Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Значение биологического метода в интегрированной защите сельскохозяйственных культур от вредных организмов 9
1.2. Производство биологических препаратов 13
1.3. Эффективность применения биологических препаратов в интегрированных системах защиты сельскохозяйственных культур 19
1.3.1. Применение биологических препаратов на зерновых культурах 20
1.3.2. Применение биологических препаратов на овощных, плодовых культурах и картофеле 28
2. Условия и методика проведения исследований 36
2.1. Почвенно-климатические условия 36
2.2. Методика исследований
2.2.1. Методики, используемые при производстве МБС в НПА «Биота» 39
2.2.2. Испытание МБС против болезней озимой пшеницы 42
2.2.3. Испытание энтомопатогенных нематод и бактериальных препаратов в борьбе с картофельной молью 44
2.2.4. Испытание биопрепаратов на огурце в защищенном грунте 45
2.2.5. Испытание биологических препаратов для защиты яблок от гнили при хранении
3. Создание малотоннажного производства микробиологических средств защиты растений 47
4. Испытание биологических препаратов в борьбе с болезнями озимой пшеницы
4.1. Фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы в 1993-1995 годах 64
4.2. Влияние биологических препаратов на посевные качества семян и развитие всходов озимой пшеницы 74
4.3. Биологическая эффективность биопрепаратов в борьбе с болезнями озимой пшеницы 80
4.4. Хозяйственная и экономическая эффективность применения биопрепаратов на озимой пшенице
5. Применение триходермина для защиты огурца от корневых гнилей в защищенном грунте 92
6. Изучение влияния биопрепартов на сохранность яблок в период хранения 96
7. Эффективность биологических средств защиты картофеля от картофельной моли при хранении 98
Выводы 100
Предложения производству 103
Заключение 104
Список литературы
- Эффективность применения биологических препаратов в интегрированных системах защиты сельскохозяйственных культур
- Методики, используемые при производстве МБС в НПА «Биота»
- Испытание биологических препаратов для защиты яблок от гнили при хранении
- Применение триходермина для защиты огурца от корневых гнилей в защищенном грунте
Эффективность применения биологических препаратов в интегрированных системах защиты сельскохозяйственных культур
Современные подходы к теоретическому обоснованию фитосанитарной оптимизации агроэкосистем должны учитывать важнейшее значение таких биотических элементов как популяции энтомоакарифагов, энтомопатогенов и микробов-антагонистов (58, 62, 64, 65, 78, 118, 146, 148). Однако, по мнению В.А. Павлюшина (125, 126), для достижения стабильности в фитосанитарной обстановке и получения гарантированного защитного эффекта необходимо внесение в агроценозы биопрепаратов и массоворазводимых энтомофагов. Накопленный опыт использования биологических средств позволяет выделить пять основных принципов построения систем биологической защиты растений: - организация постояннодействующего фитосанитарного мониторинга и прогноза численности вредоносных видов, выявления и накопления энтомофагов, энтомопатогенов и микробов-антагонистов; - регистрация и оценка активности биотических механизмов регуляции численности вредных видов; - профилактический выпуск энтомофагов и внесение биопрепаратов с защитной и фиторегуляторной активностью для активации иммунных реакций растений и создания необходимого защитного паразитоценоза; - разработка систем биологической защиты с учетом принципа совпадения оптимумов показателей микроклимата для реализации вирулентности штаммовых продуцентов микробиологических средств и эффективности энтомофагов с таковыми для роста и развития сельскохозяйственных культур; - принцип достижения гарантированного защитного эффекта (38, 60, 61, 147, 152, 178, 197,216). Перед современной защитой растений стоят задачи минимизировать в агробиоценозе круговорот вредных и максимализировать циркуляцию полезных видов. Организация защиты растений должна строиться с расчетом не на отдельную культуру или на отдельного вредного организма. Объектом защиты должен выступать севооборот с определенным набором культур и аг-робиоценозом, на нем развивающемся и представленным сообществом растений, фитофагов, энтомофагов (45, 58, 64, 74, 78, 80, 81, 87, 197, 205).
По мнению А.Ф. Зубкова, одним из существенных факторов стабильного производства растениеводческой продукции без опасения отрицательных последствий является создание на полях благоприятной биоценотической обстановки при невысокой угрозе со стороны вредных видов и эффективной роли полезных организмов. Добиться такого сочетания возможно путем осмысленного управляющего воздействия на агробиоценозы. Направленное изменение полевых биоценозов невозможно без объективной характеристики их структурных образований, мониторинга сукцессионных процессов, количественной оценки связей между компонентами, а также без слежения за круговоротом элементов минерального питания растений на уровне агробиоце-нозов (28, 64, 65, 117).
Отдельные агроценозы, особенно на небольших полях, не являются обособленными целостными образованиями. Они составляют целостный биогеоценоз, а при наличии севооборота, благодаря внесению по схеме очередности удобрений, образуют и сбалансированный круговорот на площади, значительно превышающей одно поле. Основная теоретическая задача защиты растений на современном этапе развития сельскохозяйственного производства заключается в изучении функциональной структуры полевых биоценотиче 11 ских комплексов и формирование последних в условиях обновляющихся технологий выращивания производственных культур.
Разработанная А.А. Жученко концепция стратегии адаптивной интенсификации сельского хозяйства, предполагает, что важнейшим условием реализации этой стратегии является увеличение вклада в продукционный и сре-дообразующий процессы всех биологических компонентов агробиоценозов (растений, почвенной микофлоры, энтомофауны и др.). Использование биологических факторов интенсификации имеет не только экологический, но, в большинстве случаев, и экономический приоритет. За счет биологизации удается уменьшить зависимость агроэкосистем от нерегулируемых факторов внешней среды, повысить качество сельскохозяйственной продукции, снизить затраты антропогенной энергии на ее производство, транспортировку, хранение и переработку (58).
Приоритет в использовании уже известных и новых факторов биологизации интенсификационных процессов вовсе не уменьшает значимость рационального применения химико-техногенных факторов.
Матевосян Г.П. и др. (108) предлагают для оценки фиторегуляторного действия биологических препаратов на защищаемое растение овощных культур трехступенчатую систему скрининга роста и развития: - первый скрининг, позволяющий определить ростостимулирующие и рос-тоингибирующие концентрации препаратов на семенах редиса, огурца, кабачка и тыквы в условиях лабораторных опытов; - определение ростостимулирующего и фитотоксического действия биопестицидов в условиях вегетационных опытов путем обработки семян и рассады овощных культур; - изучение влияния биопрепаратов на рост, развитие, устойчивость растений к болезням, вредителям и фитотоксическому воздействию препаратов в условиях мелкоделяночных опытов путем обработки семян, рассады и ве-гетирующих растений в период цветения и плодоношения.
Методики, используемые при производстве МБС в НПА «Биота»
В 1995 году была получена культура бактерии Pseudomonas aureafaciens BS 1394 и стал нарабатываться препарат псевдобактерин с титром 2-3 х 109 спор/мл (рис. 5).
С 1991 года в НПА "Биота" производится биологические препараты инсектицидного действия. Лепидоцид - инсектицид на основе бактерии Bacillus thuringiensis var. durstaki. Производится в жидкой форме с титром 3 х 109 кле- ток/мл (рис. 6).
Для наработки препарата намиусовершенствованна питательная среда, состоящая из картофельного отвара - 100 мл/л, глюкозы - 20 г/л, КН2РО5 -0,5 г/л, MgSC 4- 0,1 г/л. рН среды 7,0-7,2. Для приготовления картофельного отвара 600 г очищенного картофеля отваривается в 1 л воды. Затем отвар фильтруется и доводится кипяченной водой до одного литра.
Лепидоцид производится по заказу хозяйств для защиты картофеля от колорадского жука.
Одновременно с лепидоцидом нарабатывается и битоксибациллин в жидкой форме с титром 3x10 клеток/мл на основе бактерии Bacillus thuringiensis var. curstaki. Препарат также готовится по заказам хозяйств, поэтому количество его по годам колеблется в значительной степени (рис. 7).
В 1993 году была получена культура Salmonella enteritides var. и начал производиться родентицид бактороденцид с титром 2 х 109 клеток/мл. Заказы на препарат изменяются в зависимости от плотности популяции мышевидных грызунов (рис. 8). В 2000 году наблюдались вспышки размножения обыкновенной полевки, поэтому и производство бактороденцида было максимальным.
С 1996 года в НПА "Биота" стало разрабатываться новое направление по производству микробиологических средств, способствующих более интенсивному росту и развитию растений. Это ассоциативные азотофиксаторы
Объемы производства бактороденцида в НПА "Биота" О О ризоагрил с титром 2,5 х 10 клеток/мл; агрофил с титром 2,5-5,0 х 10 клеток/мл и азотобактерин с титром 2,5-5,0 х 10 клеток/мл (рис. 9). Препараты применяются для обработки семян различных сельскохозяйственных культур. Заказы хозяйств на азотобактерин росли из года в год. Поэтому с 1999 года стал производиться только этот препарат.
В последние годы хозяйства увеличили площади посевов сои и возникла необходимость в производстве ризоторфина на основе бактерии Rizobium japonicum. Препарат производится с титром 2,0-2,5 х 109 клеток/мл. В течение трех лет производство ризоторфина увеличилось в 5,7 раз и составило в 2000 году 570 л.
В настоящее время в НПА "Биота" нарабатываются опытные партии четырех биологических препаратов, которые, возможно, будут включены в список разрешенных. Это инсектициды бактокулицид (Bacillus thuringiensis Н14 - титр 4x10 клеток/мл), актинин (Streptomyces globisporum 0234 - титр 3x10 спор/мл) и фунгициды микофит (Streptomyces longosporum - титр 4 х 10 спор/мл; псевдобактерин (Pseudomonas auriofaciens В513793 - титр 2x10 клеток/мл).
В НПА "Биота" создан музей, насчитывающий 22 штамма-продуцента. Расширение ассортимента МБС и их внедрение произошло в результате тесного сотрудничества с ведущими учеными научно-исследовательских институтов - авторами препаратов: Кандыбин Н.В., Ярмолова В.Б., Самоукина Г.В., Павлюшин В.А., Данилов Л.Г., Минина Г.Н. (С-Петербург); Соколов М.С. (Москва), Заплишний В.Н., Касьяненко А.Г. (Краснодар), Иванова Т.С, Луда А.Б. (ст. Ленинградская); Перебетюк А.Н. (Минск); Винокурова Г.П., Коломбет Л.В., Нугманова Т.А. (Москва).
С увеличением объемов и расширением ассортимента МБС увеличился численный состав специалистов и технических работников НПА "Биота" в 3 раза. Разработанная и постоянно совершенствуемая структура ассоциации за период 1991-1999 гг. позволили шире использовать возможность каждого л 700 -і
Объемы производства ассоциативных азотофиксаторов в НПА "Биота" работника, своевременно апробировать новый препарат в полевых условиях, изучить его эффективность и в дальнейшем внедрить в АПК.
В составе ассоциации в 2000 г постоянно работающих 15 человек (табл. 2). С экономической точки зрения создание малотоннажного производства МБС оправдано. Производительность труда с момента создания повышалась в 2 раза. Прибыль по итогам работы 1994-1999 гг составила соответственно 20,8; 130,4 тыс. рублей, уровень рентабельности 29,3; 53,5%. Среднемесячная зарплата работников увеличилась в 2,5 раза. Сформировался фонд материального поощрения и благотворительный фонд.
Расширение ассортимента продукции МБС позволило иметь постоянных заказчиков на МБС от предприятий АПК, находящихся в непосредственной близости к региональному производству. К 2000 году деятельность МПА "Биота" расширена. Ассоциация обслуживает не только предприятия АПК Ленинградского района, но и Крыловского, Каневского, Щербиновского, Брюховецкого, Павловского, Кущевского, Белоглинского районов Краснодарского края, а также Зерноградского района Ростовской области.
Испытание биологических препаратов для защиты яблок от гнили при хранении
На озимой пшенице сортов Спатанка, Скифянка и Юна испытания биопрепаратов проводились в течение 1992-1998 годов в лабораторных условиях и на производственных посевах Северокубанской опытной станции, агрофирмы "Колос" Ленинградского района, фирмы "Сорго" Ростовской области и опытном поле НПА "Биота".
В лабораторных опытах изучалось влияние ризоплана (планриза), бак-тофита, микофита и микостона на посевные качества семян, рост проростков озимой пшеницы и патогенную микофлору по общепринятым методикам.
В серии лабораторных опытов семена обрабатывались биопрепаратами по схеме: - контроль (без обработки); - эталон 1 - обработка семян бенлатом (500 г/кг) - 2,5 кг/т; - обработка семян ризопланом, 5 х -109 кл/мл - 0,5; 0,75; 1 л/т; - обработка семян бактофитом, 3x10 спор/мл - 0,5; 1,0; 2,0 л/т; - обработка семян микофитом, 4x10 спор/мл - 0,5; 1,0; 2,0 л/т; - обработка семян микостопом 0,1-1,0 х 10 спор/мл - 0,5; 1,0; 2,0 л/т. Изучалось влияние биологических препаратов на энергию прорастания, всхожесть семян и развитие семидневных проростков, а также на интенсивность поражения болезнями.
В полевых опытах определялось влияние биопрепаратов на формирование густоты посева озимой пшеницы в осенний и весенний периоды вегетации, а также на поражение корневыми гнилями и листовыми болезнями. Площадь делянок 50 м , повторность четырехкратная, размещение систематическое.
В полевых опытах в 1993-1994 годах на озимой пшенице сорта Юна изучалось влияние обработки семян и опрыскивание биологическими препа 43 ратами на поражение растений корневыми гнилями, мучнистой росой и сеп-ториозом. Схема опытов включала четыре варианта: - контроль - без обработки; - обработка семян бенлатом, сп (500 г/кг) - 2,5 кг/т и опрыскивание тилтом, кэ (250 г/л) - 0,5 л/га; - обработка семян и опрыскивание ризопланом - соответственно 1,0 л/т и 1 л/га; - обработка семян и опрыскивание бактофитом - соответственно 2 л/т и 1 л/га. Опрыскивание проводилось опрыскивателем ОП-2000-01 с расходом рабочей жидкости 200 л/га. Площадь делянок 2 га, повторность трехкратная. Уборку урожая проводилась прямым комбайнированием. Фитопатогическая экспертиза семян и растений проводилась по общепринятым методикам (134). Учет корневых гнилей проводился в фазе всходов, кущения и выхода в трубку. К пораженным относили характерное побурение и загнивание тканей корней, влагалищ нижних листьев, основания стеблей.
Оценка интенсивности поражения проводилась по единой для всех типов корневых гнилей шкале: 0 - отсутствие признаков болезни; 1 - слабая степень болезни. Окраска пораженной ткани светло-коричнеая или светло-бурая, пораженно около 25% площадок органа; 2 - средняя степень болезни. Окраска темно-коричневая или темно-бурая, почти черная, пораженная ткань составляет 75% и более от площади органа; 3 - поражено до 50% площади корней; 4 - поражено более 50% площади корней. Учеты листовых болезней проводились по 5-балльной шкале: 0 - поражение отсутствует; 1 балл - поражено до 10% поверхности листьев; 2 балла - поражено до 25% поверхности листьев; 3 балла - поражено до 50% поверхности листьев; 4 балла- поражено более 50%) поверхности листьев. Распространение болезней (р) рассчитывалось по формуле: P = (nl00/N)100% (2), где п - количество поражения растений в пробах; N - общее количество учтенных растений в пробах. Развитие болезней (R) определялось по формуле: R = Z(n b)/(3), где (n Ь) - сумма произведений числа пораженных растений на соответствующий ими балл поражения; Е„ - общее количество пораженных растений и однолетних органов.
В серии лабораторных опытов в 1995-1998 гг. испытывалась суспензия энтомопатогеннйх нематод в борьбе с гусеницами картофельной моли: Steinernema feltiae, S. carpocapsae, Heterorhabditis heliothidis. Инвазионный материал получали из ВИЗР и института паразитологии РАСХН. Размножение энтомонематод осуществлялось на гусеницах большой вощинной моли (Galleria mellonella). С целью определения оптимального количества нематод изучалась эффективность при содержании в 1 мл инвазионных личинок: 1000, 2000, 3000, 4000 и 5000. Клубни, заселенные картофельной молью, погружали в суспензию нематод, затем высушивали и закладывали на хранение при температуре +5 45 8С. Смертность гусениц определялась через 5, 10 и 15 дней после обработки. Одновременно в борьбе с гусеницами картофельной моли испытыва-г? лись лепидоцщби бикол"лтроизводства НПА "Биота". Клубни закладывались в кристаллизатор и обрабатывались рабочей жидкостью лепидоцида в концентрациях 5, 10 и 20% из расчета 50 мл на 1 кг и бикола 50 г на 1 кг картофеля.
Применение триходермина для защиты огурца от корневых гнилей в защищенном грунте
Как было сказано выше, на корнях озимой пшеницы во все годы исследований преобладала фузариозная инфекция. Испытанные биологические препараты ризоплан и бактофит, обеспечивающие положительное влияние на энергию прорастания, всхожесть семян и рост проростков, достаточно эффективны против гнилей корней, вызываемых этими возбудителями.
В 1993 году на посевах озимой пшеницы по колосовому предшественнику выявлено высокое поражение церкоспореллезной прикорневой гнилью. Биологические препараты незначительно снизили распространение этого заболевания (табл. 12). Таблица 12 Снижение поражения растений озимой пшеницы церкоспореллезом в фазу начала выхода в трубку на фоне обработки семян биологическими препаратами. Северо-Кубанская опытная станция. 1993 г Вариант Норма расхода, кг, л/т Биологическая эффективность % Юна Скифянка Спартанка Контроль (без обработки)Бенлат, с.п.(500 г/кг) (эталон)Ризоплан, титр5x10 кл/млБактофит, титр3 х 109 кл/мл 2,0 1,0 2,0 36,643,7 37,2 41,5 41,2 39,834,7 37,8 32,9 45,4 41,142,9
За один год сделать вывод сложно. Но учитывая, что биологические препараты применялись на трех сортах, можно говорить о невысокой их эффективности против церкоспореллезной гнили. Недостаточно эффективным оказался и химический препарат бенлат при обработке семян. Хотя только на сорте Скифянка количество пораженных растений в опытных вариантах было выше экономического порога вредоностности.
Снижение поражения озимой пшеницы сорта Скифянка корневыми гнилями в фазу кущения на фоне обработки семян биологическими препаратами (предшественник озимая пшеница) В 1993 и 1994 годах посевы по колосовому предшественнику сильно поразились офиоболезной корневой гнилью. Обработка семян биологическими препаратами незначительно снизила количество пораженных растений (табл. 13). Полученные результаты показывают, что как в опытных, так и эталонных вариантах, поражение растений было высоким. В 1993 году, когда наблюдалась эпифитотия заболевания, в максимальной степени поразился сорт Скифянка - на 4-8% больше, чем сорта Юна и Соратница. Обработка семян бенлатом снизила количество пораженных растений на 16-21%.
В варианте, где семена обрабатывались бактофитом, количество растений в год эпифитотийного развития офиоболеза было на 14-24% меньше, чем в контроле. В 1994 году на сортах Юна и Спартанка при среднем уровне по 85 ражения офиоболезной корневой гнилью обработка семян была менее эффективна, чем в 1993 году. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что предпосевная обработка семян озимой пшеницы биологическими препаратами ризопланом и бактофитом снижает поражение корней растений озимой пшеницы фузариозной гнилью на 56-76%, а также количество растений, пораженных церкоспореллезной и офиоболезной гнилями соответственно на 37.-45 и 14-24%. Применение их более целесообразно на посевах по пропашным предшественникам, где меньше опасность поражения офиоболезной и церкоспореллезной гнилями.
Обработка семян биологическим препаратами оказала влияние на поражение растений озимой пшеницы листовыми болезнями (табл. 14). Ризоплан (1 л/т) и микофит (2 л/т) способствовали снижению поражения растений мучнистой росой в фазу весеннего кущения на уровне эталонного варианта -на 44-67%о. Максимальное снижение развития заболевания обеспечила обработка семян бактофитом и микостопом в норме расхода 2 л/т. В этих вариантах биологическая эффективность была на 21-27% выше, чем в эталонном варианте.
Во все годы исследований до фазы выхода в трубку не наблюдалось сильного поражения растений септориозом. Но даже при низкой степени поражения все испытываемые биопрепараты и бенлат снизили развитие не более чем на 15%о.
Следовательно, можно сделать вывод, что обработку семян сортов озимой пшеницы, поражаемых мучнистой росой, целесообразно проводить - в контроле - фактическое развитие болезни в фазу выхода в трубку, % бактофитом или микостопом (2 л/т). Обработка семян биопрепаратами слабо эффективна против септориоза. Сорт Юна характеризуется селекционерами как среднеустойчивый к септориозу, бурой ржавчине и устойчивый к мучнистой росе. Однако, в 1993-1995 годах посевы этого сорта, как сказано выше, значительно поразились мучнистой росой и септориозом. Это явилось основанием выбора сорта для определения эффективности биологических препаратов в борьбе с листовыми болезнями в период вегетации.
Семена по вариантам биологической защиты обрабатывались тем же препаратом, что и в период вегетации. В варианте химической защиты семена обрабатывались бенлатом.
Установлено, что опрыскивание биологическими препаратами растений в фазу выхода в трубку озимой пшеницы снижает поражение растений мучнистой росой и септориозом (табл. 15).
В борьбе с мучнистой росой биологическая эффективность бактофита была на уровне тилта, а ризоплана - на 20-23% ниже. Против септориоза биологические препараты уступили эталонному варианту. Но биологическая эффективность бактофита в годы исследований на 5-16%) была выше, чем ризоплана.
Таким образом, на сортах озимой пшеницы, сильно поражаемых мучнистой росой и среднепоражаемых септориозом, можно рекомендовать опрыскивание посевов в фазу выхода в трубку бактофитом (1 л/га). Можно считать, что лучшим вариантом является применение бактофита для обработки семян и опрыскивание в фазу выхода в трубку.
