Инновационные экологически малоопасные приемы в технологии выращивания подсолнечника
В. В. Котляров, д. с.-х. н., профессор,
Д. В. Котляров, к. б. н., докторант КубГАУ
Результаты применения инноваций в борьбе против сорняков и болезней подсолнечника
Одной из наиболее рентабельных сельскохозяйственных культур является подсолнечник. Однако в последнее время отмечается тенденция к снижению его урожайности на фоне относительно благоприятных погодных условий, что связано, в первую очередь, с высокой степенью поражения посевов бактериозами (возбудитель Xanthomonas arboricola Vauterin et al.), альтернариозом (возбудитель Alternaria spp.), фузариями (возбудитель Fusarium oxisporum), а также заразихой (Orobanche cumana). Фитоэкспертиза семян этой культуры из разных регионов России, проведенная нами в период 2014-2017 гг., показала значительную инфицированность возбудителями микозов и бактериозов коммерческих семян (таблица 1, рисунок 1).
Зараженность семян, % |
Возбудители бактериозов |
Fusarium |
Alternaria |
Плесени |
---|---|---|---|---|
Среднее |
10 |
15 |
25 |
15 |
Предел варьирования |
2-70 |
1-30 |
5-95 |
2-20 |
Рисунок 1. Коммерческие семена подсолнечника, инфицированные бактериями Xanthomonas arboricola Vauterin et al. |
Посев семенами, инфицированными этими патогенами, ведет к изрежеванию всходов, побурению и отмиранию прикорневой части и корней, снижению качества продукции, в том числе повышению кислотного числа. Так, поражение бактериозами может вызвать корневую гниль, пятнистость листьев, ломкость стебля (рисунок 2), уменьшение диаметра корзинки, снижение массы 1000 семян и количества семян в корзинке. Для подавления этой болезни нами (КубГАУ) был разработан комплекс экзогенных аминокислот (АК) специально для подсолнечника – «Индуктор устойчивости подсолнечника к бактериозам» (патент РФ 2535939) и предложен способ его применения.
Рисунок 2. Поражение посевов подсолнечника бактериозом (побурение листьев и лепестков корзинки, ломкость стеблей), возбудитель Xanthomonas arboricola Vauterin et al. (ООО «Ростов-Мир» Родионово-Несветайского района Ростовской области, технология «CLEARFIELD», 2011) |
В результате проведенных опытов по изучению этого средства было выявлено, что в контрольном варианте проявилось значительное поражение бактериозом корней и листьев растений подсолнечника, причем на всех исследуемых гибридах из разных партий семян практически всех основных селекционно-семеноводческих компаний. При этом распространенность болезни составила 95%, а развитие болезни варьировало от 20 до 80% (в зависимости от партий семян). Однако в варианте с обработкой раствором АК семена подсолнечника практически избежали поражения бактериозами (таблица 2).
Название гибрида |
Распространенность болезни, % |
Развитие болезни, % |
||
---|---|---|---|---|
Контроль |
Обработка АК |
Контроль |
Обработка АК |
|
НК Брио |
95 |
2 |
80 |
0-2 |
Махаон |
95 |
2 |
80 |
0-2 |
В более поздние фазы развития подсолнечника из-за генерализованного бактериоза образуются недоразвитые корзинки, значительно меньше в диаметре (рисунок 3).
Рисунок 3. Величина корзинки подсолнечника сорта СПК под влиянием обработки семян и растений АК комплексом (справа) |
Корзинки преждевременно созревают и усыхают, при этом полноценные семена образуются только с краю корзинки, а ближе к центру формируются щуплые, мелкие (рисунок 4), легковесные семена с низкой всхожестью.
Рисунок 4. Семена подсолнечника сорта СПК под влиянием обработки АК комплексом (семян и растений): |
Резкое снижение поражения растений бактериозом под влиянием обработки АК положительно повлияло на повышение диаметра корзинки (см. рисунок 3) и качества продукции – увеличении массы 1000 семян подсолнечника (которая при густоте стояния 25-30 тысяч растений на 1 га достигает 150 г), а также выхода кондиционного ядра, который превышает 70% (таблица 3, рисунок 4).
Вариант опыта |
Масса 1000 семян, г |
Выход кондиционного ядра, % |
---|---|---|
Контроль |
110 |
58 |
С обработкой АК |
149 |
75 |
Кроме того в ходе вегетационных опытов было установлено, что обработка этим комплексом АК ускоряет ростовые процессы у растений подсолнечника (в 1,5 раза относительно контрольного варианта). Так, в контрольном варианте прирост подсолнечника через 5 дней составлял +18%, в тоже время в обработанном варианте + 30 %. А через 15 дней этот показатель увеличился до + 50 % и + 65 % соответственно (рисунок 5).
Рисунок 5. Темпы роста растений подсолнечника под влиянием обработки комплексом аминокислот |
Эти результаты подтвердились и в производственном испытании, проведенном в 2015 г. в ООО «Бионика» Челябинской области – высота растений в варианте с обработкой оказалась в 1,5 раза больше, чем на контроле (рисунок 6). Все это способствовало росту урожайности семян в производственных испытаниях, проведенных на юге России на площади по 50 га в каждом пункте (таблица 5).
Рисунок 6. Ускорение ростовых процессов подсолнечника под влиянием обработки комплексом аминокислот (слева) |
Годы |
Место проведения опытов |
Урожайность семян, т с 1 га |
|
---|---|---|---|
Контроль |
С обработкой семян и растений |
||
2010 |
ООО «Колос» Родионово-Несветайского района Ростовской области |
0,8 |
1,8 |
2012 |
ОПХ «Березанское», Краснодарский край |
1,2 |
2,4 |
Нельзя не отметить и постоянное возникновение новых рас заразихи (Orobanche cumana) в ответ на выведение и внедрение более устойчивых гибридов этой культуры на фоне увеличения площади под ней и нарушения чередования культур в севообороте (Горбаченко, 2010). Альтернативой заразихоустойчивым сортам является технология «CLEARFIELD». Однако и у нее есть изъяны: проблему бактериозов она не решает, обнаружено последействие гербицидов (Евролайтинг) на озимую пшеницу (основную культуру в этом звене севооборота). Поэтому после обработки допускается ее посев минимум через 4 месяца (Шабанов, 2013), а в условиях засухи и более (примеч. авт.). Поэтому очень важен поиск и альтернативных путей.
Экологически безопасной альтернативой может быть использование экзогенных АК, специфически ингибирующих заразиху. Они впервые были выявлены и испытаны нами в 2010-2012 гг. и запатентованы (Котляров, 2012). Эти экзогенные АК ингибируют биосинтез ферментов, контролирующих образование определенных АК в тканях, что приводит к их дефициту в растительном организме и, как следствие, вызывает торможение ростовых процессов. Эффективность действия этих АК и конечных продуктов их преобразования изменяется в зависимости от вида и жизненного этапа развития растения. Наши лабораторные и вегетационные эксперименты показали, что комплекс АК (включающий метионин и лизин) ингибирует всхожесть семян и длину гаустория (см. рисунки 3 и 4) у наиболее вредоносных видов заразихи, снижающих урожайность подсолнечника. Исследования, проведенные позже во Франции, показали, что благодаря такому эффекту снижается инфекционный потенциал заразихи (Fernández-Aparicio, 2015). Они показали также, что дополнительным механизмом влияния метионина на развитие этого цветкового паразита является инициация противодействия процессу индукции Orobanche при проникновении в корень. В итоге авторы выявили, что под действием метионина и лизина повышается устойчивость подсолнечника к заразихе.
В результате проведенных нами вегетационных опытов установлено, что обработка этим комплексом АК, наряду с защитой от бактериозов, приводит к ингибированию прорастания семян заразихи, поэтому количество ее соцветий на растениях уменьшается вплоть до нуля (таблица 6).
Вариант обработки подсолнечника АК комплексом |
Поражение растений бактериальной гнилью (распространенность болезни), % |
Количество побегов заразихи, штук на 1 растение |
Контроль |
100 |
4 |
Семян |
5 |
2 |
Семян и растений в фазе 3 пары настоящих листьев |
0 |
1 |
Семян и двукратно растений в фазе 3 и 5 пары настоящих листьев |
0 |
0 |
Причем наилучшие результаты были получены в вариантах с протравливанием семян этим комплексом аминокислот и обработкой им посевов (в фазе 3 и 5 пары настоящих листьев). Такая обработка обеспечила полное подавление заразихи на корнях подсолнечника при сильном ее развитии в контрольном варианте (рисунок 7).
Кроме того, нами выявлено, что при ускорении роста растений подсолнечника затормаживается рост других растений (в том числе сорняков). Так, прирост растений амброзии полыннолистной за 1 неделю составил менее 15 % от контрольного варианта (рисунок 8).
Рисунок 7. Влияние обработки АК семян и растений (в фазе 3 пары листьев) |
Рисунок 8. Темпы роста растений амброзии полыннолистной |
Причем за первые 5 дней после обработки темп роста растений этого сорняка в обработанном варианте составлял 2% от начальной высоты растений, тогда как в контрольном варианте этот показатель составлял 15%.
Такая тенденция наблюдалась и через 15 дней после обработки: растения в контрольном варианте дали прирост +80% к начальной высоте, а в обработанном АК варианте – +60%.
Эти данные говорят о том, что разница в развитии между угнетенными растениями амброзии и интенсивно развивающимися растениями подсолнечника (см. рисунок 8) составляет около 30–40%. То есть, такое опережение роста растений подсолнечника относительно прироста растений амброзии позволяет занять ему лидирующее положение в конкуренции за ресурсы (свет, вода, элементы минерального питания, СО2). А это значит, что культура вытеснит сорные растения без их механического или химического уничтожения. Кроме того, установлено, что объем корней подсолнечника в варианте с обработкой АК оказался в 1,3–1,5 раза выше по сравнению с контрольным вариантом, что особенно важно в условиях засухи.
Однако полевые эксперименты показали, что для полноценной защиты посевов подсолнечника от заразихи необходимо наряду с применением комплекса АК использовать и устойчивые к ней гибриды. Так, на посевах восприимчивых к ней сортов или гибридов (в условиях высокой засоренности почвы семенами этого цветкового паразита) заразиха все равно появляется (даже на фоне обработок АК) и ее вредоносность может достигать 50%. Здесь ее эпифитотийное распространение на восприимчивом к ней сорте подсолнечника СПК (на фоне обработки семян и посевов АК) привело к снижению урожайности маслосемян в два раза (таблица 7). Но в варианте, где использовался устойчивый к этому паразиту гибрид, такая обработка оказалась эффективной, что проявилось в полном подавлении заразихи и сохранении урожайности маслосемян. В то же время в варианте без обработок (эталон) наблюдалось ее распространенность до 2-х соцветий на 1 растение и достоверное снижение урожайности на 0,2 т/га.
Вариант опыта |
Количество |
Урожайность |
---|---|---|
Контроль (сорт СПК) |
17 |
0,8 |
Эталон (гибрид НК Брио) |
0-2 |
3,6 |
Обработка семян и посевов АК (сорт СПК) |
3 |
1,6 |
Обработка семян и посевов АК (гибрид НК Брио) |
0 |
3,8 |
НСР05 |
- |
0,2 |
Вредоносность цветкового паразита может быть и выше – до 70-80%. Например, в производственном испытании (ООО «Колос» Родионово-Несветайского района Ростовской области, 2010) такая обработка в условиях эпифитотии заразихи (до 12–17 соцветий на 1 растение в контрольном варианте) обеспечила получение урожая 1,85 т/га, а без обработки АК – лишь 0,7–1,2 т/га.
Альтернария в настоящий период стала одним из главных патогенов подсолнечника. Ее возбудитель весьма устойчив к фунгицидам, что и явилось одной из причин значительного распространения болезни. Однако, как показали наши исследования, этот возбудитель чувствителен к препаратам на основе йода (наша новая разработка). В этой связи протравливание семян с использованием йода обеспечивает полное подавление инфекционного начала.
Преодоление эпифитотий болезней и эпизоотий вредителей подсолнечника можно достичь биологизацией технологий. Для этого биопрепараты рекомендуется применять системно. В эту систему входит:
1) обработка растительных остатков комплексом биопрепаратов с участием грибов из рода триходерма (сразу после уборки культуры);
2) протравливание семян с использованием комплекса аминокислот. При этом если результаты фитоэкспертизы на семенах не выявили значительной распространенности альтернариоза, то можно обрабатывать семена биопрепаратами. А при его высокой распространенности необходимо протравливать препаратами на основе йода (только этот препарат почти полностью ее подавляет);
3) обработка посевов в фазе 3-4 пары настоящих листьев биопрепаратами с комплексом аминокислот, а в в фазе начала бутонизации – комплексом биопрепаратов на основе триходермы и азотобактера, в т. ч. энтомопатогенными (рисунок 9).
Рисунок 9. Гибель личинки в результате обработки посевов подсолнечника |
Это обеспечивает полное замещение пестицидов биопрепаратами, формирование высокопродуктивного агробиоценоза и получение высокой урожайности экологически чистых семян подсолнечника, что особенно значимо для кондитерских сортов.
Таким образом, применение комплекса аминокислот, биопрепаратов и (при необходимости) препаратов на основе йода для обработки семян и растений обеспечивает защиту посевов подсолнечника от болезней, вредителей и заразихи (в сочетании с устойчивыми к ней сортами), ускоряет рост и развитие, снижает темпы роста сорных растений, повышает продуктивность агробиоценоза и качество маслосемян.
«Кубанские агротехнологии»
г. Краснодар, ул. Калинина 13, корп. ЗР
Тел.: +7 (918) 377-39-54, +7 (918) 388-80-07
E-mail: kuban-agrotech@mail.ru, info@kubanagroteh.ru