми видами на контроле. Это отмечено и в наших опытах. Например, Mortierella ramanniana и Penicillum martensii перешли из ранга часто» встречаемых видов в ранг доминирующих, a Penicillum funiculosum в ранг доминирующих перешел из ранга редко встречаемых.
Негативное влияние одностороннего внесения минеральных удобрений на фитосанитарное состояние почвы, например, в пшеничном агроценозе подтвердился, и в другом случае (табл.14), где встречаемость грибов-токсинообразователей и грибов-патогенов-повысилась при внесение минеральных удобрений, а при совместном внесение с пестицидом он еще более усугублялся. Численность микромицетных организмов имела наиболее существенные отклонения по сравнению с контролем от применения минеральных удобрений совместно с пестицидами и от применения органиче 95 ских удобрений. В первом случае численность микромицетов в пахотном слое почвы снижалась на 28,7 %, во втором - наоборот, повысилась на 12,4%. Совместное применение минеральных удобрений с биопрепаратом незначительно снизило численность (2,3 %) микромицетов по сравнению вариантом ТНК, но повысило, почти на 10 %, численность по сравнению с контролем.
Внесение органического удобрения способствовало увеличению в микромицетном комплексе общей численности доминантов и снижению количества микромицетов, продуцирующих токсины. Микром и цеты доминирующих в микромицетном комплексе, при внесении органического удобрения увеличились по сравнению с контролем в 1,5 раза, а по сравнению с вариантом совместного внесения минеральных удобрений и пестицидов в 3 раза. При этом количество токсикантов на варианте с органическими удобрениями снизилось по сравнению с вариантом внесения минеральных удоб 96 рений в 2,5 раза, а в сравнении с условиями совместного внесения минеральных удобрений и пестицидов - в 3 раза. С внесением минеральных удобрений в структурном комплексе микромицетов реже встречаются грибы видов Trichoderma viride, Zygorhinchns heterogamies и Mycogone nigra, тогда как на контроле первые два вида были часто встречаемыми, а третий - редко встречаемым. С внесением в почву ТНК вид Oidiodendron tenuissimum не был обнаружен, а выделен по сравнению с контролем вид Р. thomii, который на контроле ранее не обнаруживался. Внесение ТНК, способствующее росту встречаемости доминирующих видов, активизировало переход в ранг доминирующих по сравнению с контролем вид Т. viride и повысил встречаемость вида P.simplicissimum, который на контроле был как редко встречаемый.
Следовательно, при наличии более высокой численности грибов в почве, получавшей минеральные удобрения, разнообразие выделенных грибов меньше. При этом такой гриб, как P.purpurogenum на контроле совсем не был обнаружен, хотя на вариантах с внесением минеральных удобрений и фундазола присутствие этого гриба отмечено на уровне часто встречаемого. А Т.Г. Мирчинк (1988), Г.А. Кураков и др. (1989) P.purpurogenum относят к сильным образователям токсинов. В тоже время внесение минеральных удобрений и химических препаратов по сравнению с контролем практически не изменило встречаемость основных частовстре-чаемых микромицетов. Из этой группы грибов, которые были отмечены на контроле, значительно снизилась встречаемость гриба P.janthinellum, с резким увеличением встречаемости P.funiculosum, P.nigricans и P.martensii. Особенно следует отметить тот факт, что при внесении минеральных удоб-рений и пестицидов не были обнаружены в почве грибы Т. viride, Mycogone nigra и P. thomii. Все это в существенной степени не могло не способствовать ухудшению фитосанитарных условий для роста и развития растений яровой пшеницы. И потому можно определенно сказать, что фитотоксич-ность почвы в этом случае будет повышенной. Этому свидетельствует и тот факт, что если Т. viride, Mycogone nigra и P. thomii, по данным А. В. Куракова и др. (1989) для дерново-подзолистых почв являются обычными, в данном случае они отсутствовали.
По данным наших исследований (табл. 14), внесение органических (ТНК) удобрений отдельно и совместно с биопрепаратами, практически не изменяло, по сравнению с контролем, встречаемость основных для дерново-подзолистой почвы микромицетов, но снижало встречаемость патогенов, увеличивая при этом встречаемость грибов-антагонистов. Так, из данных таблицы 13 видно, что втречаемость Т. viride на вариантах с органическим удобрением, по сравнению с контролем увеличилась почти в 3 раза, по сравнению с внесением минеральных удобрений более, чем в 4,5 раза. Повысилась также встречаемость сапротрофов М. hiemalies, М. nigra, P. sim-plicissimum и С. fuckelli. При этом если этот гриб Т. viride имел очень низкую встречаемость на вариантах внесения минеральных удобрений и пестицидов, то при внесении ТНК в том числе и совместно с минеральными удобрениями коэффициент встречаемости был в пределах 76-90. При анализе изменений видового состава и структуры комплекса, почвенных микромицетов под действием удобрений и средств защиты в условиях внесения рекомендуемых доз обнаружено, что наиболее существенная перегруппировка в нем происходила при внесении минеральных удобрений по сравнению с контролем и внесением органических удобрений отдельно и совместно с биопрепаратами.
Обобщая данные, можно констатировать увеличение при внесении минеральных удобрений грибов родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium - грибов потенциальных токсинообразователей и патогенов. Внесение биологических препаратов по защите растений и органических удобрений оптимизирует фитосанитарное состояние почвы, как при отдельном внесении, так и совместно с минеральными удобрениями.
Формирования патогенных комплексов в ризосфере растений полевых севооборотов в зависимости от приемов агротехники
Севооборот, как «окультуренный» вид сукцессии, среди технологических приемов формирования фитосанитарии и управления агроэкоси-стемами имеет особое значение. Из многолетнего классического опыта Д.Н. Прянишникова (1962) следует, что в севообороте по сравнению с монокультурой при равных дозах внесения удобрений на дерново-подзолистых почвах Подмосковья получены, по крайней мере, в два раза более высокие урожаи. Аналогичные данные в рамках формирования патогенного потенциала почвы приводит Е.Н. Мишустин (1972).
Эффективность севооборотов в управлении полевыми агроэкоси-стемами в условиях северо-восточного Нечерноземья России отмечал Ю.П. Филимонов (1973). Б.А. Никитин (1986), объясняя причины эффек тивности севооборотов в управлении фитосанитарным состоянием почвы и в целом всей агроэкосистемой, писал, что если при ранее существующих установках влияния на агроэкосистемы через севооборот, стремились ввести в него культуры, так называемые, восстанавливающие плодородие почвы (пар, посев трав, и т.д.), то при интенсификации технологий возделывания культур, управление агроэкосистемами предполагали проводить, в каждом поле севооборота, в виде комплекса интенсивных технологических мероприятий, беря как основные - систему обработки почвы, внесение удобрений, особенно минеральных, использование приемов и средств защиты растений и т. д. На плодосмен в этих условиях обращали внимание незначительно.
Влияние предшественника, сидерата и протравителей семян на инфекционность почвы (шт./г почвы) и урожайность (ц/га) зерновых культур, микрополевой опыт, 2001 -2005 гг. Между тем влияние плодосмена в управлении фитосанитарным состоянием почвы агроэкосистем через микробиологический фактор происходит посредством комплекса явлений: избирательным потреблением растениями тех или иных элементов питания, изменением химических и физических свойств почвы и регуляцией фитосанитарного состояния системы (табл. 63). Значимость причин плодосмена в управлении фитосанитарии почвы агроэкосистем установлена, но многие из них пока еще не полностью выяснены, например, фитосанитарно-аллелопатийный фактор.
Так, корневые системы возделываемых культур и сорных растений агроэкосистемы накапливают и выделяют в почву вещества, которые не одинаково влияют на почвенную микрофлору и другие возделываемые культуры. Во многих случаях под влиянием накопленных этих веществ ухудшается рост и развитие растений. При этом аллелопатические свойства, как отмечает A.M. Гродзинский (1984) присущи многим растениям, одним больше другим меньше. Корневая система овса выделяет скополетин, вещество близкое к кумарину (Мишустин, 1972), который юбладает ингибирующим действием и на растения и на микрофлору. Корневая система льна в продуктах выделения корневой системой имеет ряд ароматических соединений: агликон, феруловую, р-кумариновую и р-гидрооксибензойную кислоты, которые обладают определенной токсичностью (Боршер, 1984). По данным Е.Н. Мишустина, А.Г. Наумовой, (1970) в корнях люцерны аккумулируются алкалоиды, которые постепенно диффундируют в почву. В этот период на корнях люцерны (через 3-4 года ее произрастания) начинают отмирать клубеньки даже самой культуры, в результате накопления высокой концентрации в почве алкалоидов. Все это вызывает в зоне корневой системы люцерны существенное подавление жизнедеятельности многих микроорганизмов, особенно токсинообразова-телей и патогенов зерновых культур. Сейчас бесспорно выяснено, как отмечает A.M. Гродзинский (1983), выделение корневой системой отдельных культурных растений токсического соединения - флоридина и поступающего в почву ядовитого амигдалина и т.д.
Таким образом, многие возделываемые в агроэкосистеме культурные растения имеют способность изменять не только пищевой режим, но и биологические свойства почвы, насыщая ее теми или иными вредными соединениями. Активизируя или ограничивая их диффундирование в пахотный слой почвы системы можно использовать этот фактор, как один из управляющих рычагов фитолсанитарии почвы и продуктивности агроэкосистемы.
Однако накопленный на данный период экспериментальный и практический материал не дает в этом ключе полной модели управления фитосанитарии почвы агроэкосистемы. Между тем около 200 лет назад ботаник О. Декандоль пытался развить аллелопатические и токсикологические направления для объяснения необходимости чередования культур в севообороте, базируясь на токсичности живых организмов, функционирующих в агроэкосистеме. Но, не имея достаточного экспериментального материала он не смог построить четкую модель такого сукцессионального управления при чередования культур. Кроме того, по-видимому, на это повлиял и авторитет Ю. Либиха, который категорически утверждал, что продуктивность возделываемой культуры, зависит от одностороннего истощения почвы питательными для возделываемых растений веществами. Скорее всего, все это и могло способствовать, отходу от фитосанитарно-аллелопатической точки зрения чередования культур. Тем не менее, на сегодняшний день вопрос о корневых выделениях растений и токсикозах, связанных с микроорганизмами, отдельно и в сопряжении с фитосанитарным фактором, а так же с характером воздействия на почву корневых остатков развитие фитосанитарно-аллелопатического направления в аграрной экологии заслуживает дальнейшей разработки. При этом фитосанитарные характеристики почвы и агроценозов агроэкосистемы в последнее время становятся все более и более наиважнейшими в росте, развитии и продуктивности возделывания культуры и продуктивности всей агроэкосистемы в целом.
Исследования последних лет в МарГУ (Марьин, 1996; Марьин и др., 1999; Мартынова и др., 2000) показывают, что фитосанитарно аллелопатические характеристики агроэкосистемы достаточно точно отражают эффективное плодородие почвы в системе. Поэтому они могут служить не только для индикации, мониторинга, прогнозирования фито-санитарии почвы, но и для наиболее рационального управления фитоса-нитарией и технологическим процессом возделывания культур с целью повышения продуктивности агроэкосистемы. Так, наблюдения за численностью основных физиологических групп почвенных микромицетов с различной сукцессиональной направленностью агроэкосистем показали, что важнейшие количественные показатели микромицетных комплексов, которые свойственны для дерново-подзолистых почв, в целом сохраняются как в звеньях севооборотов, так и в бессменных посевах.
Однако в процессе эксплуатации агроэкосистем происходит существенная перестройка микромицетных комплексов почвы. Она зависит, как от применения технологических приемов и средств, так и от учета агроэкологических факторов, окружающих или воздействующих на систему (табл.64).
