В последние годы вопросы защиты сельскохозяйственных растений в системе возделывания культур выдвигаются на передний план и являются особенно актуальными, так как уровень развития патогенной микрофлоры в почве и на семенном материале достиг критического значения [5]. Широкое использование в практике сельского хозяйства химических способов защиты растений приводит к загрязнению окружающей среды и снижению качества продукции растениеводства, поэтому одним из перспективных направлений является поиск альтернативных химических средств защиты, экологически безопасных способов ограничения развития болезней культурных растений и биологических методов активизации фитоиммунитета и защиты растений [6, 9]. В этой связи для создания экологически чистых технологий интерес представляет регуляция роста растений путем предпосевной обработки семян, а также вегетирующих растений растворами регуляторов роста [13].
Биорегуляторы являются природными, высоко эффективными препаратами, способными стимулировать процессы роста и развития растений, выполнять функции защиты растения от неблагоприятного воздействия абиотических и биотических факторов среды [10]. Использование регуляторов роста в малых дозах уменьшает возможность вредного воздействия на живой организм [8]. Их рациональное применение позволяет существенно сократить использование традиционных химических средств защиты, что, несомненно, должно повышать экологическую чистоту и безопасность производимой продукции [3].
Целью работы было изучение влияния биорегуляторов на распространённость мучнистой росы, вызываемой патогенным грибом Leveillulataurica (анаморфа:Oidiopsissicula) на растениях томата и их устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
Материал и методика исследований
На рассадном среднераннем томате сорта Новичок розовый были испытаны биорегуляторы Альбит, Циркон и Эпин-Экстра, обладающие стимулирующими свойствами жизнедеятельности растений, антистрессовым и защитным действием, на фоне рекомендованной дозы внесения минеральных удобрений в условиях открытого грунта Астраханской области.
Концентрации растворов регуляторов роста использовали согласно прилагаемой инструкции по применению на овощных культурах. Для предпосевной обработки семян томата применяли рабочие растворы препаратов Альбит (концентрация раствора 2 мл/л воды, расход - 1 л/кг семян), Циркон (концентрация раствора 2 капли/100 мл воды, расход - 2 мл/т семян) и Эпин-экстра (концентрация раствора 2 капли/100 мл воды). Семена томата контрольного варианта замачивали в дистиллированной воде. Время замачивания по всем вариантам составила 6 часов.
Опрыскивание растений в период вегетации проводили рабочими растворами препаратов Альбит (концентрация раствора 1 мл/10 л воды; расход - 400 л/га; в фазе 2-3 листьев ив период цветения), Циркон (концентрация раствора 0,1 мл/1 л воды; расход - 15 мл/га; после высадки рассады в открытый грунт и в период цветения 1-й, и 3-4 кистей). Эпин-экстра (концентрация раствора 5-6 капель/0,5 л воды в фазе 2-3 листьев и накануне пересадки рассады в открытый грунт; и концентрация раствора 1 мл/5 л воды в фазы бутонизации и начало цветения). Растения контрольного варианта обрабатывали дистиллированной водой.
Полевые опыты в 4-кратной повторности проводили в соответствии с «Методикой опытного дела» [2]. В ходе исследований проводились фенологические наблюдения по фазам роста и развития растений, биометрические измерения [2], физиологические наблюдения: измерения параметров фотосинтетической деятельности посевов [14] и водного режима растений [1, 11]. Учёт распространённости болезни растений томата и учёт урожайности проводили по методике ВНИИР. Математическая обработка урожайных данных проводилась методом дисперсионного анализа [2].
Результаты исследований и их обсуждение
Симптомы заболеваемости растений томата сорта Новичок розовый мучнистой росой были отмечены в период цветения и плодообразования. Развитию болезни способствовало повышенная температура (27-30 0С) воздуха [12]. Растения имели пониженный тургор, в результате болезни уменьшалась ассимиляционная поверхность листьев, что привело к снижению урожая томатов до 30,7 т/га на контроле.
Проведенные учеты развития мучнистой росы показали, что максимальная распространенность болезни на растениях достигла в период плообразования (табл. 1). Наилучший показатель минимального количества больных растений (10,0 %) оказался на варианте с обработкой регулятором роста Альбит, который усиливает иммунитет растений, их естественную способность сопротивляться болезням [7]. На контрольном варианте поврежденные мучнистой росой растения составили 30,6 %. Таким образом, применение регулятора роста Альбит позволило повысить сопротивляемость растений к данному заболеванию, что сопровождалось снижением процента поврежденных растений на 20,6 % по сравнению с контролем. Биологическая эффективность препарата Альбит составила 67 %.
Таблица 1
Влияние регуляторов роста на распространённость заболеваемости мучнистая роса на растениях томата (сорт Новичок розовый)
|
Вариант опыта |
% поврежденных растений |
Биологическая эффективность препарата, % |
|
I- Контроль |
30,6 |
- |
|
II- Альбит |
10,0 |
67 |
|
III- Циркон |
14,1 |
54 |
|
IV- Эпин-Экстра |
12,2 |
60 |
Высокую биологическую эффективность против мучнистой росы на томатах сорта Новичок розовый показал препарат Эпин-Экстра - 60 %, обладающий свойствами биофунгицида [16]. Количество повреждённых растений томата на этом варианте составило 12,2 %, что на 18,4 % было ниже контрольного показателя.
Применение на томатах иммуномодулятора Циркон, обладающего сильным фунгицидным и антистрессовым действием [16], также оказалось эффективным, и позволило снизить количество поврежденных растений на 16,5 % по сравнению с контролем. Биологическая эффективность препарата составила 54 %.
Во многом развитие заболеваний провоцируется неблагоприятными (стрессовыми) условиями среды роста и развития растений. В Астраханском регионе основными лимитирующими факторами условий среды, которые отрицательно сказываются на выращивании сельскохозяйственных культур и их продуктивности, являются высокая температура воздуха в весенне-летний период и недостаток влаги. Таким образом, растения в течение всего вегетационного периода находятся в постоянных стрессовых условиях, что отрицательно сказывается на их устойчивости к заболеваниям, урожайности и качестве продукции. В связи с этим, было изучено влияние биорегуляторов на водный режим растений и фотосинтетическую активность посевов томата в период вегетации (табл. 2 и 3).
Установлено, что применяемые препараты - адаптогены, повышая засухоустойчивость и жаростойкость растений [4, 16], способствуют снижению дефицит влаги в растениях томата и увеличению оводнённости тканей в течение вегетационного периода в засушливых условиях (табл. 2). Максимальный показатель водного дефицита наблюдался у растений томата в полуденные часы в фазы цветения и плодообразования.
Таблица 2
Влияние регуляторов роста на водный режим растений томата
(сорт Новичок розовый)
|
Вариант опыта |
Содержание воды в листьях, г на 100 г сухого веса листьев |
Водный дефицит, % |
|
I- Контроль |
469,2-580,9 |
15,2-28,4 |
|
II- Альбит |
531,1-662,4 |
11,8-18,2 |
|
III- Циркон |
511,9-634,2 |
13,3-20,1 |
|
IV- Эпин-Экстра |
512,7-643,1 |
12,0-19,6 |
Благодаря способности регулятора роста Альбит повышать тургор и усиливать водоудерживающую способность тканей листьев растений [4], водный дефицит в течение вегетации был на 3,4-10,2 % ниже по сравнению с контрольными растениями, и содержание воды в листьях увеличивалось от фазы цветения до полной спелости на 61,9-81,5 г на 100 г сухого веса листьев. Регулятор роста Эпин-Экстра, участвуя в синтезе антисрессовых белков [17], способствовал снижению показателя водного дефицита растений томата на 3,2-8,8 %, повышая, тем самым, содержание влаги в листьях на 43,5-62,2 г на 100 г сухого веса листьев по сравнению с контролем. Применение препарата Циркон также позволило снизить водный дефицит у растений томата на 1,9-8,3 % и повысить оводненность тканей листьев на 42,7-53,3 г на 100 г сухого веса листьев по сравнению с контролем, что подтверждает способность данного биорегулятора уменьшать транспирацию при высоких температурах и недостатка влаги, регулируя двигательную активность клеток устьиц, повышая засухоустойчивость за счёт увеличения содержания в растениях фенольных соединений (цикориевой кислоты) [15].
Фотосинтетическая активность растений напрямую зависит от водного режима. Соответственно, повышая стрессоустойчивость растений томата в условиях засушливого климата, помогая растениям более экономно расходовать влагу, биорегуляторы способствовали лучшему использованию световой энергии растениями, повышая фотосинтетический потенциал посевов (табл. 3).
Таблица 3
Влияние регуляторов роста на ФП и ЧПФ растений томата
(сорт Новичок розовый)
|
Вариант опыта |
Фотосинтетический потенциал, млн м2дн/га |
Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2сут |
|
I- Контроль |
3,5 |
2,44 |
|
II- Альбит |
4,7 |
3,70 |
|
III- Циркон |
4,0 |
3,22 |
|
IV- Эпин-Экстра |
4,3 |
3,51 |
Наибольшее увеличение фотосинтетического потенциала наблюдалось при применении препарата Альбит и составило на 1,2 млн м2дн/га выше по сравнению с контролем. Препараты Циркон и Эпин-Экстра повышали эффективность фотосинтеза растений томата сорта Новичок розовый за счёт увеличения листовой поверхности и общей биомассы (Циркон [16]), а также увеличения содержания хлорофилла в листьях (Эпин-Экстра[17]) по сравнению с контролем на 0,5 и 0,8 млн м2дн/га соответственно. Чистая продуктивность фотосинтеза увеличивалась по опытным вариантам и коррелировала с фотосинтетическим потенциалом (r = 0,97).
Вывод
Применение регуляторов роста с антистрессовым и защитным действием в технологии выращивания томата позволило значительно снизить заболеваемость растений мучнистой росой и повысить их устойчивость к неблагоприятным факторам среды. Применяемые регуляторы роста значительно повышали стрессоустойчивость растений томата к высоким температурам и недостатку влаги в период вегетации. Наличие адаптогенного и защитного эффектов действия биорегуляторов может служить основой для разработки перспективных экологически безопасных способов биологической защиты томатов и снижения стрессовой нагрузки на растения при формировании высоких урожаев с хорошим качеством продукции.
Рецензенты:
Смашевский Н.Д., д.с.-х.н., профессор кафедры биологии и экологии растений ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» Минобрнауки России, г. Астрахань;
Шахмедов И.Ш., д.с.-х.н., профессор кафедры агрономии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» Минобрнауки России, г. Астрахань.