THE IMPACT OF SOIL PROCESSING ON ROOT ROT DEVELOPMENT AND SPRING WHEAT PRODUCTIVITY

Апаева Н.Н.¹, Манишкин С.Г.²

¹ORCID: 0000-0003-0101-401X, кандидат сельскохозяйственных наук, ²ORCID: 0000-0001-6707-2904, кандидат сельскохозяйственных наук,

Марийский институт переподготовки кадров агробизнеса

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА РАЗВИТИЕ КОРНЕВЫХ ГНИЛЕЙ И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

Аннотация

Приведены многолетние полевые исследования по изучению влияния приемов обработки почвы на поражение яровой пшеницы корневыми гнилями, микромицетный состав почвы и урожайность. Результаты исследований показали, что дискование в отличие от вспашки и культивации способствует улучшению микромицетного состава почвы. Снижается количество патогенных грибов и увеличивается численность грибов-антагонистов в ризосфере яровой пшеницы. Распространение и развитие корневых гнилей при дисковании почвы снижается по сравнению с культивацией и вспашкой. По сравнению со вспашкой урожайность яровой пшеницы выше на 0,18 т/га, а по сравнению с культивацией – на 0,43 т/га.

Ключевые слова: приемы обработки почвы, микромицетный состав почвы, корневые гнили, яровая пшеница, урожайность.

Apaeva N.N.¹, Manishkin S.G.²

¹ORCID: 0000-0003-0101-401X, PhD in Agriculture, ²ORCID: 0000-0001-6707-2904, PhD in Agriculture,

Mari Institute of Retraining in Agribusiness

THE IMPACT OF SOIL PROCESSING ON ROOT ROT DEVELOPMENT AND SPRING WHEAT PRODUCTIVITY

Abstract

Long-term field studies of the effect of tillage methods on the affection of spring wheat by root rot, the micromycete composition of the soil, and yields are presented. The results of the research showed that disking, unlike plowing and cultivation, improves the micromycete composition of the soil. The number of pathogenic fungi reduces and the number of antagonistic fungi increases in the rhizosphere of spring wheat. The spread and development of root rot in soil after disking is reduced compared to cultivation and plowing. In comparison with plowing, the yield of spring wheat is higher by 0.18 t / ha, and in comparison with cultivation - by 0.43 t / ha.

Keywords: methods of soil treatment, micromycete composition of soil, root rot, spring wheat, yield.

Посевы яровых зерновых культур в Республике Марий Эл ежегодно подвергаются поражению корневыми гнилями [1, С. 11]. Распространение болезни в некоторые годы может достигнуть 50% и более посевов, занятых зерновыми культурами. Возбудители корневых гнилей – это группа почвенных патогенных грибных. При сильном развитии болезни происходит угнетение и отмирание проростков. Пораженные растения замедляет рост и развитие, у них формируется колос с щуплыми семенами, отмирают стебли и проявляется белоколосость. Белоколосость является формой более интенсивного развития корневой гнили.

В последние годы в хозяйствах республики наблюдается увеличение доли зерновых культур в севооборотах и уменьшение ротации севооборота. Это послужило изменению состава микроорганизмов в почве, увеличилось количество патогенных грибов, уменьшилось видовое разнообразие. В пахотном слое стало меньше грибов антагонистов [2, С. 42]. Правильно подобранная обработка почвы способствует не только улучшению ее структуры, созданию оптимального водного и питательного режимов для растений, но и ограничивает развитие корневой гнили. Поэтому при выращивании культуры важно правильно выбрать способы и приемы обработки почвы. Вопросы защиты яровых зерновых культур от корневых гнилей в системе их выращивания на современном этапе являются актуальными, т. к. отрицательное антропогенное воздействие на агроэкосистемы угрожает фитосанитарному состоянию почвы. Необходимо совершенствовать экологические принципы и на основании этих принципов разработать экологически безопасные фитосанитарные технологии возделывания зерновых, адаптированных к условиям региона [3, С. 7]. В настоящее время по данным наших исследований, результатам многолетнего мониторинга видно, что на посевах зерновых культур в условиях нашей республики численность патогенных микомицетов остается высоким и вспышки корневых гнилей наблюдаются часто [4, С. 26]. Подбирать способы обработки почвы нужно таким образом, чтобы создать неблагоприятные условия для патогенных микомицетов, населяющих почву, и, напротив, благоприятные для роста и развития культурного растения. При любом антропогенном воздействии на почву происходит изменение ее свойства. Микроорганизмы, которые населяют почву, в первую очередь подвергаются изменениям, особенно при применении различных орудий для обработки почвы [5, С. 47].

Применение вспашки при традиционной системе земледелия, по мнению некоторых ученых [6, С. 31] ведет к разрушению структуры грунта и ухудшению ее свойства. Другие ученые утверждают, что минимализация приемов обработки почвы мало сказывается на ее микробиологических свойствах [7, С. 23].

Целью исследования явилось установление поражения яровой пшеницы корневыми гнилями, изменение микомицетного состава почвы и урожайности яровой пшеницы в зависимости от применяемых приемов обработки почвы.

Полевые исследования проводили в течение 2011-2015 гг. на опытном поле Марийского государственного университета. Почва данного участка типичная для республики: дерново-подзолистая среднесуглинистая, содержание гумуса 1,7 - 1,8%. Яровую пшеницу выращивали после озимой ржи. Основную обработку почвы проводили осенью сразу после уборки озимой ржи: в первом варианте проводили вспашку плугом ПЛН-4-35 (глубина вспашки 20-22см); во втором варианте – культивацию КПС-4,2 (глубина - 12-14см); в третьем варианте – дискование БДТ-3 (14-16см). Весной на всех участках провели весеннее боронование тяжелыми зубовыми боронами, затем предпосевную культивацию КПС-4,2 (12-14см). Посев яровой пшеницы провели с прикатыванием. Солому после уборки озимой ржи измельчали и оставляли на поверхности почвы.

Обследование посевов и учет поражения пшеницы корневыми гнилями проводили по общепринятым методикам ВНИИФ. Почвенные грибы выделяли на твердую питательную среду (Чапека-Докса) по методике Н. А. Наумовой [8, С.162]. Определение видов микомицетов проводили по определителям В.И. Билай [9, С. 15-280], Н.М. Пидопличко [10, С. 7-270].

Данные наших исследований показали, что применяемые приемы обработки почвы изменяют вредоносность корневой гнили на посевах яровой пшеницы (табл. 1).

Таблица 1 – Распространение и развитие корневых гнилей яровой пшеницы, %

Варианты	Фазы развития растений
	кущение		трубкование		молочная спелость
	Р*	R**	Р	R	Р	R
Вспашка	16,6	4,2	20,0	6,8	43,3	10,8
Культивация	20,0	5,8	40,0	12,6	45,5	15,8
Дискование	7,0	1,9	8,5	4,3	15,0	6,2
НСР05	2,3	0,5	2,6	1,7	3,3	2,8

Примечание: * – распространенность корневой гнили; ** – развитие болезни.

Минимальное распространение и развитие корневой гнили были на варианте с дискованием. В фазе кущения эти показатели отличались от варианта со вспашкой в 2,4-2,2 раза, от варианта с культивацией – в 2,8 и 3 раза. В фазе трубкования наименьшее поражение яровой пшеницы было также в варианте с дискованием. По сравнению со вспашкой распространенность болезни меньше в 2,3 и развитие в 1,5 раза. В варианте с культивацией от кущения до трубкования произошло резкое увеличение болезни. Распространенность корневых гнилей повысилось в 2 раза, в то время как на вспашке и дисковании только в 1,2 раза. Тенденция снижения развития болезни на дисковании в отличие от других приемов обработки наблюдалось в течение всей вегетации яровой пшеницы.

На культивации развитие корневых гнилей на посевах пшеницы было выше, чем в других вариантах. На участках с культивацией наблюдались неравномерные посевы пшеницы. Это связано с плохой заделкой соломы культиватором КПС-4,2.

Видовое разнообразие почвенных микроорганизмов можно рассматривать как одно из важнейших критериев стабильности основных экологических функций почвы. Приемы возделывания почвы являются влияющими факторами в изменении качественного и количественного состава микроорганизмов.

Приемы обработки почвы в своих исследованиях мы рассмотрели с точки зрения происходящих в ней микробиологических процессов. Поскольку более интенсивно микробиологические процессы в почве протекают около корневой системы растений, видовое разнообразие микомицетов мы изучали в ризосфере яровой пшеницы.

Применяемые приемы обработки почвы (вспашка, культивация и дискование) по-разному повлияли на количественный и качественный состав ризосферной микрофлоры яровой пшеницы (табл.2).

Таблица 2 – Динамика микомицетного состава в ризосфере яровой пшеницы, тыс. КОЕ/ г почвы

Наименование микомицетов	Фазы развития растений
	кущение			трубкование			молочная спелость
	1*	2**	3***	1	2	3	1	2	3
Fusarium spp	7,8	8,9	5,3	13,5	15,2	9,2	23,3	22,6	14,5
Drechslera sorokiniana Sacc.	0	0,8	0,8	1,3	1,5	1,8	2,4	2,3	2,7
Alternaria spp.	1,0	0,8	1,0	1,6	1,5	1,8	4,4	3,1	3,5
Всего патогенов	8,8	10,5	7,1	16,4	17,5	13,3	30,1	28,0	20,7
Aspergillus spp	7,5	6,2	7,3	14,3	12,4	13,3	30,1	28,0	20,7
Penicillum spp.	20,4	27,7	26,7	19,3	16,3	21,3	25,3	27,3	20,6
Rhizophys nigricans Ehr.	1,5	2,4	2,8	10,2	12,2	7,7	13,3	12,5	12,1
Mucor piriformis Fisch.	4,6	6,2	4,5	3,6	6,1	8,8	4,4	16,4	10,4
Trichoderma lignorum (Tode) Harz.	4,5	0	0	11,0	0	2,2	14,5	2,2	11,0
Всего сапротрофов	38,5	42,5	41,1	58,4	47,0	55,3	82,0	87,1	78,9
Всего микромицетов	47,3	53,0	48,2	74,8	64,5	68,6	112,1	115,1	99,6

Примечание: * - вспашка; **- культивация: *** - дискование.

Данные таблицы показывают, что в фазе кущения пшеницы наибольшее количество микомицетов в ризосфере было в варианте с культивацией. По сравнению со вспашкой их численность превышала на 5,7 тыс. колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г почвы. Сравнивая с вариантом, где проводили дискование, этот показатель больше на 4,8 тыс. КОЕ на 1 г почвы.

На культивации нами выделено максимальное количество патогенов по сравнению с другими вариантами. Соотношение патогенов к сапротрофам в этом варианте составило 1:4,0, в то время как на вспашке этот показатель составляет 1:4,4, а на дисковании – 1:5,8.

В фазе трубкования больше всего грибов в ризосфере пшеницы было в варианте со вспашкой, а меньше – на культивации. Если сравнивать количество патогенных грибов, видно, что минимальное количество их было на дисковании. Максимальное соотношение патогенов к сапротрофам в эту фазу было на дисковании (1:4,2).

В фазе молочной спелости в ризосфере пшеницы меньше всего патогенов было на дисковании. По сравнению со вспашкой меньше на 9,4 тыс. КОЕ/г почвы, а по сравнению с культивацией – на 7,3.

Из ризосферы яровой пшеницы мы выделили такие патогенные грибы, как Drechslera sorokiniana Sacc., грибы из родов Fusarium spp. и Alternaria spp. Из сапротрофных были выделены такие грибы как Rizopus nigricans Her., Mucor piriformis Fisch., родов Aspergillus spp. и Penicillium spp. Кроме этих грибов в ризосфере яровой пшеницы нами были обнаружены грибы-антагонисты Trichoderma lignorum (Tode) Harz. Установлено, что на вспашке эти грибы выделялись в течение всей вегетации, на дисковании они появились в середине вегетации, на культивации только в конце вегетации.

Максимальная урожайность яровой пшеницы была получена в варианте с дискованием (2,65 т/га). По сравнению со вспашкой она выше на 0,18 т/га, а по сравнению с культивацией – на 0,43 т/га.

Таким образом, развитие и распространение корневой гнили яровой пшеницы меняется в зависимости от применения различных приемов обработки почвы. При ее возделывании после озимой ржи наименьшее развитие и распространение болезни было в варианте с дискованием. Дискование способствовало увеличению количества сапротрофных и антагонистических грибов, которые оказывают губительное действие на патогенную микрофлору почвы и ризосферы растений. Наилучшие условия для развития сапротрофных грибов и антагонистов создаются при использовании дисковния в качестве основной обработки почвы. Дискование в отличие от вспашки и культивации способствует существенному увеличению урожайности яровой пшеницы.

Список литературы / References

1. Апаева Н.Н. Влияние приемов обработки почвы и опрыскивание посевов фунгицидами на поражение болезнями и урожайность озимой ржи / Н.Н. Апаева, А.И.Малков, В.В. Картазаева // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Материалы междунар. научно-практ. конф. / Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола, 2015. – Вып. XVII. - С.11-13.
2. Апаева Н.Н. Влияние обработки почвы на этиологию корневой гнили зерновых культур / Н.Н. Апаева, С.Г. Манишкин, Н.Э. Прозоров //Научная жизнь, №3, 2013. – С.42-48.
3. Манишкин С.Г. Экологические функции приемов обработки почвы разной степени интенсивности в стабилизации биологических показателей плодородия почвы / С.Г. Манишкин, Н.А. Апаева, О.А. Савоськина и др. // Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо». – 2012. - №1(10). – С.7.
4. Апаева Н.Н. Фитосанитарное состояние почвы в зависимости от агротехнических приемов возделывания зерновых культур / Н.Н. Апаева, С.Г. Манишкин, Г.С. Марьин и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2011. - № 2 (76). - С. 26-31
5. Коржов С.И. Изменение микробиологической активности почвы при различных способах ее обработки /С.И. Коржов, В.А. Маслов, Е.С. Орехова //АГРО XXI, 2009, № 1–3. – С. 47-49.
6. Бурлакова Л.М. К оценке экологического состояния почвы / Л. М. Бурлакова, Е.Г. Пивоварова, Е.В. Соврикова //Плодородие. – 2005. - №5. – С. 31-33.
7. Марковская Г.К. Влияние различных способов основной обработки почвы на ее биологическую активность в условиях лесостепной зоны Самарской области / Г.К. Марковская, Ю.В. Юдина // Достижения науки и техники АПК. - №3. – 2009. – С. 21-23.
8. Наумов Н. А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию / Н.А. Наумов. – Л.: Колос, 1970. – 208 с.
9. Билай В. И. Токсинообразующие микроскопические грибы / В. И. Билай, Н. М Пидопличко. – Киев, 1970. - 291 с.
10. Пидопличко Н.М. Грибы – паразиты культурных растений / Н.М. Пидопличко (определитель, том 1,2). – Киев: Наукова Думка, 1977. – 300 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Apaeva N.N. Vliyanie priemov obrabotki pochvy i opryskivanie posevov fungicidami na porazhenie boleznyami i urozhajnost' ozimoj rzhi [Influence of methods of soil cultivation and spraying of fungicides on disease affection and productivity of winter rye]/ N.N. Apaeva, A.I.Malkov, V.V. Kartazaeva // Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozyajstva: Materialy mezhdunar. nauchno-prakt. konf. [Actual issues of improving the technology of production and processing of agricultural products: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference]/ Mar. gos. un-t. – Joshkar-Ola - 2015. – Vyp. XVII. - P.11-13. [in Russian]
2. Apaeva N.N. Vliyanie obrabotki pochvy na ehtiologiyu kornevoj gnili zernovyh kul'tur [Effect of soil cultivation on the etiology of root rot of cereals] / N.N. Apaeva, S.G. Manishkin, N.EH. Prozorov //Nauchnaya zhizn' [The scientific life]. - №3. - 2013. – P.42-48. [in Russian]
3. Manishkin S.G. EHkologicheskie funkcii priemov obrabotki pochvy raznoj stepeni intensivnosti v stabilizacii biologicheskih pokazatelej plodorodiya pochvy [Ecological functions of soil cultivation methods of varying intensity in stabilizing biological indicators of soil fertility] / S.G. Manishkin, N.A.Apaeva, O.A. Savos'kina and others// Elektronnyj nauchno-proizvodstvennyj zhurnal «AgroEHkoInfo» [Electronic scientific and production magazine «AgroEcoInfo»]. – 2012. - №1(10). – P.7. [in Russian]
4. Apaeva N.N. Fitosanitarnoe sostoyanie pochvy v zavisimosti ot agrotekhnicheskih priemov vozdelyvaniya zernovyh kul'tur [Phytosanitary state of soil depending on agrotechnical methods of cultivation of grain crops] / N.N. Apaeva, S.G. Manishkin, G.S. Mar'in and others// Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University]. - 2011. - № 2 (76). - P. 26-31. [in Russian]
5. Korzhov S.I. Izmenenie mikrobiologicheskoj aktivnosti pochvy pri razlichnyh sposobah ee obrabotki [Changes in the microbiological activity of the soil in various ways of its processing] /S.I. Korzhov, V.A. Maslov, E.S. Orehova //AGRO XXI. – 2009. - № 1–3. – P. 47-49. [in Russian]
6. Burlakova L.M. K ocenke jekologicheskogo sostojanija pochvy [To assess the ecological state of the soil] / L. M. Burlakova, E.G. Pivovarova, E.V. Sovrikova //Plodorodie [Fertility]. – 2005. - №5. – P. 31-33. [in Russian]
7. Markovskaya G.K. Vliyanie razlichnyh sposobov osnovnoj obrabotki pochvy na ee biologicheskuyu aktivnost' v usloviyah lesostepnoj zony Samarskoj oblasti [Influence of various methods of basic soil cultivation on its biological activity in the conditions of the forest-steppe zone of the Samara region] / G.K. Markovskaya, YU.V. YUdina // Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements in science and technology of the agro-industrial complex]. - №3. – 2009. – P. 21-23. [in Russian]
8. Naumov N. A. Analiz semyan na gribnuyu i bakterial'nuyu infekciyu [Analysis of seeds for fungus and bacterial infection] / N.A. Naumov. – L.: Kolos, 1970. – 208 p. [in Russian]
9. Bilaj V. I. Toksinoobrazuyushchie mikroskopicheskie griby [Toxin-forming microscopic fungi] / V. I. Bilaj, N. M Pidoplichko. – Kiev: Naukova dumka, 1970. - 291 p.
10. Pidoplichko N.M. Griby – parazity kul'turnyh rastenij [Mushrooms are parasites of cultivated plants] / N.M. Pidoplichko (opredelitel', tom 1, 2). – Kiev: Naukova Dumka, 1977. – 300 p.