Изменение численности микромицетов в чернозёме выщелоченном в зависимости от технологий возделывания озимой пшеницы сорта Фортуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский Государственный аграрный университет

Изменение численности микромицетов в чернозёме выщелоченном в зависимости от технологий возделывания озимой пшеницы сорта Фортуна

Пикушова Эмиллия Александровна, к.б.н., профессор

Букреев Петр Титович, к.с.-х. наук, профессор

Москалёва Наталья Анатольевна, к.б.н., доцент

Пшидаток Саида Казбековна, соискатель, старший преподаватель

Краснодар

Аннотация

В статье дан обзор об установлении высокой зависимости развития почвенных микромицетов от влажности и температурного режима, интенсификации технологий возделывания озимой пшеницы способствующих увеличению как общего количества микофлоры, так и повышению антифитопатогенного потенциала чернозема выщелоченного.

Ключевые слова: озимая пшеница, фазы развития, патогенные микромицеты, супрессивные микромицеты, антифитопатогенный потенциал почвы, технологии возделывания

Почва - это не физическая или химическая субстанция, а прежде всего биологическая и биохимическая система, одним из главных компонентов которой является почвенная микрофлора [5]. Уровень эффективного и потенциального плодородия почвы в значительной степени обуславливается интенсивностью и направленностью участия микроорганизмов в разложении растительных остатков, синтезе и деструкции гумуса, формировании фитосанитарного состояния почвы, накоплении в ней биологически активных веществ, фиксации атмосферного азота.

Микрофлора является важным информативным показателем происходящих в почве изменений и это делает целесообразным включение в систему агроэкологического мониторинга микробиологических параметров [1].

Важная роль в почве принадлежит микромицетам. Во-первых, с почвой связано большое количество фитопатогенов; во-вторых, микромицеты с сапротрофным типом питания, участвуя в деструкции послеуборочных остатков, способствуют снижению запаса инфекционного начала; в-третьих, грибы-антагонисты обеспечивают антифитопатогенный потенциал почвы [3]. Почвенные микромицеты, обладая большой линейной скоростью роста, на один-два порядка выше, чем бактерии, отмирая, поставляют большое количество органического вещества, идущего на построение гумуса. В связи с этим количество их может служить одной из важных характеристик микробиологической активности почвы.

Поэтому цель настоящего исследования состояла в изучении влияния технологий возделывания озимой пшеницы по предшественнику сахарная свекла на количество в почве патогенных и антагонистических микромицетов.

Исследования проводились в длительном стационарном полевом опыте КубГАУ в течение 2008-2010 годов.

Изучалось влияние четырех технологий возделывания озимой пшеницы, основанных на сочетании четырех факторов: плодородие почвы, минеральные удобрения, защита растений и способы основной обработки почвы, условно названных: экстенсивная (000), беспестицидная (111), экологически допустимая (222), интенсивная (333). Исследования проводились в одиннадцатипольном зернотравянопропашном севообороте. В экстенсивной технологии в течение 20 лет не вносились ни органические, ни минеральные удобрения, не велась защита от вредных организмов. Беспестицидная технология предусматривает внесение один раз в ротацию 200 т/га навоза + 200 кг/га Р₂О₅, применение под все культуры минимальной дозы минеральных удобрений, в том числе под озимую пшеницу N₆₀P₄₀K₂₀, применение биологической защиты против вредителей и болезней (бактофит, СК (БА ?10000 ЕА/мл, титр 2 млрд спор/мл) ?2 л/га; энтомологическая смесь на основе Bacillus thuringiensis (производство Краснодарского биоцентра) - 2 л/га. Экологически допустимая технология основана на внесении один раз в ротацию 400 т/га навоза + 400 кг/га Р₂О₅, применении средней дозы минеральных удобрений, в том числе под озимую пшеницу N₁₂₀P₈₀K₄₀; защите только от сорных растений (секатор турбо, МД (100+25+250 г/л) - 0,075 л/га). В интенсивной технологии предусмотрено внесение один раз в ротацию навоза 600 т/га + 600 кг/га Р₂О₅; применение высокой дозы минеральных удобрений, в том числе под озимую пшеницу N₂₄₀P₁₆₀K₁₂₀; химическая защита от сорных растений, вредителей и болезней (секатор турбо, МД (100+25+250 г/л) - 0,75 л/га; фалькон, КЭ (спироксамин 250 + тебуконазол 167 + триадименол 43 г/л) - 0,6 л/га; децис профи, ВДГ (дельтаметрин 250 г/кг) - 0,04 кг/га). [6].

Навоз вносился во второй ротации севооборота под кукурузу на зерно, и на сорте Фортуна проявилось трехлетнее последействие.

Технологии возделывания изучались на фоне трех способов основной обработки почвы: безотвальная Д₁ (дискование на глубину 10-12 см под все культуры в севообороте); рекомендуемая Д₂ (чередование в севообороте дискования под озимую пшеницу и вспашки под люцерну и пропашные культуры); отвальная Д₃ под все культуры с периодическим глубоким рыхлением почвы.

Количество микромицетов в почве определялось по методике Мирчник [2].

На динамику формирования почвенных микромицетов значительное влияние оказывают условия окружающей среды. Обилие микромицетов в ризосферно-прикорневой зоне определяют температура и влажность почвы [1]. Это проявляется в динамичности количественных показателей по фазам вегетации сельскохозяйственных культур. Этот вывод подтвердился в 2008-2010 годах в анализах видового и количественного составов микромицетов в ризосфере растений озимой пшеницы по предшественнику подсолнечник.

По результатам микологического анализа почвы в годы исследований из ризосферы растений озимой пшеницы были выделены различные виды микромицетов, относящиеся к 14 родам: Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Cladosporium, Humicola, Cephallosporium, Rhizopus , Stemphylium, Trichoderma, Verticillium, Rhizoctonia, Torula, Stachybotris и представители актиномицетов рода Streptomyces. Выделенную микофлору можно разделить на следующие эколого - трофические группы: условные патогены, вызывающие различные заболевания сельскохозяйственных культур (Fusarium sp., Alternaria sp., Cladosporium sp., и др.); сапротрофы, которые являются типичными представителями почвенной микофлоры и, при определенных погодных условиях, активно участвующие в утилизации растительных остатков, на которых сохраняется большой потенциал фитопатогенной инфекции (Trichoderma, некоторые виды родов Penicillium, Aspergillus, Humicola, виды рода Stemphylium,) и условно супрессивные микромицеты, которые в процессе жизнедеятельности способны синтезировать антибиотические вещества: Trichoderma sp., Penicillium sp., Aspergillus sp., оказывающие губительное воздействие на фитопатогенную микофлору.

Изучаемые технологии возделывания озимой пшеницы сорта Фортуна оказали воздействие на физико-химические, водно-физические, биологические свойства почвы на эффективное и потенциальное плодородие [9]. Также установлено влияние на количество в почве патогенной и супрессивной микофлоры. При этом степень влияния в значительной степени определялась погодными условиями в период вегетации озимой пшеницы как в осенние, так и весенне-летний периоды.

Зима 2007-2008 годов была очень мягкая. Среднемесячная температура в январе-феврале на 2,1 и 2,5°С превышала средние многолетние показатели, осадков выпало в пределах нормы. В марте температура была на 5,7°С, а осадков выпало в 1,5 раза выше средних многолетних показателей. Наблюдалось раннее возобновление вегетации озимой пшеницы, что свидетельствует о благоприятных условиях в почве для роста растений. Такие условия также способствовали сохранению в почве колониеобразующих единиц (КОЕ) микромицетов в зимний период, и, начиная с фазы кущения культуры, интенсивному их развитию. В апреле температура воздуха превышала среднюю многолетнюю на 3,7°С. При оптимальном увлажнении почвы-осадков выпало в пределах нормы, продолжалось увеличение количества почвенных микромицетов. Такие же условия сложились в почве в фазу полной спелости озимой пшеницы. Это, а также наличие большого количества питательного субстрата, способствовало увеличению интенсивности развития факультативных сапротрофов.

Зима 2008-2009 годов была более суровой. Уже в конце декабря минимальная температура опускалась до - 16,1°С. В январе средняя минимальная температура составила - 11,6°С. Это вызвало глубокое промерзание почвы. В феврале, хотя среднемесячная температура была в 6 раз выше средней многолетней, ночью наблюдались заморозки до -2,7- -3,4°С, что тормозило оттаивание почвы. Возобновление весенней вегетации началось в третьей декаде марта. В фазу полного кущения (вторая декада апреля), когда проводился анализ, продолжались ночные заморозки. Низкие температуры лимитировали развитие почвенных микромицетов - общее их количество было в 2-4 раза меньше по сравнению с фазой кущения в 2008 году. В фазу колошения (вторая декада мая) температура воздуха была в пределах средних многолетних показателей. Осадков за первую декаду выпало в два раза выше нормы. Несмотря на это не произошло интенсивного нарастания количества КОЕ микромицетов. За третью декаду июня и первую декаду июля осадков выпало соответственно в 4,7 и 2,2 раза ниже нормы, а средне-декадная температура на 4,9 и 2,5°С превышала средние многолетние показатели. Такие условия отрицательно сказались на развитии почвенных микромицетов в фазу полной спелости и количество КОЕ было в 1,5-6,0 раз меньше, чем в 2008 году.

В осенне-зимний период 2009-2010 годов с ноября выпало большое количество осадков - соответственно на 38,1; 22,3; 45,9 и 27,5мм выше нормы. При пониженных температурах это затрудняло фильтрацию воды и замедляло прогревание почвы. В марте осадков выпало почти в два раза выше нормы. Температура для возобновления весенней вегетации сложилась только в третьей декаде марта. Такие погодные условия лимитировали развитие почвенных микромицетов. И в фазу кущения количество КОЕ было в пределах 2009 года. Май был засушливым - осадков выпало в 5,9 раз меньше нормы. В результате в фазу колошения озимой пшеницы не произошло нарастания колониеобразующих частиц микромицетов. За июнь выпало осадков на 34,3 мм больше нормы. Наличие влаги в почве и благоприятный температурный режим способствовали значительному росту количества КОЕ микромицетов в фазу полной спелости озимой пшеницы.

Таким образом, в годы исследований подтвердилось, что количество микромицетов в почве очень динамично и абсолютные показатели в значительной степени зависят от погодных условий как в зимние, так и в весенне-летние месяцы.

В результате микологического анализа почвы из ризосферы озимой пшеницы, проведенного в фазу кущения, установлено, что количество КОЕ микромицетов зависело от сочетания всех изучаемых факторов технологий возделывания. Это проявилось как в 2008 году при благоприятных для развития микромицетов погодных условиях, так и в 2009 и 2010 годах, когда развитие микромицетов лимитировали температурный режим и влажность почвы.

В 2008 году на фоне безотвальной обработки почвы в эту фазу минимальное количество микромицетов выделялось в варианте экстенсивной технологии. По мере интенсификации технологий возделывания общее количество КОЕ грибов возрастало. Причем это увеличение произошло за счет супрессивной микофлоры. По сравнению с экстенсивной технологией ее количество увеличилось в варианте беспестицидной технологии на 23 %, беспестицидной - в 2,2 раза, интенсивной технологии - в 3,4 раза. Такая же закономерность наблюдалась и на фонах рекомендуемой и отвальной с периодическим глубоким рыхлением обработок почвы. При этом в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания значительно увеличилось количество антагонистической микофлоры. Так, на фоне рекомендуемого способа основной обработки почвы, где в севообороте чередовались отвальная и безотвальная обработки, количество этих микромицетов было в варианте экологически допустимой технологии в 3,7, а интенсивной - в 4,2 выше по сравнению с экстенсивной технологией.

Рисунок 1. Влияние технологий возделывания на количество микромицетов в ризосфере озимой пшеницы сорта Фортуна в фазу кущения. Опытное поле КубГАУ: 000 - экстенсивная, 111 - беспестицидная, 222 - экологически допустимая, 333 - интенсивная.

На фоне отвальной с периодическим глубоким рыхлением обработки почвы под все культуры в севообороте количество в почве патогенных микромицетов незначительно отличалось от вариантов технологий возделывания с применением рекомендуемого способа основной обработки (рисунок 1).

Но количество супрессивной микофлоры в вариантах экстенсивной и беспестицидной технологий возделывания увеличилось в 1,7 и 1,9 раза соответственно по сравнению с этими же вариантами на фоне рекомендуемой обработки почвы. При этом в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания, при последействии средней и высокой нормы навоза, а также внесении средней и высокой доз минеральных удобрений, количество супрессивных микромицетов снизилось соответственно в 1,4 и 1,5 раза по сравнению с рекомендуемой обработкой почвы.

Суровая зима 2008-2009 годов вызвала промерзание пахотного слоя. Оттаивание почвы произошло только в третьей декаде марта и до второй декады апреля наблюдались заморозки. Все это оказало влияние на количество почвенных микромицетов. В фазе весеннего кущения условие температуры и влажности почвы максимальное отрицательное влияние на количество микромицетов оказали в вариантах экстенсивной технологии. Наиболее уязвимыми оказались представители патогенной микрофлоры, количество которой наиболее значительно снизилось на фоне безотвальной обработки почвы в 1,7-2,9 раза по сравнению с 2008 годом. Однако, по мере интенсификации технологий возделывания количество как патогенной, так и супессивной микофлоры увеличивается и максимальных значений достигает в варианте интенсивной технологии.

В 2010 году лимитирующими факторами развития микромицетов в фазу весеннего кущения были осадки, превышающие в марте норму в два раза и пониженный температурный режим. В таких условиях количество патогенных микромицетов было на уровне 2009 года. Максимальное количество как патогенных, так и супрессивных микромицетов выявлено в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания на фоне рекомендуемого способа основной обработки почвы. Количество супрессивных микромицетов в этих вариантах было соответственно выше в 2,5 и 1,5 раза по сравнению с безотвальной и в 2,0 и 1.5 раза - с отвальной с периодическим глубоким рыхлением обработками почвы.

Таким образом, как при благоприятных, так и неблагоприятных условиях температуры и влажности почвы для развития микромицетов, увеличение их количества в большей степени зависело от способа основной обработки почвы и лучшие условия для антифитопатогенной микофлоры обеспечило чередование в севообороте отвальной обработки под предшествующую культуру и безотвальной (дискование на 12 см) под озимую пшеницу а также интенсификация технологий возделывания.

В фазу колошения озимой пшеницы количество почвенных микромицетов также определяли условия температуры и влажности. В апреле-мае 2008 года осадков выпало в пределах нормы. В таких условиях, при оптимальной температуре почвы, наблюдалось увеличение общего количества микромицетов в ризосфере растений озимой пшеницы, среди которых преобладала патогенная микофлора (рисунок 2). Только в варианте экстенсивной технологии на фоне безотвальной обработки почвы произошло снижение количества патогенных микромицетов почти в два раза по сравнению с фазой кущения. Интенсификация технологий возделывания способствовала снижению патогенной микофлоры. Так, в варианте экологически допустимой технологии оно снизилось на 8%, а интенсивной - на 12% по сравнению с беспестицидной технологией. При этом увеличилось количество супрессивной микофлоры в вариантах беспестицидной, экологически допустимой и интенсивной технологий соответственно в 2,1; 2,3 и 2,4 раза по сравнению с экстенсивной технологией.

Рисунок 2. Влияние технологий возделывания на количество микромицетов в ризосфере озимой пшеницы сорта Фортуна в фазу колошения. Опытное поле КубГАУ: 000 - экстенсивная, 111 - беспестицидная, 222 - экологически допустимая, 333 - интенсивная

На фоне рекомендуемого и отвального с периодическим глубоким рыхлением способов основной обработки почвы максимальное количество супрессивных микромицетов выявлено в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания соответственно в 2,0 - 2,2 и в 1,4 - 1,6 раза выше, чем при беспестицидной технологии.

В 2009 году в фазу колошения развитие почвенных микромицетов лимитировало переувлажнение, а в 2010 году отсутствие осадков. Это вызвало значительное снижение как патогенной, так и супрессивной микофлоры по сравнению с 2008 годом. При этом закономерность влияния технологий возделывания сохранилась - максимальное количество супрессивных микромицетов выделялось из ризосферы растений в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий.

В фазу полной спелости озимой пшеницы, когда начинается отмирание корневой системы, почвенная патогенная микофлора переходит на сапротрофный тип питания. При оптимальных условиях температуры и влажности почвы, как это наблюдалось в 2008 году, в большинстве вариантов произошло увеличение или осталось на уровне фазы колошения количество патогенных микромицетов (рисунок 3). Во всех вариантах технологий возделывания увеличилось количество супрессивной микофлоры - в 1,3 - 2,5 раза по сравнению с фазой кущения. Максимальное количество антифитопатогенных микромицетов, также как и в предыдущих учетах, выделялось из ризосферы растений озимой пшеницы в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания на фоне всех изучаемых способов основной обработки почвы.

В 2009 году нарастание количества микромицетов в фазы кущения и колошения шло медленно, и в фазу полной спелости было минимальным в годы исследований.

Рисунок 3. Влияние технологий возделывания на количество микромицетов в ризосфере озимой пшеницы сорта Фортуна в фазу полной спелости. Опытное поле КубГАУ: 000 - экстенсивная, 111 - беспестицидная, 222 - экологически допустимая, 333 - интенсивная

Это объясняется минимальным количеством осадков в третьей декаде июня - первой декаде июля - соответственно 5,5 и 9,9 мм, а также высокими температурами до 33-37єС. При этом в большинстве вариантов количество супрессивных микромицетов превышало патогенную микофлору.

В 2010 году июнь был влажным - выпало 102 мм осадков, что в 1,5 раза выше нормы. Это обеспечило хорошее увлажнение почвы, что, при оптимальном температурном режиме (среднедекадная температура 24,6 єС, обеспечило активизацию развития почвенной микробиоты, в том числе и микромицетов. Количество патогенных видов увеличилось в 1,5-2,0 раза по сравнению с 2--9 годом. При этом сохранилась тенденция увеличения количества супрессивных микромицетов, которое максимальных значений достигало в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания. микромицет пшеница колошение

Важным показателем супрессивности почвы является соотношение патогенных и супрессивных микромицетов. В стационарном полевом опыте установлено, что на этот показатель в агроценозе озимой пшеницы оказывают влияние технологии возделывания (таблица 1). Анализ полученных результатов показывает, что во все фазы развития озимой пшеницы на фоне безотвальной основной обработки почвы в севообороте (дискование на 10-12 см), в том числе и под озимую пшеницу, соотношение патогенных и супрессивных микромицетов в варианте экстенсивной технологии возделывания было в сторону патогенных и колебалось от 1,0 : 0,2 до 1,0 : 0,5. Максимальная доля супрессивной микофлоры от патогенной выявлена в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания. Такая же закономерность выявлена и на фоне рекомендуемого способа основной обработки почвы. При этом в вариантах экологически допустимой и интенсивной технологий возделывания наблюдалось максимальное количество супрессивных микромицетов в сравнении с патогенными.

Таблица 1. Влияние технологий возделывания на соотношение патогенных и супрессивных микромицетов в ризосфере растений озимой пшеницы сорта Фортуна. Опытное поле КубГАУ.

Таким образом, при высокой динамичности развития почвенных микромицетов в зависимости от погодных условий, в агроценозе озимой пшеницы по предшественнику сахарная свекла установлено, что интенсификация технологий возделывания способствует увеличению в соотношении микромицетов супрессивной микофлоры. Это свидетельствует о повышении антифитопатогенного потенциала почвы и как следствия, способствует снижению поражения корневой системы возбудителями корневых гнилей. Поэтому с целью активизации развития антагонистических микромицетов в черноземе выщелоченном наиболее целесообразно применение экологически допустимой технологий на фоне чередования в севообороте отвальной и безотвальной обработок почвы.

Литература

1. Енкина, О. В. Микробические аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани / О. В. Енкина, Н. Ф. Коробской . - Краснодар, 1999. - С. 4-33.

2. Мирчник, Т. Г. Почвенная микология / Т. Г. Мирчник. - М.: Изд-во МГУ, 1988. - С. 131-134.

3. Горьковенко В.С. Влияние условий окружающей среды на обилие супрессивных видов в агроценозе озимой пшеницы / В.С. Горьковенко, Н.А. Москалева, Л.А. Шадрина, Н.М. Смоляная // Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем: матер. Междунар.науч.-прак.конф. «Биологическая защита растений, перспективы и роль в фитосанитарном оздоровлении агроценозов и получении экологически безопасной с.-х. продукции» 23-25 сент.2008.-Краснодар 2008.-С.107-109.

4. Ерошенко, Ф. В. Микробиологическая деятельность почвы под посевами сортов озимой пшеницы / Ф. В. Ерошенко // Актуал. вопр. экологии и природопользования: сб. материалов Междунар. науч. - практ. конф. - Ставрополь: Агрорус, 2005. - Т. 2. - С. 243-247.

5. Звягинцев Д.Г. Современные проблемы почвенной микробиологии/Д.Г.Звягинцев// Тезисы докладов III Всероссийской конференции; Изд. МГУ, - 1986.-С.4.

6. Малюга Н.Г. Программа и методика проведения опыта/ Н.Г.Малюга, А.М.Кравцов, А.В.Загорулько// Агроэкол. мониторинг в земледелии Краснод. края. - Краснодар, 2008 - С. 5-8.

7. Пикушова Э.А. Влияние элементов агротехники на почвенный микробоценоз при возделывании озимой пшеницы по различным предшественникам / Э. А. Пикушова, И. В. Бедловская, Л. А. Коростылева, В. С. Горьковенко, М. А. Беседина // Агроэкол. мониторинг в земледелии Краснод. края. - Краснодар, 2008 - С. 74-87.

8. Рудаков О.Л. Причины появления новых заболеваний сельскохозяйственных растений / О.Л.Рудаков // сб. Науч. Трудов «Вопросы защиты сельскохозяйственных растений и животных от болезней». Алма-Ата.-Изд. Восточного отделения ВАСХНИЛ.-1989.-С.3-7.

9. Терещенко В.В. Влияние различных способов основной обработки почвы на агрофизические свойства чернозема выщелоченного и урожайность зерна в звене севооборота куку - озимая пшеница /В.В. Терещенко, Н.И. Бардак, П.Д. Шиленко// Агроэкол. мониторинг в земледелии Краснод. края. - Краснодар, 2008 - С. 237-243.

Размещено на Allbest.ru