Стиммунол

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТОВ-ФИТОАКТИВАТОРОВ
ИММУНИТЕТА И ПРОДУКТИВНОСТИ

Рамонь 2009

Методика комплексной оценки эффективности полифункционального действия фитоактиваторов предназначена для исследователей, занимающихся проблемами создания новых препаратов данной группы, а также разработки регламентов их практического использования в сельскохозяйственном растениеводстве. 

Авторы: ведущий научный сотрудник, доктор сельскохозяйственных наук Т.А. Рябчинская, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Г.Л. Харченко, старшие научные сотрудники Н.А. Саранцева и И.Ю. Бобрешова (ФГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений»), кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель Н.В. Панина (Воро нежский государственный педагогический университет). 
Методические указания рассмотрены и одобрены Учёным советом ФГНУ «ВНИИЗР» (протокол № 4 от 21.05.09 г.)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
КОПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
ФИТОАКТИВАТОРОВ
1. Зерновые культуры
1.1. Яровая пшеница
1.2. Яровой ячмень
2. Сахарная свекла
3. Кормовые культуры
3.1. Люцерна
3.2. Клевер
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

        В настоящее время в отечественном и мировом растениеводстве усиливается экологическая направленность фитосанитарных технологий. Одним из путей инновационного подхода разработки таких технологий является повышение адаптивных возможностей самих растений. Включение в системы защиты различных сельскохо-зяйственных культур новой группы препаратов-фитоактиваторов полифункционального действия (регуляторы роста растений и биофунгициды) является необхо-димым и важным элементом. Данные препараты усиливают природный иммунитет защищаемых растений как к различным патогенам, так и к стрессовым факторам среды при одновременном многостороннем положительном действии через гормо-нальную систему на рост и развитие растений, способствуя в конечном итоге значи-тельному повышению продуктивности, что в современных экологических условиях особенно важно. 
       Индукция иммунных и ростовых реакций растений под действием различных фитоактиваторов является очень сложным процессом, интегрирующим результатом огромного количества взаимодействующих биохимических и физиологических реакций. Создание полифункциональных препаратов с одной стороны, открывает перспективу одновременного многоцелевого управления устойчивостью растений к различным негативным факторам среды и продуктивностью растений, а с другой – усложняет разработку технологий их применения из-за недостаточности знаний ме-ханизмов и особенностей их действия на растения. 
       Все индуцируемые в растениях препаратами-фитоактиваторами процессы дозозависимы, в результате чего характер действия того или иного вещества с элиситорными свойствами резко меняется в зависимости от используемой его концентрации. Различные дозировки фитоактиватора могут в разной степени влиять также на эффективность его применения в зависимости от физиологического состояния рас-тений, фенологических фаз развития, уровня инфекционной нагрузки, погодных условий среды. 
       Основные механизмы действия полифункциональных фитоактиваторов за-ключаются в антистрессовой активности в отношении биотических (атаки фитопатогенов), абиотических (неблагоприятные погодные условия) и антропогенных (пестицидный стресс) факторов. Их применение можно определить как компенсацион-ную защиту растений. Высокие антидотные свойства препаратов с иммуно- и ростстимулирующими свойствами могут компенсировать недостаточные фунгистатиче-ские эффекты, вследствие этого основным критерием эффективности их должен служить показатель повышения продуктивности культуры. 
       Оценка биологической эффективности фитоактиваторов должна учитывать его стартовый и отдаленный (иммунизирующий) фунгистатические эффекты, что принципиально отличается от оценки действия химического фунгицида. Кроме того, помимо эффективности по целевому назначению, действие полифункциональных препаратов может иметь более широкий агроценотический эффект [1]. Так, было ус-тановлено, что обработка растений некоторыми препаратами-фитоактиваторами по-зволяет повышать устойчивость растений не только к возбудителям заболеваний, но и к вредным членистоногим [2, 3]. Данный агроценотический аспект необходимо также учитывать при оценке эффективности фитоактиваторов. 
       В связи с принципиально отличающимся механизмом действия препаратов-фитоактиваторов от большинства химических пестицидов, оценка их эффективности должна отличаться от традиционных методов определения эффективности других средств защиты растений. Существующие в настоящее время методики [4-6] не ориентированы на столь многосторонние эффекты, которые позволяют получить полифункциональные препараты. Вследствие этого, встает вопрос разработки новых методик, позволяющих объективно оценить эффективность препаратов-фитоактиваторов по различным направлениям их действия и в совокупности по комплексному эффекту. 

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
ФИТОАКТИВАТОРОВ

       Разработанная методика может быть использована при проведении любых ис-следовательских работ с препаратами, обладающими полифункциональным действием. Особенно важным представляется проведение исследований по данной методике при поисковых работах и первичных испытаниях препаратов-фитоактиваторов. 
       Как показывают наши многолетние исследования важнейшим фактором, определяющим механизм действия фитоактиватора, является его дозировка, а именно норма расхода на единицу посевного материала или на единицу обрабатываемых посевов (насаждений) в период вегетации. С увеличением дозировки препарата, обладающего элиситорной активностью, в работу последовательно включается все большее количество защитных механизмов растений, определяющих ход биохими-ческих реакций при участии различных экспрессированных генов, фитогормонов и их групп [7]. Это обусловливает особенность механизмов действия и различную эффективность в отношении разных показателей ее оценки в вариантах с разными нормами расхода фитоактиваторов. Вследствие этого, изучение широкого набора дозировок препаратов данной группы является наиболее важным моментом при раз-работке регламентов их практического применения. 
       На рисунке представлены результаты оценки фунгистатической и иммуномо-дулирующей активности фитоактиватора Альбит, ТПС при предпосевной обработке семян в различных дозировках по отношению к разным заболеваниям пшеницы яровой. Например, характер зависимостей иммунизирующей активности Альбита от дозировки относительно корневых гнилей и мучнистой росы был сходным, хотя общий эффект иммунизации против мучнистой росы был выше. Обратная зависимость отмечалась и в отношении других заболеваний: септориоз и гельминтоспори-озная пятнистость. Одна и та же норма расхода препарата, в частности 0,1 л/га, эф-фективна против одних заболеваний и менее результативна – в защите от других. 
       Аналогичные зависимости биологической активности препарата Альбит от норм его расхода при предпосевной обработке семян были выявлены и по другим направлениям его действия на растения (различные рострегулирующие эффекты). 

Рисунок. Биологическая эффективность (иммунизирующая активность) препарата Альбит, ТПС при предпосевной обработке семян в сдерживании развития различных заболеваний на пшенице яровой 

       Особенности действия фитоактиватора необходимо учитывать в течение всего периода вегетации в различных аспектах, что позволит определить все его потенциальные возможности в качестве защитно-стимулирующего средства. 
       Комплексная оценка полифункционального действия фитоактиваторов основывается на анализе результатов конкретных полевых опытов по балловой системе относительных оценок различных эффектов и используется только для сравнения различных вариантов в целях выбора наиболее перспективных для дальнейших исследований. Методика состоит из 7 последовательных этапов. 
       I. Получение фактических данных при проведении эксперимента, а именно определение показателей, характеризующих отдельные особенности рострегули-рующего, фунгистатического и иммунизирующего действия препаратов или отдельных регламентов их использования (дозировки, сроки, кратности обработок и т.д.). Такими показателями являются различные биометрические измерения (высота рас-тения, длина колоса, количество листьев, их площадь и т.д.), характеристики структуры урожая (количество продуктивных стеблей, густота стояния растений, число зерен в колосе, масса 1000 зерен и т.д.), характеристики отдельных физиологических процессов (скорость развития, активность фотосинтеза, количественные оценки состояния сосудистой системы различных органов растений), биологическая эф-фективность препаратов в отношении различных возбудителей заболеваний и в отдельных случаях – оценка сопряженного действия на другие компоненты агроценоза, в частности, влияние на устойчивость растений к вредителям. Для каждого вида культуры набор данных показателей различен и может дополняться в процессе ис-следований. 
       II. Получение исходных данных для расчета относительной эффективности вариантов по каждому изучаемому параметру. Все полученные фактические результаты математически обрабатываются и переводятся в относительные величины, а именно соотносятся в процентах к контролю. 
       III. Вычисление баллового значения результата, полученного в каждом опытном варианте. Конкретный балл полученного эффекта рассчитывается исходя из 3-балльного уровня оценки. Максимальному эффекту присваивается 3 балла, и по данной пропорции рассчитываются остальные показатели эффективности вариантов опыта. 
       IV. Качественная оценка величины достигнутого эффекта. С этой целью вводится коэффициент значимости (ранг) для каждого оцениваемого показателя, ис-ходя из важности его для увеличения урожая культуры и его качества. Каждому показателю присваивается коэффициент значимости от 1 до 5. Далее балл достигнуто-го результата в варианте умножается на коэффициент значимости (ранг). 
       V. Оценка экономического результата проводится по аналогичному методу. Экономический эффект рассчитывается эмпирически по разработанным и установленным нормативным показателям и общепринятым методикам, на основе величи-ны полученной прибавки урожая [8, 9]. Максимальное значение окупаемости затрат или рентабельности соответствует высшему баллу – 3, остальным значениям при-сваиваются баллы, рассчитанные из данного соотношения. Для расчета суммарного экономического эффекта полученные баллы умножаются на 3 (коэффициент значи-мости). 
       VI. Cуммарная оценка групповых показателей, характеризующих отдельные направления действия препарата: рострегулирующее, защитное (фунгистатическая и иммунизирующая активность), экономический эффект. 
       VII. Оценка активности действия препарата по определенному эффекту (рострегулирующий и защитный), а также общего полифункционального эффекта и комплексной эффективности, включающего и экономический показатель. 
       При определении полифункционального эффекта, складывающегося из ком-плекса рострегулирующих и защитных эффектов, следует соблюдать принцип равенства факторов. А именно, количество оцениваемых показателей по тому ил и иному направлению действия препарата может сильно различаться (например, 5 показателей по регуляции ростовыми процессами и 10 – по защитному действию). Вследствие этого, неправомерно проводить их сравнение по суммарному баллу. Это приведет к тому, что при суммировании показателей рострегулирующего или защитного действия балловая оценка необоснованно будет завышена. Чтобы избежать этого несоответствия, суммарный рострегулирующий и защитный эффекты переводятся в относительную величину путем деления суммы баллов с учетом коэффициента значимости на сумму рангов всех показателей, участвующих в оценке эффек-тивности по определенному направлению действия препарата. 
       Таким образом, для определения полифункциональной эффективности препарата оба суммарных показателя по отдельным направлениям его действия складываются при сохранении объективности оценки значимости каждого эффекта. 
       Конечные результаты оценки эффективности служат объективным чисто математическим решением вопроса: «что больше (лучше)». Разработанная методика позволяет устранить субъективизм при оценке общей эффективности препаратов и на основе математических расчетов четко выделить оптимальные варианты относительно того или иного направления их действия, а также оценить их комплексный относительный эффект. 
       Далее приводятся примеры расчетов относительного полифункционального и комплексного эффектов разных регламентов применения препаратов-фитоактиваторов на отдельных сельскохозяйственных культурах. 

 1 Зерновые культуры 

       Для наиболее объективной оценки полифункционального действия препаратов необходимо получение как можно большего количества показателей, характеризующих то или иное направление их биологической активности. 
       Для оценки эффектов фитоактиваторов, характеризующих процессы роста и развития растений зерновых культур, анализируются полученные при учетах и биометрических измерениях следующие показатели: 
на начальных фазах развития – лабораторная и полевая всхожесть, коэффициент кущения, масса одного растения; в более поздние фазы развития – площадь флагового или предфлагового (ячмень) листа; в период уборки урожая (на единицу площади) – густота стояния растений, количество продуктивных стеблей; в пробе растений измеряются: высота растений, длина междоузлий, толщина второго междоузлия (играет роль при усилении устойчивости растений к полеганию); определяются показатели, характеризующие структуру урожая – длина колоса, количество зерен в колосе, масса 1000 зерен, общая биологическая урожайность. 
       При оценке защитного эффекта анализируются показатели степени повыше-ния фунгистатической и иммунизирующей активности на основании стандартных учетов развития и распространения различных заболеваний и определения биологической эффективности. Например, на ячмене наибольшее значение имеют следую-щие заболевания: корневые гнили различной этиологии; болезни листьев: гельмин-тоспориозная и ринхоспориозная пятнистости, мучнистая роса, септориоз, ржавчина и др. 
       Установлено побочное действие препаратов-фитоактиваторов на устойчивость растений к внутристеблевым и другим вредителям (блошки, злаковые мухи) [2, 3]. Для оценки данного действия при учете пораженности растений корневыми гнилями анализируется и поврежденность мухами главных стеблей (в процентах) общая поврежденность растений блошками (в баллах). 
       Балловая оценка защитного эффекта осуществляется на основании достигну-того в опыте уровня биологической эффективности, рассчитанного по показателям интенсивности развития (распространенности) конкретного заболевания. Поскольку при низком развитии заболевания в контроле (1-3%) достигнутый относительно вы-сокий эффект – 50% соответствует абсолютному снижению развития всего на 0,5-1,5%, предлагается дифференцированная оценка биологической эффективности на различных инфекционных фонах. При относительно невысокой степени развития заболевания за высокий эффект фитоактиватора (оценка 3 балла) условно принимается эффективность 70%, при среднем и сильном проявлении его – 40%. 
       Для каждого заболевания оценка инфекционного фона может различаться, например, развитие 2% для головневых заболеваний относится к высокому инфекционному фону, а для мучнистой росы – к низкому. В отдельных случаях может быть получен более высокий эффект, чем условно принятый, в таком случае при оценке препарата выставляется оценка, превышающая 3 балла, соответственно принятой пропорции. 
       При наличии в опыте в качестве эталонного варианта химического фунгицида, его относительная эффективность оценивается исходя из соответствия: 95% эффективность – высшая 3-балловая оценка. 
Оценка комплексной эффективности фитоактиваторов не ограничивается ана-лизом показателей, представленных в нижеприведенных таблицах. На различных культурах можно проводить учёты и других показателей и биометрических измерений. Оценив на основе результатов специальных исследований или литературных данных, соответствующим коэффициентом значимости (рангом) каждый показатель в отношении увеличения урожайности культуры, их включают в расчет общей эффективности препарата. При этом, чем больше оцениваемых показателей, тем выше объективность данных исследований. Экономический эффект того или иного варианта опыта рассчитывается на основании абсолютных значений окупаемости затрат. 

1.1 Яровая пшеница 

Рассмотрим на примере результатов полевого опыта по изучению эффективности действия фитоактиватора Альбит, ТПС при предпосевной обработке семян яровой пшеницы расчет балловой оценки вклада каждого из исследуемых показателей в конечную эффективность препарата и определим оптимальные дозировки его по каждому направлению действия и по комплексному эффекту (таблицы 1, 2, 3). 
       В таблице 1 приведен пример расчета баллового значения результата, полученного в каждом опытном варианте по одному из показателей ростовой и защитной активности препарата Альбит при предпосевной обработке семян. 

Таблица 1 – Расчет баллового значения результата по отдельным показателям эффективности препарата Альбит 

* – развитие заболевания в контроле

Таблица 2 – Расчет относительных показателей эффективности препарата Альбит, ТПС на яровой пшенице при предпосевной обработке семян (2007 г.) 

Таблица 3 – Комплексная относительная эффективность полифункционального
действия препарата Альбит, ТПС на яровой пшенице
при предпосевной обработке семян (2007 г.)

       Фактические данные по лабораторной всхожести переводятся в относительную величину – увеличение в процентах к контролю. Затем, максимальному эффекту, достигнутому в опыте по данному параметру – 5,8% – присваивается 3 балла. Исходя из соответствующей пропорции пересчитываются данные по остальным ва-риантам опыта. 
       При оценке баллового значения эффективности по одному из показателей защитного эффекта (биологическая эффективность против корневых гнилей в фазу кущения) за максимальный эффект препарата принимается 95% – для химического протравителя и 70% – для фитоактиватора (на фоне слабого развития заболевания). Эти значения соответствуют высшему баллу результата – 3. Из данных пропорций рассчитываются балловые оценки во всех вариантах. Таким образом, для фитоактиватора максимальному эффекту 42,7% присваивается балл 1,8, для химического эталона – 61,3% – 1,7 балла. Аналогично проводится расчет по остальным вариантам опыта. 
       Расчеты по данному методу показали, что наибольший рострегулирующий эффект достигался при норме расхода Альбита 100 мл/т. По защитному действию отмечен плавный нарастающий эффект с увеличением дозировки препарата: от 1,0 до 2,1 балла, максимальный эффект при норме расхода препарата – 300 мл/т. 
       В целом по суммарному полифункциональному эффекту лучшими были дозировки препарата 100 и 300 мл/т (таблица 3). С учетом экономической эффективности, для достижения комплексного эффекта наиболее предпочтительны нормы расхода Альбита 40 и 100 мл/т. 
       В качестве следующего примера в таблице 4 и 5 приведены результаты расче-та полифункциональной эффективности препаратов группы биофунгицидов – Инте-грал, Ж и Фитоспорин-М, Ж по данным, полученным в полевом опыте по оценке различных технологических регламентов их использования. 
       Результаты расчетов показали, что использование Интеграла по регламенту: предпосевная обработка и однократное опрыскивание вегетирующих растений в норме расхода 2 и 3 л/га обеспечивает сходные по значениям ростактивирующий и защитный эффекты, соответственно, и аналогичное полифункциональное действие (таблица 5).Однако более высокая экономическая эффективность приема предпосевной обра-ботки семян Интегралом по сравнению с двукратным его применением по комплексной эффективности вывела данный вариант на лидирующее место. 
       Биофунгицид Фитоспорин-М при использовании различных регламентов практически по всем параметрам оценки эффективности уступал Интегралу. Более высокий рострегулирующий эффект данного препарата получен при двукратной об-работке посевов (предпосевная обработка семян + опрыскивание посевов в период вегетации), чем только при одной предпосевной обработке семян. Защитный эффект в обоих вариантах был одинаков, а с учетом экономической эффективности ком-плексный эффект разных регламентов применения препарата несколько изменился. Расчеты показали, что при недостаточно высокой прибавке урожая (0,8 ц/га) затраты на обработку вегетирующих растений не окупаются. Вследствие этого, несмотря на более высокую полифункциональную эффективность препарата при дополнительной обработке в период вегетации, использование ее, по результатам данного опыта, можно признать экономически нецелесообразным (таблица 5). 

Таблица 4 – Расчет относительных показателей эффективности препарата Фитоспорин-М, Ж и Интеграл, Ж на яровой пшенице (2006 г.)

="">

Таблица 5 – Комплексная относительная эффективность препаратов Фитоспорин-М, Ж и Интеграл, Ж при различных регламентах применения на яровой пшенице (предпосевная обработка семян + обработка растений в период вегетации) (2006 г.) 

1.2 Яровой ячмень

       Основные показатели для оценки комплексного (рострегулирующего, фунги-статического и иммунизирующего, экономического эффектов) действия препаратов-регуляторов роста растений рассмотрены в подразделе 1.1. 
       Пример расчета комплексной эффективности фитоактиватора Альбит-3, ТПС на яровом ячмене в 2007 году приведен в таблице 6. Согласно проведенным расчетам, приходим к выводу, что общее рострегулирующее действие препарата Альбит-3 с большей нормой расхода при обработке вегетирующих растений (100 мл/га) достигает наивысшего результата. Пропорционально выявленной зависимости возрастает и защитная активность препарата. В итоге комплексная эффективность препарата Альбит-3 с учетом экономического эффекта сохраняет ту же тенденцию. Можно проследить, за счет каких параметров оценки действия был достигнут тот или иной полученный результат каждого варианта (таблицы 6, 7). 

Таблица 6 – Расчет относительных показателей эффективности препаратов группы Альбит, ТПС на яровом ячмене (предпосевная обработка семян + обработка в фазу начала выхода в трубку, 2007 г.) 

Таблица 7 – Комплексная относительная эффективность препаратов группы Альбит, ТПС при двукратной обработке ярового ячменя  (предпосевная обработка + опрыскивание растений в фазу выхода в трубку, 2007 г.) 

       В таблицах 8 и 9 приведен расчет комплексной полифункциональной эффек-тивности нескольких технологических регламентов применения биофунгицидов Фитоспорин-М и Интеграл на яровом ячмене. Максимальный комплексный эффект Интеграла получен в варианте – 1,5 л/т + 3 л/га, который был достигнут за счет резкого повышения ростовой активности при достижении максимальных значений по 10 параметрам оценки (таблица 8). 
       По защитному действию все регламенты использования Интеграла показали практически сходный эффект. При применении Фитоспорина-М двукратно фунгистатическая активность несколько повышалась по сравнению с однократным его применением при обработке семян. Итоговые результаты комплексного действия показывают преимущество двукратного применения биофунгицидов Фитоспорин-М и Интеграл перед однократным использованием (обработка семян), в основном за счет более высоких рострегулирующих эффектов. 

Таблица 8 – Расчет относительных показателей эффективности препарата Фитоспорин-М, Ж и Интеграл, Ж на яровом ячмене (2006 г.)

Таблица 9 – Комплексная относительная эффективность биофунгицидов Фитоспорин-М, Ж и Интеграл, Ж при различных регламентах применения на яровом ячмене (предпосевная обработка семян + обработка растений в фазу кущения, 2006 г.)