Введение
Бактериальные болезни начали проявлять ощутимую вредоносность на посевах озимого ячменя со средины последнего десятилетия 20 века, а максимальный ущерб производству зерна этой культуры они нанесли в первом десятилетии нынешнего века. Их распространенность на посевах зерновых культур достигает 25-100% [Котляров с соавторами 2002 – 2004 гг. Шуляковская, 2003г., Лобанкова, 2004 г.]. В зависимости от года исследований, предшествующей культуры и применяемых средств защиты растений основными возбудителями бактериозов являются Pseudomonas syringae и Хsantomonas translucens [Котляров с соавторами 2005], встречаются и другие виды фитопатогенных бактерий но самым распространенным является первый из них [Горленко, 1966]. Эти бактерии приводят к поражению семян, колоса и листьев, а также вызывают корневую гниль на посевах озимого ячменя.
Они распространяются в агроценозах насекомыми – переносчиками, инфицированными семенами и пожнивными остатками, а также воздушно-капельным путем, через устьица и гидотоды. Проникнув в растительные ткани они используют для своей жизнедеятельности питательные вещества восходящего тока растений, образуя экзотоксины которые угнетающе действуют на клетки растения-хозяина. Вследствие этого появляются хлорозы, а затем некрозы. Это приводит к ослаблению растений или даже к их гибели.
Ранее защита посевов озимого ячменя против бактериальных болезней носила профилактический характер: заделка пожнивных остатков при подготовке почвы к посеву, подбор фитосанитарных предшественников [Горленко, 1966]. Кроме того для обеззараживания семян широко применяют тирам-содержащие протравители в их числе ТМТД, байтан, фитавакс 200, раксил-Т, фенорам супер, витарос [КотляровВ.В.2004 г.], которые достаточно эффективны, но весьма опасны для окружающей среды, а также для людей и особенно занятых на протравливании семян и посеве. Таким образом, существующие ранее системы не предусматривали защиты вегетирующих посевов, так как в списке допущенных средств таких тогда просто не было.
С появлением среди разрешенных для применения на зерновых культурах, препарата фитолавин 300 такая возможность стала реальной, однако, в источниках недостаточно полно описано его влияние на биометрические показатели и нет сведений о его воздействии на физиолого-биохимические параметры озимого ячменя, а также на формирование качества зерна этой важной кормовой культуры юга России, что и является основной целью наших исследований.
1. Материал и методика исследований.
Опыты по определению влияния бактериальных болезней и вариантов защиты растений на биометрические и физиолого-биохимические параметры озимого ячменя были проведены в течении 2004-2005 гг., в условии эпифитотии бактериозов.
Полевые эксперименты осуществлялись на делянках площадью 1м2 в трех кратной повторности. Норма высева соответствовала 4 млн. всхожих семян на 1 га.
Срок посева – оптимальный для агроклиматической зоны – начало первой декады сентября. Предшественником являлись овощные культуры.
В качестве объекта исследований использовался возделываемый в регионе сорт озимого ячменя Михайло. Этот сорт, включен в Госреестр по Северо-Кавказскому региону с 1999 года. Родословная: повторный отбор из комбинации 307 = Радикал х [(3авет-3 х Одеский-31) х Завет-3 ]. Разновидность - параллелум. Куст прямостоячий. Влагалища нижних листьев без опушения. Антоциановая окраска ушек флагового листа очень слабая, восковой налет на влагалище слабый. Растение среднерослое. Колос от прямостоячего до полу прямостоячего, цилиндрический, плотный, с очень слабым восковым налётом. Ости длиннее колоса, зазубренные, с очень слабой антоциановой окраской кончиков. В годы с низкими температурами первый сегмент колосового стержня средней длины, со слабым изгибом. Зигзагообразность расположения сегментов слабая. Колосовая чешуя с остью среднего колоска длиннее зерновки Опушение основной щетинки зерновки короткое. Антоциановая окраска нервов наружной цветковой чешуи отсутствует или очень слабая Зазубренность внутренних боковых нервов наружной цветковой чешуи средняя. Зерновка округлая, крупная, с неопушенной брюшной бороздкой. Масса 1000 зерен 38-49 г. Среднеспелый, вегетационный период 233-253 дня. Устойчивость к полеганию высокая. Зимостойкость на уровне стандартов. Зернофуражный. Содержание белка 10-12%. Выше средней степени поражается мучнистой росой, средне восприимчив к карликовой ржавчине, к сетчатой и окаймленной пятнистости. Восприимчив к пыльной и каменной головне. Потенциальная урожайность более 100 ц/га.
При закладке опытов применялись следующие варианты защиты растений против бактериальных болезней
- Протравливание
1. Премис 200 (п)
2. Премис 200 + ТМТД (п+)
3. Фитолавин 300 (ф)
4. Контроль (0)
- Обработка
по вегетации
1. Фитолавин 300 (ф)
2. Контроль (0)
Норма расхода препаратов рассчитывалась на основе рекомендуемых: Премис 200(п) – 200 кг/т, Премис 200 + ТМТД (п+) – в соотношении 3:1, т.о. 140 кг/т Премиса 200 и 1кг/т ТМТД, Фитолавин 300 (ф) – 2 кг/т при обработке семян и 2 кг/га – при обработке посевов в период кущения – начало выхода в трубку. Контролям является вариант с обработкой водой (0).
Для определения поражения растений бактериозами использовали оригинальные методики и разработанные нами шкалы.
При определении содержания крахмала применяли методику ???? , а активность амилазы устанавливали по модифицированной методике кафедры физиологии и биохимии КубГАУ.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях определяли по методике кафедры физиологии и биохимии растений (методически реомендуемая в 1999г.)
Содержание белка определяли по Кьедалю, в лаборатории ВНИИ риса.
Степень зимостойкости растений определяли по девяти бальной учетной шкале по подмерзанию листьев по методике госсртоиспытания.
2. Результаты исследований
Изучение развития и распространения бактериозов на посевах озимого ячменя, показало их эпифитотийный характер. Причем инфицированность зерна в среднем за 2004-2005 гг. составляла 43%. Инфицированность зерна определяли по разработанному нами способу (заявка на выдачу патента России № дата приоритета). Одним из путей распространения фитопатогенных бактерий являются семена, поэтому обеззараживание их имеет важное значение. Для этого наилучшие результаты показала обработка зерна бактерицидами в том числе химической композицией - премис 200+ТМТД и биологическим - фитолавином 300. Так при обработке ими инфицированность зерна снижалась с 42,7% на контроле до 5,3% в варианте с применением тирам содержащего препарата и до 14,8% при использовании фитолавина 300. фунгицид премис 200 оказался не эффективным против бактериозов (рис. 1)
Рисунок 1 – Степень инфицированности бактериозом, зерна ячменя сорта Михайло, под влиянием различных способов защиты растений.
Для установления степени заражения зерна ячменя базальным бактериозом нами была разработана четырех бальная учетная шкала, в которой за основу баллов взяты некрозы зерновки и ее выполненность(рис. 2)
Рисунок 2 - Шкала для учета степени поражения зерна, балл
0-зерно без признаков поражения
1-слабое потемнение зерна
2-потемнение до 15-20% зерновки
3-сильное потемнение зерна, с признаками деформации
4-зерно щуплое, сильно потемневшее
Рисунок 3 – Низкая всхожесть, вызванная бактериозами,
1-естественно инфицированные семена протравленные препаратом Фитолавин 300, 2-естественно инфицированные семена без протравления
Семена с сильным поражением (до 3-4 баллов) оказались невсхожими, однако при обеззараживании фитолавином 300 их всхожесть существенно повышалась (рис. 3). В среднем под влиянием этого препарата процент всхожести возрастает с 80-90% до 95-98%. При этом наблюдалось и существенное увеличения энергии проростания.
Посев инфицированными бактериями семенами приводит к поражению всходов бактериальной корневой гнилью. Особенно сильное развитие этой болезни может привести к значительной вредоносности, так отдельные посевы озимого ячменя еще в ноябре оказались ослабленными с признаками острой нехватки азота – пожелтение нижних листьев (рис. 4). Причем в вариантах с обработкой посевов бактерицидами поражение растений корневой гнилью не достигло порогов вредоносности – развитие болезни до 4-7%, а распространение не более 15-18%, что не влияло на их физиолого-биохимические параметры, а следовательно и продуктивность.
Рисунок 4 – Поле озимого ячменя пораженного бактериальной корневой гнилью, декабрь 2005
Пораженные бактериальной корневой гнилью посевы плохо переносят перезимовку из-за внеклеточного замерзания, вызванного влиянием бактерий – центров кристаллизации воды в межклетниках. Так, учеты, проведенные нами в марте 2006 года показали, что устойчивость растений, определенная по степени подмерзания листьев, таких посевов – 5 баллов, а в вариантах с применением бактерицидов 7 – 8 баллов.
Для учета степени поражения всходов озимого ячменя, этой болезнью нами была предложена четырех бальная учетная шкала (рис. 5)
Рисунок 5 – Шкала для учета степени поражения всходов озимого ячменя бактериальной корневой гнилью, балл
0-растения без признаков поражения гнилью (здоровые)
1-слабое побурение корней ростка (в виде некроза)
2-некроз тканей корня или стебля в средней степени, уменьшение биометрических параметров растений.
3-сильный некроз всех тканей, резкое уменьшение биометрических параметров растений
4-семена не прорастают, покрываются слизью
При экспозиции пораженных бактериальной корневой гнилью растений во влажной камере с температурой 26-300С, на вторые, третьи сутки их пораженные ткани ослизняются, или выделяются экссудаты (рис. 6)
Такие признаками являются основными визуальными признаками поражения растений бактериозами. Причем, как правило у таких растений не проявляются такие симптомы поражения грибными болезнями как мицелиальный налет и другие (рис. 6 и 7)
Рисунок 6 – Экссудат выделяемый бактериями на корнях ячменя
Рисунок 7 – Корневая гниль растений озимого ячменя сорта Михайло, вызванная бактериями
Бактериальная корневая гниль губительно влияет на растение озимого ячменя, некротизируя корневую систему которая в условиях засухи не способна обеспечить надземные органы водой и другими важными питательными веществами, подаваемые с транспирационным током (рис. 7). Все это приводит к резкому снижению их физиолого – биохимических и биометрических параметров.
Так, при обработке растений препаратом фитолавин 300 в условиях эпифитотии бактериозов 2004-2005 гг., содержание хлорофилла в листьях повышалось относительно контроля в 2-2,5 раза т.к. обеспечивалось подавление болезни (рис. 8). Низкое содержание этого пигмента на контроле у пораженных растений выражено снижением белкового синтеза под влиянием выделений бактерий, в состав которых входят экзимы и экзотоксины, в том числе антиметаболиты метионина играющие ключевую роль в этом процессе. Поэтому активность обмена веществ резко снижается.
Рисунок 8 – Влияние препарата фитолавин 300 на содержание пигментов в листьях ячменя, сорта Михайло
Сильное поражение корневой системы еще на ранних этапах развития растений приводит к резкому снижению кустистости. Так, на контроле она достигает 4,1 продуктивных стеблей на 1 растение, а при максимальной защите растений путем обработки семян бактерицидами и посевов фитолавином 300, этот показатель возрастал до 5,6-5,8 (рис. 9)
Рисунок 9 – Влияние различных способов защиты растений, озимого ячменя сорта Михайло на количество продуктивных стеблей
Следует отметить, что поражение посевов бактериальной корневой гнилью снижает и другие показатели продуктивности, такие как высота растений (рис.10), длина колоса, количество колосков и зерен в колосе, масса 1000 семян.
Рисунок 10 – Разница в вегетативной массе растений озимого ячменя сорта Михайло обработанных Фитолавином 300 (слева) и контроля (справа)
В связи с резким снижением содержания хлорофилла в листьях, уменьшением биометрических параметров растений, урожайность зерна под влиянием бактериозов резко падает. Так, в вариантах с комплексной защитой посевов от бактериозов с применением химических и биологических бактерицидов урожайность зерна достигала 520 г/м2 , а только биологических - 340 г/м2 при 271 г/м2 на контроле, т.е. в 1,5-2 раза выше (рис. 11). В производственных испытаниях проведенных в ООО, Агрофирме “Россия” Тимашевского района, Краснодарского края применение фитолавина 300 на посевах озимых колосовых культур сильно пораженных бактериальной корневой гнилью, обеспечило повышение урожая зерна более чем в 2 раза по сравнению с вариантом без обработки
Рисунок 11 – Урожайность ячменя сорта Михайло под влиянием различных способов защиты растений
Наряду с продуктивностью бактериозы бактериозы снижают и качество зерна озимого ячменя. Это вызвано ослаблением интенсивности фотосинтеза под влиянием снижения содержания хлорофилла, а также уменьшением биосинтеза белка и активизацией экзимов бактерий, таких как амилаза. Так, активность амилазы в инфицированном бактериями зерне озимого ячменя возрастает по сравнению с неинфицированным зерном зерном в 3 раза (рис. 12). Все это приводит к падению содержания крахмала в зерне на 10-15% (рис. 13)
Рисунок 12 – Активность амилазы в зерне озимого ячменя сорта Михайло, под влиянием поражения
Рисунок 13 – Содержание крахмала в зерне озимого ячменя сорта Михайло в зависимости от степени поражения бактериозом
Уменьшение фотосинтетических процессов, поражение корневой системы, влияние антиметаболита метионина, который выделяют патогенные псевдомонады, резко снижают биосинтез запасных белков в зерне озимого ячменя. Так, в вариантах с максимальной защитой растений от бактериозов, содержание белка в зерне составляет 11-12%, а на контроле лишь 8% (рис. 14)
Рисунок 14 – Содержание белка в зерне ячменя в зависимости от различных способов защиты растений от бактериозов
Таким образом, под влиянием бактериозов в растениях озимого ячменя снижается содержание пигментов в листьях, продуктивность растений, урожай зерна, а также показатели качества - содержание крахмала и белка в зерне. Применение средств защиты растений таких как протравливание семян тирам содержащими препаратами и фитолавином 300, а также посевов фитолавином 300, позволяет сохранить урожай зерна и его качество в условиях эпифитотии бактериозов, в связи с чем они рекомендуется для внедрения в Южном федеральном округе.