Препараты для растениеводства на основе антибиотиков

ВВЕДЕНИЕ

          Наряду с другими микроорганизмами, в жизни почвы и ее плодородии большое значение имеют микромицеты. Они активно участвуют в разложении органических остатков, синтезе и минерализации гумуса, освобождении элементов корневого питания растений, в круговороте азота, образовании структуры почвы, стимуляции или угнетении роста растений, синтезе ферментов, аминокислот и других биологически активных соединений. Метаболиты, выделенные ими, могут быть причиной "почвоутомления". Некоторые представители микромицетов являются возбудителями болезней растений. Растения и микромицеты образуют определенные ценозы, компоненты которых тесно связаны между собой функциональными связями. По мере интенсификации сельскохозяйственного производства возникает проблема активизации и регуляции биологических процессов, протекающих в почвах, занятых различными сельскохозяйственными культурами, разработки эффективных мер борьбы с вредителями растений и возбудителями болезней.

          Большинство сортов сельскохозяйственных культур в среднем реализуют только 20-25% генетического потенциала продуктивности. При обеспечении защиты от возбудителей болезней, вредителей и сорняков они способны формировать значительно больший урожай. Среднемировой уровень потерь вследствие поражения сельскохозяйственных растений фитопатогенными микроорганизмами оценивается в 12%. Это определяет важность защиты растений как одного из факторов интенсивного растениеводства. Из всех известных ныне инфекционных болезней растений 83% вызываются грибами, 9 – вирусами и 7 – бактериями. Значительный ущерб посевам в ряде случаев причиняют простейшие (Protozoa) [1].

          Химическая защита растений от фитопатогенов пока занимает ведущее место в арсенале мер борьбы, особенно в системах интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Однако она не является экологически безопасной и должна сочетаться с биологическими средствами защиты. Последние следует рассматривать как важную, неотъемлемую компоненту интегрированной системы защиты в современном растениеводстве, а в ряде случаев и как единственное средство контроля фитопатогенов [2].

Цель: Составить аналитический обзор по теме дипломной работы.

Задачи:

1. Дать характерстику микромицетов – антагонистов возбудителей   грибных и бактериальных болезней растений;
2. Сделать обзор биопрепаратов для растениеводства на  основе почвенных грибов-антагонистов.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1 Повышение супрессивности почв

Селекция растений на устойчивость к отдельным фитопатогенам имеет весьма важное значение во всем мире. В то же время создание сортов с комплексной устойчивостью (т.е. иммунных и в отношении нескольких возбудителей болезней, и к группе вредителей) считается практически неразрешимой проблемой. Хотя комплексной устойчивостью обладают некоторые дикие и полудикие формы растений, потребительские (пищевые и фуражные) характеристики их урожая в большинстве случаев не представляют какой-либо ценности для производителя. Вот почему в сортоиспытании США все толерантные или устойчивые к фитопатогенам сорта подвергаются обязательной комплексной проверке на безопасность, а также оценке по показателям пищевой и биохимической полноценности. В мировой и отечественной практике защиты сельскохозяйственных растений использование устойчивых сортов различных сельскохозяйственных культур признано чрезвычайно важным. Оно является наиболее эффективным средством реализации научных разработок биологической защиты растений. Классическим примером важности устойчивости сорта в биологизации защиты растений является успешное решение в США проблемы с южным гельминтоспориозом кукурузы (раса Т). Эпифитотии этой болезни были предотвращены созданием гибридов, у которых восприимчивый техасский тип цитоплазматической мужской стерильности заменен на устойчивый при использовании фертильных отцовских форм. В целом на посевах устойчивых и толерантных сортов удается существенно снизить пестицидный пресс [3].

Селекция устойчивых сортов должна продолжаться непрерывно, поскольку устойчивость к любому признаку относительна, и в ходе сопряженной эволюции "культура - вредный организм" она постепенно преодолевается возбудителями болезней. Наиболее сложной проблемой является выведение сортов, устойчивых к почвенным (корневым) инфекциям. Так, сортосмена хлопчатника из-за потери устойчивости к вилту проводится примерно через каждые 10 лет.

Наиболее перспективны сорта, у которых признак устойчивости детерминирован несколькими "большими" генами. Однако создание таких сортов является крайне сложной задачей. К тому же введение в геном культурного растения генов устойчивых диких форм или другого вида может

сказаться на морфофизиологических свойствах всего гибридного растения. Эти изменения часто бывают неблагоприятными для потребительских качеств продукции [4].

По степени воздействия  на популяции возбудителей корневых (почвенных) болезней растений все почвы можно подразделить на три большие группы: - кондуктивные (если плотность популяции возбудителя со временем возрастает); - толерантные (плотность популяции возбудителя остается примерно на одном уровне); - супрессивные (плотность популяции возбудителя неуклонно снижается). На окультуренных почвах обычно имеет место индуцированная супрессивность, на большинстве целинных почв - долговременная. В числе причин, обеспечивающих супрессивность, выделяют

микробный антагонизм (антибиоз, конкуренция, паразитизм, хищничество), неблагоприятные для фитопатогена почвенно-агрохимические показатели - рН, соотношение и состав различных форм биофильных элементов, дефицит доступных форм железа и др.

Супрессивность обусловлена, как правило, комплексом антагонистов, сапротрофов и дефицитом биофильных элементов. Супрессивность одной и той же почвы в отношении различных возбудителей может проявляться по-разному. Эффект супрессивности объясняется в основном свойствами микробов-антагонистов, превалирующих в соответствующих педоценозах или в ризосфере сельскохозяйственной культуры. При изучении антибиотической активности 300 изолятов актиномицетов продемонстрировано их видоспецифическое действие. Так, в отношении 6 видов возбудителей корневых инфекций установлено, что 90% изолятов в исследуемой почве подавляли рост и развитие Scl. sclerotiorum и только 17% – R.solani, 14% – Alternaria alternata; несколько чувствительнее оказались Pythium debarianum, Bipolaris sorokiniana, Macrophomina phaseolina [5].

При управлении почвенной  супрессивностью следует учитывать требования к экоресурсам как вида фитопатогена, так и его антагониста. Весьма перспективно использование многокомпонентного набора антагонистов к одному превалирующему патогену или к их группе. Так, на среднеподзолистой суглинистой почве Нечерноземья против группы патогенов (F.oxysporum, F.culmorum, F-avenaceum, В.sorokiniana, R.solani) перспективно использование в качестве антагонистов T.viride (в ранневесенний период) и Penicillium cyclopium (в летне-осенний), поскольку оптимум антибиотической активности у этих грибов проявляется в разные периоды вегетации [6].

 В почвах важно создавать устойчивые биоценозы с определенной плотностью антагонистической и сапротрофной микрофлоры и с критической (не выше экономического порога вредоносности) плотностью фитопатогенов. Этого можно достичь несколькими средствами.

1.1 Специализированный севооборот

В структуре агротехнических методов защиты растений традиционно важным приемом является использование севооборотов, фитосанитарная роль которых основывается главным образом на разрыве трофических связей вредных организмов с кормовыми растениями и растениями-хозяевами. По многим возбудителям болезней севооборот является наиболее надежным сдерживающим средством (фитонематоды, корневые гнили, бактериозы капусты и другие). Однако с целью получения в большом объеме наиболее дефицитных продуктов (зерно, семена масличных, овощи и т.д.), землепользователь сокращает число полей в севообороте и насыщает его культурой одного вида, вводя так называемые специализированные севообороты. Благодаря уменьшению набора культур в севообороте и увеличению размеров его полей в агроценозе резко обедняется состав и численность полезной биоты. Формируется новая структура энтомокомплексов, доминантными и весьма опасными становятся 2-3 вида патогена. При чрезмерном насыщении севооборота основной культурой значительно изменяется состав почвенной микрофлоры (резко возрастает доля фитопатогенных и фитотоксичных грибов). Так, при бессменном выращивании гороха 100% растений поражались корневыми гнилями (возбудители F.solani, Ascohyta pinodella, Aphanomyces) [7].

На таком же поле гороха в семипольном севообороте поражение растений не отмечено. За счет поступления различных по составу пожнивных растительных остатков и опада микробное население почвы становится более разнообразным. Таким образом, смена культур, не имеющих общих патогенов, предотвращает накопление паразитических микроорганизмов в почве. Особенно сложно подобрать оптимальные предшественники для подавления развития и распространения фитопатогенов-полифагов (Scl. sclerotiorum, V. daliae и др.) [8].

В условиях сбалансированного сельскохозяйственного  производства, по данным исследователей США, севооборот в сравнении с монокультурой (при условии соблюдения всех требований технологии) обеспечивает повышение урожайности на 10-15%. По их рекомендациям типичный семипольный севооборот для фермы, реализующей сбалансированное, без минеральных удобрений выращивание культуры, включает: 3 года люцерну - пшеницу - сою - пшеницу - овес. Зеленое удобрение (люцерну) либо запахивают, либо ею мульчируется поверхность почвы в конце вегетационного периода. При этом достигается и повышение плодородия почвы, и улучшение ее физического состояния, и повышение супрессивности [10].

 По данным акад. Г.С. Муромцева и соавторов, при возделывании хлопчатника после сидератной культуры численность сапротрофных микроорганизмов вначале увеличивалась в 1,5-2 раза, а количество микробов-антагонистов к V.daliae – в 4-10 раз. За счет снижения заболеваемости вилтом урожай хлопчатника увеличился с 41,4 до 47,2 ц/га [11].

Фермеры США, реализуя тактику сбалансированного  земледелия, избегают экономического и биологического риска. Это достигается комбинацией видов и сортов сельскохозяйственных культур, а также путем интегрированного подхода к выбору зерновых культур, многолетних насаждений и пород сельскохозяйственных животных. Когда в 1988 г. сильнейшая засуха поразила штат Северная Дакота, многим фермерам, выращивающим пшеницу в качестве монокультуры, просто нечего было убирать. Фермеры многоотраслевых агросистем смогли часть скота реализовать осенью, собрать неплохой урожай поздних культур и засухоустойчивых сортов. Американские авторы считают, что биологическое многоотраслевое сельскохозяйственное производство в меньшей степени подвержено экономическим кризисам пренасыщенного рынка или падению цен на отдельные виды продукции [13].

1.2 Органические удобрения

Одним из эффективных  способов повышения супрессивности почв является систематическое применение органических удобрений для стимуляции размножения антагонистической и сапротрофной микрофлоры, в результате чего выживаемость фитопатогенов в почве снижается. Чем выше доля навоза в почве, тем ниже выживаемость патогенов, особенно на кондуктивных почвах.

Систематическое внесение измельченной соломы с непораженных посевов злаковых культур выполняет такую же санитарную роль, как и зеленое удобрение. Дополнительное внесение антагонистов, рода Trichoderma (в соотношении примерно 8:1 к плотности популяции патогена) способно в ряде случаев создавать устойчивые микробоценозы. В отличие от триходермы грибной микопаразит Gliocladium roseum, предложенный ВНИИСХМ, эффективен в слабогумусной почве. Живая культура микробного антагониста-супрессора должна обладать следующими свойствами: - высокой антибиотической активностью к патогену; - способностью к микопаразитизму или лизису пропагул возбудителя; - высокой скоростью размножения и конкурентной способностью; - отсутствием фитотоксичности в отношении растения-хозяина; - способностью разлагать растительные остатки, в которых сохраняется патоген [14].

При использовании соломы в качестве субстрата для антагонистов необходимо учитывать, что F.solani, Ophiobolus graminis можно подавлять внесением соломы с высоким соотношением C:N (ячменная, пшеничная, кукурузная), в то время как B.sorokiniana быстрее погибает при внесении соломы с низким соотношением C:N (солома сои, люцерны и других бобовых). Антагонистический эффект от внесения соломы проявляется при ее разложении в почве. Сказанное в отношении соломы справедливо при условии, что сама она не инфицирована возбудителями прикорневых гнилей, фузариоза и других почвенных фитопатогенов. При дефиците сидератов, навоза, компоста, соломы эффективным оказалось использование лигнина (30 т/га) на фоне высоких доз минеральных удобрений (N200P150K70). При этом, например, увеличивался урожай хлопка-сырца, а количество грибной инфекции в почве (V.dahliae,