ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ

ЧЕРНИЦЬКИЙ ЮРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 579.64:579.26: 632

КОРЕНЕВІ ГНИЛІ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В ЗОНІ ПОЛІССЯ УКРАЇНИ ТА ЗАХОДИ ЩОДО ОБМЕЖЕННЯ ЇХ РОЗВИТКУ

03.00.16 - екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ - 2004

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в лабораторії мікробіометоду Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН

Науковий керівник - кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник ЗАРИЦЬКИЙ Микола Макарович, Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН, завідувач відділу фітовірусології і біотехнології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук ПИСАРЕНКО Павло Вікторович, Полтавська державна аграрна академія Міністерства аграрної політики України, декан агрономічного факультету

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник ДРАЧ Юрій Олексійович, Інститут землеробства УААН, завідувач лабораторії грунтової мікробіології

Провідна установа - Харківський державний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, Міністерство аграрної політики України, м. Харків

Захист відбудеться ''5'' липня 2004р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 при Інституті агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

Автореферат розісланий ''____'' травня 2004р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат хімічних наук Моклячук Л.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед хвороб озимої пшениці в Україні кореневі гнилі належать до одних з найпоширеніших. Ареал хвороби повністю охоплює всі зони вирощування пшениці, як правило, є обов'язковим компонентом фітопатоценозу пшеничного поля і проявляється на посівах щорічно.

Актуальність досліджень збудників кореневих гнилей в біоценозах пшеничного поля зростає в зв'язку з їх здатністю продукувати небезпечні для здоров'я людини і тварини мікотоксини.

Наука про захист рослин орієнтує виробництво на застосування інтегрованих методів, що включають економічно доцільні і екологічно безпечні організаційно-господарські, агротехнічні, біологічні, генетичні й хімічні методи.

Провідне місце серед заходів боротьби за збереження врожаю, починаючи з часів Стародавньої Греції і до сьогодення, займає хімічний метод. Проте збільшення врожаїв i додаткова продукція отримані за рахунок хімічного контролю чисельності шкідників та збудників хвороб рослин, перекриваються негативними довгостроковими наслiдками для природи, сільськогосподарської економіки та існування людства (Васильева, 1999).

Тривале застосування хімічних засобів захисту рослин призводить до виникнення стійких штамів і популяцій патогенів, частота виникнення яких випереджає створення нових препаратів для їх контролю (Надкерничний, 1997).

В системах інтегрованого захисту рослин велика увага приділяється біологічному методу у зв'язку з його високою ефективністю в контролюванні чисельності окремих шкідників та збудників хвороб і цілковитій нешкідливості для навколишнього середовища. Виключно важливе значення у створенні біологічного екологобезпечного землеробства набуває застосування мікробних препаратів (Патика і ін.,1993).

Переваги мікробних препаратів: отримання екологічно безпечних продуктів, біологічне оздоровлення ґрунтів, підвищення врожайності сільськогосподарських культур на 10-50%, зниження шкідливої дії тривалого використання пестицидів (Кандыба, 1997).

Для удосконалення існуючої системи захисту озимої пшениці від кореневих гнилей необхідно проводити визначення та уточнення видового складу збудників хвороби, які є домінуючими в патогенному комплексі, оптимізацію агротехнічних заходів захисту та вивчення ефективності застосування мікробних препаратів як засобів захисту рослин.

В умовах реформування сільськогосподарського виробництва пошук шляхів збільшення урожаю озимої пшениці отриманого за рахунок системи захисту рослин, оптимізації фітосанітарного стану агроценозів, біологізації і екологізації аграрного виробництва є надто важливим та актуальним щодо практичного застосування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Представлена робота виконана у відповідності з науково-технічною програмою УААН ''Родючість грунтів'', підпрограмою ''Сільськогосподарська мікробіологія'', завданням ''Розробити біологічні препарати для захисту рослин від хвороб та шкідників, зменшення хімічного навантаження і збереження родючості грунтів'' (№ державної реєстрації 0198U004588), яке виконувалось в Інституті сільськогосподарської мікробіології УААН.

Мета і задачі досліджень. Мета досліджень - вивчити поширення і розвиток кореневих гнилей озимої пшениці в Поліссі України, визначити екологічно безпечні заходи і засоби для обмеження ураженості рослин кореневими гнилями та підвищення урожайності культури.

Виходячи з мети досліджень, вирішували такі задачі:

- визначити характерні для Полісся України збудники кореневих гнилей озимої пшениці;

- вивчити вплив попередників, мінеральних добрив на ураженість рослин озимої пшениці кореневими гнилями та урожайність;

- вивчити культурально-морфологічні і фізіолого-біохімічні ознаки нового бактеріального штаму з високою антагоністичною активністю щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці та провести його ідентифікацію;

- вивчити приживаність нового штаму Bacillus subtilis 23 в кореневій зоні озимої пшениці;

- визначити ефективність застосування B. subtilis 23 проти збудників кореневих гнилей озимої пшениці;

- вивчити приживаність мікроміцета-антагоніста Chaetomium cochliodes Palliser 3250 - біоагента мікробного препарату хетоміка - в кореневій зоні озимої пшениці;

- визначити ефективність застосування нового мікробного препарату хетоміка та препаратів триходерміну і фітоспорину як засобів захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей, а також їх вплив на урожай культури;

- визначити кількісний і якісний склад мікобіоти в кореневій зоні озимої пшениці при застосуванні мікробного препарату хетоміка та B. subtilis 23.

Об'єкт досліджень: збудники кореневих гнилей озимої пшениці, агротехнічні заходи та біологічні засоби захисту, озима пшениця (Triticum aestivum L.).

Предмет досліджень: ураженість рослин озимої пшениці кореневими гнилями, ефективність застосування агротехнічних прийомів та біологічних засобів проти кореневих гнилей озимої пшениці.

Наукова новизна одержаних результатів. В Поліссі України уточнено видовий склад збудників кореневих гнилей озимої пшениці.

Визначено ефективність застосування нового мікробного препарату хетоміка як засобу захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей, підвищення урожайності культури та поліпшення якості продукції.

Вивчено антагоністичну активність нового штаму B. subtilis 23 щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці.

Вперше в умовах лабораторних, вегетаційних та польових дослідів досліджено та встановлено високу ефективність застосування нового штаму B. subtilis 23.

Практичне значення одержаних результатів. Експериментально показано доцільність застосування агротехнічних прийомів, біологічних препаратів на основі мікроорганізмів-антагоністів для передпосівної обробки насіння озимої пшениці з метою обмеження ураженості рослин кореневими гнилями. Отриманий штам B. subtilis 23 може бути використаний як біоагент для створення нового мікробного препарату з захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей, що забезпечить підвищення урожайності культури, поліпшення якості одержаної продукції та збереження довкілля від надмірного забруднення засобами хімізації.

Результати досліджень були впроваджені в дослідному господарстві Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН в 2002 та 2003 роках.

Особистий внесок здобувача. Автором проаналізована відповідна література. Проведені лабораторні, вегетаційні та польові досліди, аналіз і теоретичне обгрунтування отриманих результатів, зроблені висновки. Ідентифікацію збудників кореневих гнилей озимої пшениці проведено під керівництвом завідувача лабораторії мікробіометоду к.б.н. Надкерничного С.П..

Апробація результатів роботи. Матеріали дисертації були представлені на конференції молодих вчених-аграріїв Чернігівщини (Чернігів, 1999 р.); на науково-виробничій конференції ''Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів'' (Київ, 2000 р.); на ІІ установчому з'їзді УМТ (Чернігів, 2000 р.); на міжнародній науково-практичній конференції "Екологія і біогеохімічна діяльність мікроорганізмів" (Одеса, 2001 р.); на міжнародній науковій конференції ''Сталий розвиток агроекосистем'' (Вінниця, 2002 р.); на міжнародній науковій конференції ''Біологічні науки і проблеми рослинництва'' (Умань, 2003 р.); на міжнародній науково-практичній конференції ''Проблеми степового землеробства і рослинництва та їх вирішення в реформованих сільськогосподарських підприємствах'' (Миколаїв, 2003 р.); на засіданнях методичної комісії, вченої ради Інституту с.-г. мікробіології УААН (1998-2003 рр).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 робіт, в тому числі 4 статті у фахових виданнях.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, огляду літературних джерел, експериментальної частини, обговорення результатів, висновків, рекомендацій для виробництва та списку використаної літератури, який включає 214 першоджерел, а також одного додатку.

Загальний обсяг роботи становить 155 сторінок. Робота ілюстрована 43 таблицями і 13 рисунками.

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Подається огляд літератури з питань видового складу збудників кореневих гнилей озимої пшениці та їх шкідливості. В розділі розглядається також питання ефективності застосування як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей агротехнічних прийомів, хімічних та мікробних препаратів.

ОБ'ЄКТИ, МЕТОДИ І УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

В дослідах визначали вплив попередників, мінеральних добрив на ураженість кореневими гнилями озимої пшениці та ефективність застосування мікробних препаратів (хетоміка, триходерміну, фітоспорину і нового штаму бактерії-антагоніста Bacillus subtilis 23) як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей.

Для виділення збудників кореневих гнилей уражене коріння і прикореневу частину рослин ділили на фрагменти, промивали проточною водою, потім поверхнево стерилізували в 0,1% розчині азотнокислого срібла і етиловому спирті та промивали стерильною водою. Підготовлений матеріал нарізували на невеликі відрізки. Відрізки висівали в чашках Петрі з фільтрувальним папером (волога камера) та на середовища Чапека і сусло-агар з стрептоміцином (Сидорова, 1983).

Культурально-морфологічні ознаки мікроміцетів вивчали на середовищах Чапека та сусло-агарі і ідентифікували за визначниками (Билай, 1977; Пидопличко, 1977; Пидопличко, 1978).

Відбір грунтових зразків, виділення, облік і культивування мікроміцетів проводили за загальноприйнятими методиками (Методы экспериментальной микологии, 1982).

Для визначення ступеня приживання бактерій B. subtilis 23 в ризосферному грунті озимої пшениці застосовували метод резистентності мікроорганізмів до певної речовини (Методы общей бактериологии, 1984). Резистентні форми даного мікроорганізму отримували під дією стрептоміцину в концентрації 1100 мкг/мл середовища. Отриманими мутантами B. subtilis 23 інокулювали насіння озимої пшениці у вегетаційному досліді і після проростання насіння через кожні 10 діб визначали їх чисельність.

Антибіотичну активність мікроорганізмів вивчали за допомогою методів дифузії в агар і змішаних (зустрічних) культур (Методы экспериментальной микологии, 1982). Як тест-об'єкти були використані фітопатогенні мікроміцети, виділені з уражених рослин озимої пшениці.

Для описання культуральних реакцій взаємодії сапротрофних мікроміцетів використовували шкалу Джонсона і Карла в модифікації С.А. Симоняна і Т.С. Маміконяна (1982).

Ідентифікацію бактерій B.subtilis 23 проводили за визначником Берджі (1997).

Фітотоксичність і рістстимулюючу активність продуктів метаболізму бактерій B. subtilis 23 визначали за методом Берестецького (1972).

Кількість хлорофілу а і хлорофілу b в листках озимої пшениці визначали спектрофотометрично (Гродзинский и др.,1973).

Кількість білкового азоту в зерні озимої пшениці визначали за методом К'єльдаля (Практикум по биохимии растений, 1985).

Облік ураженості рослин озимої пшениці кореневими гнилями здійснювали у фази колосіння та воскової стиглості використовуючи балову оцінку за розробленою шкалою і формулою (Коршунова и др., 1976).

Вивчення впливу попередників, мінеральних добрив на ураженість рослин озимої пшениці кореневими гнилями та урожай проводили в умовах польових дослідів.

Дослідження проводили з озимою пшеницею сорту Поліська 90. Норма висіву складала 5 млн. схожих зерен на 1 га. Площа посiвної дiлянки становила 40 м2, облікова - 25 м2, повторність досліду 4 - разова.

Грунти дослідної ділянки - дерново-підзолисті супіщані з вмістом в орному шарі грунту: гумусу (за Тюріним) - 1,2%, азоту, що легко гідролізується (за Тюріним і Кононовою) - 4,7 мг, рухомих форм фосфору (за Кірсановим) -17-18 мг Р2О5, обмінного калію (за Кірсановим) - 8,0 мг К2О на 100 г грунту, рН водний - 5,6.

Вивчення ефективності застосування мікробних препаратів як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей та мікробіологічні дослідження проводили в умовах вегетаційних та польових дослідів.

Вегетаційні дослiди проводили у посудинах об'ємом 2,0 л по 25 рослин у кожному, повторнiсть 10 - разова. Грунт дерново-пiдзолистий пилувато-супіщаний (рН водний - 5,65, вміст гумусу - 0,9-1,1%, загального азоту - 0,07%, рухомого фосфору (за Кірсановим) - 16 мг/100 г грунту, обмінного калію (за Кірсановим) - 11 мг/100 г грунту), вологiсть грунту пiдтримували на рiвнi 60% вiд повної вологоємностi.

Обробку насіння озимої пшениці хімічним препаратом фундазолом проводили з розрахунку 3 кг на 1 т насіння. Інокуляцію штамом B. subtilis 23 здійснювали з розрахунку 200-250 тис. бактерiальних клiтин на одну насiнину. Обробку насіння мікробними препаратами хетоміком і триходерміном здійснювали в нормі 3 кг на 1 т насіння, фітоспорином 0,15-0,2 кг/т.

Польові досліди проводили на лучно-чорноземному вилугованому легкосуглинковому грунті з такими агрохімічними показниками: вміст гумусу в орному шарі складав (за Тюріним) -3,4%, азот, що легко гідролізується (за Тюріним і Кононовою) - 4,5-5 мг, рухомих форм фосфору (за Кірсановим) -14-18 мг Р2О5, обмінного калію (за Кірсановим) - 11-12 мг К2О на 100 г грунту, рН водний - 5,8.

Дослідження проводили з озимою пшеницею сорту Миронiвська 61. Норма висіву складала 5 млн. схожих зерен на 1 га. Площа посiвної дiлянки становила 37 м2, облікова - 25 м2, повторність досліду 4 - разова. Попередник - кукурудза на силос. Агротехніка загальноприйнята для зони Полісся.

Одержані результати досліджень обробляли методами математичної статистики (Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Вплив агротехнічних прийомів на розвиток кореневих гнилей озимої пшениці

Для зменшення шкідливості кореневих гнилей розробляються i втiлюються у виробництво комплекснi системи захисту зернових. Основу цих систем складає агротехнiчний метод з допомогою якого пiдтримується фiтосанiтарний рiвень посiвiв. З агротехнiчних заходiв важливу роль в захистi зернових вiд кореневих гнилей вiдiграють попередники.

Послідовна змiна сiльськогосподарських культур стримує накопичення збудникiв кореневих гнилей i полiпшує фiтосанiтарний стан поля. Цей захід розглядається як дійовий фактор контролю за чисельністю фітопатогенних мікроміцетів, розвитком хвороби та її шкідливістю.

Виходячи з результатів наших досліджень встановлено, що високу фітосанітарну ефективність у біоценозі озимої пшениці відіграють такi попередники, як люпин, картопля, кукурудза на силос, конюшина. Найменше поширення хвороби рослин озимої пшениці було після попередника люпину в усі фази розвитку: 10,2-16,3% під час колосіння, 23,3-25,5% - воскової стиглості, за розвитку хвороби відповідно 6,1-8,3 і 10,2-10,6%. При вирощуванні озимої пшениці після одноіменного попередника кількість уражених рослин у фазі колосіння становила 65,4-71,3%, воскової стиглості - 77,3-89,7%, а розвиток хвороби був у межах 33,2-35,2% і 52,1-55,3% відповідно. Після попередника ярого ячменю, ураженість рослин та інтенсивність розвитку хвороби майже в тій же мірі, що й при повторному посіві озимої пшениці.

Поширення та інтенсивність прояву хвороби є однією з причин різкого зниження урожаю озимої пшениці.

Урожай зерна озимої пшениці до варіанту з одноіменним попередником зростав, після попередника ярого ячменю на 7,6-22,8%, картоплі -51,2-89,2%, конюшини - 76,6-118,7%, вівсу - 28,4-75,8%, кукурудзи на силос - 49,7-88,5%, люпину - 73,6-108,7%.

Попередники суттєво впливають на чисельність фітопатогенних мікроміцетів в ризосферному грунті озимої пшениці. Найбільш високий інфекційний потенціал збудників кореневих гнилей відмічається при вирощуванні озимої пшениці після одноіменного попередника та ярого ячменю.

Так, у варіанті з одноіменним попередником чисельність представників роду Fusarium становить близько 40% від загальної кількості мікроміцетів, а після стерньового попередника ярого ячменю - 35%. Найменший інфекційний потенціал з представників роду Fusarium спостерігаємо після таких попередників як люпин та картопля (табл. 1).

Таблиця 1

Родовий склад мікроміцетів дерново-підзолистого супіщаного грунту ризосфери озимої пшениці сорту Поліська 90 (польові досліди без внесення мінеральних добрив, 1998-1999 рр.., у % до загальної кількості мікроміцетів)

Попередник | Fusarium spp. | Mucor spp. | Penicillium spp. | Trichoderma spp. | Rhizopus spp. | Інші мікроміцети

Озима пшениця | 39,3 | 14,2 | 16,5 | 3,5 | 10,5 | 16,0

Ярий ячмінь | 35,7 | 11,4 | 17,6 | 2,6 | 10,9 | 21,8

Картопля | 19,0 | 8,6 | 17,4 | 3,6 | 9,2 | 42,2

Конюшина 2 року використання |

25,6 |

13,2 |

21,9 |

5,6 |

8,7 |

25,0

Овес | 31,9 | 16,0 | 18,3 | 3,7 | 11,8 | 18,3

Кукурудза на силос |

23,3 |

8,1 |

20,8 |

4,0 |

10,0 |

33,8

Люпин | 16,9 | 10,1 | 23,2 | 5,7 | 7,4 | 36,7

Отже, при вирощуванні озимої пшениці по пшениці та ярому ячменю відбувається накопичення інфекційного потенціалу збудників кореневих гнилей, що призводить до більш інтенсивного розвитку хвороби і в кінцевому результаті до зменшення урожаю.

Вивчення видового складу мікроміцетів, виділених з уражених кореневими гнилями рослин озимої пшениці показало, що домінуючими видами в патогенному комплексі є представники роду Fusarium, а саме: Fusarium oxysporum (Schleht) Snyd et Hans., F. culmorum (Sn.) Sacc., F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. heterosporum Nees, F. sporotrichiella Bilai, F.oxysporum var. ortoceras ( App. et Wr.) Bilai, F. solani (Mart.) App. et Wr.. Траплялись також Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. (syn. Drechslera sorokiniana Subram., Helminthosporium sativum P.K. et B.), Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx.et Oliver (syn.Ophiobolus graminis Sacc.), Pseudocercosporella herpotrichoides (Fron.) Deighton (syn. Cerposporella herpotrichoides Fron.).

Ураховуючи те, що на уражених рослинах озимої пшениці переважали представники роду Fusarium, ми визначали частку кожного виду (рис. 1).

Рис. 1. Видовий склад фузаріїв на уражених рослинах озимої пшениці (польові досліди без внесення мінеральних добрив, 1998-1999 рр.., дерново-підзолистий супіщаний грунт)

1 - F. oxysporum - 31,4%; 2 - F. culmorum - 23,5%; 3 - F. avenaceum - 19,7%; 4 - F. heterosporum - 12,3%; 5 - F. sporotrichiella - 5,1%; 6 - F. oxysporum var. orthoceras - 4,8%; 7 - F. solani - 3,2%.

Застосування мiнеральних добрив є одним iз заходів полiпшення живлення рослин i пiдвищення стiйкостi до захворювань.

У проведених нами дослідженнях встановлено, що найбiльш iнтенсивно розвиваються кореневi гнилi у варiантi без внесення мiнеральних добрив. Внесення мінеральних добрив забезпечило зниження ураженості озимої пшениці кореневими гнилями, але використання високих доз мінеральних добрив не дає достатнього ефекту.

При внесеннi N90P30K60 вiдзначено значне обмеження розвитку кореневих гнилей, ця доза мінеральних добрив виявилась оптимальною. На фоні N90P30K60 кількість уражених рослин озимої пшениці у фазі колосіння зменшилась майже в 1,7 раза, а у фазі воскової стиглості у 1,5 рази до варіанту без внесення мінеральних добрив. Розвиток хвороби в даному варіанті зменшився у 1,8 та 1,7-2 рази залежно від фази розвитку рослин озимої пшениці. При внесенні мінеральних добрив у дозі N120P40K90 зменшення уражених рослин озимої пшениці до контрольного варіанту (без внесення мінеральних добрив) в незначній мірі.

Полiпшуючи живлення рослин i обмежуючи розвиток кореневих гнилей мiнеральнi добрива сприяли пiдвищенню урожаю озимої пшеницi на 10,2 - 95,5%.

Таким чином, проведеними дослiдженнями встановлено, що за допомогою таких агротехнiчних заходiв як вибір попередника та внесення мінеральних добрив можна добитися зниження ураженості рослин озимої пшениці кореневими гнилями та підвищення її продуктивності.

Культурально-морфологічні, фізіолого-біохімічні ознаки та антагоністичні властивості нового штаму Bacillus subtilis 23 щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці

З склероцію сумчастого мікроміцета Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary - збудника білої гнилі багатьох сільськогосподарських культур нами виділено штам бактерії Bacillus subtilis 23 з антагоністичними властивостями. Проводили ідентифікацію цієї культури та визначали ступінь і спектр антагоністичної активності.

На основі культурально-морфологічних і фізіолого-біохімічних ознак культура 23 нами ідентифікована як Bacillus subtilis.

В лабораторних дослідженнях було встановлено, що антифунгальну активність проявляє як сама культура B. subtilis 23 (при рості на агаризованих живильних середовищах), так і фільтрат культуральної рідини (при вирощуванні на рідких живильних середовищах).

Аналіз даних, отриманих в результаті вивчення антагоністичної активності B. subtilis 23 показав, що відносно поширених збудників кореневих гнилей озимої пшениці зазначений штам виявив високу активність, а саме: Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem., Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx. et Oliver , Fusarium oxysporum (Schlesht.) Snyd et Hans, F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc, F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. heterosporum Nees, F.sporotrichiella Bilai, F. oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.) Bilai, F. solani (Mart.) App. et Wr., Pseudocercosporella herpotrichoides (Fron.) Deighton.

При вивченні фітотоксичних властивостей B. subtilis 23 на проростках озимої пшениці встановлено, що культуральна рідина бактерії-антагоніста виявляла рістстимулюючу дію. При цьому, приріст коренів проростків озимої пшениці збільшився на 30-35% в порівнянні з контролем.

Важливою умовою для виявлення антимікробної активності безпосередньо в грунті при штучному збагаченні його культурами мікроорганізмів-антагоністів є їх здатність приживатися в грунті, конкуруючи з грунтовими мікроорганізмами в ризосфері рослин і підтримувати достатньо високу густоту популяції, яка забезпечує захист рослин протягом всього періоду вегетації.

Тому, наступним етапом роботи було вивчення здатності B. subtilis 23 приживатися в грунті ризосфери озимої пшениці. Для цього використовували отримані мутанти B. subtilis 23 стійкі до стрептоміцину, якими інокулювали насіння озимої пшениці у вегетаційному досліді.

Проведені дослідження показали, що внесений в грунт з насінням озимої пшениці штам B. subtilis 23 приживався в ризосфері культури. Високий вміст даного антагоніста в грунті ризосфери спостерігали протягом всього періоду досліджень і на кінець вегетаційного досліду (40 діб) чисельність клітин становила 1,7 *106 КУО/г грунту.

Таким чином, вивчення взаємовідносин між бактеріями B. subtilis 23 та фітопатогенними мікроміцетами показало, що даний штам виявив високу антагоністичну активність щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці. Проведеними дослідженнями визначено, що механізмом захисної дії штаму B. subtilis 23 є продукування антибіотичних речовин, які пригнічують розвиток фітопатогенних мікроміцетів.

Встановлено, що штам B.subtilis 23 продукує біологічно активні речовини, які проявляють стимулюючу дію щодо кореневої системи рослин озимої пшениці.

Ефективність застосування мікробних препаратів на основі мікроорганізмів-антагоністів від збудників кореневих гнилей озимої пшениці

В своїх дослідженнях ми вивчали ефективність застосування мікробних препаратів хетоміка, триходерміну, фітоспорину та штаму Bacillus subtilis 23 як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей у порівнянні з хімічним препаратом фундазолом.

Отримані дані вегетаційного досліду свідчать, що обробка насіння озимої пшениці мікробними препаратами істотно впливає на поширення і інтенсивність прояву хвороби та продуктивність. По ефективності застосування хімічний препарат фундазол поступається вищезгаданим мікробним препаратам (табл. 2).

У варіантах з застосуванням мікробних препаратів кількість уражених рослин зменшилась в 1,6 - 3,1 раза до контрольного варіанту, а розвиток хвороби - 3,5 - 15,6 раза, тоді як при застосуванні фундазолу зменшення поширення хвороби у 1,4 раза, а інтенсивності прояву хвороби - 1,9 раза. Приріст сухої речовини надземної частини рослин озимої пшениці у варіантах з застосуванням мікробних препаратів 33,8 - 68,9%, а в варіанті з фундазолом 13,1%.

Взаємовідносини, які складаються між фітопатогенними мікроміцетами та біоагентами мікробних препаратів вивчали також в вегетаційних дослідах на штучно створених інфекційних фонах. В одному з вегетаційних дослідів для створення інфекційного фону використовували фітопатогенний мікроміцет Fusarium culmorum, а в іншому Bipolaris sorokiniana. Одержані дані цих вегетаційних дослідів також свідчили про значний вплив біоагентів мікробних препаратів на поширення і інтенсивність прояву хвороби та продуктивність рослин озимої пшениці.

Таблиця 2

Вплив мiкробних і хімічного препаратiв на ураженість рослин озимої пшениці сорту Миронівська 61 та її продуктивнiсть (вегетацiйний дослiд, грунт дерново-підзолистий)

Варіант досліду | Поширення хвороби, % | Розвиток хвороби, % | Вміст сухої речовини в надземній частині рослин, г/посудину | Приріст сухої речовини надземної частини рослин | г/посу-дину | % | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Без застосування хімічних і мікробних препаратів (контроль) |

25,60 |

4,70 |

2,90 |

- |

- | Обробка насіння хімічним препаратом фундазолом |

18,70 |

2,45 |

3,28 |

0,38 |

13,1 | Обробка насіння мікробним препаратом хетоміком |

8,20 |

0,30 |

4,90 |

2,0 |

68,9 | Обробка насіння мікробним препаратом триходерміном |

17,50 |

1,35 |

3,88 |

0,98 |

33,8 | Обробка насіння мікробним препаратом фітоспорином |

14,60 |

0,98 |

4,51 |

1,61 |

55,5

Обробка насіння Bacillus subtilis 23 |

16,10 |

1,10 |

4,16 |

1,26 |

43,4

НІР05 | 1,22 | 0,36 | 0,21

Таким чином, застосування мікробних препаратів як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей сприяло обмеженню розвитку кореневих гнилей та збільшенню вмісту сухої речовини в надземній частині рослин. Крім того, в вегетаційних дослідах на штучних інфекційних фонах також відмічається суттєве обмеження розвитку фузаріозної та гельмінтоспоріозної кореневих гнилей озимої пшениці.

Вплив мікробних препаратів на ураженість озимої пшениці кореневими гнилями, урожайність та якість зерна

Результати польових досліджень підтверджують той факт, що рослини озимої пшениці при обробці насіння мікробними препаратами значно менше уражаються кореневими гнилями, ніж у варіантах з обробкою насіння фундазолом. Так, біологічна ефективність застосування мікробних препаратів у фазі воскової стиглості від 58,9% до 88,6%, а фундазолу від 27,6% до 37,1% (рис.2).

Рис. 2. Біологічна ефективність застосування мікробних і хімічного препаратів проти кореневих гнилей озимої пшениці сорту Миронівська 61, % ( польовий дослід з внесенням мінеральних добрив (N80P60K60), лучно-чорноземний вилугуваний легкосуглинковий грунт, 2001 р.)

По осі абцис: 1 - без застосування хімічних та мікробних препаратів (контроль); 2 - передпосівна обробка насіння фундазолом; 3 - те ж мікробним препаратом хетоміком; 4 - --//-- триходерміном; 5 - --//-- фітоспорином; 6 - --//-- Bacillus subtilis 23.

Фаза колосіння (НІР05 складає 8,0), фаза воскової стиглості (НІР05 складає 4,7).

Високу біологічну ефективність застосування як засобу захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей слід відмітити у варіанті з мікробним препаратом хетоміком.

Інтегральними показниками, які свідчать про ефективність застосування тих чи інших засобів, що привносяться людиною в агроекосистеми, є отриманий урожай та його якість. Про високу ефективність мікробних препаратів свідчать дані табл. 3.

Таблиця 3

Урожайність озимої пшениці сорту Миронівська 61 на лучно-чорноземному вилугуваному легкосуглинковому грунті (польовий дослід з внесенням мінеральних добрив (N80P60K60), 2001 р.)

Варіант досліду | Урожайність, ц/га | Приріст урожаю | ц/га | % | Без застосування хімічних та мікробних препаратів (контроль) |

43,3 |

- |

- | Обробка насіння хімічним препаратом фундазолом |

47,5 |

4,2 |

9,7 | Обробка насіння мікробним препаратом хетоміком |

55,6 |

12,3 |

28,4 | Обробка насіння мікробним препаратом триходерміном |

50,0 |

6,7 |

15,5 | Обробка насіння мікробним препаратом фітоспорином |

51,5 |

8,2 |

18,9

Обробка насіння Bacillus subtilis 23 |

51,6 |

8,3 |

19,2

НІР05 | 0,98

При застосуванні мікробних препаратів приріст урожаю більш вагомий, ніж при застосуванні хімічного засобу захисту рослин. Урожай зерна озимої пшениці за використання мікробних препаратів зростав у досліді з внесенням мінеральних добрив на 15,5-28,4%. Тоді, як при застосуванні хімічного засобу захисту рослин приріст урожаю на удобрених ділянках становив 9,7%. Наведені дані є підтвердженням того, що мікробні препарати ефективніше, ніж хімічний препарат фундазол захищали озиму пшеницю від збудників кореневих гнилей і кількісні показники урожаю зростали.

Урожай озимої пшениці сорту Миронівська 61 зростає за рахунок збільшення кількості зерна в колосі, маси зерна в колосі та маси 1000 зерен. Встановлено, що передпосівна обробка насіння мікробними препаратами позитивно впливає на ці елементи структури урожаю.

При вивченні хлоропластогенезу відмічено, що за застосування мікробних препаратів кількість хлорофілу в листках озимої пшениці зростала в 1,2 - 1,7 раза.

Відмічено позитивний вплив мікробних препаратів на якість урожаю. Аналіз вмісту білка в зернi озимої пшеницi, показав збiльшення на 2,5% у досліді без добрив та на 1,2% у досліді з мінеральними добривами при застосуванні хетоміка. У варіанті з обробкою насіння B. subtilis 23 збільшення на удобрених та неудобрених ділянках 1-1,5% відносно контрольних варіантів.

Cеред показників, які характеризують хлібопекарські якості зерна, провідне місце належить клейковині. У наших дослідах спостерігалася пряма кореляційна залежність між вмістом білка та клейковини в зерні озимої пшениці: з збільшенням вмісту білка збільшувався вміст клейковини та, навпаки, з зменшенням його - знижувавсь і вміст клейковини. Коефіціент кореляції становив - 0,95.

При дослідженні кількісного і якісного складу мікроміцетів грунту ризосфери озимої пшениці було встановлено, що біоагент препарату хетоміка - штам мікроміцета-антагоніста Chaetomium cochliodes 3250 - добре приживався і його чисельність становила близько 3,6% від загальної кількості мікроміцетів ризосферного грунту (11 тис. КУО/г грунту). Інтродукція Chaetomium cochliodes 3250 в кореневу зону рослин сприяла зменшенню чисельності представників роду Fusarium. В контрольному варіанті їх чисельність становила 30,7% від загальної кількості мікроміцетів, а у варіанті з застосуванням хетоміка зменшувалась до 7,2% (табл. 4).

Таблиця 4

Родовий склад мікроміцетів лучно-чорноземного вилугуваного легкосуглинкового грунту ризосфери озимої пшениці Миронівська 61 (польовий дослід з внесенням мінеральних добрив (N80P60K60), 2001 р., у % до загальної кількості мікроміцетів)

Варіант досліду | Fusarium spp. | Mucor spp. | Penicillium spp. | Trichoderma spp. | Chaetomium spp. | Інші мікроміцети | Без застосування мікробних та хімічних препаратів (контроль) |

30,7 |

6,6 |

22,6 |

4,2 |

0 |

35,9

Фундазол | 26,2 | 7,5 | 28,0 | 4,6 | 0 | 33,7

Bacillus subtilis 23 | 14,3 | 6,8 | 31,7 | 6,1 | 0 | 41,1

Chaetomium cochliodes 3250 |

7,2 |

7,2 |

30,5 |

12,1 |

3,6 |

39,4

У варіанті з обробкою насіння Bacillus subtilis 23 у ризосферному грунті озимої пшениці також відмічається зменшення представників роду Fusarium. У цьому варіанті чисельність фузаріїв становила 14,3% від загальної кількості мікроміцетів, тоді як в контрольному варіанті 30,7%, тобто їх чисельність зменшується більше ніж в 2 раза.

Таким чином, використання мiкробних препаратiв (хетоміка, B. subtilis 23, триходерміну, фітоспорину) для обробки насiння озимої пшеницi є надiйним, ефективним і екологічно безпечним засобом захисту даної культури вiд збудників кореневих гнилей. Обмежуючи розвиток збудникiв кореневих гнилей озимої пшениці мікробні препарати забезпечують збiльшення урожайностi (на 8-28 %) i полiпшують якість зерна.

Слід відмітити високу ефективність мікробного препарату хетоміка та штаму Bacillus subtilis 23. Захищаючи рослини озимої пшениці від грунтових фітопатогенних мікроміцетів хетомік сприяв збільшенню урожаю на 22,1-28,4%, вмісту білка в зерні на 1,2-2,5% та клейковини на 3-5%.

Новий штам Bacillus subtilis 23 також сприяв зменшенню ураженості рослин і підвищував урожай зерна озимої пшениці на 12-19%, вміст білка в зерні на 1-1,5% та клейковини на 2%.

Економічна ефективність застосування мікробних препаратів для захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей

Розрахунки по економічній ефективності застосування мікробних препаратів як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей свідчать про те, що вони забезпечують підвищення рівня рентабельності виробництва зерна. Високий рівень рентабельності при обробці насіння озимої пшениці мікробним препаратом хетоміком, він становив 41,7-50,3 %. Також досить високий показник рівня рентабельності у варіанті з застосуванням Bacillus subtilis 23 - 38,8-40,8 %. Порівнюючи варіант, де проведена хімічна обробка насіння озимої пшениці фундазолом, з варіантами в яких застосовували мікробні препарати слід відмітити, що показники рівня рентабельності в варіантах з біоагентами значно вищі, а також знижується собівартість отриманої продукції.

Отже, застосування мікробних препаратів для захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей є більш економічно доцільним заходом, ніж використання хімічного препарату фундазолу.

Таким чином, захист рослин озимої пшениці мікробними препаратами від кореневих гнилей сприяє більш раціональному використанню енергоресурсів в сільськогосподарському виробництві, знижує собівартість продукції, та підвищує її рентабельність на 30,3-50,3%.

ВИСНОВКИ

1. Вивчено видовий склад збудників кореневих гнилей озимої пшениці в зоні Полісся України. Домінуючими видами в в патогенному комплексі є представники роду Fusarium, а саме: F. oxysporum, F. culmorum, F. avenaceum, F. sporotrichiella, F. heterosporum, F. oxysporum var. ortoceras, F. solani. Траплялись також Bipolaris sorokiniana, Gaeumannomyces graminis, Pseudocercosporella herpotrichoides.

2. Досліджено вплив попередників та мінеральних добрив на ураженість озимої пшениці кореневими гнилями. Відмічено зменшення інфекційного потенціалу збудників кореневих гнилей після таких попередників як люпин, картопля, кукурудза та конюшина в 1,3-2,3 раза, що сприяло збільшенню урожаю озимої пшениці. На підвищення стійкості рослин до дії збудників кореневих гнилей впливає також внесення мінеральних добрив. При внесенні мінеральних добрив у дозі N90Р30К60 кількість рослин уражених кореневими гнилями зменшується у 1,5 -1,7 рази, а інтенсивність прояву хвороби - в 1,7-2 рази.

3. Визначено високу антагоністичну активність B. subtilis 23 щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці. Виявлено наявність біологічно активних речовин у продуктах метаболізму бактерій, що стимулюють розвиток рослин озимої пшениці на 30-35%.

4. Встановлено, що штам B. subtilis 23 добре приживався у грунті ризосфери озимої пшениці і активно протидіяв фітопатогенній грунтовій мікрофлорі.

5. В умовах вегетаційних та польових дослідів показана висока ефективність застосування B. subtilis 23 як засобу захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей. Суттєво зменшується кількість уражених рослин, збільшується урожай озимої пшениці на 12-19% та вміст білка в зерні на 1-1,5% і клейковини на 2%.

6. Відмічено, що високу ефективність як засобу захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей серед досліджуваних мікробних препаратів проявив хетомік створений на основі мікроміцета-антагоніста Chaetomium cochliodes 3250. Захищаючи рослини озимої пшениці від грунтових фітопатогенних мікроміцетів він сприяв збільшенню урожаю на 22,1-28,4%, вмісту білка в зерні на 1,2-2,5% та клейковини на 3-5%.

7. Встановлено, що при обробці насіння рослин озимої пшениці біопрепаратами на основі мікроорганізмів-антагоністів можна досягти значного зниження ураження рослин збудниками кореневих гнилей, отримати додатковий урожай (8-28%) та екологічно безпечну продукцію. Мікробні препарати не поступаються по ефективності застосування хімічному препарату фундазолу і більш надійно захищають рослини впродовж періоду вегетації.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ВПРОВАДЖЕННЯ

З метою одержання додаткової та екологічно безпечної продукції в Поліссі України доцільно в системі захисту рослин впроваджувати біологічні технології вирощування озимої пшениці.

Для захисту рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей, підвищення урожаю на 8-28 %, поліпшення якості зерна та отримання екологічно безпечної продукції рекомендовано проводити обробку насіння мікробними препаратами: хетомік, триходермін та фітоспорин.

Рекомендовано застосування нового високоефективного штаму B. subtilis 23, що забезпечить надійний захист рослин озимої пшениці від збудників кореневих гнилей і сприятиме підвищенню урожайності культури на 12-19%, поліпшенню якості отриманої продукції та збереженню довкілля від надмірного забруднення засобами хімізації.

В системі захисту рослин озимої пшениці при застосуванні мікробних препаратів, доцільно здійснювати їх поєднання з такими агротехнічними прийомами як вибір попередника та внесення рекомендованих доз мінеральних добрив, що також сприяє зменшенню ураженості кореневими гнилями, підвищенню урожаю та якості продукції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Черницький Ю.О., Зарицький М.М. Вплив припосівної обробки насіння озимої пшениці мікробними препаратами на розвиток кореневих гнилей // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології. - 2000. - № 6. - С. 63-64. (Отримано експериментальні дані, проведено узагальнення матеріалу та сформульовано висновки).

2. Черницький Ю.О., Зарицький М.М. Застосування мікробних препаратів для захисту озимої пшениці від кореневих гнилей // Вісник Одеського національного університету. - 2001.-Т.6, Вип.4. - С. 343-345. (Отримано експериментальні дані, проведено узагальнення матеріалу та сформульовано висновки).

3. Черницький Ю.О. Використання біопрепаратів проти збудників кореневих гнилей озимої пшениці // Зб. наук. праць Уманського державного аграрного університету ''Біологічні науки і проблеми рослинництва''. - Спеціальний випуск.- Умань, 2003. - С. 236-237.

4. Черницький Ю.О., Копилов Є.П., Надкерничний С.П. Антагоністичні властивості Bacillus subtilis 23 щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці // Вісник аграрної науки Причорномор'я. - 2003. - Спеціальний випуск 3 (23). -Т.ІІ. - С. 90-96. (Отримано експериментальні дані, проведено узагальнення матеріалу).

5. Черницький Ю.О., Зарицький М.М. Кореневі гнилі озимої пшениці в Поліссі України та роль агротехнічних заходів в зниженні їх шкодочинності // Тези доп. наук. - практ. конф. молодих вчених-аграріїв Чернігівщини ''Наукове обгрунтування сталого розвитку агроекологічних систем Чернігівщини в ринкових умовах і обмеженого ресурсного забезпечення'' -Чернігів, 1999. - С. 5-7. (Отримано експериментальні дані, проведено узагальнення матеріалу, мікробіологічні дослідження та сформульовано висновки).

6. Черницький Ю.О., Зарицький М.М. Ефективність використання мікробних препаратів як засобів захисту озимої пшениці від кореневих гнилей // Тези доп. наук. - виробн. конф. ''Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів'' - Київ, 2000. - С. 75-76. (Отримано експериментальні дані, проведено узагальнення матеріалу та сформульовано висновки).

7. Черницький Ю.О. Вивчення дії мікробних препаратів на ураженість озимої пшениці кореневими гнилями та урожайність // Тези доп. міжнародної наукової конференції ''Сталий розвиток агроекосистем'' - Вінниця, 2002. - С. 198-200.

8. Надкерничний С.П., Черницький Ю.О., Козар С.Ф. Биопрепарат хетомик - эффективное средство для защиты растений от корневых гнилей и других болезней корневой системы // Информационный листок № 36-98. - Чернигов: Черниговский ГЦНТЭИ, 1998. - 4с. (Проведено узагальнення матеріалу).

Черницький Ю.О. Кореневі гнилі озимої пшениці в зоні Полісся України та заходи щодо обмеження їх розвитку. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню збудників кореневих гнилей озимої пшениці в зоні Полісся України та екологічно безпечних заходів щодо обмеження їх розвитку.

Вивчено вплив попередників, мінеральних добрив на розвиток кореневих гнилей та урожайність озимої пшениці.

Визначена біологічна та економічна ефективність застосування мікробних препаратів як засобів захисту озимої пшениці від збудників кореневих гнилей.

Виділено новий штам бактерії-антагоніста Bacillus subtilis 23 з високою антагоністичною активністю щодо збудників кореневих гнилей озимої пшениці, а саме: Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem., Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx. et Oliver (syn.Ophiobolus graminis Sacc.), Fusarium oxysporum (Schlesht.) Snyd et Hans, F. culmorum (W.G.Sm.) Sacc, F. avenaceum (Fr.) Sacc., F. heterosporum Nees, F. sporotrichiella Bilai,