Микробиологическое оздоровление почвы и растений с использованием отходов свеклосахарного производства

Ярошенко В.А., Исполнительный директор ООО «Биотехагро»
Клименко О.Н., кандидат биологических наук,
ГНУ Всероссийский НИИ биологической
защиты растений Россельхозакадемии
УДК 664.126:628.516

В последние годы участились эпифитотии ряда вредоносных болезней, наносящих большой ущерб экономике производства сельскохозяйственных культур. Причины ухудшения фитосанитарного состояния полей различны, в том числе снижение качества протравливания семян и обработки посевов фунгицидами, что приводит к росту запасов инфекции в семенном материале, пожнивных остатках и в почве.

Сахарная свекла — один из самых чувствительных к поражению болезнями объектов. К числу наиболее опасных относят корневые гнили и церкоспороз, потеря урожая от которых составляет в среднем 15-20%. Использование ряда технологических и селекционных приемов позволяет приводить микробиологические сообщества в состояние не агрессивное для растения-хозяина. Применение способов химической защиты растения является мерой вынужденной и не может рассматриваться как способ, повышающий супрессивность и оздоровление почв.

Альтернативой может служить интенсификация и направленность микробиологических процессов в агроценозах на основе грибов-антагонистов и активных целлюлозолитиков. В системе интегрированной защиты растений (включающей организационно-хозяйственные, агротехнические, химические методы, использование устойчивых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений) большая роль должна отводиться методам биологической защиты.

Биологический метод предусматривает использование для защиты растений от вредителей и болезней других живых организмов или их метаболитов. При этом достигается снижение плотности инокулюма и патологической активности патогена в активном состоянии или его покоящихся структур. Защита от болезней (корнееды технических культур, корневые и прикорневые гнили злаковых культур) биологическими средствами направлена на подавление роста патогенна, провоцированное прорастание покоящихся структур его в отсутствии растения-хозяина, подавление паразитической активности или замещение в среде паразита сапротрофом, повышение устойчивости хозяина или перекрестной защиты.

Большое значение имеет обогащение ризосферы растений грибами-антагонистами путем обработки семян биоагентами или внесением их непосредственно в почву. Это позволяет повысить супрессивность почвы. Паровые предшественники улучшают фитосанитарное состояние почв в результате минерализации инфицированных растительных остатков и прямой гибели пропагул возбудителей в почве. Оздоровление почв имеет фундаментальное значение в оптимизации и стабилизации общего фитосанитарного состояния агроэкосистем. Долговременной основой повышения супрессивности почв против возбудителей корневых гнилей является повышение общего плодородия почв и создание условий для развития антагонистов.

Положительное влияние на деятельность микроорганизмов оказывает система обработки почвы, обусловливающая биологическую разнокачественность пахотного слоя. Плоскорезная и минимальная (нулевая) обработка почвы снижает потери и способствует возрастанию содержания гумуса в почве при существенном улучшении водного режима благодаря наличию защитного мульчирующего слоя на поверхности почвы. Улучшение гумусного состояния и влажности почв при почвозащитных обработках коррелятивно связано с долговременной их биогенностью и супрессивностью, а, следовательно, оптимизацией фитосанитарного состояния. В гумуссированных, богатых органическим веществом почвах активно проходят процессы, снижающие длительность выживания фитопатогенов в почве. Насыщенный слой органикой и влагой служит предпосылкой для сапротрофного, а не паразитического питания вредных микроорганизмов, снижая их агрессивность и вредоносность.

Переход к почвозащитным обработкам с оставлением растительных остатков на поверхности и в верхних слоях почвы, создание мульчирующего слоя почвы, уменьшение ее рыхлений и перемешивания стабилизирует фитосанитарную ситуацию против почвенных фитопатогенов за счет активации процессов саморегуляции в верхнем супрессивном слое почвы. Эти процессы по составу и активности почвенной биоты, включая антагонистов возбудителей корневых гнилей, приближаются к естественным экосистемам под мульчирующим слоем подстилки.

В целом экологизация процесса контроля подпочвенными патогенами сводится к следующему:

• использование препаратов, содержащих живые структуры антагонистов или гиперпаразитов фитопатогенных грибов;
• регуляция структуры биоценоза путем создания оптимальных условий для развития антагонистов. Этот метод широко используется в борьбе с почвенными патогенами. Факторами регуляции агроценоза являются севообороты, подбор устойчивых форм и сортов, использование удобрений органических и минеральных и химических мелиорантов типа извести;
• перекрестная защита, осуществляемая путем предварительной инокуляции растений слабопатогенными или авирулентными расами или штаммами патогенов.

В настоящее время наиболее широкое развитие получило применение препаратов-антагонистов или гиперпаразитов против грибных патогенов. Хорошо известно использование антагонистов из рода Trichoderma (Т.viride, Т.harzianum, Т.koningii). Показано, что грибы из рода Trichoderma и им подобные (Chaetomium, Aspergillus) образуют ряд антибиотиков, токсичных для фитопатогенов, ферментов, способных гидролизовать клеточные структуры грибов-патогенов, а также обладают способностью к прямому паразитизму на них.

В целях утилизации многотоннажных отходов сахарного производства и регулирования микологического состава почв в условиях уплотненного зерносвекловичного севооборота на базе свеклосеющего хозяйства в Успенском районе были проведены производственные испытания. Возделываемая культура — озимая пшеница, предшественник — сахарная свекла.

После уборки свеклы на пожнивные остатки внесли дефекат и 5 различных штаммов грибов-антагонистов, полученных из коллекции ООО «Биотехагро». Дефекат вносился разбрасывателем удобрений Flagel-160 с нормой 4 тонны на один гектар. Препараты вносились опрыскивателем RAU-24, с нормой внесения культуральной жидкости 5л/га, расход рабочего раствора 250л/га. После внесения препаратов поле дисковали дискатором Karier-650 поделяночно. Площадь опытной делянки — 2,6га. Посев пшеницы сорта «Гарант» произведен с нормой высева — 270кг/га.

Отбор проб почвы для агрохимического анализа и определения состава грибной микофлоры осуществляли до начала эксперимента (из ризосферной зоны оставшихся корнеплодов сахарной свеклы) и затем в процессе опыта в различные фазы вегетации озимой пшеницы (из зоны ризосферы). Почвенные образцы отбирали из горизонта (0-10см) методом конверта, по 2 образца из каждой точки массой по 0,5кг с последующим усреднением образцов и отбора средней пробы массой 1,5кг.

Обследование фитосанитарного состояния пшеницы, также как и отбор почвенных образцов для определения состава микофлоры и агрохимических показателей, проводили с фазы кущения по фазу молочно-восковой спелости зерна. Уборку учетных делянок проводили комбайном «Торум-740». После уборки зерно с учетных делянок анализировали на содержание клейковины, качество клейковины (е.п., ИДК) группу качества клейковины по ГОСТ.

Проведенные лабораторные опыты по выявлению и вегетативной активности опытных грибов-супрессоров в различных почвенно-минеральных смесях показал, что штаммы Trichoderma viride 1 и Trichoderma viride 2 во всех вариантах опыта не проявляли чувствительности к типу субстрата. Гриб Aspergillus terrеus снизил активность в смесях почвы и сульфата аммония. Самой низкой активностью во всех вариантах обладал гриб-антагонист Chaetomium globosum.

После уборки сахарной свеклы — предшественника озимой пшеницы, анализ микробиологического состояния почв (табл.1) показал среднее количество пропагул микромицетов в одном грамме 43,7тыс. кое/г абсолютно сухой почвы, причем патогенные грибы составили 34%. В основном среди патогенов преобладали виды Alternaria — 13%; Fusarium — 8%. Из сапрофитов преобладали Penicillium — 37% и Aspergillus — 21% от общего числа грибов, соответственно. При определенных условиях (снижение иммунного статуса при прорастании) эти сапрофиты способны вызывать плесневение семян. Следует отметить, что в целом общее состояние грибной микрофлоры было относительно благоприятным.

Агроклиматические показатели в период вегетации соответствовали уровню среднемноголетних.

Таблица 1 — Микробиологиские и агрохимические показатели почвы в свеклосеющем хозяйстве Успенского района (2008г.)

В 2009 году в фазу кущения озимой пшеницы микробиологический состав контрольного варианта по видовой насыщенности значительно уступал опытным образцам. Численность микромицетов в 1 грамме абсолютно сухой почвы контрольного варианта составила всего 10,6 тысяч пропагул, причем в основном это сапрофитные микромицеты (табл.2). Из опытных благоприятными были варианты 2 и 3, в этих случаях при общей численности 68,3 и 45,2тысяч пропагул в 1 грамме абсолютно сухой почвы доля паразитических грибов составила 15,3 и 13,9% соответственно. В остальных вариантах доля паразитов превышала 30%, причем среди них преобладали роды Verticillium и Cladosporium.

Таблица 2 — Микробиологические и агрохимические показатели почвы в свеклосеющем хозяйстве Успенского района (2009г.)

На агрохимические показатели повлияли весенние подкормки минеральными удобрениями и в некоторой мере внесенный дефекат. Особо следует отметить, что внесение 4 тонн дефеката за зимний период незначительно повлияло на агрохимические показатели почвы. На опытных делянках показатели сильно не отличались. В контроле количество фосфора превышало опытные делянки, тогда как азот и показатели рН были ниже в контроле.

Фитосанитарное состояние опытного поля с ростом и развитием растений пшеницы складывалось не в пользу контроля (табл.3). Развитие корневых гнилей, вследствие благоприятного гидротермического режима для этих болезней, на всех вариантах возрастало и к середине июня на контроле составило 22%, тогда как в опытах не превышало в среднем 5%. Наиболее благоприятна фитосанитарная обстановка была в вариантах 1 и 2, где распространение корневых гнилей составило соответственно 2,1 и 2,2 %.

Таблица 3 — Динамика развития корневых гнилей на озимой пшенице сорта Гарант в свеклосеющем хозяйстве Успенского района (2009г.)

Полученные данные отразились на количественных и качественных показателях собранного зерна пшеницы сорта Гарант (таблица 4). Лучшие показатели по урожайности и качеству зерна получены в вариантах 2 и 3.

Таблица 4 — Влияние дефеката и биологических препаратов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы сорта Гарант в свеклосеющем хозяйстве Успенского района в 2009г.

Использование органоминерального препарата, включающего поверхностный слой почвы с послеуборочными растительными остатками, фильтрационный осадок сахарного производства и штаммы грибов-супрессоров рода Trichoderma, позволяет эффективно решить задачу микробиологического оздоровления почвы и растений в специализированном зерносвекловичном севообороте.

РЕЗЮМЕ

По мере расширения знаний уплотненных зерносвекловичных севооборотов возникает новое понимание проблем, создаются новые приемы, разрабатываются принципиально новые аспекты ведения производства.

На базе полученных данных уже сегодня можно делать выводы о том, что в системе возделывания сельскохозяйственных культур основную роль должно играть оздоровление почв, как основного элемента агроэкосистемы.

февраль 2010г.