Введение к работе
Актуальность исследований. В последнее десятилетие усилилось негативное действие на растения как климатических, так и антропогенных абиотических факторов. Возросла вредоносность фитопатогенов, появились новые устойчивые к фунгицидам и более вирулентные штаммы [Монастырский, 2006]. Все это в комплексе привело к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур, которая в большинстве случаев далека от генетически обусловленной потенциальной урожайности. В связи с этим актуальным является поиск новых методов и средств повышения адаптивных способностей сельскохозяйственных растений, позволяющих противостоять широкому комплексу негативных факторов абиотической и биотической природы. В этом плане большой интерес представляют полифункциональные иммуномодуляторы или фитоактиваторы растений, способствующие наряду с усилением их иммунного статуса, повышению адаптивньк свойств и увеличению их продуктивности.
Многие препараты из групп биофунгицидов, регуляторов роста, микробиологических удобрений уже нашли достаточно широкое применение в сельскохозяйственном производстве (Планриз, Алирин-Б, Гамаир, Псевдобактерин-2, Им-муноцитофит, Альбит, Эпин Экстра, Байкал ЭМ-1 и др.). Наработка их производится малыми предприятиями. Все они относятся к группе экологически безопасных средств. За счет полифункциональности действия в отдельных случаях они могут конкурировать по эффективности с химическими средствами. Однако большинство препаратов данной группы, созданных на основе живых микроорганизмов, отличаются нестабильностью действия: эффект от использования биопрепаратов на основе живых микроорганизмов колеблется в широких пределах от повышения урожая на 40 % до его снижения на 20 % в зависимости от условий применения [Кожевин, Корчмару, 1995]. Кроме того, срок хранения биопрепаратов на основе живых бактерий составляет от 2 месяцев до 1 года.
Использование отдельных действующих веществ вместо живых организмов (препараты Циркон, Иммуноцитофит, Новосил, Крезацин, Альбит и др.) позволяет минимизировать риск неблагоприятного воздействия условий внешней среды и конкуренции с местной микрофлорой [Злотников, 2006]. Однако производство действующих веществ данных препаратов достаточно трудоемко.
Актуальным является поиск новых видов биопродуцентов фитоактиваторов, производство которых будет обладать низкой трудозатратностью, а применение -достаточно высокой эффективностью и экологической безопасностью. Перспективным объектом в качестве источника получения комплекса биологически активных веществ с элиситорными свойствами являются почвенные олигохеты. Ус-тановдено, что в теле дождевых червей, способных подвергать биологическому разложению огромный набор материалов органической и неорганической природы, содержится богатейший комплекс аминокислот, белков, ферментов и витаминов, а также других биологически активных веществ различной природы. Многие из продуктов жизнедеятельности почвенных олигохет обладают высоким стимулирующим воздействием на прорастание семян, рост и развитие растений [Гаври-лов, 1963].
Цель и задачи исследований. Основной целью работы являлась разработка полифункционального препарата-фитоактиватора на основе нового биопродуцента - почвенных олигохет и обоснование перспектив его практического применения в растениеводстве в целях усиления иммунного статуса, адаптогенных свойств и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ биологической активности экстрактов различных видов олигохет и отбор наиболее эффективного в качестве биопродуцента нового фитоактиватора;
установление химического состава экстракта биомассы олигохет отобранного вида и определение комплекса действующих веществ, обладающих элиси-торной активностью;
- изучение особенностей действия препарата на растения;
-разработкатехнологичной препаративной формы фитоактиватора;
- оценка полифункционального действия препарата Стиммунол при раз
личных технологических регламентах применения его на отдельных сельскохо
зяйственных культурах.
Научная новизна исследований. Впервые на основе нового продуцента -почвенного олигохета вида Nicodrilus caliginosus — создан новый полифункциональный биопрепарат-фитоактиватор Стиммунол. Разработаны его препаративные формы и технология получения действующей композиции. Инновационные разработки защищены патентами РФ, Идентифицированы основные действующие вещества препарата и выявлены их полифункциональные свойства. Впервые показана элиситорная роль отдельных экзогенных аминокислот и N-изопропилэтилендиами-на, входящих в состав препарата. Изучены особенности действия препарата на растения и апробированы различные регламенты применения его на отдельных сельскохозяйственных культурах. Установлено, что эффективность действия Стиммунола, как и других фитоактиваторов, находится в тесной зависимости от условий внешней среды, инфекционного фона и вида фитопатогенов. Выявлено неспецифическое действие Стиммунола на вредных членистоногих.
Впервые установлено отдаленное последействие обработки препаратами-фитоактиваторами (Стиммунол, Альбит) на следующую репродукцию растений ячменя, обусловленное эффектом эпигенетического наследования приобретенных признаков.
Практическая значимость результатов исследований. Разработана технология получения нового препарата-фитоактиватора Стиммунол, проведена подготовительная работа для коммерциализации разработки. Разработаны основные технологические регламенты применения препарата на ряде сельскохозяйственных культур (озимая пшеница, яровой ячмень, сахарная свекла, картофель, клевер).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Полифункциональное действие препарата Стиммунол обусловлено наличием в его составе комплекса БАВ, обладающих свойствами элиситоров и обуславливающих его иммунизирующую и ростстимулирующую активность.
-
Применение Стиммунола по различным технологическим регламентам на зерновых культурах (яровой ячмень и озимая пшеница) позволяет существенно повысить иммунный статус растений и снизить вредоносность комплекса фитопа-
тогенов от 15-40 до 70 %; повысить продуктивность культур от 5 до 21 % при достижении высокого экономического эффекта (окупаемость затрат до 4,9 раз).
-
На сахарной свекле при оптимальных регламентах применения Стимму-нола достигается полифункциональный эффект, выражающийся в снижении по-раженности растений корнеедом, гнилями корнеплодов и заболеваниями листового аппарата от 15 до 68 % и повышении продуктивности культуры на 10-35 %. Окупаемость затрат при различных способах применения - 1,5-2 раза.
-
Высокоотзывчивыми на применение препарата Стиммунол являются клевер и картофель, фунгистатические эффекты на данных культурах составляют до 75-85 %, и обеспечивается прибавка урожая до 52 % при достижении высокой экономической эффективности (окупаемость затрат - 7-10 раз).
-
Полифункциональное действие Стиммунола на растения состоит в изменении иммунного статуса, регуляции ростовых и фотосинтетических процессов, сопутствующем влиянии на различные компоненты агроценозов и эпигенетическом наследовании приобретенных свойств в течение следующей репродукции (на яровом ячмене).
Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Технологии создания биологических средств защиты растений на основе энтомопатоге-нов, микробов-антагонистов и применения их в открытом и закрытом грунтах» (Краснодар, 2006 г.); научно-практической конференции и заседании территориального координационного совета «Проблемы и пути реализации потенциала производства зерна в Центральном Черноземье» (Каменная Степь, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Фитосанитарное обеспечение устойчивого развития агроэкосистем» (Орел, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2008 г.); заседании территориального координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧЗ», (Каменная степь, 2009 г.); II Международной конференции ведущих специалистов, предпринимателей и производственников «Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке - проблемы, перспективы, достижения» (Минск, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Фитосанитарная безопасность агроэкосистем», (Новосибирск, 2010 г.); III Международном симпозиуме «Клеточная сигнализация у растений» (Казань, 2011 г.); XII Международной конференции «Экологическое образование в интересах устойчивого развития и Российской конференции «Образование в области изменения климата и альтернативной энергетики (Москва, 2011) и заседаниях Учёного Совета ФГНУ «ВНИИЗР» (Рамонь, 2006-2010 гг.).
Структура работы. Диссертация изложена на 199 стр. компьютерного набора, состоит из введения, 6 глав, выводов, иллюстрирована 38 таблицами и 29 рисунками. Список цитируемой литературы состоит из 288 источников, в том числе 51 - на иностранных языках. Содержит 9 приложений.
Доля участия автора. Исследования выполнены группой соисполнителей в соответствии с Государственной централизованной программой по разделу тема-
тического плана института «Разработать технологии создания и использования биологических средств защиты сельскохозяйственных культур». Автор принимал активное участие в разработке программы исследований, постановке всех лабораторных и полевых экспериментов, наблюдениях, учетах, статистической обработке. Результаты исследований обобщены автором в настоящей диссертационной работе.
