Эффективность биологической и химической систем защиты картофеля от вредных организмов в условиях центральной зоны Краснодарского края ООО "Биотехагро"
РАЗРАБОТКА И ПРОИЗВОДСТВО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ
  • ПРИМЕНЕНИЕ

Эффективность биологической и химической систем защиты
картофеля от вредных организмов в условиях центральной зоны
Краснодарского края

Svetlana Nekoval,
Anastasia Sadovaya,
Arina Churikova,
Irina Fedoryanskaya
and Irina Makarova

Federal State Budgetary Scientific Institution
«Federal Research Center of Biological Plant Protection»
Krasnodar-39, VNIIBZR, 350039, Russian Federation

 

Abstract. Изучено влияние биологической и химической систем защиты на микологический состав почвы, биометрические показатели растений картофеля, структурные показатели урожая, урожайность, а также качество клубней картофеля. Определено, что после применения биологической системы защиты в 4 раза снизилось количество грибов рода Penicillium, более чем в 2 раза снизилось количество грибов рода Aspergillus и в 2,5 раза увеличилось содержание Trichoderma sp. Отмечено увеличение количества стеблей в варианте с биологической защитой более чем в 2 раза, по сравнению с контрольным вариантом опыта, и на 25,0%, по сравнению с вариантом опыта с химической системой защиты. Высота растений в двух вариантах опыта была больше значений контроля на 6,4-7,3%. На 40,0% увеличилось общее количество клубней картофеля с куста в варианте с биологической системой защиты, и на 12,4-61,7% масса клубней, по сравнению с другими вариантами опыта. Прибавка урожая составила 157,3 ц/га (50,4%) и 128,0 ц/га (39,0%) для биологической и химической систем, соответственно. Количество нитратов находилось в пределах нормы во всех вариантах опыта. Наибольшее содержание витамина С отмечено в варианте с применением биологической защиты (9,3мг/100г сырого в-ва). Количество крахмала варьировало в пределах от 20,8% до 21,3% во всех вариантах опыта.

Introduction

Картофель занимает третье место в мире по значимости после риса и пшеницы. Выращивание картофеля в качестве источника пищи для населения играет стратегическую роль в обеспечении продовольственной безопасности многих стран. Картофель является важной кормовой культурой для сельскохозяйственных животных, а также применяется в качестве сырья для перерабатывающей промышленности [1-4]. Клубни картофеля известны своими высокими питательными свойствами: в их состав входит биологически ценный белок, витамин С и комплекс витаминов группы В, минералы и пищевые волокна [5-7]. Общая площадь картофеля в мировом земледелии составляет 17,5 млн. га. На первом месте по производству картофеля стоит Китай (90,2 млн.т). Россия занимает 4 место по площади (1,3 млн.га) и сбору урожая (22,4 млн. т) данной культуры (по данным FAOSTAT, 2018).

На растения в целом постоянно действуют стрессовые факторы, в т.ч. химические пестициды, из-за чего падает их способность к сопротивлению различным вредным организмам [8]. Потери урожая картофеля от болезней могут составлять более 50% [9]. Из-за высокой агрессивности и вирулентности патогенов, вредоносность заболеваний постоянно растет. Также, одной из причин снижения урожайности картофеля является широкое распространение вредителей. Потери от повреждений, которые они наносят в процессе жизнедеятельности, могут превышать 40% [10]. Помимо этого, ухудшается качество товарной продукции и снижается лежкость клубней.

Постоянное применение химических пестицидов способствует выработке резистентности, как у вредителей, так и у возбудителей заболеваний картофеля [11]. В связи с этим возникает необходимость в разработке новых, усовершенствовании старых пестицидов, или использовании биологических препаратов. Переход на интегрированную или биологическую защиту позволит не только удешевить производство картофеля, преодолеть резистентность вредных организмов, но и снизить токсическую нагрузку на окружающую среду [5, 12-15].

В связи с этим целью работы являлась оценка эффективности биологической и химической систем защиты картофеля от вредных организмов в условиях центральной зоны Краснодарского края.

Study objects and methods

Исследования проводились в 2020 году в Калининском районе Краснодарского края и Федеральном научном центре биологической защиты растений.

Объектом исследований являлся картофель сорта Арроу. Изучали две системы защиты: биологическую и химическую (таблица 1).

Таблица 1 - Схема опыта

Название препарата   Норма расхода Кратность обработок Способ применения
Биологическая система защиты
Контроль (без обработок) - - - -
Геостим, Ж Trichoderma viride, Azomonas agilis, Azotobacter chrooccocum 2,0 л/га 1 Опрыскивание почвы
БСка-3 Trichoderma viride, Pseudomonas koreensis, Bacillus subtilis, Bradyrhizobium japonicum 4,0 л/т 1 Замачивание клубней перед посадкой
БФТИМ КС-2,Ж Bacillus amyloliquefaciens 3,0 л/га 2 Опрыскивание в период вегетации
Инсетим, Ж Bacillus thuringiensis 4 л/ га 1 Опрыскивание в период вегетации
Химическая система защиты

Контроль(без обработок)

- - - -
Селест ТОП, КС 262,5 г/л тиаметоксам + 25 г/л дифеноконазол + 25 г/л флудиоксонил 0,4 л/т 1 Замачивание клубней перед посадкой
Ридомил Голд МЦ, ВДГ 640 г/кг манкоцеб + 40 г/кг мефеноксам 2,5 кг/га 1 Опрыскивание в период вегетации
Танос, ВДГ 250 г/л фамоксадон + 250 г/л цимоксанил 0,6 кг/ га 1 Опрыскивание в период вегетации

 

Площадь опытных делянок 100 м2, площадь учетных делянок 50 м2. Повторность в опыте трехкратная. Схема посадки картофеля - двухстрочная. Расстояние между строчками 40 см, в ряду - 25 см, междурядья - 90 см. Предшественник - чеснок. На делянках проводились следующие агротехнические мероприятия: лущение на глубину 7 см, зяблевая вспашка на 30 см и нарезка гребней 6 см. В период вегетации культуры проводилась ручная прополка сорной растительности.

Перед посадкой картофеля и после его уборки проводился микологический анализ почвы на делянках с применением биологической системы защиты картофеля. Также перед посадкой проводился анализ посадочного материала картофеля на наличие вредных объектов. Во время вегетации культуры учеты на наличие заболеваний и вредителей проводили каждые 10 дней, начиная с фазы полных всходов (высота растений 15-20 см).

Results and discussion

По результатам первичного микологического анализа почвы (до применения биологической системы защиты) в почве обнаружены патогенные микромицеты родов Fusarium и Alternaria, которые вызывают на картофеле фузариозное увядание и альтернариоз, соответственно. Грибы родов Penicillium, Aspergillus и Trichoderma относятся к группе супрессивных, их наличие в соотношении 1:1:3 говорит о способности почвы противостоять патогенным микроорганизмам. Однако в первичном анализе их соотношение составило 10:25:1, что говорит о нарушении почвенного баланса и, соответственно, низкой супрессивности почвы.

После применения биологической системы защиты картофеля наблюдалось изменение микологического состава почвенной биоты. В повторном анализе почвы не обнаружены грибы рода Alternaria, однако отмечено незначительное повышение количества Fusarium sp. Оптимальное соотношение грибов рода Penicillium, Aspergillus и Trichoderma достигнуто не было, но наблюдалась положительная динамика: количество Penicillium sp. снизилось до 0,10 тыс. шт./г почвы, Aspergillus sp. до 0,45 тыс. шт./г почвы и увеличилось содержание Trichoderma sp. до 0,10 тыс. шт./г почвы, их соотношение стало 1:4,5:1 (рис. 1).

Результаты микологического анализа почвы

Рисунок 1 - Результаты микологического анализа почвы

 

После применения системы химической защиты картофеля отмечено снижение количества грибов как патогенных, так и супрессивных. В целом, при продолжении использования биологической системы защиты картофеля возможно полное восстановление почвенного баланса микроорганизмов.

11 мая 2020 года в системе биологической защиты проводилось профилактическое опрыскивание молодых растений картофеля биологическим фунгицидом БФТИМ КС-2,Ж. В этот же день в системе химической защиты также провели обработку фунгицидом Ридомил Голд МЦ, ВДГ в профилактических целях.

Повторную обработку фунгицидами проводили через 10 дней после первой (21.05.2020). В варианте с биозащитой также применили препарат БФТИМ КС-2,Ж, а в варианте с химзащитой использовали фунгицид Танос, ВДГ. Через 10 дней после последней обработки фунгицидами проведено измерение биометрических показателей (рис. 2).

Биометрические показатели картофеля сорта Арроу, Краснодарский край, 2020 г.

Рисунок 2 - Биометрические показатели картофеля сорта Арроу,
Краснодарский край, 2020 г.

 

Отмечено, что применение биологической системы защиты стимулировало активный рост биомассы растений картофеля. Количество стеблей было больше более чем в 2 раза по сравнению с контрольным вариантом опыта, и выше на 25,0% по сравнению с вариантом опыта с химической системой защиты. Высота растений в вариантах опыта с биологической и химической системами защиты различалась незначительно, разница с контролем составила 6,4-7,3%.

Также, при проведении фитосанитарного мониторинга растений на всех опытных участках отмечено небольшое количество личинок колорадского жука и проведена обработка препаратом Инсетим, Ж в варианте опыта с биологической системой защиты. Так как количество личинок не превышало ЭПВ, обработку химическим инсектицидом не проводили.

При уборке урожая картофеля оценивали влияние систем защиты на его структуру, урожайность и показатели качества (содержание крахмала, витамина С и нитратного азота).

При оценке структуры урожая отмечено, что общее количество клубней картофеля с одного куста в варианте с биологической системой защиты на 40,0% больше, чем в других вариантах опыта. Масса клубней с одного куста была выше на 12,4-61,7%, по сравнению с контролем и вариантом опыта с химической защитой. Разделение на фракции показало, что в контрольном варианте преобладали клубни мелкой фракции, в вариантах био и химзащиты - продовольственной. Однако несколько большей массой и количеством продовольственного картофеля отличился вариант с применением биологических препаратов.

Одним из основных показателей эффективности системы защиты являлась урожайность (рис. 3)

Урожайность картофеля сорта Арроу

Рисунок 3 - Урожайность картофеля сорта Арроу

 

При учете урожайности картофеля отмечена значительная разница между контролем и обеими системами защиты, прибавка урожая составила 157,3 ц/га (50,4%) и 128,0 ц/га (39,0%) и для биологической и химической систем, соответственно. Также отмечена существенная разница (22,8%) между химической и биологической системами защиты в пользу последней.

Качество картофеля определяется содержанием крахмала, нитратов и витамина С в клубнях (таблица 2).

Таблица 2 - Качественные показатели урожая картофеля сорта Арроу

Вариант Нитратный азот, мг/кг Содержание витамина С,
мг/100 г сырого в-ва
Содержание крахмала,%
Контроль 118 4,4 20,8
Биологическая система защиты 138 9,3 21,3
Химическая система защиты 187 7,9 21,2

 

Предельно допустимое содержание нитратов в картофеле не должно превышать 250 мг/кг. Согласно этому во всех вариантах количество нитратов находилось в пределах нормы, однако самым высоким (187 мг/кг) оно было в варианте с химической системой защиты, а наименьшим (118 мг/кг) - в контроле. По содержанию витамина С отличился вариант с применением биологической защиты (9,3 мг/100 г сырого в-ва). В контрольном варианте содержание витамина С было значительно ниже, чем в обоих вариантах защиты, и составило 4,4 мг/100 г сырого в-ва. По содержанию крахмала все варианты находились на одном уровне. Его количество варьировало в пределах от 20,8% до 21,3%.

Conclusion

Определено, что применение биопрепаратов несколько выровняло баланс почвенных микроорганизмов, в том числе отмечено повышение содержания Trichoderma sp. Применение биологических препаратов также оказало положительный эффект на увеличение биометрических показателей растений картофеля, структурные показатели урожая, урожайность, качество клубней картофеля.

Funding

The research was carried out in accordance with the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of research on the topic No 0686-2019-0008.

References

1. P.R. Birch, G. Bryan, B. Fenton, E.M. Gilroy, I. Hein, J.T. Jones, A. Prashar, M.A. Taylor, L. Torrance, I.K. Toth, Food Secur., 4, 4, 477-508 (2012)

2. S. Diallo, A. Crépin, C. Barbey, N. Orange, J.F. Burini, X. Latour, FEMS microb. ecol., 75, 3, 351-364 (2011)

3. T.S. George, M.A. Taylor, I.C. Dodd, P.J. White, Potato Res., 60, 3, 239-268 (2017)

4. P. Kromann, T. Miethbauer, O. Ortiz, G.A. Forbes, Int. Pest Manag. 245-268 (2014)

5. M. Kołodziejczyk. Acta Agroph., 25, 1, 59-71 (2018)

6. M. Leonel, E.L. Do Carmo, A.M. Fernandes, R.P. Soratto, J.A.M. Ebúrneo, É.L. Garcia, T.P.R. Dos Santos, J. Food Sci. Technol. 54, 8, 2372-2378 (2017

7. M. Naumann, M. Koch, H. Thiel, A. Gransee, E. Pawelzik, Potato Res., 63, 1, 121-137 (2020)

8. S.K. Shakir, S. Irfan, B. Akhtar, S. ur Rehman, M.K. Daud, N. Taimur, A. Azizullah, Ecotoxicology, 27, 7, 919-935 (2018)

9. I.A. Denisenkov, Ach. sci. technol. AIС, 32, 3, 76-78 (2018)

10. S. Sharma, R. Kooner, R. Arora, 45-66 (2017)

11. J.S. Okonya, J. Kroschel, BioMed Res. Int., 759049 (2015)

12. H.F. Liu, X.J. Xue, Y. Yu, M-M. Xu, Ch-Ch. Lu, X-L. Meng, B-G. Zhang, X-H. Ding, Zh-H. Chu, Mol. Plant Pathol., 21, 5, 636-651 (2020)

13. B. Cwalina-Ambroziak, M.M. Damszel, M. Glosek-Sobieraj, J. Plant Prot. Res., 55 4, 389-395 (2015)

14. L.P. Plekhanova, S.A. Buldakov, Int. Res. J., 9, 87, 28-33 (2019).

15. S.N. Nekoval, A.V. Belyaeva, A.E. Sadovaya, I.S. Fedoryanskaya, Ach. sci. technol. AIС, 34, 11, 54-58 (2020)

 

Svetlana Nekoval

Светлана Нековаль

8(903)455-11-03

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Biological Plant Protection» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» PhD, Senior Researcher, Head of the Laboratory of Tomato genetic collection Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией генетической коллекции томата

 

Anastasia Sadovaya

Анастасия Садовая

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Biological Plant Protection» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» Junior Researcher laboratory of Standardization and Quality Control of Biological Plant Protection Products Младший научный сотрудник лаборатории стандартизации и контроля качества биологических средств защиты растений

 

Arina Churikova

Арина Чурикова

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Biological Plant Protection» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» Junior Researcher laboratory of Design of Agroecosystems for Organic Farming Technologies Младший научный сотрудник лаборатории конструирования агроэкосистем для технологий органического земледелия

 

Irina Fedoryanskaya

Ирина Федорянская

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Biological Plant Protection» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» Junior Researcher laboratory of Design of Agroecosystems for Organic Farming Technologies Младший научный сотрудник лаборатории конструирования агроэкосистем для технологий органического земледелия

 

Irina Makarova

Ирина Макарова

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Research Center of Biological Plant Protection» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» Junior Researcher laboratory of Tomato genetic collection Младший научный сотрудник лаборатории генетической коллекции томата

Наверх