Использование элементов прогноза, Силипланта и Циркона для снижения фунгицидной нагрузки при защите картофеля от альтернариоза тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.07, кандидат биологических наук Пенкин, Роман Владимирович

• Пенкин, Роман Владимирович
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Пенкин, Роман Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Материалы.

2.2. Методы учетов и анализов.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Лабораторные опыты.

3.1.1. Влияние различных температур на рост мицелия и образование конидий A.alternata in vitro.

3.1.2. Влияние различных температур на жизнеспособность конидий A.alternata in vitro.

3.1.3. Влияние Силипланта, Циркона, фунгицида и их смесей на жизнеспособность патогена A.alternata in vitro.

3.1.4. Искусственное заражение листьев картофеля инфекционными блоками (мицелий и конидии) и суспензиями конидий в различной концентрации A.alternata in vitro.

3.1.5. Влияние Силипланта и Циркона на развитие A.alternata при искусственном заражении растительного материала (листья томата).

3.1.6. Оценка размножения и поддержания жизнеспособности A.alternata.

3.2. Полевые опыты.

3.2.1. Организация системы защиты картофеля от альтернариоза.

3.2.2. Влияние обработок клубней и растений на урожайность картофеля.

3.2.3. Хранение картофеля.

3.2.4. Отработка элементов прогноза и систем принятия решений (СПР) по обработкам против альтернариоза картофеля.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование элементов прогноза, Силипланта и Циркона для снижения фунгицидной нагрузки при защите картофеля от альтернариоза»

Картофель наряду с зерновыми является одной из самых распространенных культур. В 2007 году производство картофеля в мире составило 360,27 млн. тонн (Филлипов A.B., 2007). На протяжении большей части 20-го столетия, Европа оставалась неоспоримым мировым лидером в области производства картофеля. И хотя сегодня этот титул перешел к Азии (производство картофеля в Китае в 2009 году -73 060 000 тонн), тем не менее, семь европейских стран входят в десятку ведущих мировых производителей (Граскова И. А. и др., 2009).

Российская Федерация остается «картофельным гигантом», уступая по объему производства в 2007 году лишь Китаю, а каждый россиянин в среднем потребляет ежегодно внушительное количество - 130 кг — картофеля (Козловский Б.Е. и др., 2007). Более 90 процентов российского картофеля выращивается в фермерских и в частных хозяйствах, где урожайность составляет в среднем 13 тонн с гектара (Кваснюк Н. Я., Гуревич Б. И. 2006). Картофель - культура разностороннего использования (Посыпанов Г. С. и др., 1997). Благодаря содержанию в клубнях крахмала, белка высокого качества и витаминов он является исключительно важным продуктом питания человека (Ореховская М. В. и др., 1987). Его по праву называют вторым хлебом (Алексашин В. И. и др., 1984). В европейской кухне известно более 200 блюд из картофеля (Карманов С. Н. и др., 1988). Серьезной проблемой для получения высоких стабильных урожаев картофеля являются вредители и заболевания, из-за которых ежегодно теряется не менее 4 миллионов тонн клубней (Тараканов Г. И. и др., 2002). Особенно большой ущерб наносят болезни, борьба с которыми стоит на первом месте, так как они снижают качество получаемой продукции, засоряют спорами семенной и посадочный материал (Стройков Ю. М. и др., 1998).

В последние годы из-за потепления климата, на картофеле широкое распространение получила болезнь альтернариоз (Ганнибал Ф.Б., 2011). Средний недобор урожая от альтернариоза составлял по России 5% от потенциального урожая картофеля. Особенно вредоносно заболевание в сухие и жаркие годы в Прибайкалье, на Дальнем Востоке, где потери могут достигать 40-50 % (Круг Г., 2000; Мухин В. Д., 2000). Такое нельзя исключать и для других регионов. Возбудители альтернариозов - грибы с весьма широкой специализацией. Помимо вреда для растений, они способны наносить самый разнообразный вред - человеку, сельскохозяйственным животным и помещениям различного назначения.

Тем не менее, следует признать, что альтернариоз картофеля исследован еще в недостаточной степени. Количество исследований по нему существенно уступает исследованиям по фитофторозу картофеля, хотя встречаемость и вредоносность этих двух заболеваний вполне сравнимы, особенно в последние годы. В ряде южных стан и регионов альтернариоз приводит к очень ощутимым поражению ботвы и потерям урожая (1з81ак11ет Р., Воигпас! Z., 2010).

Кроме того, недостаточно данных об эффективности фунгицидов для подавления фитофтороза картофеля при их оптимальном количестве.

Нормы применения фунгицидов могут быть завышены. При этом, только

0,1 - 1% от применяемого количества фунгицидов достигает точек действия, а остальное количество теряется, загрязняя окружающую среду

Ганиев М. М. и др., 2006). Для повышения эффективности действия фунгицидов используют вспомогательные вещества, которые увеличивают удерживаемость и скорость проникновения к их точкам действия

Дорфман С.И. и др., 1955), а также регуляторы роста и микроудобрения.

Снизить риск применения фунгицидов (или уменьшить негативное воздействие пестицидов на нецелевые объекты) можно путем их грамотного применения с учетом экономических порогов вредоносности (ЭПВ), соблюдения регламентов, и использования регуляторов роста и 5 микроудобрений для повышения эффективности их действия. Однако на фоне исследований по прогнозированию фитофтороза по альтернариозу почти ничего не сделано, что, вероятно, связано с недооценкой этой болезни. Данные об оптимизации фитосанитарного состояния картофельных посадок на основании совместного применения фунгицидов с регуляторами роста и препаратами кремния единичны (Пузырьков П.Е., Дорожкина Л.А.,1997). Наше исследование посвящено восполнению этих пробелов - получению данных по биологии и экологии возбудителя альтернариоза картофеля для отработки элементов прогноза и последующей оптимизации обработок против альтернариоза картофеля на основе совместного использования фунгицидов, регуляторов роста и микроудобрений.

Актуальность работы

В современной интегрированной защите картофеля от болезней и вредителей уделяется большое внимание, прежде всего устойчивым сортам и использованию химических средств защиты растений. Однако в настоящее время все большее значение приобретает проблема здоровья людей, которая непосредственно связана с экологической безопасностью продуктов питания. Сегодня не менее 8-10% произведенной продукции растениеводства отечественной и импортной бракуется из-за высокого содержания в ней пестицидов (П.Е.Пузырьков, Н.И.Добрева, Л.А.Дорожкина, 2008, 2009,2011). Прежде всего, это связано с их многократным применением.

Уменьшить пестицидную нагрузку можно, если проводить обработки растений по прогнозу, используя пестициды в смеси с антистрессовыми препаратами. В связи с этим необходимо было усовершенствовать и развивать существующие методы прогноза, что позволило бы существенно снизить кратность обработок пестицидами либо отказаться от них вовсе, заменив их более безопасными препаратами или их смесями с заниженными нормами расхода пестицидов. Как показали исследования Л.А. Дорожкиной и др.(2005-2011), В.Н.Зейрука, О.В.Абашкина (2011), Д.В.Воронина (2010) и других авторов уменьшить норму расхода пестицидов можно при совместном их применении с мнгогофункциональными регуляторами роста и препаратами кремния.

Наиболее ощутимые потери урожая картофеля связаны с поражением растений возбудителями фитофтороза и альтернариоза. Несмотря на определенные различия в характере развития этих болезней, они имеют много общего в распространении инфекции и для подавления их распространения и развития используются в основном одни и те же фунгициды, а так же их смеси с такими регуляторами роста как Циркон, Эпин-Экстра, микроудобрением Силиплант. Однако многие аспекты высокой эффективности действия данных смесей до сих пор не выяснены, в частности, уровень фунгицидной активности кремнийсодержащего удобрения Силипланта и регулятора роста Циркона.

Применение подобных смесей и изучение механизма их действия обусловлено не только экономическими, но и экологическими факторами, связанными с охраной окружающей среды.

Цель и задачи исследований Цель работы - разработка мероприятий по подавлению альтернариоза картофеля на основе усовершенствованных элементов прогноза, а также использования циркона, силипланта и их смесей с фунгицидами.

Основные задачи:

1. Уточнить температурные оптимумы прорастания и пределы сохранения и жизнеспособности конидий и мицелия А. аНетШа

2. Разработать методологию, направленную на определение потенциалов размножения и агрессивности полевых популяций возбудителя альтернариоза картофеля.

3. Изучить влияние фунгицидов, циркона, силипланта и их смесей на жизнеспособность и инфекционные свойства возбудителя альтернариоза (Alternaría alternata) картофеля в полевых и лабораторных условиях.

4. Уточнить значения сигнальных участков для определения сроков обработки фунгицидами, силиплантом, цирконом их смесями.

5. Разработать элементы прогноза развития болезни и вероятных потерь урожая в зависимости от жизнеспособности патогена и агрометеорологических условий.

Научная новизна работы. Впервые установлено ингибирующее действие регулятора роста Циркона и кремнийсодержащего удобрения Силипланта на развитие A. alternata. Циркон и Силиплант тормозили рост колоний патогена и резко снижали численность его конидий. Использование этих препаратов совместно с фунгицидами для протравливания клубней и опрыскивания вегетирующих растений позволяет сократить норму расхода пестицидов от 20 до 50%. Данные смеси проявляли высокую биологическую эффективность и по результативности действия не уступали рекомендованным нормам расхода фунгицидов. Сигнальные участки и предложенная номограмма соответствия инфекционных фонов и степени опасности альтернариоза позволяют корректировать сроки обработки и кратность применения фунгицидов и их смесей с регуляторами роста и микроудобрениями.

Практическая ценность работы. Доказано, что Циркон и Силиплант понижают поражаемость картофеля альтернариозом, что приводит к повышению урожайности. Баковые смеси фунгицидов со сниженными нормами расхода до 50% при добавлении Силипланта и Циркона обеспечивают получение большего урожая, чем рекомендованные нормы препаратов. Полученная номограмма соответствия инфекционных фонов и степени опасности альтернариоза позволяет принимать то или иное решение по обработкам фунгицидами в смеси с регуляторами роста и микроудобрениями.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, на Международной научной конференции молодых учёных и специалистов РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева (июнь 2011 г.) и на Научно-практической конференции в РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева «Проблемы развития АПК и сельских территорий в XXI веке» (декабрь, 2011), на научно-практическом совещании в МГУ имени М. В. Ломоносова «Генетические и агротехнологические ресурсы повышения качества продовольственного и технического картофеля» (март 2012 г., Москва), на Научно - практической конференции «Гавриш», посвященной производству овощей защищенного грунта (апрель 2012).

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 научных работ, в том числе 4 - в журналах из списка ВАК.

Заключение диссертации по теме «Плодоводство, виноградарство», Пенкин, Роман Владимирович

выводы

1. Разработанная нами методология позволяет определить индекс развития болезни (ИР), а также индексы образования конидий (ИК) и агрессивности (ИА) полевых популяций возбудителя альтернариоза картофеля. Опираясь на базовый показатель ИА, отражающий инфекционную нагрузку и ранжированные агрометеорологические показатели, целесообразно определять степень инфекционных фонов A.alternata

2. Конидии с мицелием хорошо переносят низкие отрицательные температуры (-20-22°С), без мицелия они погибают при температуре ниже -15°С. При температуре минус 3 - 5 С эффективность прорастания конидий снижается и блокируется при температуре 0.1°С. Оптимум их прорастания находится в диапазоне от 23 до 35°С. При более высоких температурах конидии разрушаются.

3. В опытах in vitro Силиплант и Циркон ингибировали развитие A.alternata. В первые 6 суток их фунгицидное действие сопоставимо с воздействием Ридомила Голд. На 9 сутки инкубирования ни один из препаратов (Ридомил Голд МЦ, его смеси с Цирконом и Силиплантом, а также Циркон и Силиплант) уже не сдерживали рост мицелия. При применении Силипланта и Циркона количество конидий резко уменьшалось (с 15,5 шт. до 2,8-8,9/10 мм2) и они были нежизнеспособными в отличие от контрольных

4. Установлено, что обработка клубней Силиплантом, а также смесями Престижа с Силиплантом или Цирконом в большей степени снижают агрессивность (ИА) полевых популяций A.alternata , чем обработка одним Престижем. Аналогично ингибирующее действие смесей Циркона или Силипланта с половинной нормой расхода фунгицида на развитие патогена выражено сильнее, чем рекомендованных норм этих же фунгицидов. Биологическая эффективность смесей (1/2 норма фунгицида+Силиплант или Циркон) против альтернариоза составляет 8286%, а одних фунгицидов (рекомендованная норма) - 50-60%.

5. Для уточнения прогноза и сроков обработки культур рекомендуется использовать сигнальные участки. Наличие сигнальных участков дает огромное преимущество при прогнозировании первичного проявления заболевания и позволяет корректировать сроки обработок картофеля.

6. Разработанная номограмма соответствия между инфекционными фонами возбудителя альтернариоза картофеля и степенью опасности отражает гибель ботвы и потенциальные потери урожая картофеля. Это подтверждено наличием отрицательной корреляцией (г=-0,57±0,25 (1=2,29, Р<0,05) между инфекционным фоном альтернариоза и состоянием растений картофеля.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для коррекции сроков обработок более эффективной защиты и повышения урожайности культуры от альтернариоза рекомендуется использовать имеющиеся сигнальные участки для прогнозирования развития фитофтороза картофеля. Площадь сигнального участка до 100 м .

2.Посадку проводить клубнями, обработанными Силиплпантом (ЗОмл/т) или смесью Престижа с Цирконом (10мл/т). В период вегетации при первых признаках заболевания, зафиксированных на растениях сигнального участка, проводить опрыскивание смесями Силипланта (1л/га) или Циркона (10 мл/га) с заниженными нормами расхода фунгицидов при отсутствии популяций, устойчивых к ним. При низком инфекционном фоне опрыскивать растения одним Силиплантом (1 л/га). При угрозе эпифитотийного развития альтернариоза растения на сигнальном участке следует убрать в кратчайшие сроки. Производственное поле обработать эффективными фунгицидами в соответствии со Списком пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, совместно с Цирконом или Силиплантом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог нашей работы, отметим, что регулятор роста Циркон и кремнийсодержащее удобрение Силиплант можно успешно применять не только в общепринятых технологиях защиты картофеля от альтернариоза без элементов прогнозирования, но также активно применять их и на основе прогнозных технологий. Использование сигнальных участков позволяет корректировать сроки обработки картофеля. Силиплант и Циркон активно включают в схемы защиты картофеля на всех этапах, начиная от протравливания клубней перед высадкой, опрыскиванием по вегетации и при хранении клубней. Их фунгицидный эффект позволяет без вмешательства химических обработок на фоне низкого инфекционного фона свести к минимуму потери урожая от альтернариоза, они также не загрязняют продукцию и почву, что дает возможность рекомендовать их активное использование в экологическом земледелии. Эффективоность Силипланта и Циркона, как в чистом виде, так и в баковых смесях достигается за счет повышения естественного иммунитета растений.

Нами была подробно изучена биология патогена А.акегпМа в современных условиях. Это дало возможность вводить элементы прогноза данного опасного заболевания картофеля. Введенные нами ранги инфекционного фона и степеней опасности возникновения альтернариоза, а также различные бальные шкалы (ранговый подход, на основе закона Вебера-Фехнера) позволили не только построить номограмму соответствия между степенью инфекционного фона (ИФ) и степенью опасности развития заболевания (СО), но и показать потенциальные потери урожая. При построении алгоритма защиты исходили, прежде всего, от поведения патогена в тех или иных условиях, а не только от агромететеорологических показателей, как это обычно было принято ранее. Отработанная нами СПР может быть полезной для создания ИКС (информационноконсультационной службы) в Московском регионе.

168

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Пенкин, Роман Владимирович, 2012 год

1. Алексашин В. И., Андреева Р. А., Антонов Ю. П. и др. Овощеводство открытого фунта. Под ред. Велика В. Ф. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1984. - 336 е.: ил.

2. Ахатов А. К., Джалилов Ф. С., Белошапкина О. О. и др. Защита овощных культур и картофеля от болезней. Под ред. Ахатова А. К. и Джалилова Ф.С. Москва, 2006. 352 с.

3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965.

4. Власов В. И. Вирусные и микоплазменные болезней растений. М.: Колос, 1992.-207 с.

5. Воронков М. Г., Дьяков В. М., Силатраны, Новосиб., 1978.

6. Воронков М.Г., Кузнецов И.Г. // Кремний в живой природе. Новосибирск: Наука, 1984. 157 с.

7. Воронков М.Г., Кузнецов И.Г. // Удивительный элемент жизни. Иркутск, 1983.- 107 с.

8. Гавриш С. Ф. Томаты. М.: НИИОЗГ, 2003. - 184 с.: ил.

9. Ганнибал Ф.Б. Видовой состав, таксономия и номенклатура возбудителей альтернариоза листьев картофеля// Лаборатория микологии и фитопатологии им. A.A. Ячевского ВИЗР. История и современность. Под ред. А.П. Дмитриева. СПб ВИЗР.2007.С.142 -148.

10. И. Ганнибал Ф.Б. Мониторинг альтернариозов сельскохозяйственных172культур и идентификация грибов рода Alternaría. Спб.: ВИЗР, 2011. -71 с.

11. Ганнибал Ф.Б. Гасич E.JI. Орина А.С. Оценка устойчивости селекционного материала крестоцветных и пасленовых культур к альтернариозу. Спб.: ВИЗР, 2011. - 51 с.

12. Ганиев М. М., Недорезков В. Д. Химические средства защиты растений. М.: КолосС, 2006. - 248 с.

13. Голубев В.А., Карпов Б.В. /Современные проблемы экологии. Киев. - 1994. - 123 с.

14. Гуркина JI. К. Чтобы томаты не болели фитофторозом // Защита и карантин растений. 2005. - № 1. - С. 53.

15. Граскова И.А., Кузнецова В.Е., Живытьев М.А. и др. Детекция влияния обработки аналогами препарата «Силк» растений картофеля в полевых условиях.// Journal of stress physiology & biochemistry.- 2009-№5.-С. 39 -44.

16. Дмитриева 3. А., Забара М. Г., Войтовская А. А. Справочник картофелевода .-Мн.:Уражай, 1989. 304 с.

17. Дмитриева Е.П. Разработка методов оценки устойчивости картофеля к альтернариозу и характеристика картофеля по этому признаку// Автореферат .к.с.х.н.-М.: НИИКХ, 1988. 21 с.

18. Должков Д. С., Безуглова О. С. Томаты: экология, агротехника, переработка. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. - 448 с.

19. Дорожкина JI.A., Сластя И.Б. Применение тетраэтоксилана для повышения эффективности применения пестицидов при выращиваниизерновых культур // Известия ТСХА. -1997. №1.173

20. Дорожкина Л.А.Экологически безопасные и эффективные пестициды в интегрированной защите растений при использовании кремнесодержащих соединений. Диссертация в форме доклада на соискание ученой степени доктора с/х наук. М., 1997. 60 с.

21. Дорфман С.И., Шипицын С.А. // Биохимия. 1955. Т. 20. С. 136—140.

22. Дьяков Ю. Т. Жизненные стратегии фитопатогенных грибов и их эволюция. Микол. и фитопатол., 1992, т. 26, с. 309-318.

23. Дьяков Ю. Т., Ашайе А., Вайнштейн В. М. Микология и фитопатология. 1975. - Т. 9. - С. 272 - 282.

24. Еланский С. Н., Смирнов А. Н., Багирова С. Ф., Дьяков Ю. Т. Микология и фитопатология. 1999. - Т. 33. - С. 353 - 359.

25. Елешев P.E. Концептуальные подходы к построению новой системы агротехнологий на пахотных землях северо-востока Казахстана / P.E. Елешев, К.Е. Конопьянов // Земледелие. 2007. - № 5.

26. Зверева, Т. С. Экология и география почв Карелии / Отв. ред. О. В. Толстогузов.-Петрозаводск, 1995.-115 с.

27. Злотин Р.И., Ходашева К.С. Роль животных в биологическом круговороте лесостепных экосистем. М.: Наука, 1974. 145 с.

28. Иванов В.В.; Экологическая геохимия элементов: Справочник: В 6 кн. / Под ред. Э. К. Буренкова М., 1994. - 120 с.

29. Иконникова М.И., Ермаков А.И. // Методы биохимического исследования растений. JL: Колос, 1972. С. 263-318.

30. Карманов С. Н., Кирюхин В. П., Коршунов А. В. Урожай и качество174картофеля. -М.: Россельхозиздат, 1988. 167 с.

31. Киселев Е.П., Аинеков Б.Г. Методика ускоренной оценки картофеля на устойчивость к макроспориозу способом конидиального заражения отдельных листьев// Сибирский вестник с.-х. наук, 1985. 3. С. 45-48.

32. Кефели В.И., Прусакова Л.Д., Химические регуляторы роста растений, М., 1985.

33. Кваснюк Н. Я., Гуревич Б. И. Интегрированная система защиты картофеля от грибных, вирусных и бактериальных болезней (Практическое руководство). М.: ФГНУ Росинформагротех, 2006. — 72 с.

34. Козловский Б. Е., Филиппов А. В. Альтернариоз картофеля //Картофель и овощи. 2007. - № 4. - С. 31.

35. Королёв А. Картофель под защитой компьютера // Картофелевод.2006.-№1.-С. 34-36.

36. Колесников М.П., Абатуров Б.Д. // Успехи Совр. Биологии. 1997. Т. 117, вып. 5.-С. 534-548.

37. Круг Г. Овощеводство / Пер. с нем. В. И. Леунова. М.: Колос, 2000. - 576 е.: ил.

38. Кульнев А.И. Эффективности пути экогололизации использования химических средств защиты растений // Состояние и повышение экологической безопасности: материалы научно практической конференции. С - Петербург, 2004. - С. 180.

39. Луковникова Г.А., Ярош Н.П. // Методы биохимического исследования растений. Л.: Колос. 1972. с. 87-128.

40. Малеванная H.H. Циркон новый регулятор роста и развития растений // Зегуляторы роста и развития растений в биотехнологиях: тезисы докладов VI Международной конференции. Москва. Из-во. МСХА.-2001.-С.28.

41. Малеванная H.H. Ростостимулирующая и иммуномодулирующаяактивности природного комплекса гидроксикоречных кислот17545.