CC BY
30
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2013 Агрономия и жрюыт^ш 27
УДК 632.931:631.51
Е. Ю. Торопова, И. Н. Порсев, А. А. Малинников
ФИТОСАНИТАРНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
В УСЛОВИЯХ ЗАУРАЛЬЯ
ФГБОУ ВПО «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ Т. С. МАЛЬЦЕВА»
E. Yu. Toropova, I. N. Porsev, A. A. Malinnikov PHYTOSANITARY ASSESSMENT OF WAYS OF PROCESSING OF THE SOIL
IN THE CONDITIONS OF ZAURALYE FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION
«NOVOSIBIRSK STATE AGRARIAN UNIVERSITY» FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY OF THE NAME OF T.S. MALTSEV»
Показано влияние способов обработки почвы на ее фитоса-нитарное состояние по показателям заселенности возбудителями корневых гнилей и банк семян сорных растений. Изучено влияние обработки почвы и погодных условий вегетации на развитие корневых гнилей и септориоза яровой пшеницы.
Ключевые слова: Обработка почвы, корневая гниль, семена сорняков, фитопатогены, септориоз, конидии, растительные остатки, минеральные удобрения.
Елена Юрьевна Торопова
Elena Yurjevna Toropova
доктор биологических наук, профессор,
Россия, 630090 г. Новосибирск,
проспект Академика Коптюга, дом 13,
кв. 32, НГАУ
E-mail: [email protected]
Александр Анатольевич Малинников
Alexandr Anatolyevich Malinnikov заместитель главы Тюменского представительства ЗАО «Щелково Агрохим», аспирант e-mail: [email protected]
Введение. Способы обработки почвы в системах земледелия существенно влияют на численность фито-патогенов, фитофагов, сорных растений и их вредоносность [1]. За всю историю систем земледелия - от примитивных (залежная, переложная, подсечно-огневая, лесопольная) до более интенсивных (паропереложная, паровая, многопольно-травяная, плодопеременная, травопольная, пропашная) и современных (органическая, почвозащитная, адаптивно-ландшафтная, интенсивная, точная, самовосстанавливающаяся No-till и
Influence of ways of processing of the soil on its phytosanitary condition on indicators of population of organisms which are caused root decay and on bank of seeds of weed plants is shown. Influence of processing of the soil and weather conditions of vegetation on development root decay and septoria spot of a spring-sown field is studied.
Keywords: Soil processing, root decay, seeds of weeds, phytopathogens, septoria spot, konidium, vegetable remains, mineral fertilizers.
Игорь Николаевич Порсев
Igor Nikolaevich Porsev
доктор сельскохозяйственных наук,
и. о. профессора
Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА E-mail: [email protected]
др.) принципы фитосанитарии при их разработке не учитывались. Отсюда массовое развитие сорных растений, вредителей и болезней и как результат - широкомасштабное применение пестицидов [2, 3].
Почва служит многолетним резервуаром фито-патогенов, семян сорняков и других вредных организмов, однако количественная оценка их популяций в зоне проведения наших исследований оставалась недостаточно изученной. В связи с этим целью нашей работы была оценка влияния способов обработки почвы на плотность и состояние популяции конидий возбудителей корневых гнилей и формирование банка семян сорных растений в почве Зауралья.
Методика. Исследования проводили в 2001-2012 гг. в лесостепной зоне Курганской области. Для определения плотности популяций фитопатогенов и семян сорняков в почве использовали стандартные методики [4], развитие корневой гнили оценивали по В. А. Чулкиной [4], статистическую обработку данных проводили методами дисперсионного анализа [5].
Результаты. Нами в течение 12 лет была определена динамика заселенности почв возбудителем корневых гнилей, грибом Bipolaris sorokiniana, в агроэ-косистемах полевых севооборотов в ОАО Агроком-бината «Заря» Далматовского района Курганской области (рисунок 1).
Во все годы исследований заселенность почв превышала верхний параметр порога вредоносности для выщелоченного чернозема (20-40 конидий/г почвы) в 2,2-14,5 раз. В среднем потенциал возбудителя составлял 153 конидии/г почвы, превышая ПВ (порог вредоносности) в 4-9 раз. Варьирование численности популяции конидий фитопатогена по годам было 3-кратным. Минимальная численность конидий (87-109 конидий/г почвы) отмечена в засушливые 2004, 2005, 2010 гг., когда количество осадков в течение вегетации (май-август) было мало. Расширение экологических ниш В. sorokiniana в почве, также как и на (в) семенах, произошло в годы с большим количеством осадков: 2007, 2008 гг. (гидро-термический коэффициент ГТК 1,6 и 1,4). Это объясняется повышенной споруляцией фитопатогена на влагалищах прикорневых листьев в такие годы [6, 7]. В почвах полевых севооборотов Зауралья выявлен процесс деградации конидий В. sorokiniana, который состоит в их первоначальном прорастании под влиянием корневых выделений растений, а затем лизисе мицелия почвенной микрофлорой и распадом клеточных структур, особенно после фитосанитарных предшественников, таких как горох, вико-овсяная смесь, кукуруза (рисунок 2).
300,0
250,0
и я 200,0
150,0
100,0
50,0
Годы
-♦■-- Bipolaris 80гокшапа
Рисунок 1 - Динамика заселенности почв возбудителем корневых гнилей Bipolaris sorokiniana
Учёты показали, что доля деградированных конидий в почвах агроэкосистем яровой пшеницы изменяется в широких пределах - от 36,1 до 69,2 %. Процесс деградации конидий обусловливает оздоровление почв, а поэтому его усиление, создание
с а
232,0 290,0 ■•288,0
* / \
\ ♦ 172,0 : '■.134,0 153,0
■■ '' ■■ 87 0 98,0 : ♦ 110,0 -. 87,0 -♦''124,0
* 99,0 109,0
увеличение Х560 раз
' • ч-л' 4 У 2
- • ^^У +
ж
V < ч*.
' * * ,
увеличение Х460 раз
3
увеличение Х720 раз
Рисунок 2 - Прорастание (1), разложение (2) и распад (3) конидий Bipolaris 80гоИшапа в почве (^ заселение и лизис мицелия и конидий почвенной биотой)
супрессивных почв чрезвычайно значимая задача для региона. Пока эта задача не решается из-за от-
1
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2013 Артмш и агрюктогия 29
сутствия фитосанитарного мониторинга почв и насыщенности полевых севооборотов зерновыми культурами: яровая пшеница занимает 78 % в структуре посевных площадей Курганской области, вследствие чего инфекционный потенциал возбудителя корневых гнилей в почве даже в относительно благоприятные годы более чем в два раза превышал допустимый уровень. Кроме того, в почвах агроэкосистем накопился довольно большой банк семян сорняков, который колебался в 2001-2012 гг. от 63 до 2144 млн экз./га, значительно превышая порог вредоносности, который условно принят за 30-40 млн семян/га [4].
Анализ показал, что исходный запас семян сорняков в почве перед посевом зависел от степени увлажнения предыдущего весенне-летнего периода (рисунок 3). Более типичный для условий Зауралья запас семян сорняков (около 300 млн/га) выявлен в годы, когда количество осадков в весенне-летний период не превышало многолетних данных (2004, 2005, 2010, 2012). В то же время в увлажненные годы (2001, 2003, 2006, 2008, 2011) запас семян сорных растений в почве возрастал в 3-4 раза, достигая на отдельных полях более 1,2-1,4 млрд/га.
Годы
I I осадки, мм ♦ банк семян сорняков в почве, млн/га
Рисунок 3 - Зависимость пополнения запаса семян сорняков в почве от увлажнения весенне-летнего периода
Выявленный нами средний запас семян сорных растений в агроэкосистемах Зауралья совпадает с таковыми в выщелоченном черноземе хозяйств Западной Сибири (327 млн экз./га) [8]. Тем самым нам удалось выяснить типичный для зоны исследований запас семян сорных растений в почве около 300 млн экз./га, который формируется на протяжении 7-8 лет из 10.
Во все годы исследований общий банк сорных растений в почвах превышал допустимый уровень в 7-9 раз и более, вызывая необходимость его мониторинга, который до наших исследований практически не проводился [9].
Запас семян сорняков в почве состоял преимущественно из малолетних видов, главным образом,
ранних и поздних яровых. Доля участия многолетников в формировании запаса семенных зачатков в почве - 3%, заметно ниже, чем их доля в фактической засоренности, особенно при нулевой обработке от 10 до 27 % в общем количестве сорных растений. Это объясняется тем, что для большинства многолетников, в первую очередь, вегетативно подвижных видов, семенной путь не основной, а дополнительный. Таким образом, ряд многолетних видов в условиях агрофитоценозов либо не образуют полноценные семена, либо образуют в незначительном количестве, в то время как однолетники даже в крайне неблагоприятных условиях производят количество семян, достаточное для поддержания существования вида.
Исследования показали, что при вспашке и дифференцированной обработке все семена многолетних сорняков, среди которых преобладали корнеот-прысковые, оказались не всхожими. При других системах основной обработки семенное размножение многолетних сорняков возможно.
Определение видового состава семян сорных растений в почве показало, что в их популяции преобладают семена щирицы (рисунок 4).
Длительное применение мелкой безотвальной и поверхностной обработок почвы повлекло за собой по сравнению со вспашкой, увеличение в составе семян сорняков поздних яровых (щирица запрокинутая и др.) и зимующих (подмаренник цепкий) видов. В варианте с нулевой обработкой почвы отмечено увеличение содержания зимующих видов и овсюга в общем количестве семян сорняков.
Мелкая безотвальная и поверхностная обработки почвы не ухудшают фитосанитарного состояния в случае чередования с отвальной обработкой. Дифференцированная основная обработка по-
15,0
□ щирица
□ просо сорнополевое, просо куриное
□ овсюг
□ другие виды
Рисунок 4 - Доля семян сорных растений в почве агроэкосистем Далматовского района
чвы по сравнению с другими способами основной обработки (отвальная, мелкая безотвальная и поверхностная, нулевая) отличается наибольшей способностью очищения пахотного слоя почвы от семян сорняков.
Рентабельность нулевой обработки при существенном снижении затрат непосредственно на обработку почвы значительно уменьшается из-за необходимости внесения минеральных удобрений, гербицидов и других пестицидов, но даже при значительно меньшей урожайности она выше, чем у зональных технологий.
Таким образом, почвы агроэкосистем в полевых севооборотах Зауралья представляют собою мощный резервуар покоящихся структур возбудителя корневых гнилей и семян сорных растений, вызывая необходимость разработки мероприятий по улучшению их фитосанитарного состояния.
Одной из особенностей современных систем земледелия (No-till, почвозащитной, адаптивно-ландшафтной) является сосредоточение повышенной численности вредных организмов в верхнем слое почвы, а, следовательно, создание двух критических фитосанитарных периодов. Первый создается в период прорастания семян - всходов. Наибольшую опасность в это время представляют преимущественно почвенные и наземно-воздушные вредные организмы, которые передаются через семена, почву и приурочены к поражению всходов. При системе No-till важно повышать исходную стартовую интенсивность ростовых процессов у всходов культуры и тем самым их конкурентоспособность по отношению к сорнякам [2].
Ситуация усугубляется поражением проростков и всходов возбудителями корневых гнилей, сосредоточенными в верхнем слое почвы. Если при отвальной обработке конидии возбудителя гельминто-спориозной корневой гнили были распределены при вспашке относительно равномерно по слоям 0-10 и 11-20 см, в то время как при минимальной обработке почвы их численность была на 65-70 % выше в верхнем слое почвы, где сосредоточены инфицированные растительные остатки. Вследствие этого при системе нулевой обработки почвы в 2,5-7 раз сильнее поражаются зародышевые (первичные корни, колеопти-ле), подземные (эпикотиль) и надземные (влагалища прикорневых листьев) органы [2].
Использование естественного плодородия почвы без применения минеральных удобрений ведет к малой эффективности ведения сельскохозяйственного производства, урожайность остается на низком уровне. При дефиците фосфора не реализуются накопленные запасы влаги и минерального азота, который сбрасывается в глубокие слои. Без азотных
удобрений снижается эффективность безотвальных, минимальных и нулевых обработок, поскольку усиливается дефицит азота при сохранении стерни и соломы. Особенности развития корневых гнилей при внесении минерального удобрения представлены на рисунке 5.
Внесение стартовой дозы фосфорного удобрения (Р30) снижало развитие болезни на 31,8 % по сравнению с фоном без применения удобрений, способствуя оздоровлению корневой системы (первичной, вторичной), которая ответственна за поглотительную способность растений.
Внесение азотно-фосфорных удобрений при минимальной обработке почвы существенно ускоряло процесс минерализации растительных остатков, снижая в значительной степени инфекционный потенциал патогена как в верхнем, так и в нижнем слоях почвы. При минимальной обработке и внесении азотно-фосфорных удобрений складываются более благоприятные азотно-фосфорный и водный режимы, стимулирующие размножение антогонистов-супрессоров - Bacillus subtilis, B. polymyxa, Pseudomonas fluorescens, Trichogerma viride и др.
25
ш
! 20
3 15
10
£ 0
22
15
15
без удобрений
P30
N80P30
Рисунок 5 - Развитие корневых гнилей при внесении минеральных удобрений
Второй критический период фитосанитарного состояния посевов при минимальной и нулевой обработках - налив и уборка зерна. Налив зерна нарушается в результате поражения флаговых листьев у яровой пшеницы и подфлаговых у ячменя листо-стеблевыми инфекциями, возбудители которых сохраняются на (в) инфекционных растительных остатках.
При прямом посеве по стерне инфекционный потенциал возбудителя септориоза на растительных остатках (на поверхности почвы) в годы эпифито-тий был выше, чем при вспашке, в среднем в 28 раз (растительные остатки заделаны на 20-22 см). При вспашке эпифитотия септориоза наступала на 10 дней позже и была менее интенсивной [2, 8, 9].
Таким образом, мониторинг фитосанитарного
5
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2013 Агроном11я и афюкалоат 31
состояния почв и система их оздоровления относятся к ключевым задачам устойчивого развития современных систем земледелия. Особенно важной задачей является прекращение рассева семян сорных растений уборочной техникой. Сбор семян сорных и культурных растений в один бункер, их последующее разделение на току и утилизация семян сорняков становится необходимым технологическим приемом при переходе к минимальной, почвозащитной обработкам почвы и прямом посеве.
Выводы. 1 Многолетними исследованиями установлен высокий инфекционный потенциал возбудителя корневой гнили В. sorokiniana в почве, который достигал 2,2-14,5 ПВ; при минимизации обработки почвы основная часть конидий концентрировалась в верхнем слое.
2 Минимальная численность конидий (87109 конидий/г почвы) отмечена в засушливые годы, расширение экологической ниши В. sorokiniana в почве и на (в) семенах отмечено в увлажненных условиях вегетации.
3 В почвах выявлен большой банк семян сорняков, который достигал 2144 млн экз./га. В увлажненные годы (с ГТК 1.1 и выше) запас семян сорных растений в почве возрастал в 3-4 раза, достигая на отдельных полях более 1,2-1,4 млрд/га.
4 Запас семян сорняков в почве при вспашке состоял преимущественно из ранних и поздних яровых малолетних видов, при безотвальной и поверхностной обработке - поздних яровых (щирица запрокинутая и др.) и зимующих (подмаренник цепкий) видов. В варианте с нулевой обработкой почвы отмечено увеличение содержания зимующих видов и овсюга в общем количестве семян сорняков.
5 Внесение азотно-фосфорных удобрений при минимальной обработке почвы существенно ускоряло процесс минерализации растительных остатков, снижая в значительной степени инфекционный потенциал возбудителя корневых гнилей.
6 При прямом посеве по стерне инфекционный потенциал возбудителя септориоза на растительных остатках (на поверхности почвы) в годы эпифитотий был выше, чем при вспашке в среднем в 28 раз, эпи-фитотия септориоза наступала на 10 дней раньше и была более интенсивной.
Список литературы
1 Агротехнический метод защиты растений (экологически безопасная защита растений) / В. А. Чул-кина, Е. Ю. Торопова, Ю. И. Чулкин [и др.] / под. ред. акад. РАСХН А. Н. Каштанова. - М.: ИВЦ «Маркетинг», ЮКЭА, 2000. - 336 с.
2 Торопова Е. Ю., Чулкина В. А., Стецов Г. Я. Влияние способов обработки почвы на фитосанитар-ное состояние посевов // Защита и карантин растений. - 2010. - № 1. - С. 26-27
3 Порсев И. Н., Торопова Е. Ю. Агроприемы, оптимизирующие фитосанитарное состояние яровой пшеницы // Защита и карантин растений. - 2012.
- № 8. - С. 23-26.
4 Чулкина В. А., Торопова Е. Ю., Стецов Г. Я. Интегрированная защита растений: фитосанитар-ные системы и технологии / под ред. М. С. Соколова и В. А. Чулкиной. - М.: Колос, 2009. - 670 с.
5 Сорокин О. Д. Прикладная статистика на компьютере. - Краснообск.: ГУП РПО СО РАСХН,
2004. - 162 с.
6 Порсев И. Н. Адаптивные фитосанитарные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Зауралья. - Шадринск, 2009.
- 320 с.
7 Торопова Е. Ю. Экологические основы защиты растений от болезней в Сибири. - Новосибирск,
2005. - 370 с.
8 Агротехнический метод - фундаментальная основа фитосанитарных технологий / В. А. Чулкина, Е. Ю. Торопова, Г. Я. Стецов [и др.] // Защита и карантин растений. - 2004. - № 5. - С.18-24.
9 Порсев И. Н. Устойчивые сорта и фунгициды помогли сохранить урожай // Защита и карантин растений. - 2006. - № 6. - С.11.
