Изучение эффективности применения штаммов псевдомонад и азотобактерадля защиты пшеницы от корневых гнилей и альтернариозав условиях вегетационных,полевых и производственных испытаний

По результатам лабораторных экспериментов на яровой пшенице было установлено, что в случае естественной инфекционной нагрузки на семенах исследуемые штаммы псевдомонад способствуют снижению распространения гельминтоспориозной корневой гнили в среднем на 60,3-87,3%. Наряду с этим отмечено также, что бактеризация семян пшеницы штаммами Р. аигео- faciens ИБ 51, Р. aureofaciens ИБ 6, Pseudomonas sp. 182 способствует снижению распространения грибов р. Alternaria на 54,7%; 53,5%; 51,4% соответственно (табл. 37). Используемые в данном модельном эксперименте в качестве аналогов биологические препараты планриз и фитоспорин продемонстрировали высокую биологическую эффективность по отношению к возбудителю корневых гнилей пшеницы Bipolaris sorokiniana (71,4% и 55,6% соответственно), но оказались малоэффективными против альтернариоза проростков. Таким образом, показано, что новые штаммы псевдомонад в условиях естественного инфекционного фона заражения не только не уступают известным биологическим препаратам в эффективности воздействия на фитопатогены, а даже превосходят их.

Статистическая обработка данных, характеризующих процент непроросших семян, а также процент ненормально развивающихся проростков, не выявила достоверных отличий ни в одном из вариантов по отношению к контролю.

Для химического фунгицида дивиденд отмечена 100%-ная эффективность подавления развития корневых гнилей, а также наибольшая биологическая эффективность подавления распространения альтернариоза семян - 74,1%.

Несмотря на высокую эффективность химического фунгицида по сравнению с биологическими средствами защиты против болезней пшеницы, было отмечено, что штаммы псевдомонад Р. aureofaciens ИБ 51, Р. aureofaciens ИБ 6, Pseudomonas sp. 182, а также биопрепарат планриз способствовали увеличению длины проростков пшеницы по сравнению с контролем в среднем на 9—18,8%, тогда как Дивиденд не оказывал ростстимулирующего воздействия на молодое растение.

Следующий опыт с дополнительным заражением посевного материала фитопатогенами показал, что только один из исследуемых штаммов - Р. aureofaciens ИБ 6 - успешно справился с присутствием на зернах повышенной инфекционной нагрузки, в том числе полностью подавил распространение фузариозной корневой гнили (табл. 38). Вообще при дополнительной инфекционной нагрузке эффективность от применения фунгицидов как биологической, так и химической природы либо снизилась, либо полностью отсутствовала. Так, хотя штаммы Р. aureofaciens ИБ 51 и Pseudomonas sp. 182 характеризовались 100%-ной эффективностью в отношении фитопатогенного гриба F. oxysporum, их биологическая эффективность в отношении других фитопатогенов, присутствующих на зернах, не подтверждена статистически.

Отмечено также, что в опыте с дополнительным инфицированием посевного материала исследуемые псевдомонады не смогли проявить свои ростстимулирующие свойства, отмеченные в предыдущем эксперименте. Только для штамма Р. aureofaciens ИБ 51 выявлено статистически подтвержденное превышение длины проростков над контролем на 13,8%.

Для бактерий р. Pseudomonas также изучался вопрос об эффективности применения бинарных смесей для защиты пшеницы от болезней. В предыдущих экспериментах наибольшей биологической эффективностью в борьбе против корневых гнилей и альтернариоза пшеницы при разных уровнях инфекционной нагрузки характеризовался штамм Р. aureofaciens ИБ 6, поэтому он и был выбран в качестве постоянного компонента бактериальных смесей, а варианты обработок были составлены за счет добавления к нему других нггаммов-антагонистов.

Показано, что использование бактериальных смесей, состоящих из штаммов-антагонистов р. Pseudomonas, для защиты пшеницы от фитопатогенов оказалось менее эффективно, чем обработка чистыми культурами бактерий (табл. 39). Так, по-прежнему, среди испытуемых культур р. Pseudomonas наибольшей биологической эффективностью в отношении альтернариоза пшеницы обладал штамм Р. aureofaciens ИБ 6 (55,3%).

Статистическая обработка полученных результатов показала, что в вариантах “6+17” и “6+182” распространение альтернариоза выше, чем в варианте “6” в 1,9 и 1,5 раза соответственно, но нет достоверных отличий между вариантами “6+17” и “17”, “6+182” и “182”. Таким образом, при добавлении к активному штамму 6 менее активных антагонистов 17 и 182 не обнаружено роста биологической эффективности по сравнению с вариантом, где использовался только штамм Р. aureofaciens ИБ 6; не удалось также превысить значения биологической эффективности, полученные для чистых культур 17 и 182. Данные литературы [Над- керничная, Ковалевская, 2001; Sikora et al., 1990] также подтверждают, что использование комплекса бактерий не всегда по эффективности превосходит отдельные штаммы консорциума.

Для изучения влияния, которое оказывает на пшеницу бактеризация семян штаммами-антагонистами р. Azotobacter, был поставлен вегетационный опыт с дополнительным инфицировани-

ем посевного материала спорами фитопатогенных грибов oxysporum и Bipolaris sorokiniana (количество спор, приходящихся на одно зерно, обоих патогенов составило 5 • 104 КОЕ/зер- но). Отмечено, что предпосевная инокуляция семян пшеницы штаммами азотобактера позволила значительно снизить количество непроросших и деформированных семян (табл. 40). Количество непроросших семян для варианта, инокулированного штаммом Az. vinelandii ИБ 1, было достоверно ниже, чем в контроле, в 3,75 раза, а для штамма Az. vinelandii ИБ 4 - в 2,5 раза. Так же, в среднем в 3 раза, снизилось количество ненормально проросших семян при инокуляции КЖ штаммов азотобактера.

В условиях повышенной инфекционной нагрузки применение штаммов азотобактера обеспечивало высокую эффективность защиты растений пшеницы от болезней. Показано, что все штаммы Az. vinelandii эффективно подавляли альтернариоз, биологическая эфффективность по использованию азотобактера против данного фитопатогена составила 48,1-57,6%. В вариантах с обработкой семян штаммами Az. vinelandii ИБ 1 и Az. vinelandii ИБ 4 отмечена эффективность данных культур как против фуза- риозной, так и против гельминтоспориозной корневых гнилей. Из всех изучаемых культур р. Azotobacter штамм Az. vinelandii ИБ 3 оказался наиболее эффективным против фитопатогенного гриба Bipolaris sorokiniana, эффективность от его применения составила 62,6%.

При инокуляции посевного материала бинарными композициями штаммов азотобактера наибольшую эффективность в защите пшеницы от альтернариоза (92,3%) проявил консорциум из штаммов Az. vinelandii ИБ 1 и Az. vinelandii ИБ 3. Таким образом, показано, что против альтернариоза оказалось эффективнее применение смеси штаммов-антагонистов.

Но также было отмечено, что эффективность защиты от корневых гнилей при обработке семян пшеницы бинарными композициями штаммов азотобактера не отличается от вариантов с обработкой чистыми культурами Az. vinelandii.

Достоверные результаты по превышению средней длины проростков над контрольным вариантом получены в вариантах с обработкой штаммом Az. vinelandii ИБ 4 и бинарной композицией штаммов Az. vinelandii ИБ 1 и Az. vinelandii ИБ 4. Подобную стимуляцию, выражающуюся в увеличении длины проростков и увеличении количества нормально проросших семян, можно объяснить способностью данных штаммов синтезировать рост- стимулирующие вещества типа ауксинов и цитокининов.

Положительные результаты, полученные при испытании штамма Az. vinelandii ИБ 1 в лабораторных опытах на пшенице,

Таблица 40 (окончание)

отражены в патенте РФ № 2224791 “Штамм бактерий Azotobacter vinelandii для получения биопрепарата для борьбы с болезнями пшеницы, вызываемыми грибными фитопатогенами, и повышения урожая”.

Таким образом, в модельных экспериментах показано, что исследуемые штаммы псевдомонад и азотобактера способствуют снижению распространения гельминтоспориозных, альтернари- озных, а также фузариозных корневых гнилей. Это обусловило дальнейшее исследование антагонистических свойств штаммов- антагонистов родов Pseudomonas и Azotobacter в условиях полевого мелкоделяночного опыта.

В полевом опыте 2002 г. (опытный участок в совхозе им. Цюрупы) была оценена эффективность использования предпосевной бактеризации семян штаммами псевдомонад и азотобактера для защиты пшеницы от корневых гнилей и стимуляции развития пшеницы, а также изучено влияние интродукции бактерий-анта- гонистов на аборигенную микробиоту ризосферы.

Учет поражения растений пшеницы корневыми гнилями проводили в фазе кущения и фазе полной спелости. В фазе кущения развитие корневых гнилей на пшенице колебалось в пределах 3,0-6,8 %. На ранних стадиях развития растений, к сожалению, не удалось обнаружить достоверных отличий между вариантами с предпосевной обработкой и контрольным.

По результатам опыта в целом наиболее эффективными культурами, с точки зрения подавления развития корневых гнилей, среди бактерий р. Pseudomonas показали себя штаммы Р. aureofaciens ИБ 51, Р. putida ИБ 17 (табл. 41): биологическая эффективность данных псевдомонад составила на период уборки урожая 15,7 и 14,7% соответственно по сравнению с контролем. Было отмечено, что штамм Р. aureofaciens ИБ 6, который в модельных лабораторных опытах демонстрировал высокую антагонистическую активность против возбудителей корневых гнилей пшеницы, оказался неэффективным в условиях полевого эксперимента.

Эффективность штаммов азотобактера против корневых гнилей пшеницы составила 12,3-16,6%.

Предотвращение распространения корневых гнилей в фазу полной спелости было достоверным только для вариантов с обработкой фунгицидом широкого спектра действия Феразим (21,3%) и штаммом Az. vinelandii ИБ 4 (15,9%), что является весьма неплохим результатом для биологического препарата.

Необходимо подчеркнуть, что предпосевная обработка семян пшеницы культурой штамма Р. aureofaciens ИБ 51 не только способствовало снижению заболевания растений корневыми гнилями,

Таблица 42. Содержание белка в зерне пшеницы, полученном в ходе мелкоделяночного полевого опыта (2002 г.)

но и положительно повлияла на элементы структуры урожая и урожай в целом. Так, применение биопрепарата на основе штамма Р. aureofaciens ИБ 51 увеличивало длину растений и число колосков в колосе на 18,1 и 18,8% соответственно; масса 1000 зерен увеличилась на 23,3%, а урожай - на 15,6% (см. табл. 41). Кроме того, было установлено, что в варианте с обработкой семян штаммом Р. aureofaciens ИБ 51 содержание белка в зерне по сравнению с контролем увеличилось на 13,3% (табл. 42).

Обработка культурами азотобактера также благоприятно повлияла на структуру урожая, в частности высота растений в варианте с обработкой штаммом Az. vinelandii ИБ 4 превысила высоту контрольных растений на 16%, отмечено увеличение числа зерен главного колоса на 18%, массы 1000 зерен - на 22,7%, а массы урожая - на 33% (см. табл. 41). Благоприятное влияние бактеризации на элементы структуры урожая отмечено также и для штаммов Az. vinelandii ИБ 1 и Az. vinelandii ИБ 3. Так, для варианта, обработанного культурой Az. vinelandii ИБ 3, мы наблюдали превышение числа колосков главного колоса над контролем на 17% и массы 1000 зерен на 20%, несколько меньшее превышение данных показателей структуры урожая было отмечено для варианта с обработкой культурой Az. vinelandii ИБ 1. Выявлено также, что обработка семян биопрепаратом на основе штамма Az. vinelandii ИБ 4 повлияла на увеличение содержания белка в зерне на 6,0% (см. табл. 42) [Логинов и др., 2004].

Положительные результаты, полученные при использовании в лабораторных и полевых опытах штаммов Р. aureofaciens ИБ 51 и Az. vinelandii ИБ 4 для защиты пшеницы от болезней, послужили основанием для патентования указанных штаммов микроорганизмов [Пат. РФ № 2203945; Пат. РФ № 2245918].

по

То, что при использовании биопрепаратов фитоспорин и агат-25К не удалось получить статистически достоверных данных о снижении развития корневых гнилей пшеницы, а также не выявлено отличий по сравнению с контролем по элементам структуры урожая, к сожалению, подтверждает мнение о нестабильности защитного действия биопрепаратов. Применение химического препарата феразим, напротив, имело достоверно подтвержденный положительный эффект, который выразился в снижении развития корневых гнилей пшеницы в 1,5 раза и увеличении массы 1000 зерен на 28,9% по сравнению с контролем.

Следующим этапом исследований стало изучение эффективности применения биопрепаратов на основе штаммов бактерий р. Pseudomonas для подавления твердой головни пшеницы.