Влияние приемов обработки в условиях мульчирования почвы на микромицетный состав при возделывании зерновых культур

Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола

Влияние приемов обработки в условиях мульчирования почвы

на микромицетный состав при возделывании зерновых культур

В статье рассмотрен вопрос влияния обработки в условиях мульчирования почвы на микромицетный состав и ризосферу зерновых культур, выявлен видовой и численный состав микромицетов ризосферы ячменя. Изучено влияние их на обработку почвы, заболевание корневой гнили и фитосанитарное состояние посевов.

Ключевые слова: микроорганизмы, ризосфера, микрофлора, патогены, сапротрофы, грибы-антагонисты, фитопатогенный потенциал, фитосанитарное состояние посевов.

УДК 631.5:632.4:633.1

О. Г. Марьина-Чермных, Г. С. Марьин, Н. Э. Прозоров

В настоящее время уже накоплен богатый фактический материал, свидетельствующий о том, что уровень видового разнообразия микробного сообщества почвы можно рассматривать в качестве одного из наиболее важных критериев устойчивости основных экологических функций почвы.

Любое воздействие на почву приводит к изменению ее свойств. Наибольшим изменениям при любом воздействии на почву подвергаются живые организмы, которые ее населяют. Фактором, в большей степени влияющим на свойства почвы, является и ее обработка. Как и другие звенья системы земледелия, она преследует две цели: повысить эффективное плодородие почвы и создать наиболее благоприятные условия для роста и развития растений. В то же время многие проблемы современного земледелия связаны с обработкой почвы. Большие затраты энергии, ускоренная минерализация гумуса, развитие эрозионных и дефляционных процессов, уплотнение почвы и т. п. во многом связаны с интенсивным характером обработки почвы.

В наших исследованиях обработка почвы рассматривалась с точки зрения происходящих в ней биологических процессов. Так как наиболее интенсивно микробиологические процессы в почве протекают в зоне распространения корней растений, поиск основных критериев видового разнообразия микроорганизмов проводили посредством микробиологического анализа ризосферы.

Одной из причин массового поражения сельскохозяйственных растений корневой гнилью является низкая активность ризосферной микрофлоры. Нормальная жизнедеятельность растений связана с хорошим развитием микрофлоры ризосферы, которая способствует выделению некоторых физиологически активных веществ и улучшению минерального питания растений, а также

обеспечивает защиту подземных органов растений от почвенных патогенов, за счет повышения активности микроорганизмов-антагонистов. Микроорганизмы ризосферы питаются корневыми выделениями и, в свою очередь, выделяют метаболиты или синтезируют доступные для растений питательные вещества.

Наши исследования показали, что в зависимости от приемов обработки почвы меняется и видовой, и численный состав микромицетов в ризосфере зерновых культур.

Так, в ризосфере ячменя, выращиваемого после яровой пшеницы, в результате проведенных анализов, был выявлен следующий состав микро-мицетов: патогены: Fusarium (F. heterosporum Hees, F. sporotrichiella Bilai, F. culmorum Sacc., F. oxysporum Sch., F. graminearum Sch.); Bipolaris sorokiniana Sacc. и Alternaria (A. alternata Fr., A. tenuissima (Fr.), A. radicina Meier); сапротрофы: Aspergillus (As. niger van Tiegh, As. repens D. B., As. fumigatus Fres, As. clavatus Desm); Penicillium (Penicillum freguintans Westl., P. digitatum Sacc, P. brevi-compactus Dierckx, P. claviforme Bai, P. casei Staub, Penicillum funiculosum Thom., Penicillum viridicatum Westl.); Mucor piriformis Fisch. и Rhizophys nigricans Ehr.; антагонисты: Trichoder-ma lignorum Tode. Harz.

Грибы из рода Penicillum составили наибольшее количество. Частота встречаемости этих грибов была 100 %, из общего количества: 31-52 %. Грибы данного рода являются типичными для дерново-подзолистой почвы. На варианте вспашка в фазе всходов ячменя их было выявлено наибольшее количество - 31 %. Также большую часть занимают грибы из рода Fusarium (рис. 1). Случайными же в данной почве были грибы из рода B. Sorokiniana, их частота встречаемости была на уровне 3-5 %, в зависимости от вариантов опыта.

1,7

Pénicillium  Rhizopus  Mucor

и Aspergillus  Fusarium  Alternaria

B. sorokiniana

Рис. 1. Доля выявленных грибов в почве (вспашка, фаза всходы), %

Варианты культивация и дискование почвы существенно изменяют микромицетный состав почвы, по сравнению с вариантом вспашка. Так в начале вегетации ячменя (рис. 2, 3) видно, что при культивации почвы количество грибов из рода Pénicillium spp. увеличилось, а количество грибов из рода B. Sorokiniana уже снизилась. Доля же грибов из рода Fusarium была на уровне варианта вспашка.

На варианте дискование доля патогенных грибов уменьшается и появляются грибы-антагонисты из рода Trichoderma. Увеличивается и доля грибов из рода Pénicillium spp. более чем в 1,5 раза, по сравнению с другими вариантами.

21

"Pénicillium  Rhizopus  Mucor

ш Aspergillus  Fusarium  Alternaria

B. sorokiniana

Рис. 2. Формирование микромицетного комплекса в почве (культивация, фаза всходы), %

Penicillium  Rhizopus  Mucor

Aspergillus  Fusarium  Alternaria

Trichoderma

Рис. 3. Формирование микромицетного комплекса в почве при дисковании (фаза всходы), %

Способ обработки почвы оказывает существенное влияние и на микромицетный состав почвы (табл. 1), где численность микроорганизмов в период вегетации больше, начиная с фазы всходов до молочной спелости. В фазе колошения состав микроорганизмов увеличивается, по сравнению с фазой всходов, в 1,3-1,6 раза. В фазе молочной спелости также происходит увеличение микроорганизмов в 1,8-2,2 раза, по сравнению с началом вегетации.

Вариант дискование играет положительную роль в улучшении фитосанитарного состояния почвы ячменя. При дисковании солома предшествующей культуры остается на поверхности почвы, где развиваются сапротрофные и антагонистические грибы, которые в свою очередь способствуют снижению количества патогенных грибов.

Таблица 1

Динамика микромицетного состава в ризосфере ячменя в зависимости от обработки почвы, тыс. КОЕ/ г почвы, 2011-2013 гг.

Варианты Всего грибов В т. ч. патогенов В т. ч. сапротрофов

Fusarium spp. B. sorokiniana Alternaria spp. & p и Л s Mucor & p s 1 Trichoderma

Всходы

Вспашка 58,4 16,7 1,8 1,о 7,3 8,8 4,5 18,3 о

Культивация 75,3 21,9 о,8 1,1 12,2 5,4 6,2 27,7 о

Дискование 78,3 7,8 о 1,о 13,5 4,5 6,6 4о,4 4,5

Колошение

Вспашка 96,4 29,2 1,8 2,3 15,3 7,7 8,8 31,3 о

Культивация Ю8,5 29,2 1,5 о,8 22,4 12,2 6,1 36,3 о

Дискование Ю7,8 13,5 1,3 1,6 24,3 1о,2 6,6 39,3 11,о

Молочная спелость

Вспашка 128,6 34,5 2,7 3,5 24,8 12,1 1о,4 4о,6 о

Культивация 145,1 32,6 2,3 3,1 28,7 12,5 16,4 47,3 2,2

Дискование 135,4 13,3 2,4 3,3 24,5 13,3 8,8 45,3 24,5

Из таблицы 1 видно, что в фазе всходов на культивации увеличилась численность грибов из рода Fusarium на 5,2 тыс. шт. на 1 г почвы, по сравнению с вариантом вспашка, а на варианте дискование

их количество снизилось в 2 раза. В фазы колошения и молочной спелости на вариантах вспашка и культивация их количество было на одинаковом уровне. Хотя на варианте дискование в фазе колошения оно снизилось в 2 раза, а в молочную спелость - почти в 3 раза.

На всех вариантах дискование наблюдается увеличение грибов-антагонистов из рода Trichoderma lignorum (Tode) Harz, особенно в фазе молочной спелости, где их количество увеличилось в 5,5 раз.

Развитие корневой гнили ячменя зависит от численности патогенных микроорганизмов в почве, которые в свою очередь так же зависят от количества сапротрофов и антагонистов (табл. 2). В начале вегетации наибольшее соотношение сапротроф/ патоген наблюдается на варианте дискование - 7,9, по сравнению с другими вариантами это соотношение увеличилось в 4,0 и 3,7 раз. В середине вегетации (в фазе колошения) соотношение сапро-троф/патоген на варианте дискование увеличилось по сравнению с вариантом вспашка в 2,9 раз, а на варианте культивация - в 2,3 раза.

В фазе молочной спелости максимальное количество патогенов было на варианте вспашка, это по сравнению с вариантом культивация больше на 2,7 тыс. шт. на 1 г почвы, а по сравнению с дискованием в 2 раза.

Таблица 2

Структура микромицетного состава почвы в ризосфере ячменя в различные фазы развития, 2011-2013 гг.

Варианты Патогены, тыс. шт./г почвы Сапротрофы, тыс. шт./г почвы Сапротрофы/ патогены

Всходы

Вспашка 19,5 38,9 2,0

Культивация 23,8 51,5 2,1

Дискование 8,8 69,5 7,9

Колошение

Вспашка 33,3 63,1 1,9

Культивация 31,5 77 2,4

Дискование 16,4 91,4 5,5

Молочная спелость

Вспашка 40,7 86,9 2,1

Культивация 38,0 107,1 2,8

Дискование 19,0 116,4 6,1

Наибольшее количество сапротрофов было на варианте дискование, по сравнению с культивацией увеличение было на 9,3 тыс. шт. на г почвы, а с вариантом вспашка - на 29,5 тыс. шт. на г почвы, соотношение сапротроф/патоген превышает в 2,9 и 2,2 раза, соответственно.

Все это говорит о том, что на вариантах дискование увеличивается количество сапротрофных и антагонистических грибов, которые оказывают губительное действие на патогенную микрофлору. В результате численность патогенов в почве снижается, растения лучше развиваются и образуют большое количество корневых выделений, которыми и питаются сапротрофы. Следовательно, вследствие снижения конкуренции за питательный субстрат численность сапротрофов увеличивается, что в свою очередь оказывает положительное действие на фитопатогенный потенциал и фитосанитарное состояние посевов.

Ш

1. Алметов Н. С., Горячкин Н. В. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от предшественников, удобрений и биопрепарата // Вестник Марийского государственного университета. 2013. № 11. С. 7-9.

2. Богачук Н. И., Марьин Г. С., Марьина-Чермных О. Г. Для снижения развития корневой гнили // Защита и карантин растений. 2014. № 1. С. 22-23.

3. Богачук Н. И., Марьин Г. С., Марьина-Чермных О. Г. Влияние мульчирования и обработки почвы на фитосани-тарное состояние и урожайность яровой пшеницы // Вестник Марийского государственного университета. 2013. № 12. С. 19-22.

4. Марьина-Чермных О. Г. Биоэкологическое обоснование защиты зерновых культур от корневых гнилей на северо-востоке Нечерноземной зоны РФ: автореф. ... д-ра биол. наук. Йошкар-Ола, 2008. 42 с.

5. Рудаков О. Л. Микофильные грибы, их биология и практическое значение / АН СССР. Ин-т микробиологии. М.: Наука, 1981.

6. Терещенко Н. Н., Бубина А. Б. Микробиологические критерии экологической устойчивости почвы и эффективности почвозащитных технологий // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2009. № 3 (7). С. 42-62.

1. Almetov N. S., Goryachkin N. V. ип^аущ^' i касИе81:уо 7ета уагоуоу р8Иет18у V 7ау18гто8Й о1 рге<18Ье811Уепшкоу, МоЬгету i Ыоргерага1а // Уе81:шк Мапу8к^о gosudarstvennogo итуеге^а. 2013. № 11. S. 7-9.

2. Bogachuk N. I., Mar'm G. S., Mar'ma-Chetmnykh O. G. Б1уа snizheniya razvitiya kornevoy gnili // Zashchita i кагапйп rastemy. 2014. № 1. S. 22-23.

3. Bogachuk N. I., Mar'm G. S., Mar'ina-Chermnykh O. G. УНуаше mu1'chirovaniya i оЬгаЬо1М рос^у вд fitosamtarnoe sostoyanie i ил^аущ^' уаготоу pshemtsy // Vestnik Maгiyskogo gosudarstvennogo итуеге^а. 2013. № 12. S. 19-22.

4. Mar'ina-CHermnykh O. G. Bioekologicheskoe obosno-vanie zashchity zernovykh kul'tur ot kornevykh gniley na severo-vo-stoke Nechernozemnoy zony RF: avtoref. ... d-ra bi-ol. nauk. Yoshkar-Ola, 2008. 42 s.

5. Rudakov O. L. Mikofil'nye griby, ikh biologiya i prakti-cheskoe znachenie / AN SSSR. In-t mikrobiologii. M.: Nauka, 1981.

6. Tereshchenko N. N., Bubina A. B. Mikrobiologicheskie kriterii ekologicheskoy ustoychivosti pochvy i effektivnosti pochvozashchitnykh tekhnologiy // Vestnik Tomskogo gosu-darstvennogo universiteta. Biologiya. 2009. № 3 (7). S. 42-62.

O. G. Maryina-Chermnykh, |G. S. Maryin, N. E. Prozorov

Mari State University, Yoshkar-Ola

The influence of processing techniques in terms of mulching

on soil micromycete composition in the cultivation of grain crops

In the article the question of the treatment effect in terms of mulching on soil micromycete composition and rhizosphere of crops, the species and the composition of micromycetes of the rhizosphere of barley. Studied their effect on the soil, root rot disease and phytosanitary condition of crops.

Keywords: microorganisms, rhizosphere, microorganisms, pathogens, saprotrophs, mushrooms antagonists of phytopathogenic potential phytosanitary condition of crops.