АГРОХИМИЯ, 2015, № 7, с. 49-57
Агроэкология
УДК 631.461: 631.559:632.4:633.1
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ С ФОСФАТРАСТВОРЯЮЩИМИ И ФУНГИЦИДНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И ЗАЩИТЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ОТ ФУЗАРИОЗОВ
© 2015 г. С.К. Жиглецова1, А.А. Старшов1, М.В. Клыкова1, Т.Н. Кондрашенко1, О.А. Антошина2, И.А. Дунайцев1, Л.В. Коломбет1
Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 142279 пос. Оболенск, Московская обл., Россия E-mail: dunaytsev@obolensk.org 2Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева 390044 Рязань, ул. Костычева, 1, Россия
Поступила в редакцию 18.02.2015 г.
Предложен комплексный биопрепарат на основе бактериального и грибного микроорганизмов для повышения урожайности зерновых культур. Оба микроорганизма обладают одновременно фосфатрастворяющими и фунгицидными свойствами. Определена совместимость комплексного биопрепарата с пестицидами, применяющимися при выращивании зерновых культур. В полевых деляночных испытаниях показана эффективность комплексного использования микроорганизмов в качестве альтернативы фосфорным удобрениям и химическим фунгицидам для повышения урожайности яровой пшеницы и при ее защите от фузариоза колоса.
Ключевые слова: микроорганизмы с фосфатрастворяющими и фунгицидными свойствами, урожайность, защита зерновых культур, фузариоз.
ВВЕДЕНИЕ
Возможность использования фосфатраство-ряющих микроорганизмов для разработки биофосфорных удобрений привлекает все большее внимание исследователей [1, 2]. С помощью таких препаратов эффективное высвобождение связанного фосфора из почвенного-поглощающего комплекса или из руд происходит непосредственно в полевых условиях и не наносит вреда окружающей среде. Использование штаммов-антагонистов фитопатогенов в качестве микроорганизмов, растворяющих фосфаты, в комбинированном препарате обеспечивает дополнительную защиту растений от болезней [3, 4].
Возрастающие в последнее время распространение и вредоносность фузариозов во всех странах, производящих зерно, требуют разработки более эффективных и безопасных средств борьбы [5]. Кроме потерь урожая, которые могут достигать 50%, опасность фузариозов проявляется в загрязнении зерна и продукции из него фузариотокси-нами, опасными для человека и животных [6].
Современные химические фунгициды не обеспечивают полного подавления фузариозов, поскольку под их действием из биоценоза элиминируются и чувствительные к фунгицидам микромицеты-сапротрофы - конкуренты фитопатогенов. Более того, при обработке химическими фунгицидами содержание микотоксинов в зерне может не только не снижаться, но даже возрастать [7]. В этой связи микробиологические препараты на основе природных микробов-антагонистов, безвредные для растений, животных и человека, при своей специфичности позволят избежать многих нежелательных изменений в биоценозах, устранить загрязнения окружающей среды, а главное - снизить содержание фузариотоксинов в зерне [8, 9].
В результате многолетних исследований в ФБУН ГНЦ ПМБ был выделен штамм № 16 Trichoderma asperellum Samuels, Lieckfelt et Nirenberg, GLS 03-35 и разработан препарат на его основе [10]. Штамм и препарат обладают высокими антагонистическими свойствами против различных возбудителей болезней растений. В частности, в вегетационном эксперименте
на яровой пшенице сорта Иволга показано, что штамм № 16 T. asperellum является эффективным средством для борьбы с фузариозом колоса пшеницы [9]. У этого штамма авторами обнаружены также фосфатрастворяющие свойства [11].
Использование двух или более микроорганизмов совместно против болезней растений может значительно увеличить эффективность защиты [12]. Для улучшения фосфорного питания растений также с успехом использовали ассоциации микроорганизмов [13, 14]. К сожалению, недостаток знаний о механизмах взаимодействия не дает возможности заранее предсказывать эффективность комбинаций различных микроорганизмов. В работе [15] 6 изолятов Trichoderma и 3 штамма Bacillus subtilis были проверены в естественных условиях каждый отдельно и в комбинации для стимулирования роста бобов и борьбы с Rhizoctonia solani на огурцах. При этом ни один из изолятов Trichoderma в комбинации с бациллами не дал результатов выше, чем каждый из них по отдельности. В то же время в работе [16] продемонстрировано значительное увеличение урожая нута при совместной инокуляции фосфатраство-ряющими штаммами Bacillus lentus, Pseudomonas putida и грибом T. harzianum. Эффект был достоверно выше, чем от инокуляции микроорганизмами по отдельности.
Таким образом, хотя комплексное использование фосфатрастворяющих и супрессивных свойств микроорганизмов весьма перспективно, до сих пор эта задача не решена [3, 4]. Поэтому целью работы было изучение и оценка эффективности совместного использования микроорганизмов с фосфатрастворяющими и фунгицидными свойствами в качестве альтернативы фосфорным удобрениям и химическим фунгицидам при выращивании яровой пшеницы.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Штаммы микроорганизмов. В работе использовали штамм № 16 T. asperellum Samuels, Lieckfelt et Nirenberg, GLS 03-35, обладающий гиперпаразитической активностью по отношению к широкому спектру фитопатогенов, в том числе к грибам рода Fusarium, полученный из коллекции "ГКПМ-Оболенск" ФБУН ГНЦ ПМБ.
В качестве фосфатрастворяющих микроорганизмов (ФРМ) использовали изоляты из рабочей коллекции отдела биологических технологий ФБУН ГНЦ ПМБ, выделенные ранее из различных объектов окружающей среды, в том числе из
ризосферы растений, в различных агроклиматических регионах [17]. Часть изолятов идентифицировали с помощью стандартных микробиологических методов, а также биохимических тестов Enterotest, Nefermtest (Pliva-Lachema, Чехия), API 50 CH (BioMerieux, Франция).
При определении антагонистической активности ФРМ в качестве тест-объектов использовали 3 штамма грибов рода Fusarium: F. graminearum Schwabe 1838 K-33 из коллекции ФБУН ГНЦ ПМБ, F. sporotrichioides Bilai и F. culmorum (W.G.Smith 1884) Saccardo 1895, которые были предоставлены ВИЗР. Все 3 штамма являются возбудителями фузариозов зерновых культур и продуцируют микотоксины.
Микробиологические методы. Штамм № 16 T. asperellum выращивали на картофельно-глю-козном агаре в течение 7 сут при 28оС. Штаммы ФРМ культивировали на чашках с ГРМ-агаром (ФБУН ГНЦ ПМБ, п. Оболенск, Россия) при температуре 28°С в течение 2 сут.
При скрининге ФРМ с целью обнаружения у них антагонистической активности использовали метод штриха [18].
Совместимость штаммов № 16 T. asperellum и Pseudomonas sp. 181a с химическими пестицидами определяли, оценивая рост микроорганизмов на плотной питательной среде, содержащей пестицид, или при совместной обработке семян яровой пшеницы сорта Дарья. В последнем случае обработанные патогеном и антагонистами зерна помещали на поверхность агара в чашках Петри. Пестициды использовали в дозах, рекомендуемых регламентом применения.
Биотехнологические методы. Посевной материал готовили в колбах на термостатированных качалках Certomat BS-1 (B. Braun Biotech Int. Sartorius Group, Германия) и NBS (New Brunswick Scientific, США). Культивирование микроорганизмов проводили в ферментерах АНКУМ-25 объемом 25 л (Россия) и New Brunsweek Microferm (США) с рабочим объемом до 10 л [10, 17]. Разделение культуральной жидкости на клеточную массу и супернатант осуществляли на центрифуге J2-21 (Beckmann, США) и фильтрационной установке на полых волокнах (Россия). Для получения сухих экспериментальных образцов биопрепарата на основе штамма Pseudomonas sp. 181a использовали лиофилиза-тор Virtis BT-4k (США).
Фитотоксичность. ФРМ определяли после замачивания семян пшеницы сорта Иволга в суспензиях микроорганизмов с концентрацией 1*108 кл/мл
в течение 2 ч и проращивания в термостате при 28°С в течение 4 сут. Измеряли длину всех корней и ростков.
Совместное действие штаммов № 16 T. aspe-rellum и Pseudomonas sp. 181a на проростки пшеницы сорта Дарья изучали методом "рулонов" согласно ГОСТ 12044-93. T. asperellum № 16 использовали в концентрации 1.0 и 2.0 кг/т семян, а Pseudomonas sp. 181а - в концентрации 1.5 и 3.0 кг/т при титре 2*109 КОЕ/мл. Для сравнения использовали химический фунгицид максим экс-трим в дозе 2.0 л/т.
Деляночные полевые испытания проводили на опытном поле отдела селекции и семеноводства Рязанского НИИСХ. В качестве тест-культуры использовали яровую пшеницу сорта Лада. Закладку опыта осуществляли в селекционном севообороте на темно-серой лесной тяжелосуглинистой почве со следующими агрохимическими показателями: рНкс1 5.3, содержание гумуса в слое 0-40 см (по Тюрину) - 4.6%, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 250, подвижного калия - 126 мг/кг почвы.
Дополнительный источник фосфора - суперфосфат (Рс) в качестве положительного контроля вносили только в одном варианте в рядки при посеве в дозе P10. Инфекционный фон был естественным. Учетная площадь делянки - 10 м2, по-вторность четырехкратная. Норма высева - 5*106 всхожих зерен/га.
Для обработки семян использовали сухой препарат на основе штамма Pseudomonas sp. 181а в норме 3 кг/т и пасту на основе биомассы штамма № 16 T. asperellum при норме обработки 2 кг/т семян.
В период цветения пшеницы провели выборочное инфицирование 100 колосьев суспензией F. graminearum К-33. Количество суспензии, нанесенное на 100 колосьев, составляло 300 мл с концентрацией 3*105 КОЕ/мл. Обработанные колосья помещали в индивидуальные изоляторы. Через 3 сут колосья в изоляторах обрабатывали повторно. Индивидуальные изоляторы удаляли через 12 сут. Перед уборкой инфицированные колосья срезали и после структурного анализа обмолачивали. Фенологические наблюдения и учеты выполняли по Методике государственного сортоиспытания зерновых культур [19].
Содержание белка в зерне определяли по количеству белкового азота, умножая его количество (%) на коэффициент 5.7 [20].
Статистическую обработку результатов проводили в соответствии с [21]. При оценке разброса
данных внутри каждог
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.