Котляров В. В., д. с.-х. н., профессор, Котляров Д. В., к. б. н., докторант КубГАУ
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, проведённая нами в период 2014-2017 гг., показала значительную инфицированность возбудителями микозов и бактериозов коммерческих семян (таблица 1, рисунок 1).
Таблица 1 - Результаты фитоэкспертизы коммерческих семян подсолнечника (2014-2017)
Заражённость 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, ведёт к изрежеванию всходов, возникновению побурения и отмирания прикорневой части и корней, снижению качества продукции, в том числе повышению кислотного числа. Так, поражение бакериозами 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 проведённых опытов по изучению этого средства было выявлено, что в контрольном варианте проявилось значительное поражение бактериозом корней и листьев растений подсолнечника, причём на всех исследуемых гибридах из разных партий семян практически всех основных селекционно-семеноводческих компаний. При этом распространённость 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 растения подсолнечника практически избежали поражения бактериозами (таблица 2).
Таблица 2 – Иммунологическая характеристика проростков подсолнечника под влиянием обработки семян комплексом АК (2014)
Название гибрида | Распространённость 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 корзинки образуются недоразвитые, значительно меньше в диаметре (рисунок 3).
Рисунок 3 – Величина корзинки подсолнечника сорта СПК под влиянием обработки семян и растений АК комплексом – справа по сравнению с контролем (растения поражены бактериозом) – слева (ОПХ «Березанское», 2012)
Они 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.
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).
Таблица 3 – Показатели качества зерна кондитерского сорта СПК под влиянием обработки семян и растений АК комплексом на основе метионина (ОПХ «Березанское», 2012)
Вариант опыта | Масса 1000 семян, г | Выход кондиционного ядра, % |
Контроль | 110 | 58 |
С обработкой АК | 149 | 75 |
Рисунок 4 – Семена подсолнечника сорта СПК под влиянием обработки АК комплексом (семян и растений): слева вариант с обработкой АК; справа контроль (ОПХ «Березанское», 2012)
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 (вегетационный опыт в климатической камере, 2012)
Эти результаты подтвердились и в производственном испытании, проведённом 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). Всё это оказало влияние на возрастание урожайности семян в производственных испытаниях, проведённых 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) относительно варианта без обработки (справа) в условиях эпифитотии бактериоза (Челябинская область, ООО «Бионика», 2015)
Таблица 5 – Урожайность семян подсолнечника под влиянием обработки комплексом АК в производственных испытаниях
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 неё есть изъяны – проблему бактериозов она не решает, обнаружено последействие гербицидов (Евролайтинг) на озимую пшеницу (основную культуру в этом звене севооборота). Поэтому после обработки допускается её посев минимум через 4 месяца (Шабанов, 2013), а в условиях засухи и более (примеч. автора). 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 определённых 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) ингибируют всхожесть семян и длину гаустория (см. рисунки 3 и 4) у наиболее вредоносных видов заразихи, снижающих урожайность подсолнечника. Исследования, проведённые 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 проведённых нами вегетационных опытов установлено, что обработка этим комплексом АК, наряду с защитой от бактериозов, приводит к ингибированию прорастания семян заразихи, поэтому количество её соцветий на растениях уменьшается вплоть до нуля (таблица 6).
Таблица 6 – Влияние обработки семян и растений АК комплексом на поражение подсолнечника бактериозом и заразихой (вегетационный опыт в климатической камере, среднее 2010-2012)
Вариант обработки подсолнечника АК комплексом |
Поражение растений бактериальной гнилью (распространённость 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 |
Причём наилучшие результаты были получены в вариантах с протравливанием этим комплексом АК семян и обработкой им посевов (в фазе 3 и 5 пары настоящих листьев). Такая обработка обеспечила полное подавление заразихи на корнях подсолнечника, при сильном её 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) на поражение подсолнечника заразихой (вегетационный опыт в климатической камере, 2012), где:
3 – вариант с обработкой АК (заразиха не проросла)
6 – контрольный вариант (прорастание и активный рост заразихи)
Рисунок 8 – Темпы роста растений амброзии полыннолистной под влиянием обработки комплексом аминокислот (вегетационный опыт, 2012)
Причём, 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 этот показатель составлял + 60 %.
Эти данные говорят о том, что разница в развитии между угнетёнными 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 объём корней подсолнечника в варианте с обработкой АК оказался в 1,3–1,5 раза выше по сравнению с контрольным вариантом, а 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 засорённости почвы семенами этого цветкового паразита) заразиха всё равно появляется (даже на фоне обработок АК) и её вредоносность может достигать 50 %. Здесь её 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 её распространённость до 2-х соцветий на 1 растение и достоверное снижение урожайности на 0,2 т/га.
Таблица 7 – Эффективность применения АК на посевах подсолнечника в условиях эпифитотии заразихи (производственное испытание, ООО «Скиф» Краснодарского края, 2015)
Вариант опыта |
Количество соцветий заразихи, штук/растение |
Урожайность маслосемян, т/га |
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 – достигать 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. Её 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, по результатам фитоэкспертизы, на семенах не выявлено значительной распространённости альтернариоза, то можно обрабатывать семена биопрепаратами, а при её высокой распространённости необходимо протравливать препаратами на основе йода (только этот препарат почти полностью её 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 в фазе начала бутонизации биопрепаратами (2014)
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 препаратов на основе йода (при необходимости) 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.