WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Биологическое обоснование экологически безопасной защиты зерновых культур от болезней в Уральском регионе

Автореферат докторской диссертации по сельскому хозяйству

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 |
 

ЕВСЕЕВ Вадим Валерьевич

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ЗАЩИТЫ

ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ОТ БОЛЕЗНЕЙ

В УРАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ

06.01.07 – защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Санкт–Петербург – 2011


Работа выполнена на кафедре ботаники и генетики ГОУ ВПО «Курганский государственный университет»

                        Научный консультант:          доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Голощапов Анатолий Павлович

                        Официальные оппоненты:             доктор биологических наук, профессор

                                                                                                                          Тютерев Станислав Леонидович

                                                                                                 доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Боме Нина Анатольевна                

                               

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

                                        Еськов Иван Дмитриевич

Ведущая организация:  ФГОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится  «24» ноября 2011 г. в 10 часов на заседании  диссертационного совета Д 006.015.01 при Всероссийском институте защиты растений по адресу: 196608, Санкт-Петербург-Пушкин-6, ш. Подбельского, 3, e-mail: vizrspb@.mail333.com, факс (812) 470-51-10.

                        С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского института защиты растений.

                       

Автореферат разослан   « 20 »  октября  2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук                                                    Наседкина Г.А.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основой создания экологически безопасных технологий защиты растений должны стать работы по изучению взаимоотношений между компонентами биологических сообществ, разработке механизмов управления популяциями микроорганизмов, что позволит провести дальнейшее совершенствование интегрированных систем защиты растений  (Новожилов, 1993, 1995; Павлюшин, 2008) на базе широкого использования механизмов и структур саморегуляции агробиогеоценозов (Жученко, 1994; Кирюшин, 1996).

Наш вклад в совершенствование системы интегрированной защиты зерновых культур состоял в исследованиях особенностей структурно-функциональной организации микробно-растительных ассоциаций и консортных связей микроорганизмов в зерновых агроэкосистемах, поиске приемов управления и стабилизации микробных популяций в конкретных природно-климатических условиях региона.

Цель работы. Разработать экологические основы управления микробно-растительными ассоциациями и биоценотическими связями микроорганизмов для дальнейшего совершенствования системы интегрированной защиты зерновых культур от болезней в Уральском регионе РФ.

Задачи исследований:

  • Изучить видовой состав микробно-растительных ассоциаций ризосферы и филлосферы яровой пшеницы и ячменя.
  • Выявить биоценотические связи фитопатогенных и полезных микроорганизмов и их типы в природно-климатических условиях Восточного Урала.
  • Разработать систему управления ассоциативной микрофлорой зерновых агроэкосистем для экологически безопасной защиты растений.
  • Определить роль ключевых элементов агротехники в фитосанитарной оптимизации зерновых агроценозов.
  • Разработать методы эффективной интродукции биоагентов в природные местообитания.
  • Оценить с биоэнергетических и экономических позиций эффективность системы экологически безопасной защиты зерновых культур.

  Научная новизна:

  •      Впервые для Уральского региона РФ определен состав и структура микробно-растительных ассоциаций зерновых культур, выделены доминирующие виды. Показано, что агроценоз зернового поля представляет собой биологическую систему, которая дискретна, структурирована, и включает помимо эдификатора – яровой пшеницы (ячменя) 10 видов наиболее распространенных и вредоносных возбудителей заболеваний (Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler.; Pyrenophora graminea S. Ito & Kurib.; Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem.; Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc. и др. виды; Stagonospora nodorum (Berk.) Berk.; Ustilago nuda f. sp. tritici Schaffni; Ustilago hordei (Pers.) Lagerh.; Blumeria graminis (DC.) Speer; Puccinia triticina Eriks.; Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici A.L. Guyot, Massenot & Saccas; и более 40 видов сапротрофной конкурентной, антагонистической или индифферентной мико- и микрофлоры.
  •      Впервые на основе изучения структурно-функциональной организации агроценоза пшеницы (ячменя) проведена классификация микробно-растительных ассоциаций, выделено шесть типов микробных сообществ: 1) в зависимости от характера связей доминирующих видов с растением-эдификатором: а) детерминированная фитопатогенная ассоциация филлосферы и ризосферы злаков, где ведущую роль играют фитопатогенные грибы с эволюционно сложившимися, устойчивыми связями с питающим растением; б) нестабильная фитопатогенная ассоциация, где доминируют фитопатогенные грибы с лабильными связями с питающим растением; в) микробная ассоциация филлосферы и ризосферы здорового растения, где доминируют сапротрофные микроорганизмы с широким спектром связей с растением-эдификатором: от симбиотических до индифферентных; 2) микробные ассоциации, сопряженные во времени с морфогенетическим состоянием растения-эдификатора: а) на I – IV этапах органогенеза, б) V – VIII,  в) IX – XII этапах. Все они специфичны по видовому составу микрофлоры, по пространственно-временным характеристикам распределения микроорганизмов в онтогенезе на растениях.
  •      Анализ биоценотических взаимодействий возбудителей пиренофороза, мучнистой росы, бурой листовой ржавчины, септориоза и обыкновенной корневой гнили с сапротрофной ризосферной и эпифитной микрофлорой показал, что между членами синузий складываются сложные отношения: от индифферентных до паразитических. Взаимодействующие виды связаны между собой либо конкуренцией за общие субстраты, либо кооперацией в их использовании. Структурно-функциональная организация микробоценозов, их видовое разнообразие, характер развития в значительной мере определяются меж- и внутривидовыми  взаимоотношениями. Изучение грибных и бактериальных синузий культурных злаков позволило все их многообразие по характеру взаимоотношений системообразующих видов объединить в следующие типы: протокооперативные, синергистические и метабиотические (+ / +), т.е. когда межвидовое взаимодействие полезно для обоих видов, но не является облигатным, и каждая популяция может существовать в отсутствие партнера; паразитические и гиперпаразитические (+ / ?); конкурентные, в т.ч. антагонистические (? / ?); по типу комменсализма (+ / 0); симбиотические (+ / +); смешанные (комменсализм –  метабиоз); индифферентные (0 / 0). Доля каждого из этих типов взаимоотношений составляет ориентировочно 33,8% (кооперация), 20,7% (паразитизм), 14,0% (конкуренция), 10,0% (комменсализм), 19,0% (смешанный тип), 1,5% (симбиоз), 1,0% (нейтрализм).
  •      Впервые показана возможность управления биоценотическими связями патогенов в местных природно-климатических условиях, используя антагонистический потенциал сапротрофной микрофлоры. Перспективными антагонистами возбудителей болезней являются микромицеты, обладающие высокой радиальной скоростью роста колоний, бациллярная микрофлора. Впервые установлена связь между уровнем поражения листьев яровой пшеницы септориозом и пиренофорозом и обилием в филлосфере растений эпифитных пенициллов, триходермы, бациллярных форм микроорганизмов.
  •      Впервые на основе системного исследования и экспериментальных данных создана система управления микробно-растительными ассоциациями зернового агроценоза, включающая блоки: а) блок мониторинга фитосанитарной обстановки в посевах – традиционные методы, а также модифицированные и запатентованные (патенты Российской Федерации на изобретения: № 2233887; № 2261271)     методы определения параметров популяций фитопатогенных и полезных видов микроорганизмов; б) агротехнический – плодосменный севооборот, обеспечивающий бездефицитный баланс гумуса и оптимизацию фитосанитарной обстановки, органические удобрения, раннеспелый сорт, способствующий накоплению в филлосфере антагонистов патогенных видов, ранние сроки посева,  создание фонда семян с высокими посевными и фитосанитарными показателями; в) блок биотехнологический – управление ?-разнообразием путем искусственной интродукции биоагентов в филлосферу и ризосферу растений, увеличение биологического разнообразия агроценозов, в т.ч. разнообразия антагонистов, распределения видовых обилий; г) блок агрохимический -  улучшение условий для естественного микробного сообщества за счет использования макро- и микроудобрений, применение пестицидов в сниженных нормах расхода в сочетании с внекорневыми минеральными подкормками и биопрепаратами..
  •      Впервые изучена реакция эпифитной микрофлоры листьев ярового ячменя и пшеницы на обработку баковыми смесями гербицида и фунгицида с мочевиной, водорастворимые микроудобрительные составы Показано, что азотные подкормки существенно снижают токсичность вытяжек сока из листьев и корней растений после обработки пестицидами. Доказана целесообразность совместного использования пестицидов с внекорневыми подкормками растений азотом для управления динамикой и структурой популяций эпифитной микрофлоры (патент РФ № 2225112).
  •       Обоснованы приемы эффективной интродукции антагониста Trichoderma lignorum в филлосферу растений. Использование спорово-мицелиальной суспензии позволяет антагонисту эффективно адаптироваться в различных экологических нишах (колос, листья) в течение длительного периода времени (до 20 суток и более). При этом можно не прибегать к повторным обработкам растений, что важно в экономическом плане и с точки зрения охраны окружающей среды (патент РФ № 2285406).

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

  •      Предлагаемые приемы усовершенствования системы интегрированной защиты растений на основе экологического подхода, в частности управления ассоциативной микрофлорой зернового агроценоза позволяют биологизировать защиту зерновых культур от болезней, в десятки раз снизить пестицидную нагрузку на агроэкосистемы; годовой экономический эффект от внедрения элементов технологии экологически безопасной защиты зерновых культур на площади 1350 га составляет более 250 тыс. руб.
  •     Разработанные и запатентованные методы определения динамических характеристик и структуры сообществ и популяций фитопатогенных и полезных видов микроорганизмов позволяют повысить информативность, результативность и прогностическую ценность мониторинга фитосанитарной обстановки в посевах.  
  •     Даны рекомендации использования пестицидов с внекорневыми подкормками растений азотом для управления динамикой и структурой сообществ эпифитной микрофлоры. Показано, что дополнительный источник минерального азота способствует оптимизации структуры и динамики микробного сообщества эпифитов.
  •      Результаты исследований использованы в книгах: "Биология и экология микроорганизмов-консортов ярового ячменя в условиях современных агротехнологий", "Новые технологии в защите растений", «Экологизация технологий растениеводства радиационно-загрязненной зоны Уральского региона», «Восточно-Уральский радиационный след», "Эпифитная микрофлора зерновых агроэкосистем", «Методы исследований в защите растений, генетике, селекции и первичном семеноводстве», брошюре "Микроорганизмы-консорты ярового ячменя: вопросы биологии и экологии".
  •     Отдельные положения диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе при подготовке магистров по специальностям «Защита растений» и «Экология».

Основные положения, выносимые на защиту:

  • Состав и типы структурно-функциональной организации микробно-растительных ассоциаций зернового агроценоза, спектр биоценотических взаимодействий системообразующих видов, тактика управления консортными связями патогенов в природно-климатических условиях Уральского региона.
  • Система управления ассоциативной, в т.ч. патогенной микрофлорой зернового агроценоза, включающая: а) фитосанитарный блок, в том числе мониторинг болезней в посевах, б) блок агротехнических мероприятий -  плодосменный севооборот,  органические удобрения, раннеспелый сорт, сроки посева, фонд семян с высокими посевными показателями; в) блок биотехнологический - искусственная интродукция биоагентов, увеличение биологического разнообразия агроценозов,  г) блок агрохимический - улучшение условий для естественного микробного сообщества за счет использования макро- и микроудобрений, применение пестицидов в сниженных нормах расхода в сочетании с внекорневыми подкормками.   
  • Экологически безопасная система защиты зерновых культур от болезней в Уральском регионе РФ, обладающая высокой энергетической и экономической эффективностью, обеспечивающая повышение продуктивности этих культур.

Личный вклад автора. Работа является обобщением результатов исследований, выполненных автором лично в течение 18 лет по разработанным им методам и рабочим программам. В экспериментальных работах в разное время принимали участие студенты-дипломники факультета естественных наук КГУ. Автор благодарен коллегам по работе – Ю.А. Усольцеву, М.Н. Ткаченко, Ю.А. Вершинину, Н.В. Плотникову, А.В. Созинову (руководители полевых опытов) за предоставленную возможность проведения наблюдений на их опытах.

Особая благодарность научному консультанту, доктору с. – х. наук, профессору, академику МАНЭБ Голощапову А.П. за постоянное внимание и консультации.

Апробация работы. Основные материалы исследований доложены на зональных научных конференциях: "Наука – сельскому хозяйству" (Курган, 1994), "Охрана окружающей среды и экологическая безопасность населения" (Курган, 1995), "Достижения аграрной науки – в практику Уральского земледелия" (Челябинск, ЧНИИСХ, 1995), материалах региональной научно-практической конференции (Курган, 1995), "Экология и здоровье" (Курган, 1996), региональной научно-практической конференции "Аграрная наука: проблемы и перспективы" (Курган, 2002), IV Фестивале-конкурсе "Новые горизонты" (Курган, 2002), научно-практической конференции "Наука – сельскому хозяйству" (Курган, 2003), Всероссийских научно-практических конференциях "Проблемы АПК в условиях перехода на устойчивое развитие региона" (Курган, 2000), "Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы, перспективы" (Ульяновск, 2005), международных научно-практической конференциях "Научные результаты – агропромышленному производству" (Курган, 2004), «Достижения науки в реализацию национального проекта развития АПК» (Курган, 2006), «Вавиловские чтения – 2009» (Саратов, 2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в журналах "Защита и карантин растений", "Аграрная наука", "Вестник защиты растений", "Аграрный вестник Урала", "Сибирский вестник сельскохозяйственной науки", материалах международных, всероссийских и региональных научных конференций. Всего по теме диссертации опубликовано 64 научные и научно-методические работы, в том числе 4 монографии, 4 изобретения, защищенные патентами Российской Федерации. В рецензируемых журналах ВАК РФ и приравненных к ним изданиях опубликовано 15 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 429 страницах, состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и предложений производству, приложений. Содержит 75 таблиц и 59 рисунков. Список использованной литературы включает 380 источников, в том числе 39 – иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы работы. Сформулированы цель и задачи иследований.

1.  ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Приведены данные о составе ассоциативной микрофлоры зерновых агроценозов. Обобщены сведения о влиянии на микробные сообщества ризосферы и филлосферы растений пестицидов и биопрепаратов, различных типов обработки почвы, севооборотов. Дан анализ основных направлений и проблем экологизации и биологизации интегрированной защиты растений. 

  1. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследованиями охвачены все почвенно-климатические зоны Курганской области (работы проводились в базовых хозяйствах Альменевского, Сафакулевского, Щучанского, Далматовского, Белозерского, Куртамышского, Кетовского, Звериноголовского районов). Положение области таково, что она испытывает на себе техногенное влияние со стороны крупнейшей Уральской промышленной агломерации и Казахстана. Фактором экологического неблагополучия является неадаптивное сельское хозяйство области. Низкая культура земледелия привела к истощению почв, загрязнению окружающей среды пестицидами.

Погодные условия в годы проведения исследований соответствовали многолетнему гидротермическому режиму, характерному для территории области. Семь лет из 18 были засушливыми (1992, 1995, 1996, 1998, 2004, 2008, 2009), шесть лет с избыточным увлажнением (1993, 1994, 1997, 1999, 2000, 2002), пять лет  с оптимальным  увлажнением (2001, 2003, 2005 – 2007).

Объекты исследования: - ассоциации эпифитных микроорганизмов филлосферы ячменя и пшеницы;  - популяции микроорганизмов-интродуцентов (гриб-антагонист Тrichoderma lignorum (Tode) Harz.); - возбудитель пиренофороза злаков (Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler.: возбудитель корневой гнили злаков (Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. (телеоморфа Cochliobolus sativus (Ito et Kurib.) Drechsler ex Dastur); Stagonospora nodorum (Berk.) Berk.; Ustilago nuda f. sp. tritici Schaffni; Puccinia triticina Eriks; - эколого-трофические группы микроорганизмов, комплекс ризосферной микрофлоры культурных злаков;

- мягкая яровая пшеницаTriticum aestivum L. –  в лабораторных и полевых опытах использованы сорта: Жигулевская, Терция, Омская 26, Тулунская 12, Новосибирская 89, Лютесценс 70, Омская 18.

- яровой ячмень – HordeumsativumJessen – изучалась ассоциативная микрофлора районированных сортов ячменя: Прерия, Донецкий 8, Московский 3, Омский 86 и др.

Лабораторные эксперименты проводили с привлечением стандартных методик работы с микроорганизмами и новых, запатентованных нами методов. Полевые исследования выполнены по известным методикам Гешеле (1974), Пересыпкина (1991),  Хохрякова (1969), Билай (1977), Доспехова (1985). Широко использованы многочисленные методики изобретательского плана Голощапова и его научной школы (1983, 2002).

Материалами для исследований служили пестициды, биопрепараты, минеральные удобрения, разрешенные к применению на территории Российской Федерации: фунгициды – витавакс 200ФФ, ВСК (170 г/л), винцит, СК (25 г/л), тилт, КЭ (250 г/л), альто, СК (400 г/л), фитоспорин, П (титр 150 млрд спор/г); регуляторы роста растений – гумат натрия, РП (300 г/кг), иммуноцитофит, ТАБ (31,2 г/кг), агат-25, Ж (титр 3 – 5 х 109 до инактивации), эль (0,38 мл/л); гербициды – диален, ВР (342 г/л 2,4-Д к-ты + 34,2 г/л дикамбы к-ты), пума-супер 100, КЭ (100+27 г/л); инсектициды – суми-альфа, КЭ (50 г/л), БИ-58 Новый, КЭ (400 г/л); минеральные удобрения, в т.ч. комплексные – селитра аммиачная (NpNO3 – 34% N), карбамид (CO(Np)2 – 46,3% N), суперфосфат двойной гранулированный (Ca(pPO4)2 – 49% P), нитроаммофосфат (N - 23, P – 23%), нитроаммофоска (N – 17, P – 17, K – 17%), состав микроудобрительный жидкий «ЖУСС-3» (хелат медь-цинк), Тенсо Коктейль - концентрированный водорастворимый микроудобрительный состав (В, Са, Сu, Fe, Mn, Zn, Mo), Акварин-5 – (N, P, K, Mg, Mn (ЭДТА), Zn (ЭДТА), Cu (ЭДТА), В, Мо), микробиологические удобрения – азотовит.

Биологическую эффективность применения биопрепаратов и агрохимикатов оценивали согласно стандартным методикам (Поляков, 1984), а хозяйственную эффективность - путем сопоставления урожайности в опытном варианте и контроле (Санин, 2003). Энергетическая и экономическая оценка применения системы защитных мероприятий выполнена на основе нормативных показателей, общеизвестных для экономического расчета (Кованов, 1991; Неклюдов, 1993; Дюрягин, 1999).

Математическая обработка данных проведена по Дмитриеву (1972), Доспехову (1985), Гатаулину (1992), Братусю (2010). Оценка ёмкости экологической ниши для антагонистов дана с применением индекса Шеннона (Мэгарран, 1992).

3.  МИКРОБНЫЕ АССОЦИАЦИИ ЗЕРНОВЫХ АГРОЦЕНОЗОВ

И КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ

В УСЛОВИЯХ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

3.1. Общая характеристика микробно-растительных ассоциаций зерновых агроценозов Уральского региона: состав и особенности функционирования в условиях окружающей среды

Система «пшеница (ячмень) – возбудители заболеваний – сапротрофы» структурирована, включает  растение-эдификатор, 10 видов наиболее распространенных и вредоносных возбудителей заболеваний и более 40 видов сапротрофной конкурентной или индифферентной мико- и микрофлоры.

При этом выделено три типа микробно-растительных ассоциаций в зависимости от характера связей доминирующих видов с эдификатором: 1) жестко детерминированная фитопатогенная ассоциация филлосферы и ризосферы злаков («стеблевая ржавчина – пыльная головня – растение-эдификатор); 2) нестабильная фитопатогенная ассоциация, где доминируют фитопатогенные грибы с лабильными связями с питающим растением («пиренофороз – септориоз – растение-детерминант»); 3) микробная ассоциация филлосферы и ризосферы здорового растения, где доминируют сапротрофные микроорганизмы (табл. 1).


Таблица 1

Типы микробно-растительных ассоциаций в зависимости от характера связей доминирующих видов с растением-эдификатором

Тип ассоциации

Состав ассоциации и характер связей микробов с эдификатором

Типичные представители ассоциации

Адекватная математическая модель взаимодействия

вида-доминанта  с эдификатором

Жестко детерминированная фитопатогенная ассоциация злаков

Облигатно биотрофные фитопатогены

и растение-хозяин; связи трофические (паразитические) и топические (преимущественно эндобионтные)

Головневые грибы,  стеблевая ржавчина,

грибы рода Glomus sp.

Модель, имеющая на фазовом портрете* устойчивый предельный цикл

Лабильная фитопатогенная ассоциация злаков

Факультативные паразиты и растение-эдификатор; связи трофические (паразитизм), топические (преимущественно экзобионтные)

Возбудители септориоза, пиренофороза, фузариоза колоса

Модель, описываемая классической системой дифференциальных уравнений Лотки-Вольтерры.

Модель неустойчива относительно возмущений, связанных с изменением условий окружающей среды

Микробная  ассоциация

здорового  растения

Эпифитная микрофлора, мико-

и микрофлора ризопланы и ризосферы

и растение-эдификатор; широкий

спектр биоценотических связей (от индифферентных до симбиоза, связи трофические (протокооперация) и топические (экзо- и эндобионтные)

Дрожжи-эпифиты, микромицеты р.р. Alternaria, Cladosporium, Micelia sterilia, группа аммонификаторов, денитрификаторов, олигонитрофилов

Модель динамики двух популяций, взаимодействующих по типу протокооперации, когда межвидовое взаимодействие полезно для обоих видов, но не является облигатным и каждая популяция может существовать в отсутствие партнера

* Графическое представление моделей выполнено способом развертки во времени, который заключается в построении графика изменения входных переменных и переменных состояния системы как функций времени t. В дополнение к нему использован способ фазовых портретов системы, заключающийся в нанесении на график изображения траектории системы в пространстве состояний.


В ассоциациях первого типа доминирующие виды надежно защищены от биоценотических взаимодействий с сопутствующей микрофлорой и влияния абиотических факторов. Взаимоотношения видов-доминантов с растением имеют характер длительно незатухающих (медленных) эпифитотий. Математический анализ имеющихся у нас данных наблюдений за развитием в посевах пшеницы и ячменя пыльной головни, стеблевой ржавчины показал, что наиболее адекватными моделями, характеризующими взаимоотношения этих фитопатогенов с питающим растением, являются модели, имеющие на фазовых портретах предельные циклы.

В ассоциациях второго типа, наоборот, доминирующие фитопатогенные консорты вступают в гораздо более тесные биоценотические связи с окружающей микрофлорой, испытывают большее влияние со стороны абиотических факторов среды. Примером служит новая для региона Восточного Урала болезнь яровой пшеницы – пиренофороз.

Причиной развития болезни могли быть существенные изменения  экологической обстановки и стратегия защиты растений, носившая последние десятилетия ярко выраженный неадаптивный характер. Не случайно в 60-е – 80-е годы 20 в. на территории Урала, Зауралья и Западной Сибири получили широкое распространение в посевах зерновых так называемые ятрогенные болезни (септориоз, фузариоз колоса и др.), активное развитие которых уже тогда связывали с интенсивной химизацией растениеводства.

Коренное преобразование лесостепных ландшафтов Курганской области под влиянием антропогенного фактора повлекло за собой формирование очагов антропургического типа, т.е. очагов, возникших в результате хозяйственной деятельности человека. Популяция возбудителя мигрировала с дикорастущих злаков на культурные. Таким образом, в условиях расширения посевных площадей под яровой пшеницей (что было характерно для периода освоения целинных земель) происходил процесс адаптации возбудителя к агроценозам.

Специфика ассоциаций третьего типа, где ведущую роль играют сапротрофные микроорганизмы в том, что такие системы включают не одного, а несколько доминантов (например, в филлосфере растения могут одновременно присутствовать дикие дрожжи, гифомицеты р.р. Alternaria sp., Cladosporium sp.), между которыми складываются сложные взаимодействия, часто по типу протокооперации, когда межвидовое взаимодействие полезно для обоих видов, но не является облигатным. Такой тип взаимоотношений достаточно распространен в микробных сообществах филлосферы и ризосферы растений.

Еще три типа микробно-растительных ассоциаций были выделены для разных периодов онтогенеза пшеницы (ячменя): на всходах (до стадии кущения); на растениях в фазах «трубкование-колошение»; на семенах и колосе. Все они имеют общие и различительные характеристики, специфичны по видовому составу микрофлоры, по пространственно-временным характеристикам распределения микроорганизмов в онтогенезе на растениях, определяемым механизмами иммуногенетической системы растения-эдификатора (табл. 2).


Таблица 2

Типы микробно-растительных ассоциаций различных периодов онтогенеза культурных злаков

Тип ассоциации,

этап органогенеза растений

Состав и специфические

черты микробной ассоциации*

Иммуногенетические факторы растения, определяющие становление ассоциации

Количественная характеристика ключевых параметров эдификатора

Ассоциация всходов

( I – IV этап органогенеза)

Alternaria alternata, Cladosporiumherbarum, Cryptococcus laurentii,Pullularia pullulans, Micrococcus sp., Bacillus mesenthericus;   невысокое видовое разнообразие

Анатомо-морфологические: листья опушенные или гладкие, восковой налет, степень лигнификации клеток и тканей

IIS = 0,6 –  удовлетворительный;

содержание лигнина в листьях – 0,21±0,01 мг·г-1; водоудерживающая способность листьев – 81,2%; содержание воды в листьях – 91,4%

Ассоциация 

V – VIII этапов

органогенеза

Pyrenophora tritici-repentis, Bipolaris sorokiniana, Stagonospora nodorum, Blumeria graminis, Puccinia triticina, Puccinia graminis, Aspergillus niger, Rhizopus nigricans, Rodotorula sp., Staphylococcus sp., Sarcinia flava, Bacillus subtilis; биоразнообразие возрастает в 3 – 4 раза

Физиологические (изменения в обмене веществ), ингибиторные (наличие фитоалексинов), анатомо-морфологические (изменения габитуса растения, строения тканей и органов)

IIS = 0,8 – состояние хорошее; стебель с числом хлоренхимных тяжей – 32; содержание лигнина в листьях – 0,38±0,01 мг·г-1; водоудерживающая способность листьев – 75,3%; содержание воды в листьях – 87,3%; толщина кутикулы – 1,98 мкм

Ассоциация колоса

(IX – XII этап)

Ustilago nuda f. sp. tritici, Fusarium culmorum, Penicillium lanoso-coeruleum, Bipolaris sorokiniana, Alternaria alternata, Trichoderma lignorum, Bacillus cereus; высокая частота встречаемости видов, обитающих в сложных эконишах

Анатомо-морфологические: архитектоника колоса (форма, рыхлый или плотный, с остями или без остей), опушенность колосковых чешуй, характер цветения (цветки открытого или закрытого типа)

IIS = 0,8 – состояние хорошее; колос средней плотности, призматический, остистый; ширина экологической ниши для антагонистов по индексу Симпсона (D) – 7,4 (оптимально, когда  D = 20)

* - здесь отражены только доминирующие виды; IIS – индекс состояния иммуногенетической системы растения.

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 |
 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.