CC BY
85
УДК / UDC 631.632. 4.42. 44.
БИОЛОГИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
ОТ БОЛЕЗНЕЙ
BIOLOGIZATION OF THE AGRICULTURAL CROPS PROTECTION SYSTEMS
AGAINST DISEASES
Козлова Е.А., кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Kozlova E.A., Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур», Орловская область, Россия
Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Centr of Legumens and Groat Crops", Orel region, Russia
E-mail: kozlova.ea4@yandex.ru
Статья посвящена обобщению результатов научных исследований российских ученых по внедрению биофунгицццов в систему защиты различных сельскохозяйственных культур от широкого спектра возбудителей болезней в разных природно-климатических зонах РФ. В последние десятилетия проблема использования в сельском хозяйстве химических средств защиты растений обостряется за счет их негативного действия на окружающую среду и получаемую продукцию. Интенсивное применение средств химической защиты против болезней и вредителей, а также использование минеральных удобрений в сельхозпроизводстве ведёт к нарушению равновесия между полезной и вредной энтомофауной, способствует выработке у фитофагов и фитопатогенов резистентности к пестицццам, что приводит к нежелательному увеличению норм расхода пестицццов. Традиционные схемы защиты сельскохозяйственных культур включают широкий спектр химических препаратов: фунгицццы, инсектициды, гербицццы, минеральные удобрения. Таким образом, повышается актуальность биологической защиты растений, основанной на способности микробов - антагонистов (актиномицеты, грибы, бактерии) образовывать в окружающую среду биологически активные вещества, в том числе и антибиотики, подавляющие возбудителей заболеваний и обладающие фиторегуляторной активностью. Наблюдается возрастающий интерес к «органическому земледелию», это своего рода восстановление природных биоценозов, расстановка всех микроорганизмов по своим нишам. Биологические препараты, разрабатываемые на основе бактерий и продуктов их метаболизма, зарегистрированы и в России, однако масштабы их применения пока очень ограничены. К испытанию новых микробиофунгицццов, а также разработке регламентов применения их в системе защиты растений ученые проявляют огромный интерес, который требует всестороннего изучения.
Ключевые слова: биологизация, органическое земледелие, микробиофунгициды, бактерии, микробы-антагонисты, штаммы-продуценты, возбудители болезней.
The article is devoted to the generalization of the results of the scientific research of the Russian scientists on the introduction of biofungicides into the system of protection of various crops against a wide range of pathogens in different natural and climatic zones of the Russian Federation. In the recent decades, the problem of using chemical means of plant protection in agriculture has aggravated due to their negative effect on the environment and the resulting products. Intensive use of chemicals against diseases and pests, as well as use of mineral fertilizers in agricultural production lead to a violation of the balance between beneficial and harmful entomofauna, contributes to the development of phytophag and phytopathogen resistance to pesticides, which leads to an undesirable increase in pesticide consumption rates. Traditional crop protection schemes include a wide range of chemicals: fungicides, insecticides, herbicides, mineral fertilizers. Thus, the relevance of biological plant protection based on the ability of microbes - antagonists (actinomycetes, fungi, bacteria) to introduce biologically active substances into the environment, including antibiotics that suppress pathogens and have phytoregulatory activity is increasing. There is a growing interest in "organic farming", a kind of restoration of natural biocenoses, arrangement of all microorganisms in their niches. Biological preparations developed on the basis of bacteria and products of their metabolism are also registered in Russia, but the scale of their application is still very limited. Scientists have a great interest in testing new microbiofungicides as well as in developing regulations for their use in plant protection system, which requires a comprehensive study.
Key words: biologization, organic farming, microbiofungicides, bacteria, microbial antagonists, producer strains, pathogens.
Введение. Усилия науки и производства в сельском хозяйстве в настоящее время направлены на ограничение использования химических средств защиты растений. Также в ходе реализации направления «органическое земледелие» российские ученые стали разрабатывать экологически безопасные технологии выращивания сельхозпродукции.
Внедрение биологизации в основном идет по пути замены какого-то химического препарата на биологический. Важно подчеркнуть, что схема защиты, выстроенная только на чисто биологических препаратах, пока недостаточно эффективна. Общеизвестно, что биопрепараты успешно подавляют инфекции при низких и средних уровнях поражения. В случае эпифитотии использование химических пестицидов неизбежно, но по мере её подавления следует вернуться к экологически безопасным методам. Разработанная система комплекса химических и микробиологических препаратов не даст возможности закладки зимующих структур вредных объектов. Необходим подбор химических пестицидов, последействие которых не препятствует возобновлению работы полезных микроорганизмов. И на этом уровне предлагают вести - «химию» и «биологию», совместимую со специально подобранными химическими препаратами вместе, и постепенно отказываться от химии.
Основная часть. Микробиологические фунгициды - преимущественно штаммы на основе спор Bacillus subtilis, в сухом состоянии могут храниться около 2-х лет, выдерживать экстремальные режимы температуры. Такие препараты, как: Алирин-Б, Гамаир, Фитоспорин-М способствуют при внесении их в почву значительному снижению численности фитопатогенных грибов в ризосфере сельскохозяйственных культур и приводят их к оздоровлению, создавая благоприятные условия для роста и развития растений. Опрыскивание по вегетирующим растениям подавляет рост и развитие таких патогенов, как: Podosphaera leucotrica Salm., Fusicladium dendriticum Walm. - на яблоне и Sphaerotheca mors-uvae (Schw.) Berk. et Curt. - на смородине, крыжовнике [1].
Одним из достоинств биопрепаратов, в отличие от химических, является возможность их использования без ограничений по фенофазам культуры, акцентируя внимание на уязвимые фазы биологического цикла патогена. Таким образом, возможно создавать постоянный биологический прессинг на комплекс болезней, включая периоды цветения и плодоношения культур.
Следует отметить, что на выбор препарата оказывают влияние и его эксплуатационные характеристики, прежде всего - температурный диапазон использования. Микробиопрепараты начинают проявлять активность при 14°С в условиях высокой влажности, их активность становится достаточной при 18°С и остаётся таковой до 28-30°С. Сера, в отличие от них, действует в диапазоне 18-25°С (иногда 27°С), а при более высоких температурах обжигает растения. Химические препараты в подобных условиях неприменимы. Препараты меди в условиях высокой влажности при температурах около 25°С становятся фитотоксичными. Применение многих пестицидов на основе меди запрещены в странах ЕС как пестицидов повышенной экологической опасности [2]. Получение экологически чистой продукции, согласно стандартным требованиям, должно исключать применение минеральных удобрений, химических средств защиты от сорняков, вредителей и болезней, стимулирующих веществ на основе синтетических материалов и многое другое. Исследователи, как у нас в стране, так и за рубежом, ведут разработки новых препаратов селективного действия, менее токсичных для человека и полезной энтомофауны, изыскивают пути более рационального их применения, изучают возможности применения сокращенных схем химических обработок [3].
В России зарегистрирован ряд биологических препаратов на основе бактерий, грибов и продуктов их метаболизма: БФТИМ КС-2 (Ж) на основе бактерии Bacillus amyloliguefaciens КС-2, Фитоспрорин - М (Ж) на основе Bacillus subtilis штамм 26Д, Баксис (Ж) на основе Bacillus subtilis штамм 63-Z, Бактофит (СП) - Bacillus subtilis, штамм ИПМ 215, Гамаир (СП) - Bacillus subtilis, штамм
М-22 ВИЗР, Алирин-Б(СП) - Bacillus subtilis, штамм В-10 ВИЗР, Витаплан (СП) -Bacillus subtilis, штамм BKM-B-2604D + Bacillus subtilis, штамм BKM-B-2605D, Споробактерин (СП) - Bacillus subtilis+Trichoderma viride, штамм 4097, Ризоплан (Ж) - Pseudomonas fluorescens, штамм АР-33 и др., однако масштабы их применения пока очень ограничены [4].
Рекомендуемые новые микробиофунгициды расширяют спектр биопрепаратов против болезней. Штаммы-продуценты р. Bacillus subtilis образуют несколько антибиотиков, близких по физико-химическим свойствам, но отличающихся незначительными изменениями в аминокислотном составе. В результате совместного действия комплекса антибиотических веществ, продуцируемых бактериальной клеткой, происходит подавление особо устойчивых видов фитопатогенных микроорганизмов. Действие бацилл-антагонистов селективно по сравнению с прочими продуцентами биопрепаратов для защиты растений от болезней, что делает их еще более ценными агентами микробиологического контроля [5, 6].
В отличие от химических препаратов, ждать результата действия биопрепаратов приходится несколько дольше (от 5 дней, иногда до 2-х недель), но эффект от их применения не ниже химических, если их вовремя использовать, т.к. в значительной мере эффективность биопрепаратов зависит от погодных условий (оптимум: температура от +15 до +25, влажность - 75-85%). Поэтому большей эффективности можно достичь, применяя эти препараты на начальных стадиях поражения болезнями.
Технология применения биопрепаратов. Для обработки препараты следует разводить в теплой воде (при температуре не ниже 17°С), сначала в малом количестве (в 3-х литрах - маточный раствор), а после выливать в общее количество воды. Обработку ведут с помощью опрыскивания. При опрыскивании в раствор можно добавить прилипатель Биолипостин, Биополимик, жидкое мыло - Силиплант 0,1% или Сильвет-Голд 0,02% и др., их спектр постоянно расширяется. Биофунгициды хорошо совместимы с другими биологическими препаратами против болезней и вредителей, регуляторами роста растений.
Приготовленная рабочая жидкость должна быть использована в течение двух часов! Сигналом для начала обработки биопрепаратом является первое обнаружение симптоматики заболевания. Не допускается проведение обработок при осадках в виде дождя и обильных рос. Обработки следует проводить в вечерние часы. При среднесуточных температурах воздуха от 12 до 17°С следует применять максимальные нормы микробиологических препаратов, указанные в инструкции; при температуре 24-32°С - используются минимальные нормы. Если в период первого дня после обработки выпали осадки, то следует провести повторную обработку препаратом. Эффективность препарата зависит от качества обработки, начальной стадии проявления патогенов, их количества и погодных условий. Максимальный защитный эффект достигается в ранние сроки развития вредоносных объектов. Подавление возбудителей болезней наблюдается в течении от 7 до 11 суток.
Проливные дожди, прошедшие спустя одни сутки после обработки, могут сильно снижать эффективность опрыскивания биопрепаратами. Поэтому надо следить за прогнозом погоды, а при неблагоприятных условиях обработки следует переносить.
Важные функции в механизме антагонизма играют соединения, проявляющие антибиотическую активность в отношении возбудителей заболеваний [7].
В практическом применении биологизированных схем защиты растений уже достигнуты значительные успехи. Так, обследование яблоневых садов Ленинградской, Тульской, Орловской областей в период уборки урожая показало, что на площади, где внедрялась биологизированная защита сада от болезней и вредителей, сокращение химических обработок не приводило к увеличению зараженности плодов, листьев - паршой, мучнистой росой в сравнении с садами, где применялась полная схема химических обработок.
Наоборот, развитие заболеваний было практически полностью подавлено. Двукратное опрыскивание садов Алирином-Б, Гамаиром, Витапланом от минимального развития болезней, с интервалом 10-12 дней обеспечило достаточно высокую эффективность, на уровне 94%.
В Орловской области, на участках ФГБНУ ВНИИСПК применение этих биологических препаратов на плантациях среднеустойчивых сортов смородины черной против американской мучнистой росы позволило обеспечить эффективность их до 96% [8]. Следовательно, при своевременно начатых обработках (по первым проявлениям болезни К - 5-7%), волна нарастания мицелиальной инфекции совмещается с максимумом размножения бактерий. В результате они подавляют мицелий патогена до начала его конидиального спороношения. Тем самым они препятствуют, и распространению болезни, и заложению зимующих структур на плантации (рис. 1 -4).
If I ^
ЛШ
Рисунок 1 - Уничтожение генераций патогена (нижние листья). Возобновление генераций патогена (верхние листья) восприимчивый сорт смородины черной Экзотика (после 1-ой обработки биопрепаратом Витаплан)
Рисунок 2 - Уничтоженные колонии патогена AMP на приросте восприимчивого сорта черной смородины Экзотика (после 2-ой обработки биофунгицидом Витаплан)
Рисунок 3 - Отсутствие колоний возбудителя Sphaerotheca mors-uvae Berk. Et Curt. на листьях прироста среднеустойчивого сорта смородины черной Орловская серенада (после 2-ой обработки биофунгицидом Витаплан)
• Шв ШШШ И
Рисунок 4 - Отсутствие колоний возбудителя Sphaerotheca mors-uvae Berk. Et Curt. на листьях прироста среднеустойчивого сорта смородины черной Орловия (после 2-ой обработки биофунгицидом Витаплан)
В отличие от химических средств защиты, биологические препараты имеют значительно меньшую норму расхода. Особо важна возможность их применения на любой фазе развития растений, что позволяет обеспечить непрерывность подавления патогенов за счет постоянного насыщения агробиоценоза клетками микробов-антагонистов, входящих в состав биопрепаратов.
Заключение. Таким образом, проводить исследования в направлении биологизации систем защиты растений перспективно в связи с минимизацией использования химических средств защиты растений, а в дальнейшем и полного отказа от них, и получением экологически безопасной продукции. Просматривается необходимость обучения сельхозпроизводителей эффективному использованию биологических средств защиты растений. Решающее значение приобретают точное определение сроков начала обработок, обеспечение жизнедеятельности микробов - антагонистов, выдерживание сроков ожидания эффекта подавления патогенов. Это особенно сложно в наших условиях неустойчивого климата.
Тем не менее, ежегодное снижение пестицидной нагрузки на агроценозы -насущное требование современности, озвученное на государственном уровне.
В хозяйствах имеются реальные резервы для дальнейшего сокращения химических обработок в растениеводстве за счет внедрения биологизации. Применение в одной системе фунгицидов и биопрепаратов защищает насаждения сельскохозяйственных культур против основных вредоносно-значимых болезней и обеспечивает повышение урожая. Защитные мероприятия необходимо проводить при обязательном чередовании препаратов различных групп с учетом устойчивости сортов и абиотических факторов конкретного вегетационного сезона, а также с учетом биологического цикла патогена.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Козлова Е.А. Эффективность применения биологических препаратов в защите смородины черной // Вестник Орел ГАУ. 2014. № 4. С. 17-21.
2. Основы защиты растений в ягодоводстве от вредителей и болезней / 0.3. Метлицкий, A.C. Зейналов [и др.]. М., 2005. 380 с.
3. Новожилов К.В. Сборник методических рекомендаций по защите растений. СПб.: ВИЗР, 1998. 306 с.
4. Государственный список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ. М., 2021. 816 с.
5. Пат. 2081167 C12N 1/20, A01N 63/00, C12R 1/125. Штамм бактерии Bacillus subtilis для получения препарата против фитопатогенных грибов / И.И. Новикова, А.И. Литвиненко, Т. А. Нугманова, Г. В. Калько. патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений. 1997. 7 с.
6. Характеристика Алирина Б, основного компонента фунгицидного препарата, продуцируемого штаммом Bacillus subtilis-10-ВИЗР / Ю.Д. Шенин, И.И. Новикова, Л.Ф. Кругликова, Г.В Калько // Антибиотики и химиотерапия. 1995. Т. 40. № 5. С. 3-7.
7. Полифункциональные микробиологические препараты для защиты растений / И.И. Новикова, И.В. Бойкова, В.А. Павлюшин, Г.Л. Матевосян, В.Г. Паршин // Информационный бюллетень ВПРС МОББ. 2002. № 33. С. 147-159.
8. Князев С.Д., Огольцова Т.П. Селекция черной смородины на современном этапе. Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2004. 237 с.
9. Комплекс мероприятий по защите растений от болезней для зональных технологий выращивания сельскохозяйственных культур / В.В. Котова, Г.Ш. Котикова, Л.Д. Гришечкина [и др.] // Ежегодник ВИЗР. 2004. С. 32.
10. Научные школы и сорта Всероссийского научно-исследовательского института селекции плодовых культур / E.H. Седов, Л.В. Баянова [и др.]. Орёл: ВНИИСПК, 2003. С. 19-20.
11. Комплекс мероприятий по защите растений от болезней / В.В. Котова, С.Л. Тютерев [и др.]. СПб., 2004. 32 с.
12. Перечень разрешенных к применению и новых перспективных биопрепаратов для защиты растений / В.А. Павлюшин [и др.]. СПб., 2001. 32 с.
REFERENCES
1. Kozlova E.A. Effektivnost primeneniya biologicheskikh preparatov v zashchite smorodiny chernoy // Vestnik Orel GAU. 2014. № 4. S. 17-21.
2. Osnovy zashchity rasteniy v yagodovodstve ot vrediteley i bolezney / O.Z. Metlitskiy, A.S. Zeynalov [i dr.]. M., 2005. 380 s.
3. Novozhilov K.V. Sbornik metodicheskikh rekomendatsiy po zashchite rasteniy. SPb.: VIZR, 1998. 306 s.
4. Gosudarstvennyy spisok pestitsidov i agrokhimikatov, razreshennykh k primeneniyu na territorii RF. M., 2021. 816 s.
5. Pat. 2081167 C12N 1/20, A01N 63/00, C12R 1/125. SHtamm bakterii Bacillus subtilis dlya polucheniya preparata protiv fitopatogennykh gribov / I.I. Novikova, A.I. Litvinenko, T.A. Nugmanova, G.V. Kalko. patentoobladatel: Vserossiyskiy nauchno-issledovatelskiy institut zashchity rasteniy. 1997. 7 s.
6. KHarakteristika Alirina B, osnovnogo komponenta fungitsidnogo preparata, produtsiruemogo shtammom Bacillus subtilis-10-VIZR / YU.D. SHenin, I.I. Novikova, L.F. Kruglikova, G.V Kalko // Antibiotiki i khimioterapiya. 1995. T. 40. № 5. S. 3-7.
7. Polifunktsionalnye mikrobiologicheskie preparaty dlya zashchity rasteniy / I.I. Novikova, I.V. Boykova, V.A. Pavlyushin, G.L. Matevosyan, V.G. Parshin // Informatsionnyy byulleten VPRS MOBB. 2002. № 33. S. 147-159.
8. Knyazev S. D., Ogoltsova T. P. Selektsiya chernoy smorodiny na sovremennom etape. Orel: Izd-vo Orel GAU, 2004. 237 s.
9. Kompleks meropriyatiy po zashchite rasteniy ot bolezney dlya zonalnykh tekhnologiy vyrashchivaniya selskokhozyaystvennykh kultur / V.V. Kotova, G.SH. Kotikova, L.D. Grishechkina [i dr.] // Ezhegodnik VIZR. 2004. S. 32.
10. Nauchnye shkoly i sorta Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta selektsii plodovykh kultur / E.N. Sedov, L.V. Bayanova [i dr.]. Oryol: VNIISPK, 2003. S. 19-20.
11. Kompleks meropriyatiy po zashchite rasteniy ot bolezney / V.V. Kotova, S.L. Tyuterev [i dr.]. SPb., 2004. 32 s.
12. Perechen razreshennykh k primeneniyu i novykh perspektivnykh biopreparatov dlya zashchity rasteniy / V.A. Pavlyushin [i dr.]. SPb., 2001. 32 s.
