CC BY
53
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НА УКИ
УДК 631.544.72
А.А. Алексеева, Н.В. Фомина
Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск
ОЦЕНКА ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗРУШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АГРОПОЧВЫ ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНГИЦИДОВ
Актуален как биэкологическая проблема процесс защиты от заболеваний выращиваемого посадочного материала в лесных питомниках. Комплексный подход к ее решению позволит повысить уровень выживаемости сеянцев и сохранить почвенное плодородие в питомниках. Биологические показатели почвы адекватно отражают ее состояние. Цель работы - изучение целлюлозоразрушающей способности агропочвы после применения биологических фунгицидов («Триходермин», «Фитолавин» и «Фитос-порин») в условиях лесопитомника. Опыты закладывали на полях с посевами сосны обыкновенной, выращиваемой на территории Маганского лесопитомника Красноярского края. Почвенный покров представлен агросерой тяжелосуглинистой почвой. Ее обработку проводили в начальный период вегетации сеянцев в рекомендованных производителем дозах. В работе использованы методы биологической диагностики почв, в частности определение численности аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов и потенциальной целлюлозолитической активности. Установлено неоднозначное влияние биологических препаратов на численность этих микроорганизмов. Минимальные показатели определены в почве, обработанной препаратом «Фитолавин» 8,8 КОЕ103г-1, что связано с влиянием антибиотиков, тогда как максимум количества микроорганизмов - в варианте с применением препарата «Триходермин» 21,1 КОЕ103 г-1 за счет присутствия в составе грибов-целлюлозолитиков рода Trichoderma. Общая потенциальная целлюлозоразрушающая способность почвы после действия фунгицида «Триходермин» увеличивалась в течение всего периода исследования до 88%, а после применения препаратов «Фитолавин» и «Фитоспорин» до 68 и 71% соответственно. Ингибирование процесса целлюлозоразрушения не установлено, это определило возможность безопасного применения биофунгицидов для защиты сеянцев хвойных в лесных питомника. Исследуемые биопрепараты, являясь экологически безопасной альтернативой химическим фунгицидам, могут применяться в лесных питомниках для защиты сеянцев, не нарушая биоэкологическое равновесие в почве.
Ключевые слова: фунгициды, почва, питомник, целлюлоза, защита, активность, микрофлора.
Введение
Процесс защиты выращиваемого посадочного материала в лесных питомниках от заболеваний актуален как биэкологическая проблема, для ее решения необходимо внедрять систему мероприятий, основанную на комплексном использовании различных методов [1; 2; 3; 4].
Действительно, в настоящее время в практику борьбы с фитопатогенными видами микроорганизмов в лесопитомниках прочно вошли биологические препараты, в том
© Алексеева А.А., Фомина Н.В., 2017
числе биологические фунгициды. Однако детальных исследований по изучению влияния фунгицидов, применяемых в лесных питомниках, на биологические показатели почвы пока недостаточно [5; 6; 7; 8]. Оценка экологической безопасности используемых препаратов должна быть обязательной процедурой в почвенно-экологическом мониторинге и базироваться на изучении показателей биологической активности почвы как адекватных критериев оценки ее фактического состояния. Известно, что целлюло-зоразрушение - это комплексный биоэкологический показатель, позволяющий определить степень влияния антропогенного фактора на почву и направленность возникающих в ней изменений [9]. Правильный подход к изучению данного процесса позволит более детально определить изменения, происходящие в почве уже на начальных стадиях антропогенного воздействия.
Целью работы является изучение целлюлозоразрушающей способности почвы после применения биологических фунгицидов.
Объекты и методы исследования
Опыты закладывали на полях с посевами сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. 1 -го года вегетации, выращиваемой на территории Маганского лесопитомника (Маган-ский лесхоз) в 2014-2015 гг. Почвенный покров представлен агросерой тяжелосуглинистой почвой [10]. В начале вегетационного сезона опытные поля обрабатывали биологическими фунгицидами однократно. Наблюдения проводили после 3 мес активной вегетации сеянцев. С каждого поля отбирали не менее 10 индивидуальных образцов по диагонали с поверхностного слоя (0-10 см) почвы.
Обрабатывали препаратами с разным принципом и направленностью действия в дозировке, рекомендуемой производителем по схеме опыта:
Контролем являлась агросерая почва без обработки биопрепаратами (рН вод. -5,88, гумус - 7,61%; общий азот - 0,45%; фосфор - 139 мг/кг почвы; калий - 101,6 мг/кг почвы).
Обработка почвы рабочим раствором препарата «Фитолавин» с концентрацией действующего вещества фитобактериомицина (БА 120 000 ЕА/мл, 32 г/л) и нормой внесения неразбавленного препарата 1 л/м2.
Обработка почвы фунгицидом «Фитоспорин» в концентрации 20 г/10 л. Действующее вещество: Bacillus subtilis 26 Д, 100 млн кл./г. Норма расхода рабочей жидкости -3 л/10 м2.
Обработка почвы препаратом «Триходермин». Норма расхода препарата: 2 г на 1 л воды. Расход - 1 л/м2. Титр - не менее 1 млрд спор/г.
Учет численности аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов проведен при выделении на среде Гетчинсона через 1, 2 и 3 мес после внесения препаратов [11].
Потенциальный процесс разрушения целлюлозы определяли путем экспозиции фильтровальной бумаги на опытные почвенные образцы в чашках Петри при постоянной влажности (60% от ПВ) и температуре 25°С [11, 12]. Интенсивность разложения целлюлозы учитывали через 1, 2, 3 и 6 мес инкубации. Статистическая обработка данных проведена с использованием стандартных методов [13].
Результаты исследования
Антропогенное воздействие, как правило, приводит к снижению активности разрушения целлюлозы, однако все зависит от дозировки и характера воздействующего фактора. Интенсивность микробиологической деструкции зависит от эндогенных (структура и ферментативная активность микробных сообществ) и экзогенных (абиотические и биотические) факторов среды обитания (Кислицина, 1966). Для того чтобы это
выявить, необходимо провести комплексное изучение всех звеньев аэробного процесса разрушения целлюлозы.
Анализ численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов, учитываемых при выращивании на среде Гетчинсона, показал, что среднее количество исследуемой микрофлоры для агропочвы Маганского лесопитомника (контроль) под сеянцами сосны обыкновенной в данный вегетационный период составляет 8,0 103 КОЕ/г почвы, в вариантах с применением препаратов «Фитолавин» и «Фитоспорин» численность была выше, чем в контроле, но недостоверна (рис. 1).
Рис. 1. Динамика численности аэробных целлюлозолитических микроорганизмов после применения биологических фунгицидов
Очевидно, что комплекс антибиотиков, содержащихся в препаратах, сдерживает развитие микроскопических грибов, основных продуцентов фермента целлюлазы;
3 3
средние показатели численности: 8,8 103 КОЕ/г почвы и 9,4 103 КОЕ/г почвы соответственно.
Обработка опытных полей с посевами сосны обыкновенной биофунгицидом «Триходермин» способствовала увеличению численности в 2,7 раза по сравнению с контрольными значениями за счет присутствия в составе аэробных целлюлозоразруши-телей-микромицетов (рис. 1). Как показывает изучение динамики численности, развитие микромицетов и других аэробных целлюлозоразрушителей сопряжено как с поч-венно-климатическими условиями (максимум развития во всех вариантах приходится на август), так и скорее всего с антагонистическими взаимоотношениями микроорганизмов и действием метаболитов, находящихся в препаратах. В контроле можно проследить исходный уровень численности микроорганизмов, который колебался в течение периода вегетации в пределах от 7,6 до 8,4-10 КОЕ/г почвы и был ниже, чем в опытных вариантах (рис. 1).
Минимальная численность аэробных целлюлозоразрушающих бактерий наблюдалась в варианте с использованием препарата «Фитолавин», среднее количество до-
3 3
стигало
9,5 • 103 КОЕ/г почвы, в контроле численность была близка к 8,0 103 КОЕ/г поч-
вы (рис. 1). Данные показатели могут быть связаны с компенсаторной функцией почвы и асептическим действием стрептотрициновых антибиотиков, снижающих общее количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почве.
Количество аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почве, обработанной препаратом «Триходермин» (содержит споры и мицелий грибов рода Trichoderma), было выше контрольных значений и достигало
21,2-103 КОЕ/г почвы
(рис. 1). Препарат «Фитоспорин», являясь регулятором численности микромицетов, способствовал формированию лишь средних показателей численности аэробных цел-люлозоразрушающих микроорганизмов -
13,1 103 КОЕ/г
почвы. Обладая антифунгаль-ным действием, его успешно используют в защите растений от токсичных видов почвенных грибов.
Оценка процесса разрушения фильтровальной бумаги показала, что она практически не разрушилась после инкубации в течение первого месяца в вариантах с применением препаратов «Фитолавин» и «Фитоспорин», активность незначительно изменилась до 2,5 и 4,9% соответственно, это согласуется с данными по количественному анализу аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов (таблица). Низкие темпы разложения целлюлозы в варианте с обработкой фунгицидом «Фитолавин» могут быть связаны с действием антибиотика стрептотрицина, содержащегося в препарате. Бактерии рода Bacillus могут снижать активность целлюлозолитиков и влиять на процесс разрушения целлюлозы в почве. Однако к концу инкубации степень разрушения достигла значений выше контрольных 68 и 71% (рис. 2).
Наиболее интенсивно разложение целлюлозы протекало в варианте с применением препарата «Триходермин», средняя степень разрушения через месяц составила в среднем 6,8% и достигла 88% к 6 мес инкубации (рис. 2). Кроме того, на поверхности фильтров в данном варианте установлен интенсивный рост грибов и колоний актино-мицетов. Отметим, что показатели целлюлозоразрушения во всех вариантах с применением биофунгицидов имели тенденцию увеличения к третьему месяцу инкубации. За этот период количество разрушенной целлюлозы по вариантам с обработкой колебалось в пределах от 31,7 до 50,9% (по сравнению с контролем - 30,0% (таблица), данные были достоверны в течение всего периода наблюдений.
Динамика потенциальной целлюлозолитической активности агропочвы, %
Вариант опыта, препарат Период инкубации, X ± mx
15 сут 1 мес 3 мес
Контроль 3,4 ± 1,1 13,8 ± 1,5 30,01 ± 2,4
Фитолавин 2,48 ± 0,8 15,4 ± 0,9 31,7 ± 1,6
Фитоспорин 4,9 ± 1,5 17,5 ± 1,4 34,9 ± 2,1
Триходермин 6,8 ± 1,3 20,6 ± 1,9 50,9 ± 2,6
Анализ потенциальной целлюлозоразрушающей способности агропочвы, обработанной биологическими фунгицидами (период экспозиции фильтровальной бумаги -6 мес), свидетельствует: интенсивность микробиологических процессов по сравнению с контролем постоянно возрастает (таблица; рис. 2). Активность многих ферментов почвы, в том числе и целлюлаз, в наибольшей степени проявляется при иммобилизации их на носителях - гумусовых кислотах. Поэтому увеличение целлюлозоразрушающей активности почвы можно объяснить оптимизацией процесса иммобилизации ферментов целлюлаз, а также их непосредственной продукцией микромицетами.
Контроль Фитолавин Фиюсмории Триходермин
Рис. 2. Средние показатели целлюлозоразрушения в агропочве (через 6 мес инкубации почвы), %
Наиболее интенсивная стимуляция процесса разрушения целлюлозы отмечена в варианте с применением препарата «Триходермин», в двух других опытных вариантах с использованием биофунгицидов «Фитолавин» и «Фитоспорин» темп разрушения ниже в основном за счет уменьшения численности микромицетов и других аэробных цел-люлозолитиков (рис. 2). Известно, что в качестве микроорганизмов, продуцирующих фермент целлюлазу, выступают некоторые грибы родов Trichoderma, Pennicilium, Aspergillus и др., а также многие виды аэробных и анаэробных бактерий из родов Clostridium, Pseudomonas и др. Прямое влияние биологических препаратов происходит либо на уровне метаболитов, либо на уровне конкурентных отношений.
Заключение
Комплекс исследуемых биологических фунгицидов оказал неоднозначное влияние на численность аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов: минимальные показатели определены в почве, обработанной препаратом «Фитолавин», в среднем 8,8 КОЕ-10 г почвы, при этом ингибирование связано с влиянием антибиотиков, содержащихся в препарате. Максимум численности отмечен в варианте с применением препарата «Триходермин» - 21,1 КОЕ103г-1 в основном за счет присутствия в составе грибов-целлюлозолитиков рода Trichoderma. Интенсивность процесса целлюлозораз-рушения в результате действия препарата «Триходермин» увеличивалась в течение всего периода исследования в среднем до 88%, тогда как после применения препаратов «Фитолавин» и «Фитоспорин» скорость разрушения составляла 68 и 71% соответственно, но все же была выше контрольных значений - 65%.
В целом замедления процесса целлюлозоразрушения не установлено, а исследуемые биопрепараты, являясь экологически безопасной альтернативой химическим фунгицидам, могут применяться в лесных питомниках для защиты сеянцев.
A.A. Alekseeva, N.V. Fomina
Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk Evaluation of cellulose destruction process in the soil after use of biological fungicides
Protection of the grown-up landing material in forest nurseries from diseases is an urgent environmental problem. An integrated approach to its decision will allow to increase the level of survival of seedlings and to keep soil fertility in nurseries. Biological indicators of the soil adequately reflect its condition. The purpose of work was soil cellulose destruction process studying after use of biological fungicides ("Trikhodermin", "Fitolavin" and "Fitosporin") in the conditions of a nursery forest. Experiences pledged on fields with crops of a pine ordinary, grown up in the territory of the Magansky nursery forest Krasnoyarsk region. The soil cover is provided by the gray loamy soil. Handling of the soil was carried out to an initial stage of vegetation of seedlings in the doses recommended by the producer. In work used methods of biological diagnostics of soils, in particular determined the number of the microorganisms participating in destruction of cellulose and potential activity of destruction of cellulose. Ambiguous influence of biological medicines on the number of microorganisms is established. The minimum indicators of number are determined in the soil processed by the medicine "Fitolavin" 8.8 KOE103g-1 that is connected with influence of antibiotics whereas the maximum of quantity of microorganisms is determined in option using the medicine "Trikhodermin" 21.1 KOE- 103g-1 due to presence at structure of mushrooms of the species Trichoderma. The general potential capability of the soil to destruction of cellulose after effect of "Trikhodermin" fungicide increased during the entire period of a research to 88%, and after use of the medicines "Fitolavin" and "Fitosporin" to 68 and 71% respectively. The inhibition of process of destruction of cellulose isn't established that determined a possibility of safe use of biological fungicides for protection of seedlings coniferous in forest nursery. The researched biological products, being ecologically safe alternative to chemical fungicides, can be applied in forest nurseries to protection of seedlings, without breaking ecological equilibrium in the soil.
Keywords: fungicides, soil, nursery, cellulose, protection, activity, microflora.
Список литературы
1. Коробова Л.Н. Применение «Бактофита» : прибавка урожая и оздоровление почвы / Л.Н. Коробова, Е.В. Гаврилец // Защита и карантин растений, 2006. - № 4. - С. 47-48.
2. Коломиец Э.И. Биологические препараты на смену химическим / Э.И. Коломиец, Т.В. Романовская, Н.А. Здор // Защита и карантин растений, 2006. - № 10. - С. 18-20.
3. Лихачев А.Н. Мониторинг - основа рационального применения фунгицидов / А.Н. Лихачев // Защита растений, 1999. - № 11. - С. 13-14.
4. Рябинков В.А. Грибные болезни посадочного материала хвойных пород и их диагностические признаки / В.А. Рябинков // Лесохоз. инф., 2004. - № 8. - С. 11-22.
5. Рябинков В.А. Способы повышения экологической безопасности защиты растений от болезней в лесных питомниках : дис. ... канд. биол. наук / В.А. Рябинков. - Москва, 2006. - 150 с.
6. Гродницкая И.Д.Эколого-микробиоло-гическая индикация и биоремедиация почв естественных и нарушенных лесных экосистем Сибири : автореф. на соиск. учен. степени д-ра биол. наук / И.Д. Гродницкая. - Красноярск, 2013. - 36 с.
7. Рябинков В.А. Грибные болезни посадочного материала хвойных пород и их диагностические признаки / В.А. Рябинков // Лесохоз. инф., 2004. - № 8. - С. 11-22.
References
1. Korobova L.N. Primenenie "Baktofita" : pribavka urozhaya i ozdorovlenie pochvy / L.N. Korobova, E.V. Gavrilec // Zashhita i karantin rastenij, 2006. - № 4. - S. 47-48.
2. Kolomiec E.I. Biologicheskie preparaty na smenu ximicheskim / E.I. Kolomiec, T.V. Roma-novskaya, N.A. Zdor // Zashhita i karantin rastenij, 2006. - № 10. - S. 18-20.
3. Lixachev A.N. Monitoring - osnova racio-nal'nogo primeneniya fungicidov / A.N. Lixachev // Zashhita rastenij, 1999. - № 11. - S. 13-14.
4. Ryabinkov V.A. Gribnye bolezni posadoch-nogo materiala xvojnyx porod i ix diagnosticheskie priznaki / V.A. Ryabinkov // Lesoxoz. inf., 2004. -№ 8. - S. 11-22.
5. Ryabinkov V.A. Sposoby povysheniya e'ko-logicheskoj bezopasnosti zashhity rastenij ot boleznej v lesnyx pitomnikax : dis. ... kand. biol. nauk / V.A. Ryabinkov. - Moskva, 2006. - 150 s.
6. Grodnickaya I.D. E'kologo-mikrobiologi-cheskaya indikaciya i bioremediaciya pochv estest-vennyx i narushennyx lesnyx e'kosistem Sibiri : avtoref. na soisk. uchen. stepeni d-ra biol. nauk / I.D. Grodnickaya. - Krasnoyarsk, 2013. - 36 s.
7. Ryabinkov V.A. Gribnye bolezni posadoch-nogo materiala xvojnyx porod i ix diagnosticheskie priznaki / V.A. Ryabinkov // Lesoxoz. inf., 2004. -№ 8. - S. 11-22.
8. Шилкина Е.А. Эколого-биологическое обоснование использования фунгицидов в защите сеянцев Pinus sylvestris L. от фитопатогенных мик-ромицетов : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Е.А. Шилкина. - Красноярск, 2004. - 18 с.
9. Кислицына В.П. Целлюлазная активность некоторых почв Восточной Сибири и культур микроорганизмов, выделенных из них / В.П. Кислицына. - Иркутск, 1966. - 20 с.
10. Почвенно-агрохимический очерк и рекомендации по повышению плодородия и продуктивности почвы Маганского лесного питомника Маганского лесхоза. - Красноярск : Центр защиты леса, 2014. - 85 с.
11. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М. : Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.
12. Титова В.И. Агро- и биохимические методы исследования состояния экосистем : учеб. пособие для вузов / В.И. Титова, Е.В. Дабахова, М.В. Дабахов // Нижегород. гос. с.-х. академия. -Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2011. - 170 с.
13. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М. : Высш. шк., 1990. - 352 с.
Алексеева Алла Александровна, аспирант, Красноярский ГАУ, [email protected]; Фомина Наталья Валентиновна, канд. биол. наук, доцент, Красноярский ГАУ, [email protected].
8. Shilkina E.A. E'kologo-biologicheskoe obosnovanie ispol'zovaniya fungicidov v zashhite seyancev Pinus sylvestris L. ot fitopatogennyx mikromicetov : avtoref. dis. ... kand. biol. nauk / E.A. Shilkina. - Krasnoyarsk, 2004. - 18 s.
9. Kislicyna V.P. Cellyulaznaya aktivnost' nekotoryx pochv Vostochnoj Sibiri i kul'tur mik-roorganizmov, vydelennyx iz nix / V.P. Kislicyna. -Irkutsk, 1966. - 20 s.
10. Pochvenno-agroximicheskij ocherk i reko-mendacii po povysheniyu plodorodiya i produktivnosti pochvy Maganskogo lesnogo pitomnika Maganskogo lesxoza. - Krasnoyarsk : Centr zashhity lesa, 2014. -85 s.
11. Metody pochvennoj mikrobiologii i bioxi-mii / pod red. D.G. Zvyaginceva. - M. : Izd-vo MGU, 1991. - 304 s.
12. Titova V.I. Agro- i bioximicheskie metody issledovaniya sostoyaniya e'kosistem : ucheb. posobie dlya vuzov / V.I. Titova, E.V. Dabaxova, M.V. Dabaxov // Nizhegorod. gos. s.-x. akademiya. -N. Novgorod : Izd-vo VVAGS, 2011. - 170 s.
13. Lakin G.F. Biometriya / G.F. Lakin. - M. : Vyssh. shk., 1990. - 352 s.
Alekseeva Alla Alexandrovna, Postgraduate, Krasnoyarsk SAU, [email protected]; Fomi-na Natalia Valentinovna, Cand. Biol. Sci., Ass. Prof., Krasnoyarsk SAU, [email protected].
УДК 635.925:631.535
А.С. Велегуров, Г.В. Барайщук
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск
ВЛИЯНИЕ СУБСТРАТОВ НА УКОРЕНЕНИЕ ЗЕЛЕНЫХ ЧЕРЕНКОВ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА КАЗАЦКОГО В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ
ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Приведены результаты двухлетних опытов по испытанию различных субстратов при выращивании черенковых саженцев можжевельника казацкого в условиях искусственного тумана. По результатам агроклиматических условий за годы исследования показано, что количество осадков в 2012 г. (в период нарезки черенков) было значительно ниже, чем в 2011 г., это повлияло на высоту прироста маточных растений, с которых проводили нарезку зеленых черенков. Зафиксировано наиболее раннее (на десятые сутки) каллусообразование у зеленых черенков можжевельника казацкого в субстрате вермикулит + торф + песок. На пятнадцатые сутки на двух субстратах, содержащих вермикулит, отмечено появление корней. Прогревание теплых, содержащих вермикулит, субстратов проходило быстрее и остывали они медленнее. Однако самый высокий процент укоренения зафиксирован на субстрате торф + песок, но на этом же субстрате был самый большой выпад однолетних растений после перезимовки. Связано это с физическими свойствами песка, который не удерживает ни воду, ни питательные вещества, поэтому и
© Велегуров А.С., Барайщук Г.В., 2017
