Биоэкологическое обоснование защиты зерновых культур от корневых гнилей на северо-востоке Нечерноземной зоны России

Суть фитопатогенного потенциала почвы, обусловливающего развитие корневых гнилей зерновых культур. Влияние условий среды на сохранность и накопление почвенной инфекции в полевых агроэкосистемах. Суть жизнеспособности почвенных микромицетных комплексов.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 26.12.2017
Размер файла 269,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

06.01.11 - защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ОТ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РФ

Чермных О.Г.

Йошкар-Ола, 2008

Работа выполнена на кафедре защиты растений Аграрно-технологического института ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» в 1995-2006 гг.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Сидоров Александр Аркадьевич доктор сельскохозяйственных наук, профессор Алексеев Иван Алексеевич доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сафин Радик Ильясович

Ведущая организация: ФГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Защита состоится «16» декабря 2008 года в «10» час. на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01. в ФГОУ ВПО «Самарская государственный сельскохозяйственная академия», по адресу: 446442, Самарская обл., п. Усть-Кинельский.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан «___» _______ 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор Г.К. Марковская

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Продовольственная безопасность РФ в значительной степени определяется качественной характеристикой пахотных земель, состояние которых в последнее время ухудшается, как с экологической, так и фитосанитарной сторон. В связи с этим повышение их качества становится объективной необходимостью и, как отмечают большинство исследователей (Каштанов, 1988; Макаров, 1994; Марьин, 1996, 2002 и др.), нужна разработка и внедрение в производство таких технологических систем защиты растений, которые могут обеспечить в конкретных почвенных и погодных условиях, оптимизацию фитосанитарии, максимально возможную продуктивность культур, расширенное воспроизводство плодородия почв и биоэкологичность технологий. При этом в современных агроэкологических условиях для устойчивого развития сельскохозяйственного производства необходимо эффективное использование пахотных земель с сохранением плодородия почвы, сбалансированное использование почвенно-климатических ресурсов и других факторов интенсификации земледелия. Поэтому сегодня особую актуальность приобретает решение вопросов защиты растений на уровне агроэкосистемы, как элементарной единицы полевого земледелия и как одной из значимых структур отрасли растениеводства северо-востока Нечерноземья РФ. В этих условиях для сохранения и повышения плодородия почвы требуется разработка и внедрение адаптивных приемов защиты растений, обеспечивающих рациональное использование технологических и агроэкологических ресурсов при поддержании на оптимальном уровне фитосанитарного состояния агроэкосистемы.

Цель и задачи исследований. Обосновать биоэкологические принципы формирования фитосанитарии пахотных почв, защиты зерновых культур от корневых гнилей, повышения урожайности и фитосанитарного качества зерна на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ.

Задачи исследований: 1. Определить фитопатогенный потенциал почвы, обусловливающий развитие корневых гнилей зерновых культурах. 2. Изучить влияние условий среды на сохранность и накопление почвенной инфекции в полевых агроэкосистемах. 3. Оценить воздействие технологических приемов и средств защиты растений на жизнеспособность почвенных микромицетных комплексов. 4. Определить биоценотическую роль технологических приемов и агротехнических мероприятий, направленных на улучшение фитосанитарного состояния почвы и качества зерна. 5. Выявить основные направления биоэкологического улучшения фитосанитарного состояния почвы и качества зерна, защиты зерновых культур от корневых гнилей и повышения урожайности зерновых культур.

Научная новизна работы. На северо-востоке Нечерноземной зоны РФ исследованы биоэкологические особенности формирования инфекционного потенциала почвы при возделывании зерновых культур. Обоснованы принципы биоэкологического формирования фитосанитарного состояния почвы и качества зерна в зависимости от величины растительного органического вещества при применении биологического и химического препаратов. Сформулированы биоэкологические принципы построения интегрированных систем регуляции фитосанитарии почвы в севообороте в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия.

Разработаны: А. Модель формирования фитосанитарного состояния почвы в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Б. Математическая модель самозащиты пахотной почвы при возделывании полевых культур. В. Модель регуляции фитосанитарии почвы и защиты зерновых культур от корневой гнили. Установлена закономерность влияния технологических приемов и средств защиты на почвенные микромицетные комплексы и качество зерна при возделывании зерновых культур. Определены пути снижения вредоносности почвенной инфекции на основании повышения интенсивности компенсаторных реакций в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия.

Защищаемые положения

· Биоэкологический уровень оптимизации фитосанитарии пахотных почв - основа экологической защиты растений от почвенной инфекции на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ.

· Концепция биоэкологической защиты растений определяется поступившей в почву растительной органической массы, внесением органических удобрений и применением биологических средств.

· Этиологию корневой гнили полевых культур обуславливают почвенные фитопатогенные организмы, инфекция сорных растений, инфекция семян и технологические особенности возделывания культуры;

· Снижение поражения корневыми гнилями и повышение урожайности зерновых культур на фитосанитарном уровне определяют: положительный баланс растительной органической массы в агроэкосистеме, величина фунгистазиса почвы, низкая засоренность посевов и снижение инфекции семенного материала.

Теоретическая и практическая значимость. Получена информационная база по формированию, управлению фитосанитарией почвы, биоэкологической защите зерновых культур от корневой гнили и повышения их урожайности. Методология применения растительной органической массы в виде соломы различных культур получила широкое распространение в земледелии на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ. Практическая значимость обуславливается результатами выполненных исследований, которые используются при осуществлении агроэкологического и фитосанитарного мониторинга, снижения инфекционного потенциала почв, а также в биоэкологизированных технологиях выращивания растений и в защите зерновых культур от болезней.

Результаты работы используются в учебных процессах при подготовке студентов по специальности агрономия и защита растений на АТИ МарГУ, на курсах повышения квалификации и переподготовки специалистов с/х-ва в МарИПКА, на агрономических семинарах в хозяйствах Республики Марий Эл, а так же на ежегодных агрономических совещаниях - учебе специалистов-аграриев Республики Марий Эл.

Апробация работы Результаты исследований доложены на 15 конференциях, совещаниях, симпозиумах, научно-технических советах 1996-2005 годов, которые проходили в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Воронеже, Казани, Куйбышеве, Ижевске, Ульяновске, Йошкар-Оле и др. городах. Основные положения работы опубликованы в центральных журналах «Защита и карантин растений», «Агро ХХI», в трудах «Международного форума по проблемам науки, техники и образования» (1998-2006 гг.), в материалах международной научно-практической конференции посвященной 110-летию со дня рождения академика Василия Петровича Мосолова» (1998), в материалах 11 Всероссийского популяционного семинара (1999, 2000), в материалах постоянно действующей Всероссийской междисциплинарной научной конференции «Вавиловские чтения» (1997- 2007 гг.), в материалах межрегиональной научной конференции: «Продовольственная безопасность России: и качество продукции» (1999), в материалах III республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (1997), в материалах региональной научно-практической конференции: Мосоловские чтения: «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (2000-2008). В материалах Всероссийского популяционного семинара по вопросам популяционной экологии и генетики (1998, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 научные статьи. В изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, опубликовано 10 работ. Материалы диссертации отражены в двух монографиях объемом 12,5 п.л. и 5,6 п.л., 3 учебных пособиях, 2 из которых с грифом УМО, объемом 2,5 и 5,1 п.л.. Общий объем изданий 57,3 п.л..

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, 6 глав содержательной части, выводы и рекомендации производству. Она изложена на 234 страницах, содержит 76 таблиц, 24 рисунка и приложение. Список литературных источников составляет 439 наименований, в том числе 54 иностранных авторов. Общий объем работы со списком литературы составляет 279 страниц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы. На основании публикаций российских и зарубежных авторов (Одум, 1986; Минеев, 1988; 1990; Минеев, Ремпе, 1990; Марьин, 1996; Шафронов, 2005 и др.) рассмотрены вопросы фитосанитарного состояния почвы и экологичность защиты растений при возделывании в севооборотах (агроэкосистемах) зерновых культур. Установлено, что экологическая ситуация и фитосанитарное состояние почвы при функционировании зерновых агроценозов во многом зависит от складывающихся факторов, которые формируются при возделывании сельскохозяйственных культур. Этому способствует социально-экономическое состояние региона и наследие прошлых лет с односторонней интенсификацией технологии возделывания сельскохозяйственных культур и своеобразный тому времени методологический взгляд на функционирование системы «растение-патоген-условия окружающей среды». Научные разработки ряда ученых (Слепян, 1984;Старостин, Чумаков, 1984;.Новожилов и др., 1995; Марьин, 1996 и др.) в области защиты растений зерновых культур от болезней свидетельствуют, что существующие агротехнические требования, при соблюдении, и рациональном использовании удобрений, средств защиты растений, предшественников могут в существенной степени снизить вредоносность болезней и давать урожаи в 1,5-2 раза выше современного уровня. На основе литературных источников нами выдвинута концепция «оптимизация и экологизация фитосанитарии пахотной почвы определяется уровнем адекватной сапротрофной утилизации и наличием в почве растительного органического вещества, необходимого для развития этого процесса» и сделано заключение о необходимости решения на Северо-востоке Нечерноземной зоны РФ проблемы оптимизации фитосанитарии почв и экологизации защиты растений от корневой гнили при возделывании зерновых культур на уровне агроэкосистемы с последующим моделированием формирования фитосанитарного потенциала почвы и экологизации защиты зерновых культур от корневой гнили.

Глава 2. Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в течение 1995 - 2006 гг. В 1995-2002 гг. на кафедре агрохимии и земледелия, 2002-2006 гг. на кафедре защиты растений и проблемной лаборатории по изучению методов и средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур, Марийского государственного университета, а также на кафедре техники и прогрессивных технологий Марийского института переподготовки кадров агробизнеса. Производственные опыты выполнены в ОПХ «Головное» Марийского научно-исследовательского института сельского хозяйства, СПК «Пригородное» Медведевского района и других сельскохозяйственных предприятиях Республики Марий Эл и южных районов Кировской области (Санчурский, Яранский, Немский, Уржумский и Советский). Исследования велись в соответствии с темпланом, утвержденным ГОСКОМ по науке и технике Министерства высшего и среднего специального образования РФ, Министерства сельского хозяйства РФ и входили в темплан РАСХН по Нечерноземной зоне, путем организации лабораторных, полевых, микрополевых, модельных и производственных опытов. Кроме того, проводились систематические маршрутные обследования посевов зерновых культур в хозяйствах зоны. Почва опытных участков - дерново-подзолистая, среднесуглинистая со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса 1,68-1,73 %, рН (солевая) 5,4-5,7, содержание питательных веществ в пахотном слое Р2О5 17,4-18,1; К2О (по Кирсанову) 19,2-19,6 мг на 100 г сухой почвы. Объектами исследований служили озимая рожь, яровая пшеница, ячмень с участием в севооборотах клевера, вико/овса, картофеля, люцерны и расположенных по близости к исследуемым севооборотам залежные земли.

Всего было проведено три многофакторных опыта, один на опытном поле «Савино» в 1995-1999 гг. и два на опытном поле «Пригородное» 2000-2005 гг., функционирующих при Марийском Госуниверситете; а также серия однофакторных и производственных опытов с общим количеством 136 вариантоопытов. Исследования велись согласно общепринятым методическим разработкам (Доспехов, 1971, 1979,1985).

В многофакторных опытах изучались вопросы: влияние удобрений, обработки семян и посевов на поражение растений корневыми гнилями, и урожайность; влияние предпосевной обработки семян, удобрений на развитие почвенной инфекции, поражение растений болезнями и урожайность. В однофакторных опытах изучали: влияние видов органических удобрений на поражение растений болезнями и их продуктивность; влияние различных баковых смесей на почвенную инфекцию при внесении их с семенами и при обработке посевов; роль агрофона на подавление корневых гнилей зерновых культур. В лабораторных, микрополевых и модельных опытах затрагивались и другие вопросы, связанные с изучением влияния приемов агротехники на формирование фитосанитарного состояния почвы.

В процессе исследований ежегодно проводилась фитосанитарная оценка полей, учитывался в пахотном слое почвы микромицетный состав, плотность и структура патогенных и спротрофных популяций. Устанавливались сроки и размеры вредоносности почвенных патогенов зерновых культур (корневые гнили) по общепринятым методикам (ВИЗР, ТСХА и др.). Оценка хозяйственной значимости почвенных патогенов проводилась через определение численности популяции и размеров пораженных растений. Последние устанавливались при непосредственных учетах в поле или при анализе пораженных растений в лаборатории по методикам В.А. Чулкиной (1979). Учет антагонистической активности сапротрофных микроорганизмов к патогенам проводился в лабораторных и полевых условиях по методикам МГУ (1980, 1984). Влияние метеорологических условий на патогенность почвенных микромицетов проводили по К.М. Чумакову и А.Е. Чумакову (1972). Морфологический анализ на физиологической основе взаимоотношений в системе «патоген-растение-хозяин» проводили согласно разработкам Е.П. Дурыниной и Л.Л. Великанову (1984).Физиолого-биохимические исследования осуществляли по соответствующим методическим разработкам Ф.Д. Сказкина, Б.М. Ловчинской и др.(1958). Особенность предлагаемого методического подхода при нахождении структурного оптимального и функционального состава микромицетного комплекса посевного слоя почвы состояла в том, что изучался урожай культуры в зависимости не столько от показателей отдельных структурных и функциональных сообществ микромицетного комплекса, сколько от их соотношения, что является адекватно реальным условиям. Задача изучения влияния структурного состава микромицетного комплекса почвы на урожай была сведена к изучению свойств 4 функциональных сообществ: сапротрофы, патогены, антогонисты и грибы-токсинообразователи.

Исследования по оценке токсического действия синтезированных химических средств и других технологических приемов проводили на основе методичеких указаний отечественных и зарубежных авторов. В процессе исследований были разработаны новые методические подходы (биоэнергетическая оценка почвы, функция самозащиты почвы и др.), позволивших более глубоко изучить поставленные вопросы, которые подробно изложены при рассмотрении экспериментального материала. Математическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) и методов вариационной статистики и корреляции по Е.А. Дмитриеву (1973).

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

3.1. Мониторинг развития и распространения корневых гнилей в условиях вегетационных периодов 1995 -2005 гг.

Анализ фитосанитарного состояния зерновых культур в условиях зоны за период 1995-2005 гг. показывает ежегодное нарастание, с небольшим отклонением, распространенности и вредоносности корневых гнилей.

При этом в благоприятные для корневых гнилей годы (1997, 2003,2005) болезнь проявлялась с эпифитотийной интенсивностью. Потери урожая, в зависимости от климатических условий года и степени развития болезней, достигала 15-30 %, а в эпитфитотийные годы и более.

3.2. Влияние температуры и влажности почвы. Зависимость развития болезни с условиями среды объясняется с одной стороны благоприятными условиями для растения, с другой наличием благоприятных условий и для патогенов (табл. 1).

Таблица 1. Влияние температуры и влажности почвы на заражение проростков яровой пшеницы корневой гнилью, %, лабораторный опыт 2

Условия среды

Дни продолжительности опыта

влажность, %

температура, о С

3 дня

5 дней

7 дней

10 дней

Контроль

5-7

3,1

8,4

15,1

18,4

30-40

18-20

5,6

13,1

20,2

23,5

28-30

10,2

23,3

38,6

40,1

Контроль

5-7

10,4

18,4

25,3

26,5

60-80

18-20

29,8

42,3

45,8

55,6

28-30

30,2

42,3

58,7

89,8

НСР05

2,8

2,2

3,4

3,3

Активность инфекционных форм почвенных патогенов повышалась с ростом температуры и увеличения влажности почвы. Количество пораженных растений увеличивалось с начала заражения и продолжалось, практически, в течение всего изучаемого периода. При этом чередующееся промораживание почвы с оттаиванием, длительные аэробные условия не снижают жизнеспособности почвенных патогенов (табл.2).

Таблица 2. Жизнеспособность патогенов корневой гнили яровой пшеницы в зависимости от внешних условий зоны, полевой опыт, 1998-2000 гг.

Корневые остатки

Количество колоний, тыс./ г почвы

время отбора

место отбора

всего

в том числе

Fusarium

culmorum

Bipolaris

sorokiniana

Осень

Стерня после уборки

30,9

11,6

19,3

Зябь после первых заморозков

28,5

14,4

15,6

Весна

Зябь после схода снега

24,6

12,3

16,2

Зябь перед весенними работами

28,8

11,9

18,6

НСР05= 2,1тыс./ г почвы

Таблица 3. Количество жизнеспособных инфекционных начал и поражение яровой пшеницы корневой гнилью, тыс./г почвы

Удобрения

Обработка семян

Осенний анализ, после уборки озимой ржи

Весенний анализ, перед посевом яровой пшеницы

Поражение растений перед уборкой, %

всего

1

2

всего

1

2

Контроль

Контроль

29,9

12,1

18,4

28,0

11,9

18,0

30,1

Фундазол

27,9

10,4

17,5

26,5

9,5

17,0

20,0

Триходермин

27,4

8,4

19,0

26,3

8,0

18,3

19,2

N60P60K60

Контроль

28,4

10,3

18,0

28,2

10,1

18,1

29,5

Фундазол

21,4

10,5

10,9

20,3

9,5

10,8

18,3

Триходермин

20,1

8,1

12,0

20,9

9,1

11,8

17,6

Сидерат, 20 т/га

Контроль

26,1

12,0

14,1

25,0

11,1

14,0

28,2

Фундазол

23,4

12,0

11,4

20,4

9,1

11,3

16,4

Триходермин

23,4

12,4

11,0

20,0

9,0

11,0

15,8

Навоз,

40 т/га

Контроль

24,2

12,0

11,2

22,1

11,9

11,2

27,9

Фундазол

19,0

11,0

8,0

17,0

9,0

8,0

16,0

Триходермин

19,0

11,0

8,0

13,0

5,1

7,9

10,5

Примечание: 1 - фузариум; 2 - гельминтоспориум.

Количество жизнеспособных форм возбудителей корневой гнили было, практически одинаковое, за небольшим исключением, во все сроки отбора корневых остатков яровой пшеницы. Некоторое снижение количества колоний патогенных грибов происходило за счет грибов из рода питиум, у которого, по данным К. А. Пыстиной (1973), активность происходит при более высоких температурах. На сохранность инфекционных форм практически не повлияли зимние климатические условия зоны, особенно без внесения удобрений и на фоне минеральных удобрений (табл.3).

Выводы: 1. На накопление и сохранность почвенной инфекции в полевых агроэкосистемах условия среды оказывают большое влияние. При неблагоприятных условиях среды для зерновых культур поражение растений корневой гнилью происходит в течение всей вегетации. Повышение температуры почвы до 28-30оС в верхнем (посевном) слое, способствует активизации заражения. При этом основополагающими экологическими факторами развития и поражения культуры патогенов из рода фузариум и биполярис (гельминтоспориум), возбудителей корневой гнили зерновых культур, для условий зоны являются величина их встречаемости в ризосфере растения-хозяина, которая должна составлять в ризосферном микромицетном комплексе соответственно 34,2 и 58,6 %. 2. Наличие экссудатов растения-хозяина увеличивает активность прорастания инфекционных форм, а повышенное содержание в почве гумусированных веществ сдерживает развитие патогенов. 3. Оптимальные условия для развития патогенов и поражения растений с развитием корневой гнили в ризосферной зоне растений является температура 18-20 оС и влажность почвы 60-80 %. Жизнеспособность возбудителей корневой гнили после зимовки снижается, по сравнению с контролем в 1,5-13,0 раз при внесении биопрепарата по органическому фону и особенно фузариев (более чем на 50%).

3.3. Влияние антропогенного фактора на экологические особенности почвенных патогенов. Исследования В.А. Ковды (1973) показали, что при антропогенном вмешательстве в природу резко изменяются экологические показатели среды. Антропогенез, изменяя фактор обмена веществ и энергии в системе «почва-растение», предопределяет, соответствующие экологические почвенные ситуации в системе «растение-патоген». Поэтому неоднозначно сказалось и влияние предшественника, зоны возделывания и временного фактора на характер формирования инфекции. Если в зонах центральной и правобережной нарастание инфекции происходило, практически одинаково, как за счет Fusariuma, так и за счет Bipolarisa, то в северо-восточной увеличение инфекции шло преимущественно за счет Fusariuma (количество Fusariuma увеличилось в 2,6 раз, а Bipolaris - в 1,6 раз) (табл.4).

По нашим данным в почвенных микромицетных комплексах в различных по окультуренности дерново-подзолистых почвах при внесение удобрений существенно изменялась не только численность, но и структура микромицетов, на эти показатели влияла длительность воздействия экологической системы антропогенного фактора. Характер этого фактора зависел и от почвенных условий, при общем нарастании патогенного потенциала почвы, практически, во всех зонах возделывания зерновых, в большей степени увеличивается численность В. sorociniana, в меньшей F. culmorum. При этом с увеличением окультуренности почвы общая численность микромицетов, нарастает (табл.5).

Таблица 4. Временная и пространственная оценка развития патогенов посевного слоя почвы, тыс.шт./г почвы, 1991-2001 гг.

Годы

Зона

исследований

Предшественники

Всего патогенов

в т.ч. выделено

Fusarium

Bipolaris

1991

Центр

Вико/овес, зеленый корм

28,7

11,9

16,8

Ячмень, зерно

30,5

8,5

22,0

Северо-восток

Вико/овес, зеленый корм

28,5

9,6

19,9

Ячмень, зерно

35,9

12,8

23,1

Правобережье

Вико/овес, зеленый корм

22,9

5,9

17,0

Ячмень, зерно

35,0

11,6

23,4

1995

Центр

Вико/овес, зеленый корм

32,1

12,7

19,4

Ячмень, зерно

42,7

13,0

29,7

Северо-восток

Вико/овес, зеленый корм

36,2

10,9

25,3

Ячмень, зерно

53,3

20,0

33,3

Правобережье

Вико/овес, зеленый корм

31,7

8,7

23,0

Ячмень, зерно

41,4

14,6

26,8

2001

Центр

Вико/овес, зеленый корм

33,5

13,3

20,2

Ячмень, зерно

44,6

14,7

29,9

Северо-восток

Вико/овес, зеленый корм

45,4

15,6

29,8

Ячмень, зерно

70,0

32,1

37,9

Правобережье

Вико/овес, зеленый корм

30,7

9,9

20,8

Ячмень, зерно

44,5

15,7

28,8

Таблица 5. Влияние временного фактора на динамику численности микромицетов в почвах различной окультуренности, модельный опыт, тыс. шт./г почвы, 2001-2002 гг.

Варианты

Возраст залежи

Окультуренность почвы

10

25

слабая

средняя

высокая

на 10 день опыта

Контроль

33,1

49,0

56,4

61,4

76,5

N60P60K60

48,2

59,3

55,6

61,0

98,9

Сидерат,20т/га

46,7

50,5

49,9

76,7

72,8

Навоз,60 т/га

58,6

55,6

70,4

110,1

91,4

на 30 день опыта

Контроль

61,2

109,7

75,5

77,4

82,8

N60P60K60

72,7

90,6

91,2

99,7

109,5

Сидерат,20т/га

126,5

186,7

141,5

156,6

190,4

Навоз, 60 т/га

90,3

195,6

140,8

170,3

289,0

на 60 день опыта

Контроль

65,7

119,0

76,7

78,9

91,2

N60P60K60

77,7

131,5

96,9

115,6

116,4

Сидерат,20т/га

146,5

199,0

176,5

198,7

274,1

Навоз, 60 т/га

163,0

201,9

211,1

301,7

394,5

Таблица 6.Видовая структура почвенных микромицетов в зависимости от окультуренности почвы и влияния временного фактора, модельный опыт, шт./г почвы, 2001-2002 гг.

Уровень окультуренности

Варианты

удобрений

Начало опыта (10дней)

Конец опыта

(60 дней)

Всего

видов

из них

Всего

видов

из них

1

2

1

2

Слабый

Контроль

16,2

4,3

5,1

16,1

4,5

5,2

N60P60 K60

16,0

5,1

6,3

15,1

5,2

8,1

Cидерат,20т/га

18,5

3,2

5,3

19,5

4,0

4,9

Навоз, 60 т/га

16,9

4,0

4,2

17,3

3,9

4,6

Средний

Контроль

15,0

3,2

3,3

14,9

3,8

3,9

N60P60 K60

15,6

3,5

3,6

19,0

4,9

5,5

Cидерат, 20 т/га

16,3

2,6

4,2

26,2

2,9

4,4

Навоз, 60 т/га

15,1

3,0

2,1

27,9

2,6

2,3

Высокий

Контроль

23,2

2,1

1,2

24,0

3,1

1,1

N60P60 K60

22,6

3,8

1,5

21,0

3,9

2,1

Cидерат, 20 т/га

24,3

2,2

1,1

26,3

2,3

1,3

Навоз, 60 т/га

23,9

2,0

1,1

28,1

2,1

1,1

Видовой состав с внесением в почву органической растительной массы, особенно на слабоокультуренной почве увеличивался. Причем увеличение видов произошло за счет сапротрофов. В более поздние сроки (через 2 месяца) следует отметить положительную роль в повышении видового состава от внесения обеих органических удобрений и на почвах различной окультуренности (табл.6).

Примечание: 1- патогены; 2- токсинообразователи

Выводы: 1. Рост численности и развитие патогенных микромицетов контролирует соотношение и активность стимулирующих и ингибирующих агентов почвы, через сложное взаимодействие природных компонентов. 2. Предшественники создают фон окружающей среды, способствуя активизации или ограничении развития патогенов, как растительная энергетическая часть (предшествующие культуры), и формируют уровень и активность инфекции. В отсутствии растения-хозяина возможны положительные результаты по уменьшению количества заразного начала, находящегося в состоянии покоя, при условии преобладания в почве агентов, стимулирующих увеличение степени активности инфекционных начал, а их прорастание приводит к нарастанию величины инфекции. 3. Фактор времени, и зональные условия могут усиливать или ослаблять антропогенное воздействие на развитие, выживаемость и сохранность фитопатогенов почвы.

Глава 4. ФОРМИРОВАНИЕ ПАТОГЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ

4.1. Влияние удобрений и средств защиты растений на патогенный состав и формирование инфекционного потенциала почвы. Влияние удобрений и средств защиты на патогенный состав почвы может быть разносторонним, но в фитосанитарном состоянии оно наиболее рельефно проявляется через его структуру. При внесении минеральных удобрений происходит увеличение грибов родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium - грибов потенциальных токсинообразователей и патогенов, а внесение биологических препаратов по защите растений и органических удобрений оптимизирует фитосанитарное состояние почвы, как при отдельном внесении, так и совместно с минеральными удобрениями (табл.7).

Таблица 7. Функциональная структура встречаемости микромицетов в зависимости от внесения удобрений и средств защиты, модельный опыт 1, 1997-1999гг

Наименование показателей

Удобрения и средства защиты

1

2

3

4

5

6

Численность, тыс. шт./г почвы

37,2

30,1

36,3

41,7

40,8

39,8

Кол-во всего видов, шт.

17

15

15

17

17

16

Из них доминантов, шт. видов

4

2

2

6

6

3

Всего токсикантов, шт. видов

3

6

5

2

3

3

Из них доминантов, шт. видов

2

3

2

1

1

1

Всего патогенов, тыс.шт./г почвы

12,4

16,5

19,3

11,2

12,3

12,0

Из них количество видов, шт.

3

4

4

3

3

3

Примечание: 1 - контроль; 2 - N120P120K120+фундазол; 3 - N120 P120 K120; 4 - ТНК, 60 т/га; 5 - N120P120K120+триходермин; 6 - ТНК+ фундазол.

Выявлено, что при некотором снижении в почве общей численности видового состава микромицетов от минеральных удобрений и пестицидов значительно увеличивается число токсикантов (в 3 раза) и патогенов (1,3 раза) и существенно снижается видовой состав доминантов, при этом на численность и структуризацию патогенного состава оказывает значительное влияние окультуренность почвы, внесение сидеральных удобрений и навоза (рис.2).

Из результатов проведенных исследований следует, что а) наибольший негативный сдвиг в структуре комплекса микромицетов в почве происходит при внесении минеральных удобрений и при совместном внесении минеральных удобрений с пестицидами. При этом повышается встречаемость грибов-токсинообразователей. При внесении агрохимикатов Penicillum purpurogenum перешел в ранг встречаемых, тогда как в контроле он отсутствовал, а Mortierella ramanniana, P. martensii и P. funiculosum перешли из ранга часто встречаемых видов в ранг доминирующих. С внесением минеральных удобрений и пестицидных препаратов в структуре микромицетов исчезают грибы-антагонисты Trichoderma viride, Zygorhinchus heterogamus и сапротроф Mucor nigra, тогда как на контроле первые два вида были часто встречаемые, а третий - редко встречаемый; в) внесение в почву органического удобрения (ТНК) отдельно и совместно с биопрепаратами, способствует росту встречаемости доминирующих видов, при этом в ранг доминирующих переходит по сравнению с контролем вид T. viride и повышается встречаемость вида P. simplicissimum, который на контроле был как редко встречаемый; с) внесение минеральных удобрений и пестицидных препаратов на патогенные микромицеты влияет в меньшей степени, чем на сапротрофные; д) внесение минеральных удобрений способствует увеличению коэффициента встречаемости патогенов в почве, а внесение органических - снижению. В связи с вышеизложенным можно считать, что общее фитосанитарное состояние почвы с внесением органического удобрения улучшается за счет снижения встречаемости грибов-токсикантов, снижения встречаемости в почве патогенов и увеличения встречаемости грибов-антогонистов.

Разницу влияния удобрений и средств защиты растений на показатели фитосанитарного состояния почвы в зерновом агроценозе можно видеть и по коэффициенту сходства (коэффициент Джакарта; по Одуму, 1975). Коэффициент сходства между контролем и внесением минеральных удобрений очень низкий и равен 0,21. Между тем сходство структуры микромицетов на контроле и варианте с внесением навоза значительно выше (0,84-0,86), в том числе с внесением навоза совместно с биопрепаратами (0,68-0,79).

4.2. Особенности видового состава патогенов в ризосфере зерновых культур. Величина отторжения/возврата органического вещества из экосистемы оказывает существенное воздействие на структуру, численность почвенных микромицетов и выживаемость возделываемых растений агроэкосистем. Установлено, что с увеличением отторжения и уменьшением возврата в систему органического вещества происходят негативные изменения в функционировании микромикоценоза почвы (табл.8), однако эти изменения зависят от вида и количества отторгаемого и возвращаемого в экосистему органического вещества.

Внесение соломы (ржаной, пшеничной или бобовой культуры) в эдафосфере, улучшает фитосанитарные показатели в ризосфере и ризоплане, особенно соломы бобовой культуры, когда положительный эффект наблюдался уже в начале вегетации, особенно в зоне ризопланы. Использование соломенной резки осенью в виде «мульчи» с последующей заделкой ее весной способствовало дальнейшему улучшению ризосферного эффекта в зоне ризопланы - тест культуры, а наибольший эффект наблюдался при использовании мульчи соломы гороха. С ростом численности в почве патогенного состава идет изменение функциональных групп микромицетного сообщества. Как правило, численность токсикогенов и патогенов в корнеобитаемой зоне почвы с внесением соломы снижалась, при этом в корневой зоне, наибольшее снижение их численности наблюдалось по сравнению с контролем в зоне ризопланы (8-9 раз). Патогенный потенциал снизился соответственно на 60-70 % (табл.9). Следует заметить, что если в эдафосфере потогены в основном преобладали над токсикогенами, то в ризосфере и ризоплане растений это соотношение было обратное, причем независимо от вида органического вещества и формы его заделки.

Таблица 8. Численность микромицетов (тыс. шт. живых начал/г. почвы) и возврат в почву органического вещества, (тест-культура - ячмень, модельный опыт, анализ 8-10 мая), (отклонение от контроля, %)

Варианты

возврата

органического вещества

Численность, тыс. шт. ж. начал /г почвы в слое 0-10 см

Ризосферный эффект

эдафосфера

ризосфере

ризоплане

ризосферы

ризопланы

ризоплана/ризосфера

Зяблевая вспашка на глубину 20-22 см

Контроль

72,7

84,0

90,1

1,16

1,24

1,07

Озимая рожь (1)

73,1 (+5,5)

88,5 (+5,3)

91,4 (+1,4)

1,21 (+4,3)

1,25 (+8)

1,03 (-4,2)

Яровая пшеница

72,9 (+2,7)

111,1 (+32,3)

93,3 (+3,5)

1,26 (+8,6)

1,29 (+4)

1,02 (-5,3)

Горох (2)

88,1 (+21,2)

133,0 (+58,3)

134,8 (+49,6)

1,51 (+30,2)

1,53 (+23,4)

1,01 (-6,4)

Ѕ (1+2)

91,3 (+25,6)

140,9 (+67,7)

143,3 (+59)

1,54 (+32,7)

1,57 (+26,6)

1,02 (-5,3)

Культивация осенью, на глубину 8-10 см

Контроль

71,5

85,1

90,1

1,19

1,26

1,06

Озимая рожь (1)

69,3 (-3,1)

84,5 (-0,7)

95,7 (+76,2)

1,22 (+2,5)

1,38 (+9,5)

1,13 (+6,6)

Яровая пшеница

75,1 (+5,0)

96,2 (+13)

102,1 (+13,3)

1,28 (+7,6)

1,36 (+8)

1,06 (0)

Горох (2)

94,2 (+31,7)

151,7 (+78,3)

131,9 (+46,4)

1,61 (+35,3)

1,40 (+11,1)

0,85 (-19,8)

Ѕ (1+2)

99,0 (+38,5)

162,4 (+90,8)

135,6 (+50,5)

1,64 (+37,8)

1,37 (+8,7)

0,84 (-20,8)

Без обработки почвы, солома, осенью разложенная на поверхности почвы (мульча)

Контроль

49,1

52,4

58,4

1,07

1,19

1,11

Озимая рожь (1)

54,4 (+10,8)

63,1 (+20,4)

66,9 (+14,5)

1,16 (+8,4)

1,23 (+3,36)

1,06 (-4,5)

Яровая пшеница

55,7 (+13,4)

70,7 (+35)

83,0 (+42,1)

1,27 (+18,7)

1,49 (+25,2)

1,17 (+5,4)

Горох (2)

69,1 (+40,7)

131,3 (+151)

117,5 (+101,2)

1,90 (+77,6)

1,70 (+42,8)

0,89 (-19,8)

Ѕ (1+2)

92,1 (+87,6)

163,1 (+211)

122,4 (+109,6)

1,77 (+65,4)

1,33 (+11,7)

0,75 (-32,4)

НСР05 (тыс. шт. /г почвы) в эдафосфере: 2001=2,1; 2002=2,2; 2003=1,8; ризосфере: 2001=15,4; 2002=22,0; 2003=19,2; ризоплане: 2001=19,8; 2002=28,5; 2003=26,4.

Осеннее мульчирование почвы резкой соломы способствовало снижению патогенного потенциала в ризоплане растений. Это происходило, из-за длительного нахождения соломы в зимний период (непосредственно под снегом) и более благоприятного условия для растений тест культуры в весенний период (обеспечение влагой и более высокой температурой почвы под мульчей).

Этот факт отмечен и в условиях полевых севооборотов опытного поля МарГУ (табл. 10). Солома и пожнивные остатки стимулируют фазу спороношения микромицетов, приводя к увеличению покоящихся форм гриба, а солома овса, гороха, благодаря содержанию в них широкого набора фенольных соединений, ингибирующих развитие фитопатогенного гриба, снижает количество инфекционных зачатков патогена в почве, улучшая ее фитосанитарное состояние, что благоприятствует росту растений.

Таблица 9. Токсикогенный и патогенный потенциалы в зависимости от возврата и заделки в почву органического вещества, тыс. шт. живых начал/г почвы

Варианты

Эдафосфера

Ризосфера

Ризоплана

заделка

органического вещества

вид органического вещества

токсикогены

патогены

токсикогены

патогены

токсикогены

патогены

Осенняя вспашка

Контроль

9,1

15,2

6,3

10,1

3,0

6,9

Ржаная солома (1)

6,1

6,7

10,0

4,9

2,6

2,0

Пшеничная солома

1,9

2,8

4,3

2,0

2,3

1,8

Гороховая солома (2)

1,3

2,5

2,0

1,5

2,1

1,6

Ѕ (1+2)

1,2

2,0

2,0

1,5

2,1

1,6

Культивация

Контроль

8,8

15,2

9,5

9,0

3,5

3,3

Ржаная солома (1)

6,3

3,8

3,1

2,0

2.1

1,5

Пшеничная солома

0,6

2,0

1,8

1,9

1,7

1,6

Гороховая солома (2)

1,4

3,8

2,0

1,8

1,6

1,5

Ѕ (1+2)

1,0

2,5

1,9

1,8

1,5

1,0

Осенняя мульча

Контроль

7,8

10,5

7,5

7,1

3,2

3,1

Ржаная солома (1)

5,8

9,4

4,6

4,5

4,.5

4,0

Пшеничная солома

1,2

3,8

3,3

3,0

2,1

1,2

Гороховая солома (2)

0,8

2,8

2,4

1,8

1,6

1,0

Ѕ (1+2)

0,9

2,5

2,2

1,9

1,6

0,8

Таблица 10. Структура микромицетов почвы и урожайность культур севооборота в зависимости от возврата в 6-ти польный севооборот органического вещества, 1999-2004 г.

Севооборот и вид

возврата

органического

вещества

Возврат органического вещества, ГДж/га

Число микромицетов, тыс. шт. живых начал/г почвы

в том числе

Средний урожай, ГДж/га

всего

в т.ч.

бобовых

токсиканты

патогены

Зерновой севооборот

7,0

2,4

120,0

10,4

8,3

35,7

Зернопропашной + солома озимых

27,0

1,5

134,9

10,1

7,0

38,6

Травопольный севооборот - фон

7,5

2,9

149,5

8,3

5,4

45,0

Фон + сидерат клевера 2-го г.п.

69,1

67,6

166,2

5,1

2,2

56,7

Фон + 1/2 сидерат клевера 2-го г.п.

36,8

34,8

155,0

5,2

2,5

49,1

Фон + Ѕ сидеральный клевер 2-го г.п. + солома озимых

90,9

34,8

180,1

2,5

1,1

63,1


Подобные документы

  • Микроклиматические условия на полях зерновых культур, их отличительные признаки от микроклимата на семенных посевах злаков, посевах кормовых. Биоценотические связи на полях зерновых в различных районах. Сезонные колебания численности насекомых-фитофагов.

    реферат [2,1 M], добавлен 16.07.2011

  • Обзор почвенных синезеленых водорослей. Реакция цианей почвы на антропогенные нагрузки. Качественный состав, распределение видов и экологических групп почвенных водорослей отдела Cyanophyta исследуемой площади. Анализ методов почвенных и агаровых культур.

    курсовая работа [4,7 M], добавлен 10.09.2012

  • Виды загрязнения почвы, их характеристика. Оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур. Соли, наиболее опасные при засолении почвы. Принимаемые меры для восстановления плодородия почвы при обнаружении ее засоления.

    контрольная работа [28,8 K], добавлен 10.01.2017

  • Прием, хранение, отпуск зерновых культур и семян подсолнечника. Характеристика основных источников загрязнения атмосферного воздуха на перспективу и прогнозируемая оценка состояния атмосферы. Дисперсный состав пылевых частиц. Расчет рукавного фильтра.

    дипломная работа [95,3 K], добавлен 04.05.2009

  • История развития экологии почв. Минералы, органическое вещество и микроорганизмы как составляющие части грунта. Понятие застойных вод и корневых выделений. Проницаемость и структурность почвы. Закисление грунтов и нарушение баланса питательных веществ.

    реферат [19,7 K], добавлен 01.04.2011

  • Общая характеристика природных условий и ресурсов Находкинского городского округа. Экологическое обоснование проекта размещения рыбоперерабатывающего предприятия на территории города. Анализ хозяйственного потенциала, обуславливающего размещение проекта.

    курсовая работа [547,5 K], добавлен 29.04.2012

  • Отличительные признаки естественных и антропогенных ландшафтных комплексов. Изменение и преображение географической среды, создание искусственной среды. Перестройка биологического круговорота, вводно-теплового режима, направления почвенных процессов.

    презентация [3,1 M], добавлен 09.04.2015

  • Микробиологическая диагностика и индикация почв. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы и обеззараживание почвы. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов. Загрязнение почв тяжелыми металлами.

    курсовая работа [45,7 K], добавлен 08.05.2012

  • Типы почв и почвенные разновидности в пределах одной климатической зоны. Классификации сообществ сорных растений на пашне, их зависимость от разновидности почвы. Бактерии и грибы - возбудители болезней культурных растений, их местообитание и виды.

    реферат [16,0 K], добавлен 30.06.2011

  • Исследование почвенно-растительных комплексов степной зоны, подверженных глобальным выпадениям радионуклидов. Накопление радионуклидов стронция-90 в почвах различных типов и содержание их в растениях степной зоны после атмосферных ядерных взрывов.

    дипломная работа [5,3 M], добавлен 07.11.2010

  • Характеристика почвенно-климатических условий Днепропетровской области, краткая характеристика почвы на территории Днепропетровской области, загрязнение почвы тяжелыми металлами, загрязнение почвы пестицидами, рекультивация и контроль за загрязнением.

    курсовая работа [41,7 K], добавлен 06.02.2004

  • Природно-климатические условия лесостепи Приобья. Структура и формирование агрофитоценоза. Установление общей фитотоксичности почвы. Флористический состав, обилие и жизненное состояние сорных растений. Коротковегетирующие, длительновегетирующие сорняки.

    автореферат [242,7 K], добавлен 15.10.2008

  • Группы почвенных организмов по степени связи со средой обитания и размерам и степени подвижности. Особенности животных и растений, ведущих паразитический образ жизни. Характеристика водной, наземно-воздушной, почвенной сред жизни и живых организмов.

    реферат [22,5 K], добавлен 26.10.2017

  • Понятие почвы и земельные ресурсы мира. Почвенный покров и его использование. Промышленное загрязнение почвы, кислотные дожди, тяжелые металлы. Водная и ветреная эрозия почв и методы борьбы с нею. Роль почвы в обмене веществ. Решение проблем деградации.

    курсовая работа [44,0 K], добавлен 16.02.2012

  • Пути попадания загрязнений в почву, понятие ее токсичности. Классификация почвенных загрязнений, их влияние на травянистые растения. Метод биологического тестирования как показатель токсичности почвы. Характеристика места проведения эксперимента.

    курсовая работа [58,0 K], добавлен 01.11.2014

  • Динамическое равновесие в системе "человек - окружающая среда". Мониторинг за состоянием окружающей среды: отбор проб воздуха и воды. Приготовление водной почвенной вытяжки. Показатели органолептических свойств воды. Определение структуры почвы.

    лекция [909,2 K], добавлен 09.10.2009

  • Понятие и морфологические свойства почв. Основы почвенной классификации. Биогеноценотические функции почвы в наземных экосистемах, обусловленные ее физическими, физико-химическими и химическими свойствами. Информационные и целостные функции почвы.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.03.2012

  • Взаимосвязь питания и здоровья человека. Нитраты и нитриты в росте сельскохозяйственных культур. Генномодифицированные продукты и генетическое загрязнение исторически возникших выращиваемых культур. Радиоактивное загрязнение земель и растительности.

    реферат [18,5 K], добавлен 16.02.2008

  • Концентрационные интервалы элементов для биотической (элементного состава органов, тканей и всего организма) или абиотической среды. Обзор факторов образования почвенных аномалий (виды рельефа). Сущность геохимической оценки урбанизированных территорий.

    контрольная работа [696,9 K], добавлен 05.02.2011

  • Характеристика климатических условий Красноярского края. Природные зоны. Температура воздуха. Качественно-количественное исследование вредных выбросов и токсикологическая характеристика загрязнителей. Обоснование комплексного экологического мониторинга.

    курсовая работа [100,2 K], добавлен 11.11.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.