Содержание к диссертации
Введение
Глава 1.Обзор литературы 8
1.1 Биологические особенности ярового ячменя 8
1.2. Болезни ярового ячменя 10
1.3. Методы защиты ярового ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций 16
Глава 2. Объекты, условия и методы исследований 44
2.1. Природно-климатические условия Кемеровской области 44
2.2. Метеорологические условия 54
2.3. Методика проведения исследований 58
Глава 3. Распространение и вредоносность семенных инфекций в Кемеровской области 67
Глава 4. Эффективность предпосевной обработки семян ярового ячменя против комплекса заболеваний 77
4.1. Эффективность химических препаратов в защите ячменя от болезней 79
4.2. Эффективность биологических препаратов в защите ячменя от болезней. 83
4.3. Эффективность совместного применения фосфорных удобрений, химических и биологических препаратов в снижении пораженности ярового ячменя корневыми гнилями 87
Глава 5. Влияние протравителей и фунгицидов на развитие листо-стеблевых инфекций ярового ячменя 96
Глава 6. Экономическая эффективность и биоэнергетическая оценка химических и биологических препаратов 120
Выводы 131
Рекомендации производству 132
Список литературы 133
Приложения 157
- Методы защиты ярового ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций
- Распространение и вредоносность семенных инфекций в Кемеровской области
- Эффективность биологических препаратов в защите ячменя от болезней.
- Влияние протравителей и фунгицидов на развитие листо-стеблевых инфекций ярового ячменя
Введение к работе
В Кемеровской области зерновые и зернобобовые культуры занимают площадь более 600 тыс.га., из них на ячмень приходится 30 %.
На яровом ячмене встречается ряд болезней, которые приводят к снижению урожайности и качества зерна. К ним относятся корневые гнили, л исто-стеблевые инфекции - септориоз, темно-бурая пятнистость.
Наиболее распространенным вредоносным заболеванием ярового ячменя является гельминтоспориозная корневая гниль- возбудитель Bipolaris sorokiniana (Helminthosporium sativum (Pammel, King et Bakke), потери урожая зерна от которого в отдельные годы достигают 50 %, зачастую превышающие потери от всех других болезней (Голубинцева, 1952; Тупеневич, Хохряков, Чумаков, 1962; Чулкина, 1972, 1997, 2000; Горобей, 1992; Коробов, Коробова, 2002; Васетская, Кратенко, Лавринова, 2002).
В условиях промышленного техногенного загрязнения Кузбасса наиболее актуальной задачей является защита биоценозов зерновых культур от вредных организмов биологическими и экологически безопасными химическими препаратами. Это позволяет получать чистую незагрязненную продукцию.
Неблагоприятное фитосанитарное состояние семян и почвы в области свидетельствует о необходимости ежегодного протравливания посевного материала. Предпосевная обработка семян и опрыскивание посевов фунгицидами защищают растения от различных патогенов в течение вегетации.
Однако они в той или иной мере токсичны для человека и окружающей среды. Биологические средства защиты растений экологически безопасны для агроценозов.
Полученные спиртовые вытяжки из хвойных древесных пород способны также защитить зерновые культуры от комплекса болезней.
Интегрированная система защиты растений играет ведущую роль в снижении потерь от корневых гнилей зерновых культур, в том числе ячменя, которая предусматривает агротехнические, химические, биологические меры борьбы.
Система защиты растений должна рассматриваться как многовариантная составная часть адаптивной интенсификации растениеводства, интегрирующая все уровни и факторы управления в системе «хозяин-паразит» (Жученко, 1990).
Применение пестицидов способствуют снижению потерь урожая, производства продукции более высокого качества и уменьшению затрат на единицу производимой продукции (Захаренко, 1977).
Главная предпосылка возникновения эпифитотий корневой гнили -высокий инфекционный потенциал возбудителя в почве, вторая - ежегодная передача его через семена, третья — недостаточная устойчивость районированных сортов.
В связи с высокой вредоносностью корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций возникла необходимость в проведении наших исследований и обусловила их цель и задачи.
Цель исследований. Определить эффективность химических и биологических препаратов в защите ярового ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций.
Задачи исследований: изучить видовой состав возбудителей, распространенность корневой гнили и листо-стеблевых инфекций, их вредоносность в условиях Кемеровской области; определить эффективность биологических и химических препаратов для протравливания семян и обработки растений в период вегетации; - определить экономическую эффективность применения биологических и химических препаратов в защите ячменя от инфекционных заболеваний.
Защищаемые положения: - эффективность биологических и химических препаратов для обработки семян и растений ячменя против болезней; - энергетическая и экономическая оценка препаратов, применяемых для защиты семян и растений ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций.
Научная новизна. Впервые в условиях Кемеровской области показана возможность использования биологических препаратов и хвойных вытяжек из сосны и пихты в защите ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых болезней. Изучены особенности применения химических, биологических препаратов и хвойных вытяжек в чистом виде и с фосфорными удобрениями. Установлена роль фосфорных удобрений в повышении устойчивости растений к корневым гнилям и листо-стебелевым инфекциям и эффективность химических и биологических препаратов.
Практическая ценность. Проведенные исследования позволили усовершенствовать защиту ячменя от болезней в условиях Кемеровской области, основанную на использовании экологически безопасных средствах. Выявлена высокая экономическая эффективность биологического и химического способов борьбы с инфекциями в защите ячменя. Результаты исследований рекомендуется использовать в хозяйствах Кемеровской области для защиты ячменя от болезней.
Производственную проверку и внедрение элементов технологии обработки семян ячменя проводили в КФХ «Держава» Топкинского района, в ЗАО «Исток» Кемеровского района Кемеровской области.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на III Международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (Краснообск, 2003 г.), на Межрегиональной научно-практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: Наука. Техника. Практика» (Кемерово, ,2003 г.). Усовершенствованная система биологической и химической защиты растений от вредных организмов в зернопаровом севообороте, обеспечивающая сохранение биоценозов зерновых культур решением Президиума СО Россельхозакадемии от 20 января 2004 г. (протокол № 18) удостоена диплома III степени.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Методы защиты ярового ячменя от корневых гнилей и листо-стеблевых инфекций
В настоящее время существует несколько методов защиты растений: селекционный, агротехнический, биологический, химический. Агротехнический метод играет огромную роль в снижении численности вредных организмов, оказывает фундаментальное действие на формирование элементов структуры урожая сельскохозяйственных культур, обеспечивает экологическую безопасность выращиваемой культуры и окружающей среды. Но в тех случаях, когда не представляется возможным предотвратить потери урожая агротехническими и биологическими методами, необходимо использовать химический метод, применяя малотоксичньге протравители семян.
Агротехника — традиционный метод защиты растений от болезней. Большое фитосанитарное значение имеет правильный подбор предшественников. Предшественники - одно из условий, обеспечивающих хорошее развитие растений, и, как следствие этого, повышение его выносливости (Беляков, 1986). В большинстве районов Западной Сибири лучшими предшественниками для ячменя являются пропашные и зернобобовые культуры (Методические рекомендации, 1983). Повышенную выносливость проявляют растения, пораженные обыкновенной корневой гнилью в посевах, размещенных после клевера и картофеля, когда снижение урожая начинается только при уровне развития болезни 18-20 % (Буга, 1930). Возделывание ячменя длительное время на одном участке приводит к накоплению в почве инфекции. Длительность ее сохранения зависит от того, как часто на этом месте возделывается культура, поражаемая возбудителями данной болезни. Правильное размещение культур в значительной степени снижает количество заразного начала корневыми гнилями.
Самым надежным средством борьбы с болезнью является научно -обоснованное чередование возделываемых культур в севообороте (Коршунова, 1970). Бессменное возделывание ячменя приводило к быстрому накоплению в почве возбудителей корневых гнилей, поражающих растения во все фазы развития (Кураш, Доценко, 1972), и авторы отмечают, что поражение ячменя в монокультуре в Московской области было в 1,5-2,0 раза выше, чем в севообороте.
В Горном Алтае горох, бобы, кукуруза, подсолнечник оказались лучшими предшественниками под ячмень (Чулкина, 1970). После них развитие корневых гнилей снизилось на 30-50 %. В Кемеровской области в совхозе Крапивинский В.А. Калугин (1973), размещая пшеницу и ячмень по бобовым культурам, получил резкое сокращение пораженности их корневыми гнилями, а по данным В.П. Буренка (1971, 1973, 1975) лучшими предшественниками в условиях области является кукуруза, клевер, оборот пласта люцерны.
Чередование культур с выращиванием невосприимчивых видов растений способствует очищению почвы от возбудителей этой болезни (Цымбал, Моршацкий, 1970, S.D. Carrett, 1970). Наименьшее распространение корневых гнилей на выщелоченном черноземе отмечалось после кукурузы, гороха, гороха-овса, овса, многолетних злаков (Чулкина, 1985). В условиях недостаточного увлажнения ячмень рекомендуется размещать второй и третьей культурой после чистого пара, малопоражаемым возбудителями корневых гнилей, культурам - бобовым, картофелю, овсу (Метод, рекоменд., 1981). Даже при высокой концентрации зерновых (87,5-100 % в севообороте) степень развития болезни по этим предшественникам остается самой низкой (Ягуненко, 1982).
Результаты многих исследователей показывают, что монокультура пшеницы и ячменя способствует большому накоплению инфекции в почве и сильному поражению растений корневыми гнилями: в Алтайском крае до 40,3 % (Алиновский, 1970), в Саратовской области до 74-75% (Михайлина, 1970), до 63,6% (Пахомова, 1970), в Кабардино-Балкарской АССР до 27,3-55,7% (Кузнецова, Иванченко, 1970), в Северной Осетии до 45,4% (Волчкова, 1970), в Северном Казахстане до 67,5 % (Джиембаев, Альжанов, 1970), в Кемеровской области до 28-65 % (Буренок, 1971).
В севооборотах с короткой ротацией ячмень нельзя возделывать замыкающей культурой, так как он сильно восприимчив к корневой гнили, заметно повышает инфицированность почвы возбудителями болезни и в дальнейшем снижает фитосанитарное значение пара (Койшибаев, 1993).
Непаровые предшественники увеличивают в почве количество органического вещества за счет корневых пожнивных остатков, усиливающих микробиологическую активность почвы. Корневые выделения предшественников резко сокращают количество патогена в корнеобитаемом слое. В выделениях корневой системы имеются сложные по химическому составу и биологической активности вещества: аминокислоты, сахара, ферменты, алкалоиды, поэтому очень важно в севообороте возделывать такие предшественники, которые способны своими выделениями инспектировать и развивать сапрофитную микрофлору, оказывающую фунгистатическое и фунгицидное действие патогенов (Чулкина, 1971).
При выращивании на одном и том же месте несколько лет поражаемой культуры в почве происходит накопление токсических метаболитов. Паразитные грибы вызывают явления так называемого «утомления почвы», ведение правильного севооборота способствует устранению такого положения (Прянишников, 1962). Возделываемые культуры, изменяя плодородие почвы, влияют косвенно на патоген, повышая устойчивость последующей культуры (Тупеневич, 1948).
Для ограничения развития корневой гнили хлебных злаков и зерновых в звеньях севооборота в качестве предшественников озимой пшеницы и ячменя целесообразно вводить овес и многолетние бобовые травы (Цивенко, Маслова, Афанасьева, 1979). В специализированных севооборотах лучшими предшественниками, обеспечивающими снижение инфекционного потенциала возбудителя болезни в почве в 1,6-2,4 раза, оказались кукуруза, чистый пар, горох, овес (Буренок, 1982).
Результаты исследований, проведенных в различных зонах страны и за рубежом, свидетельствуют, что хорошими предшественниками зерновых культур являются пропашные культуры (кукуруза), бобовые: горох, люцерна, пар, резко снижающие пораженность корневой гнилью. Бессменное возделывание ячменя значительно увеличивает развитие болезни. Учитывая довольно высокий уровень заселенности пахотных почв в Сибири данным возбудителем, целесообразно ячмень размещать в кормовых севооборотах (Чулкина, 1995).
Распространение и вредоносность семенных инфекций в Кемеровской области
В Кемеровской области ежегодно отмечается значительное поражение ячменя корневыми гнилями, а также семенного зерна гельминтоспориозом и рядом других заболеваний.
Дефицит влагообеспеченности и высокие температуры воздуха в отдельных районах области, значительное переувлажнение почвы в восточных районах способствуют поражению посевов ячменя корневыми гнилями. Недостаток доступного фосфора, частое полегание посевов, уборка в условиях повышенной влажности - резко усиливают пораженность зерна заболеваниями, которые снижают как товарные, так и семенные качества.
В этих условиях поражение ячменя корневыми гнилями, в той или иной степени, отмечается в области ежегодно. Практически ежегодно наблюдается и развитие заболеваний на зерне. Пораженные зерновки называют «черным зародышем» или «чернотой зародыша». Поражение семян одним из наиболее опасных возбудителей болезни -гельминтоспориозом, вызывает снижение их энергии прорастания, силы роста и особенно полевой всхожести.
Развитие корневых гнилей, в частности гельминтоспориозого типа, в период вегетации растений ведет к изреживанию посевов, гибели части продуктивных стеблей, щуплости зерна, значительному недобору урожая.
Зоны наиболее сильного поражения заболеванием связаны как с недостаточным увлажнением в открытой части области, так и с повышенной увлажненностью в восточных районах. Широкое распространение и интенсивное проявление корневых гнилей является результатом ряда причин: значительным насыщением посевных площадей зерновыми культурами; недостаточной культурой земледелия в ряде хозяйств; снижением требований к качеству семенного материала в хозяйствах области.
Результаты фитоэкспертизы семян (Кемеровской областной станции защиты растений и лаборатории защиты растений КемНИИСХ) в 1997-2000 гг. показывают значительную зараженность их возбудителями гельминтоспориозной, альтернариозной, фузариозной корневой гнили. Выявлено, что ареал распространения болезней семян ячменя охватывает все зоны и районы области. Нами проведено картирование Кемеровской области по уровню зараженности семян ячменя.
В результате были выявлены две экологические зоны распространения болезни. В первой зоне средняя зараженность ярового ячменя составила 45%, во второй доходит до 56% (карта зараженности семян ярового ячменя возбудителями корневой гнили по районам Кемеровской области). В первую зону вошли лесостепные районы Кемеровской области: Кемеровский, Промышленновский, Топкинский, Крапивинский, Ленинск-Кузнецкий, Беловский, Гурьевский, Юргинский, Прокопьевский и Новокузнецкий район.
Во вторую отнесены районы зоны северной лесостепи и подтайги: Мариинский, Тяжинский, Яйский, Ижморский, Яшкинский, Чебулинский и Тисульский.
Пораженность семян ячменя во всех районах области в годы с ГТК ниже 1,0 (1998,1999 г.г.) была слабее, чем в годы с ГТК выше 1,0 (1997,2000 г.г.) Корневые гнили все интенсивнее и вредоноснее проявляют себя в посевах зерновых колосовых культур. Основные причины этого — использование для посева некондиционных семян (по данным Госкомстата Российской Федерации, более трети полей засеваются некондиционными семенами, а 70 % хозяйств используют для посева зерно массовых репродукций) и снижение объемов протравливания (Тютерев, Здрожевская, 2001).
Интерес к корневым гнилям не случаен, поскольку массовое распространение их связано с некоторыми современными тенденциями развития сельскохозяйственного производства, часто ведущих к вынужденному отказу от традиционных севооборотов, а также с переходом на минимальные обработки почвы. Выделение чистой культуры патогенных грибов на агаровых средах позволило определить, что корневые гнили вызываются преимущественно возбудителями Bipolaris sorokiniana (Helminthosporium sativum), и видами родов Fusarium и Alternaria sp.
В условиях области они чаще всего поражают подземное междоузлие (эпикотиль), первичные и вторичные корни, основание стебля.
Следует отметить, что виды грибов из рода Helminthosporium являются возбудителями листовых пятнистостей ячменя. В течение вегетации у растений поражаются различные органы. Заболевание всходов проявляется в побурении влагалища первого листа (колеоптиля) и основания стебля. Источником инфекции служат семена и инфицированные растительные остатки в почве.
Эффективность биологических препаратов в защите ячменя от болезней.
Исследования по изучению эффективности биологических препаратов и биологически активных веществ проводились в полевых опытах в 1997-2000 г.г. Установлено, что биопрепараты оказывали свое влияние на корневые гнили ячменя. Так, в период кущения растения слабее поражались в вариантах, где семена перед посевом были обработаны, 25%-ной вытяжкой из хвои сосны, триходермином, нарциссом и 25%-ной вытяжкой из хвои пихты. Здесь развитие болезни составило соответственно 17,6; 18,6; 18,7; 19,1%, что ниже контроля на 4,8; 3,8; 3,7; 3,3% (табл. 11).
Подобная картина получалась и в фазу молочно-восковой спелости. Меньше всего ячмень в данном случае поражался корневыми гнилями в варианте обработки семян 25%-ной вытяжкой из хвои сосны, затем триходермином, нарциссом и 25%-ной вытяжкой из хвои пихты.
В этих вариантах развитие болезни было ниже соответственно на 6,7; 5,1; 4,8; 4,6%. В обеих фазах развитие растений в отмеченных вариантах было достоверное снижение пораженности корневыми гнилями, хотя оно и не достигло уровня экономического порога вредоносности (10-15%). Положительное влияние биологических препаратов сказалось и на густоту стояния растений как в начале, так и в конце вегетации. Биологическая эффективность получена от действия спиртовой 25 %-ной вытяжки из хвои сосны-27,2%.
При обработке семян биологическими препаратами густота стояния растений (табл. 12) в фазу кущения оказалась выше в вариантах: триходермина - 463 шт./м , нарцисса — 450 шт./м , спиртовой 25%-ной вытяжки из хвои сосны - 451 шт./м , пихты - 450 шт./м , на контроле - 448 шт./м2. Выживаемость растений к концу вегетации от обработки семян составила: спиртовыми - 25 %-ными вытяжками из хвои сосны - 10,7 %, пихты - 9,6 %, триходермином — 10,7 %, наименьший от нарцисса - 7,6 %. Биометрические показатели ячменя (длина колоса, длина стебля, а также число зерен в колосе) в вариантах применения биологических препаратов превышают контроль у спиртовых 25% -ных вытяжек из хвои пихты на 0,3, из сосны на 0,8, триходермина на 0,9, нарцисса на 0,8 см. Длина стебля превышает контроль соответственно: на 2,0; 2,6; 2,0; 0,8 см, число зерен в колосе - на 0,9; 0,9; 0,7; 0,4 шт. (табл. 13).
В вариантах с биологическими препаратами масса 1000 зерен значительно превышает контроль: спиртовая 25%-ная вытяжка из хвои сосны - на 3,2; спиртовая 25%-ная вытяжка из хвои пихты на 2,4; триходермин на 2,1; нарцисс на 1,9 грамма. Проведенные 4-х-летние исследования показали, что лучшими вариантами по всем показателям (пораженность корневыми гнилями, структура и урожайность ячменя) являются спиртовая 25%-ная вытяжка из хвои сосны и нарцисс.
Дешевизна приготовления спиртовых вытяжек из хвойных пород (которых в Кузбассе большое количество) - этих экологически чистых и эффективных препаратов значительно повышает необходимость их применения в защите зерновых культур от грибных инфекций.
Влияние протравителей и фунгицидов на развитие листо-стеблевых инфекций ярового ячменя
Получению стабильных и высоких урожаев ячменя препятствует также широкое распространение л исто-стеблевых инфекций. Отсутствие сортов, устойчивых к комплексу болезней зерновых культур, приводит к тому, что потери урожая в годы эпифитотий достигают 40 и более процентов. Высокое поражение растений л исто-стеблевым и инфекциями чаще всего проявляется в неблагоприятные по погодным условиям годы (повышенная температура воздуха и почвы, недостаточное количество осадков). Эпифитотий л исто-стеблевых болезней в условиях Сибири возникают раз в три года. Во все годы исследований отмечалось поражение растений септориозом, который поражал чаще всего листья. Пораженная часть растения постепенно теряла зеленый цвет, обесцвечивалась и полностью засыхала.
При поражении флагового листа, что чаще всего отмечалось в фазу колошения - налива зерна, зерно формировалось щуплое, с низкой энергией прорастания и всхожестью, в результате зерновая продуктивность растений уменьшалась на 15-20 %. В литературе имеются сведения о влиянии протравителей на развитие л исто-стеблевых инфекций (Лебедев, Касатов, Силаев, Мызникова, 1998, Тепляков, Теплякова, 2003). Так, использование байтана универсала, фенорама, раксила, паноктина, винцита, премиса способствовало снижению развития септориоза на яровом ячмене соответственно на 5,5; 5,2; 5,6; 5,5; 4,2; 3,4 % (рис. 3).
Большее снижение пораженности септориозом ячменя получено от применения байтана универсала и фенорама в комплексе с фосфорными удобрениями (Р60) с семенами -6,3 и 5,8%. А в сравнении с чистым контролем разница в снижении развития болезни ещё более ощутима (рис. 4). В опытах с химическим протравливанием, обработка семян ячменя байтаном универсалом, фенорамом в чистом виде и с фосфорными удобрениями (Р6о с семенами) способствовала меньшему проявлению темно-бурой пятнистости на ячмене. Развитие пятнистостей на листьях ячменя снизилось с 21,2 до 10,9 % и с 20,2 до 10,7 % (рис. 5, 6). Протравители (раксил, байтан универсал, паноктин) показали высокую биологическую эффективность против возбудителей септориоза, темно-бурой пятнистости соответственно 37,6; 36,9; 48,6; 45,8 % (табл. 20, 21).
Эти же препараты давали хорошие результаты в борьбе с корневыми гнилями, листо-стеблевыми инфекциями, повышали густоту всходов, выживаемость, массу 1000 зерен, где получена более высокая прибавка урожая - 7,8 и 7,6 ц/га (табл. 22 и 23).
Не меньшую роль в снижении септориоза играют и биологические препараты - спиртовые 25% вытяжки из хвои, пихты и сосны в чистом виде и применяемые совместно с фосфорными удобрениями (Р6о при посеве семенами) (рис. 7,8).
Развитие болезни снизилось в вариантах со спиртовыми вятяжками из хвойных пород, а также с триходермином и нарциссом с 15,5 до 10,1%. А в опытах, где применялся фосфор (Р6о с семенами) заболевание уменьшилось с 13,1 до 9%. Результаты исследований показали, что темно-бурая пятнистость на ячмене развивалась интенсивно с фазы колошения и достигала порога вредоносности к фазам налива и молочной спелости. Нами выявлено, что интенсивность развития темно-бурой пятнистости по годам была неодинаковой. Более сильное проявление заболевания отмечалось в сухие годы, с недостатком увлажнения почвы. В начале вегетационного периода патоген распространялся воздушными потоками. В зимний период он сохраняется в форме мицелия на растительных остатках, в почве, семенах.
В опытах с применением биологических препаратов отмечена такая же закономерность в снижении заболевания растений ячменя. Спиртовые 25% вытяжки из хвои пихты и сосны в чистом виде и с фосфором (Р6о с семенами) снижали заболеваемость ячменя темно-бурой пятнистостью с 21,2 до 13,4% и с 20,2 до 12,5% (рис. 9, 10).
