УДК 631.811.98:565.14
ПРЕПАРАТЫ-ФИТОАКТИВАТОРЫ НА ОСНОВЕ ПОЧВЕННЫХ
ОЛИГОХЕТ
И.Ю. Бобрешова, Т.А. Рябчинская, Г.Л. Харченко, Н.А. Саранцева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений» (Российская Федерация)
vniizr_direktor@mail.ru
В последнее десятилетие резко возрос интерес исследователей к проблеме повышения адаптационных возможностей растений. Одним из приемов, повышающих устойчивость растений к патогенным микроорганизмам, является индукция приобретённого иммунитета или фитоиммунокоррекция, основанная на тех же принципах, которые действуют в природных условиях. Этой цели служит использование различных препаратов-фитоактиваторов биогенного (микроорганизмы и их метаболи-ты) и абиогенного происхождения (синтезированные соединения, обладающие элиситорным действием).
В нашей стране на основе микроорганизмов-антагонистов фитопатогенов созданы различные биофунгициды с фитоактивирующими свойствами (Планриз, Гамаир, Алирин-Б и др.) и препараты группы регуляторов роста (Гибберсиб, Иммуноцитофит, Силк, Эпин-Экстра и др.). Особенностью действия препаратов-фитоактиваторов является их полифункциональность, а именно, воздействие на разнообразные биохимические и физиологические процессы, способствующие индукции комплексной неспецифической устойчивости к патогенным микроорганизмам и неблагоприятным погодным факторам среды, а также активизирующие рост и развитие растений.
Помимо низкой токсичности (III-IV класс опасности), препараты данной группы характеризуются также относительно низкой себестоимостью при наработке. Но зачастую их производство требует дорогостоящего оборудования и высоких затрат труда. Актуальным является поиск новых видов биопродуцентов фитоактиваторов, производство которых будет обладать более низкой трудозатратностью, а применение – достаточно высокой эффективностью и экологической безопасностью. При этом, учитывая сложные механизмы действия препаратов-фитоактиваторов, не-обходимо тщательное изучение всех особенностей их применения и разработка научно-обоснованных технологических регламентов использования в практике растениеводства. Данные препараты зачастую могут представить альтернативу химическому методу, функционально заменяя значительно более токсичные фунгициды, способствуя при комбинации этих средств снижению норм их расхода и токсической нагрузки на агроценозы.
В течение ряда лет во ВНИИЗР осуществляется разработка новых биологических препаратов-фитоактиваторов на основе новых биопродуцентов – почвенных олигохет (Стиммунол, Стиммунол ЕФ).
Известно, что в теле дождевых червей содержится большое количество биологически активных веществ: витамины группы В, аминокислоты, амины карбоновых кислот, олигосахариды, глюкозиды, гликопротеины и др. [1, 2]. Отдельные экзогенные аминокислоты, воздействуя на растения, вызывают усиление их устойчивости к различным стрессовым факторам [3-5]. Имеются также данные об элиситорной роли свободных аминокислот, выделенных из культуральной жидкости грибов, однако, они относились к D-стереоизомерной группе [6].
Лабораторные исследованиях показали, что ряд веществ, идентифицированных в экстрактах биомассы олигохет Nicodrilus caliginosus обладает иммуно- и ростстимулирующими свойствами, среди них – 7 видов аминокислот L-группы, N-изопропилэтилендиамин и др., что может служить доказательством участия их в работе сигнальных систем клеток. Активным комплексом препарата является композиция различных природных лигандов-элиситоров.
Характер действия и эффективность препарата Стиммунол на основе экстрак-та биомассы почвенных олигохет вида Nicodrilus caliginosus изучали в полевых ус-ловиях на опытных полях ОНО ОПХ ВНИИСС (п. Рамонь) и в хозяйствах Воронежской области. Параллельно разрабатывалась препаративная форма препарата.
Исследования на ячмене яровом показали, что целесообразно однократное применение Стиммунола или при обработке семян, или в фазу выхода в трубку. Предпосевная обработка (2,5-5 мл/т д.в.) способствовала снижению развития корневых гнилей на 25-47 %, пятнистостей листьев – на 10-25 %. За счет полифункционального действия препарата прибавка урожая составляла 2,5-6,4 ц/га (4-15 %). Однократное опрыскивание посевов в фазу выхода в трубку в нормах расхода 2,5 и 10 мл/га позволяло повысить продуктивность культуры соответственно на 22 и 11 %. При этом на фоне небольшого и среднего уровня развития заболеваний биологическая эффективность в отношении корневых гнилей составляла 23-73 %, мучнистой росы – 42-53 %, сетчатой пятнистости – 12,0-33,3 %. При применении Стиммунола усиление ростовой активности проявлялось в увеличении различных показателей относительно контрольных значений: количества продуктивных стеблей, высоты растений, длины колоса и количества зерен – на 5-11 %, массы 1000 зёрен – на 3-6 %, площади предфлагового листа – на 12-23 %. Двукратное использование препарата при обработке семян и вегетирующих растений существенно не повышало продуктивность культуры, хотя иммунизирующее действие его было достаточно вы-соким.
При обработке вегетирующих растений озимой пшеницы в фазу кущения или выхода в трубку (1,5-2,5 мл/га по д.в) иммунизирующее действие Стиммунола проявилось в снижении развития корневых гнилей на 9-95 %, мучнистой росы – на 14-29 %, септориоза – на 25-50 %, бурой ржавчины – на 19-56 % (развитие заболеваний в контроле 7-9 %). Прибавка урожая до 26-28 % достигалась за счет увеличения густоты стояния растений на 20-31 %, продуктивной кустистости – на 11-20 %, ассимиляцион-ной поверхности растений – на 20-25 %. Наблюдалась также тенденция увеличения содержания в зерне белка (на 2-3 % ) и клейковины (на 1-4 %).
Обработка семян сахарной свеклы Стиммунолом в норме расхода 0,5 мл/т по д.в. за счёт фунгистатического действия способствовала снижению развития возбудителей довсходовой формы корнееда (в основном рода Phoma, Pythium, Fusarium) на 39 %. Общий защитный (фунгистатический и иммунизирующий) эффект достигал 37 % при развитии болезни в контроле не более 24 %. Двукратное использование препарата в период вегетации в фазы 5-6 пар настоящих листьев и смыкания растений в рядках (от 3,3 до 10 мл/га по д.в.) снижало развитие мучнистой росы на 24- 68 %, причем с увеличением дозировки препарата его эффективность и эффект пролонгирования относительно данного заболевания снижался. В целом, увеличение средней массы корнеплода в вариантах с применением Стиммунола по отношению к контролю составляло от 8 до 28 %. За счёт полифункционального действия препарата в опытных вариантах прибавка урожая составлял от 4 до 16 т/га (6-38 %).
Высокую эффективность Стиммунол показал на картофеле. При предпосадочной обработке клубней за счет усиления клубнеобразовательного процесса и увеличения средней массы клубней прибавка урожая, в зависимости от используемой дозировки (1,5-4,5 мл/т по д.в.), составляла 12-37 %. При этом, снижение пораженности клубней нового урожая ризоктониозом достигало 40-71 %, фитофторозом – 42-58 %, паршой обыкновенной – 69-76 %. При однократной обработке вегетирующих растений картофеля наблюдалось снижение пораженности растений различными заболеваниями в период вегетации от 19 до 91 %, а снижение вредоносности ризоктониозом на клубнях составляло 36-67 %. В результате было достигнуто повышение урожайности клубней до 49 % (на неудобренном фоне).
Использование Стиммунола при опрыскивании вегетирующих растений томатов в фазу начала цветения в норме 5 и 10 мл/га (по д.в.) позволило увеличить урожайность культуры на 14 и 29 % соответственно. При этом средняя масса одного плода достоверно не увеличивалась относительно контроля, но процент завязавшихся плодов был на 11 и 44 % выше, чем в контроле. Препарат значительно (на 67- 71,0% ) снизил пораженность плодов вершинной гнилью.
На клевере при обработке растений Стиммунолом (2,5-10 мл/га) в фазу отрастания после перезимовки за счет увеличения количества продуктивных стеблей на 26- 44 % и высоты растений на 5-6 % повышение урожайности зеленой массы составило 33-52 %. Генеративная продуктивность растений (количество образующихся бутонов) увеличилась на 24-34 %.
Эффективность препарата возрастала в условиях действия негативных факто-ров среды и при стрессовых состояниях растений, что свидетельствует о его высоких адаптогенных свойствах. Установлено также усиление под действием Стиммунола иммунитета к различным вредным насекомым, например, к злаковым мухам и блошкам на зерновых культурах. Снижение вредоносности их в различных опытах после обработки растений препаратом составляло от 8-15 (блошки) до 46-76 % (злаковые мухи).
В лабораторных и полевых исследованиях было обнаружено явление эпигенетического наследования приобретенных полезных свойств после обработки Стиммунолом материнских растений в следующей репродукции ярового ячменя. После предпосевной обработки семян это явление было более выраженным, отмечалось сохранение и в некоторых случаях даже повышение иммунного статуса растений по отношению к комплексу болезней. Сохранился и полифункциональный эффект, который выразился в увеличении урожайности относительно контроля (та же репродукция растений без предобработки) на 12-18 %.
Многокомпонентность природной композиции препарата Стиммунол, с одной стороны, обеспечивает полифункциональность его действия на растения, с другой стороны, – дает возможность поддерживать эффективность, осуществляемую по многоканальным связям. Наличие в нем большого количества веществ, обладающих элиситорным действием, обеспечивает работу широкой сети сигнальных систем, которые частично перекрывают друг друга, оказывая ингибирующий эффект по определенному направлению действия или определенное синергирующее воздействие на растения. Взаимосвязь различных сигнальных путей может быть достаточно сложной [7,8], что требует изучения действия препарата на разных культурах и в различных условиях. Сходство механизмов работы и «взаимозаменяемость» различных компонентов препарата по характеру действия на растения обеспечивает относитель-ную его стабильность и длительный срок сохранения активности (до 5 лет).
В дальнейших наших исследованиях было установлено, что при массовом воспроизводстве вида Nicodrilus caliginosus, на основе которого был разработан препарат Стиммунол, имеются существенные трудности, поскольку он обладает высо-кой миграционной активностью и покидает места резервации в условиях повышенных температур. Была предпринята попытка использования в качестве биопродуцента Стиммунола другого вида дождевых червей, технологически более удобного для массовой наработки биоматериала (вид является объектом патента).
Необходимо было изучить возможность использования этого вида для созда-ния новой ПФ Стиммунола с условным названием Стиммунол ЕФ.
Применение Стиммунола ЕФ на яровой пшенице в фазу выхода в трубку на фоне слабого развития заболеваний способствовало повышению устойчивости растений к болезням от 16 до 75 % в зависимости от нормы расхода, а также к повреж-дению клопом вредной черепашкой – в 1,1-3,5 раза. За счет полифункционального действия получена достоверная прибавка урожая (3,9 ц/га или 8,2% ) при нормах расхода 20 и 40 мл/га.
Предпосевная обработка семян ярового ячменя Стиммунолом ЕФ способствовала развитию пролонгированного иммунитета по отношению к комплексу заболеваний на достаточно высоком инфекционном фоне (развитие в контроле 32-36 %). Эффективность против корневых гнилей достигала 78-86 %, сетчатой пятнистости – 10-34 %. За счет защитного и рострегулирующего действия фитоактиватора достоверная прибавка урожая (13,0 и 7,7% ) получена в вариантах с нормами расхода 10 и 40 мл/т.
Обработка Стиммунолом ЕФ вегетирующих растений ярового ячменя (фаза выход в трубку) индуцировала иммунные реакции растений в отношении различных заболеваний. Снижение поражённости корневыми гнилями и сетчатой пятнистостью на высоком инфекционном фоне (31-43% ) составляло 11-37 %, поврежденности растений вредной черепашкой достигало 29 %. Достоверная прибавка урожая – 4,9 (8,5% ) и 6,7 ц/га (11,6% )была получена в вариантах при нормах расхода Стиммунола ЕФ 30 и 50 мл/га.
Таким образом, исследования показали, что новые препараты-фитоактиваторы на основе почвенных олигохет обладают полифункциональным действием широкого спектра, проявляющимся на различных сельскохозяйственных культурах. В отдельных случаях они могут стать альтернативой химическому методу защиты растений от комплекса вредных объектов. Зачастую при недостаточно высоком защитном эффекте потери от вредных объектов существенно перекрывают-ся достигнутой прибавкой урожая.
Литература 1. Гаврилов К.И. Дождевые черви – продуценты БАВ. // Журнал общей биологии. 1963, № 24, в. 2, с. 149-154.
2. Игонин А.М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей. – М., 1995, 87 с.
3. Британов Е.А. Биологическая роль пролина – М.: Наука, 1975, 170 с.
4. Пат. 2253223 Российская Федерация. Способ защиты растений от высокотемпера-турного стресса / Мелихов В.В., Панфилова О.Н., Каренгина Т.В.
5. Пат. 2239299. Российская Федерация / Ткачук О.А., Орлов А.Н., Надежкин С.М.
6. Сокирко В.П., Вовчук С.В., Гаврилов А.А. Препаративное выделение индуктора устойчивости пшеницы к Fusarium graminiarum Schwabe из культуральной жидкости штамма гриба Aspergillus spp. Raher et Fennel //Агрохимия, 1997, № 10, с. 59-61.
7. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. – М: Наука, 2002, 294 с.
8. Дмитриев А.П. Сигнальные молекулы растений для активации защитных реакций в ответ на биотический стресс. // Физиология растений, 2003, т. 50, № 3, с. 465-474.
Кey words: earthworms, immunizing activity, fungistatic effect, growth regulation, control effect, seed treatment, foliar spraying, dosage.
Abstract
The effectiveness is shown of a new biological preparation on the basis earth-worms. The immunostimulant, growthstimulan, fungistatic and antistressant effects of preparation is shown at use of low dosages, raising of crops yields on 30 % and more.
|