Влияние экологических приёмов предпосевных обработок семян ячменя на поражённость листостеблевыми болезнями

Влияние экологических приёмов предпосевных обработок семян ячменя на поражённость листостеблевыми болезнями

Т.С. Нижарадзе, к.б.н., Самарская ГСХА

Проблема повышения посевных, урожайных качеств семян и адаптивных свойств растений, выращенных из них, получение экологически чистой продукции в настоящее время становится всё более актуальной.

По данным Всероссийского института защиты растений, потери урожая от болезней в целом по России за последнее десятилетие колебались в пределах 10,0%, а в отдельные годы они достигали 25,0% [1]. Кроме семенной инфекции, по мнению ряда авторов [2, 3], посевам зерновых стали серьёзно угрожать наземно-воздушные или листостеблевые возбудители, такие, как мучнистая роса, септориоз, гельминтоспориозная пятнистости.

Одно из важнейших мест в комплексе мероприятий по повышению эффективности сельскохозяйственного производства занимает работа с семенами, поскольку они являются носителями биологических и хозяйственных качеств растений и в значительной мере определяют качество и количество собираемого в итоге урожая. На современном этапе научно-технического развития происходит смена технологий и методов, обеспечивающих высокое качество обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Ведётся поиск новых, более эффективных способов борьбы с патогенами, обеспечивающих качественные показатели зерна и его экологическую безопасность. Всё большее распространение получает воздействие на семена физическими факторами с целью их стимуляции для ускорения роста, увеличения урожайности и повышения качества получаемой продукции. Особое место в ряду исследуемых физических воздействий занимают электрофизические факторы.

В настоящее время имеется большое количество данных о чувствительности микроорганизмов к электрофизическим воздействиям, в том числе

импульсным, — поляризация клеточных структур, локальный нагрев клетки, изменение мембранных потенциалов, пробой мембраны клетки и т.д., что в итоге ведёт к замедлению скорости роста и деления клеток и их гибели [4].

На бактериальную клетку, перемещающуюся в импульсном магнитном поле, оказывают воздействие сила тяжести, вандерваальсовы силы притяжения и отталкивания, сила Лоренца и выталкивающая сила, электростатическая и магнитодвижущая силы. Если итоговое силовое воздействие на микроорганизм превышает по абсолютному значению суммарную силу упругости клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, произойдёт разрыв оболочек, лизис и гибель клетки.

Известно, что при различных значениях характеристик электромагнитных полей, используемых для обработки посевного материала, меняются и эффекты его воздействия. При этом влияние оказывают силовые и энергетические характеристики полей, частота, характер изменения и время воздействия, кроме того, влияние могут оказывать также некоторые сопутствующие факторы. Но если обработке постоянными, высокочастотными и сверхвысокочастотными полями посвящено достаточно большое количество работ, то сведения об эффектах воздействия на семена импульсного магнитного поля практически отсутствуют, хотя и встречаются свидетельства того, что такого рода воздействие на посевной материал может давать существенный положительный эффект. Кроме того, имеются данные о том, что обоснованное совмещение предпосевной обработки биопрепаратом и стимуляции семян воздействием импульсного магнитного поля может значительно улучшить урожайные качества зерна.

Материалы и методы. Многолетние исследования (2000—2011 гг.) по сравнительному изучению физических (облучение семян различными режи-

мами электромагнитных волн КВЧ-диапазона и воздействие импульсного магнитного поля (ИМП)), биологических (обработка семян биостимуляторами Агат 25К и Экстрасол) и химических (Витавакс 200ФФ, Раксил, Дивиденд Стар и Круйзер) проводили на базе Самарской ГСХА, Поволжской академии телекоммуникаций и информатики и Самарского государственного аэрокосмического университета.

Мелкоделяночные полевые опыты закладывались на 8-м поле первого селекционного севооборота Поволжского НИИСС им. П.К. Константинова отделов яровой пшеницы и зернофуражных культур.

В задачи исследований входило определение целесообразности применения экологических приёмов предпосевной обработки и выявление наиболее эффективного режима физического воздействия на семена ячменя. Для сравнительной оценки воздействия физических способов в схему опыта были включены варианты с предпосевной обработкой семян биологическими и химическими препаратами.

Определяли эффективность следующих обработок семян ячменя перед посевом: 1) облучение семян электромагнитными волнами КВЧ-диапазона в течение 0,25; 0,5 и 0,75 часа; 2) воздействие ИМП (импульсного магнитного поля, W = 4,7 кДж; п = 5); 3) применение биостимуляторов Агат 25К (40 мл/т); Экстрасол (3 л/т); 4) применение фунгицидов Витавакс 200ФФ (3 л/т); Раксил (1,5 л/т); Дивиденд Стар (0,75 л/т); 5) комбинированная обработка: ИМП + Агат 25К (40 мл/т) + Круйзер.

Облучение семян электромагнитными волнами КВЧ-диапазона проводили установкой «Явь-1» с рабочей длиной волны 7,1 мм, с частотой 42194+10 МГц и плотностью мощности облучения не менее 10 мВт/см2.

Воздействие импульсным магнитным полем (ИМП) на семена осуществлялось на магнитноимпульсной установке типа МИУ-30/20 КП.

Материалом для исследований служил ячмень сортов местной селекции Волгарь и Поволжский 65.

Технология возделывания ячменя в полевых опытах соответствовала принятым для зоны рекомендациям и задачам исследования.

Посев проводили малогабаритной сеялкой ССФК-7. Учётная площадь делянок составляла 10 м2. Варианты размещались систематическим методом в трёх-четырёхкратной повторности.

Результаты исследования. Трёхлетние полевые наблюдения (2000—2002 гг.) позволили установить, что такие заболевания, как полосатая пятнистость листьев (гельминтоспориозная пятнистость) и стеблевая или линейная ржавчина, отмечались только в 2001 г. Причём интенсивность поражения и распространённость заболеваний в значительной мере зависели от сорта и срока посева. При раннем сроке (12 мая) на вегетирующих растениях из листовых болезней отмечалась только полосатая

пятнистость, к возбудителю которой повышенной сопротивляемостью обладал сорт Волгарь. При позднем сроке (посев 23 мая) растения обоих сортов ячменя поражались и гельминтоспориозной пятнистостью, и стеблевой ржавчиной.

У сорта Поволжский 65 степень поражения пятнистостью была на 6% выше, но растения оказались более устойчивы к стеблевой ржавчине.

Обработка семян ячменя сорта Волгарь перед посевом биостимулятором Агат 25К и автономное облучение волнами КВЧ-диапазона при раннем сроке сева максимально (на 33,6%) снижали распространённость полосатой пятнистости по сравнению с контролем и на 0,65—0,60% (при 0,90% в контроле) соответственно интенсивность поражения. Аналогичная тенденция действия этих же приёмов на семена получена по сорту Поволжский 65, хотя с меньшей эффективностью.

В этом же опыте распространённость заболевания растений ячменя сорта Волгарь стеблевой ржавчиной снижалась в зависимости от варианта на 3,4—13,4% (при 86,7% в контроле), а степень поражения на 0,7—6,9% (при 15,2% в контроле). У растений сорта Поволжский 65 распространённость данного заболевания уменьшилась от 0,7 до 6,7% (в контроле 96,7%), а интенсивность поражения от 0,4 до 2,6% (при 6,1% в контроле).

Экспериментально обнаружено, что доза воздействия электромагнитного излучения влияет как на посевные качества семян, так и на развитие растений и урожайность. Это может быть связано с изменением водопоглощения семян, которое зависит от энергии электромагнитного поля и носит переменный характер. Любое воздействие электромагнитного поля вызывает изменение согласованности функционирования и адекватности данному физиологическому состоянию регуляторных механизмов биохимических реакций. При этом характер ответной реакции зависит от ритмов автоколебаний, выработанных в ходе эволюции, и наложения на них вынужденных колебаний, возникающих в биообъекте под действием внешних причин. Видимо, наложение собственных колебаний биологического объекта, зависящих от состава и структуры частей семени и вынужденных колебаний, обусловленных внешним воздействием электромагнитного поля, может приводить к резонансному поглощению электромагнитной энергии биологическим объектом и изменению значений посевных и урожайных качеств.

В связи с этим в 2005—2007 гг. проводились полевые опыты по изучению влияния различных режимов облучения семян ячменя сорта Волгарь электромагнитными волнами КВЧ-диапазона.

Различные режимы облучения семян ячменя перед посевом электромагнитными волнами КВЧ-диапазона способствовали повышению устойчивости растений к поражению их листостеблевыми болезнями (табл. 1). Так, распространённость

1. Влияние предпосевного облучения семян ячменя на поражённость болезнями

Вариант опыта Стеблевая ржавчина Тёмно-бурая пятнистость

распро странение интенсивность распро странение интенсивность

% откл. ± % откл.± % откл.± % откл.±

Контроль 42,6 0,0 1,8 0,0 83,3 0,0 10,9 0,0

Агат 25К 31,8 -10,8 0,5 -1,3 80,0 -3,3 14,5 +3,6

Облучение 0,25 час. 35,7 -6,9 0,8 -1,0 90,0 +6,7 8,0 -2,9

Облучение 0,5 час. 27,8 -14,9 0,7 -1,1 80,0 -3,3 9,0 -1,9

Облучение 0,75 час. 38,2 -4,4 0,8 -1,0 76,6 -6,6 5,4 -5,5

2. Поражённость растений ячменя сорта Поволжский 65 гельминтоспориозной пятнистостью

Варианты опыта Фаза выхода в трубку Фаза молочной спелости

интенсивность распро странение интенсивность распро странение

% откл. ± % откл.± % откл.± % откл.±

Контроль 2,90 0,0 82,2 0,0 30,17 0,0 99,0 0,0

КВЧ 2,50 -0,4 88,9 +6,7 13,60 -16,57 90,0 0,0

ИМП 1,37 -1,53 82,2 0,0 15,34 -14,83 96,7 -2,3

Агат 25К 1,54 -1,36 86,7 +4,5 13,95 -16,22 95,6 -3,4

Дивиденд Стар 1,66 -1,24 90,0 +7,8 13,41 -16,76 97,7 -1,3

ИМП+Агат 25К+Круйзер 1,68 -1,22 92,0 +9,8 17,64 -12,53 93,3 -5,7

стеблевой ржавчины, в зависимости от времени

облучения, снижалась на 4,4—14,9%, а интенсивность поражения на 1,0—1,1% при 42,6 и 1,8% соответственно в контроле. Максимальный защитный эффект был получен при облучении семян в течение 0,5 часа. Растения из семян, обработанных электромагнитными волнами с экспозицией 45 мин., меньше поражались тёмно-бурой пятнистостью.

Поражённость поверхности листьев опытных растений ячменя гельминтоспориозной пятнистостью определяли ежегодно в 2009—2011 гг. по шестибалльной шкале в фазы выхода в трубку и молочной спелости (табл. 2).

В 2009 г. распространённость заболевания уже в третьей декаде июня составляла 100%. Однако все изучаемые нами приёмы предпосевной обработки семян вызывали снижение интенсивности поражённости растений ячменя гельминтоспори-озной пятнистостью по отношению к контролю на 0,02—0,24% в фазу выхода в трубку и на 4,5—18,1% в фазу молочной спелости.

В аномально засушливом 2010 г. иммунные силы растений были ослаблены неблагоприятными погодными условиями, и изучаемые приёмы к фазе выхода в трубку снизили устойчивость растений ячменя к возбудителю гельминтоспориозной пятнистости. Особенно сильно это проявилось в вариантах, где применялись химические соединения (Дивиденд Стар и Круйзер). Распространённость заболевания на этих вариантах была выше, чем в контроле, на 23,3 и 29,3% соответственно. К фазе молочной спелости число поражённых растений в контрольном варианте достигло 97%, а на опытных делянках этот показатель снижался на 4,0—27,0%, т.е. процесс развития патогена замедлился.

В значительной мере этому способствовало и ощутимое снижение степени поражения листовой

поверхности ячменя гельминтоспориозной пятнистостью в вариантах опыта: при первом учёте — от 0,56 до 2,65% и при втором — от 0,65 до 3,43% относительно контроля.

В 2011 г. уже во второй декаде июня все растения были поражены. Степень поражения превышала контрольный показатель в фазу выхода в трубку в варианте с предпосевным КВЧ-облучением на

0.27., а в фазу молочной спелости в комбинированном варианте (ИМП+Агат 25К+Круйзер) на 1,35%.

В среднем за три года наблюдений (табл. 2) все изучаемые предпосевные обработки способствовали повышению резистентности растений ячменя сорта Поволжский 65 к гельминтоспори-озной пятнистости, что проявилось в снижении интенсивности поражения в фазу выхода в трубку на 0,40—1,53% и в фазу молочной спелости на 12,5—16,8% по сравнению с контролем.

Таким образом, результаты многолетних исследований свидетельствуют о достаточно высокой эффективности всех изучаемых приёмов предпосевной обработки семян в условиях Самарской области на ячмене. Однако ведущая роль должна отводиться более экономичным и экологичным технологиям подготовки семян к посеву. В этой связи особый интерес представляет применение физических методов воздействия на семена и биологических препаратов.

Литература

1. Горский И.В. Обработка семян электроозонированным воздухом: дисс. ... канд. техн. наук. М., 2004. 202 с.

2. Лебедев В.Б., Юсупов Ф.А., Михайлин Н.В. и др. Мониторинг грибных болезней пшеницы и их вредоносность в условиях Поволжья // Защита и карантин растений. 2009. № 12. С. 35-37.

3. Назарова Л.Н., Соколова Е.А. Прогрессирующие болезни зерновых культур // Агро XXI. 2000. № 4. С. 2-3.

4. Виленчик М.Н. Влияние магнитного поля на биологические объекты. М.: Наука, 1971. С. 21-67.