Введение к работе
Актуальность темы. Важной проблемой свекловодства является повышение продуктивности культуры при сохранении плодородия почвы. Это обусловлено постоянно меняющимися условиями ее возделывания и участившимися за последнее время эпифитотиями заболеваний корневой системы сахарной свеклы. До настоящего времени экономически значимым приемом борьбы с болезнями грибной этиологии является использование фунгицидов. Однако, воздействуя на микробное сообщество почвы, они вносят существенные изменения в его структуру (Красильников, 1958; Пожар, 1979; Емцев, 2005). В результате снижается эффективное и потенциальное плодородие почвы, что сказывается на продуктивности культур севооборота.
В технологии возделывания сахарной свеклы для получения экологически безопасной продукции и нормального функционирования микробного сообщества почвы, определяющего ее эффективное и потенциальное плодородие, восстановления естественных механизмов регуляции фитосанитарного состояния посевов необходимо использовать биологические способы борьбы с болезнями.
На современном этапе развития сельского хозяйства перспективным направлением в борьбе с заболеваниями сельскохозяйственных растений является использование микробиологических препаратов на основе штаммов микроорганизмов-антагонистов почвенных патогенов (Возняковская, 1969; Архипченко, 1996; Комаровская, 1997; Лобанок, 2001; Ярошенко, 2001; Березина, 2005; Кан-дыбин, 2005; Ткачева, 2005).
Известно, что в каждой климатической зоне функционируют в микробном сообществе различных почв аборигенные штаммы микроорганизмов-антагонистов, адаптированные к природным условиям места обитания. У многих видов рода Bacillus установлено продуцирование в почву физиологически активных веществ (ФАВ).
В связи с этим разработка методов борьбы с заболеваниями корневой системы сахарной свеклы и повышения ее продуктивности с использованием эффективных аборигенных штаммов микроорганизмов - естественных антагонистов фитопатогенов на основе Bacillus subtilis актуальна.
Цель исследований - повысить продуктивность сахарной свеклы за счет восстановления численности эффективных аборигенных штаммов Bacillus subtilis (В. subtilis) - антагонистов микромицетов возбудителей корнееда, стабилизировать жизнедеятельность и соотношение агрономически ценной микрофлоры, определяющей формирование плодородия почвы. Задачи исследований:
выделить в чистую культуру аборигенные для ЦЧЗ штаммы В. subtilis;
установить их антагонистическую активность по отношению к основным возбудителям корнееда сахарной свеклы в лабораторных условиях;
определить влияние штаммов В. subtilis на семенную инфекцию, а также на развитие проростков сахарной свеклы;
выявить влияние штаммов В. subtilis на динамику численности эколого-трофнческих и таксономических групп микроорганизмов в почве;
определить эффективность использования штаммов В. subtilis в борьбе с корнеедом проростков при внесении в почву под сахарную свеклу;
выявить влияние штаммов В. subtilis на продуктивность сахарной свеклы;
определить энергетическую и экономическую эффективность использования штаммов В. subtilis.
Новизна работы. Впервые из чернозема выщелоченного выделены новые аборигенные штаммы В. subtilis, обладающие антагонистической активностью по отношению к возбудителям болезней проростков сахарной свеклы (Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Phoma betae, Pythium ultimum, Pythium de Barianym и -). Установлено, что при внесении в почву они способствуют увеличению численности вида в 2-10 раз на протяжении всего вегетационного периода. В полевых опытах подтверждено, что аборигенные штаммы В. subtilis снижают численность почвенных микромицетов в среднем на 35%, стабилизируют и увеличивают численность эколого-трофических групп микроорганизмов, определяющих эффективное и потенциальное плодородие почвы: численность диазотрофов - с .1,0 до 2,9 млн. КОЕ, фосфобактерий - с 0,9 до 2,7 млн. КОЕ, зимогенной микрофлоры, участвующей в синтезе гумуса, - с 1,8 до 8,3 млн. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы (а. с. п.), что имеет теоретическое значение в понимании естественных механизмов регуляции микробного сообщества почвы (МСО). Впервые установлено положительное стимулирующее действие В. subtilis на рост и развитие сахарной свеклы: масса проростков - на 0,5-0,9 г, длина корешка - на 2-16 мм. Выявлено, что штаммы 7, 9 н 20 способствуют повышению урожайности корнеплодов в среднем на 11-21 %. Установлена энергетическая целесообразность применения Bacillus subtilis.
Практическая значимость. Выделенные аборигенные штаммы Bacillus subtilis 7, 9 и 20 позволяют повысить урожайность сахарной свеклы за счет оптимизации фитосанитарного состояния агроценозов, снижения пораженное растений болезнями корневой системы и сокращения фунгицидной нагрузки на почву.
Положения, выносимые на защиту
-
Выделенные из чернозема выщелоченного аборигенные штаммы Bacillus subtilis №№ 7, 9 и 20 проявляют антагонистическую активность по отношению к почвенным микромицетам, возбудителям корнееда сахарной свеклы Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Phoma betae, Pythium ultimum, Pythium de Barianym и Alternaria, снижают распространенность заболевания и оказывают ростости-мулирующее действие на сахарную свеклу.
-
Штаммы В. subtilis при внесении в почву увеличивают численность вида: штамм 7 - в 1,3-4 раза, штамм 9 - в 2,7-7 раз, штамм 20 - в 2,2-10 раз; сохраняют активность на протяжении всего вегетационного периода и снижают общую численность почвенных микромицетов. Вместе с тем аборигенные штаммы В. subtilis стабилизируют и увеличивают численность эколого-трофических групп микроорганизмов, определяющих эффективное и потенциальное плодородие почвы.
3. Аборигенные штаммы В. subtilis способствуют формированию более
здоровых корнеплодов и повышают их урожайность (штамм 7 - на 5,6 т/га, 9 -
на 5,0 т/га, 20 - на 2,6 т/га), что подтверждается данными расчета экономической и энергетической эффективности.
Личное участие автора диссертации в получении научных результатов. Автор принимала непосредственное участие в разработке программы и методики исследований, закладке лабораторных и полевых опытов, обработке полученных экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов исследований.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов во ВГАУ имени К.Д. Глинки (2005 г., вручен диплом за лучший доклад), на заседаниях Ученого совета ВНИИСС (2003-2005 гг.). По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 1 в реферируемом издании «Защита и карантин растений».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы, включающего 250 наименований, из них 19 на иностранном языке, и приложения. Работа изложена на 141 странице компьютерного текста, содержит 24 таблицы и 12 рисунков. Приложение содержит 6 таблиц.
