Диссертация (Эколого-биологическая оценка эффективности микроэлементов и биопрепаратов при оптимизации питания роз в условиях защищенного грунта)

Факультет почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова,кафедра агрохимии и биохимии растенийНа правах рукописиПашкевич Елена БорисовнаЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИМИКРОЭЛЕМЕНТОВ И БИОПРЕПАРАТОВ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИПИТАНИЯ РОЗ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТАСпециальность 06.01.04 – агрохимияДиссертация на соискание ученой степени доктора биологических наукНаучный консультант:доктор биологических наук, профессорНадежда Владимировна ВерховцеваМосква – 20142Содержание:Cтр.Введение……………………………………………………… 4-15Глава 1.Современные представления о влиянии микро,макроэлементов,регуляторовроста(салициловой кислоты) и биопрепаратов наустойчивостьрозинфицированиюквмикромицетномуусловияхзащищенногогрунта. Литературный обзор…………………….1.1.16-88Физиолого-биохимические функции в растенияхмикроэлементов(бор,медьицинк)исалициловой кислоты…………………………….1.2.Микромицетныефакторыиболезнирольбиопрепаратоввроз,природныебиогенныхэлементовиповышенииустойчивостирастений к инфекционным заболеваниям……..Глава 2.Объекты,программаиметоды54-88научныхисследований…………………………………….Глава 3.22-5489-118Оптимизация микроэлементного статуса роз иприменение салициловой кислоты, как факторихустойчивостикмикромицетномуинфицированию ………………………………….Глава 4.Результатыисследованиякремнийсодержащего119-152действияудобренияибактериальных препаратов, внесенных в грунтна повышение устойчивости к инфекциям……Глава 5.Эффективностьфолиарнойобработкибактериальными препаратами в регулированииминерального питания роз в защищенном грунтеиустойчивостиихкфитопатогенным153-1903микромицетам ……………………………..Глава 6.191-197Изучение микробиологического статуса роз,окружающейсредыэффективностиприменениятеплице.Результатыихвыращивания,фунгицидовисследованиявсоставамикробного сообщества больных роз методомгазовойхроматографии–масс-спектрометрии………………………………….Глава 7.Исследованиеспособностик198-210укоренениючеренков роз при применении бактериальногопрепарата и индолилуксусной кислоты привыращивании в грунтах с разным содержаниеморганического вещества ………………………211-229Выводы……………………………………………………………….230-232Список литературы…………………………………………………..233-274Приложения………………………………………………………….275-2914Актуальность проблемыИз-заособенностейклиматанабольшейтерриторииРоссии,промышленное производство декоративных растений возможно только вусловиях защищенного грунта.

При этом, на всем протяжении процессавегетации растения подвержены негативному воздействию стрессовыхфакторов различной природы, что приводит к снижению продуктивности засчет ингибирования роста и фотосинтеза. Изучение путей повышенияустойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней средыотносится к числу приоритетных направлений современной агрохимиифизиологии растений.Традиционно используемые в теплицах грунты (торф, смешанный скаким-либо наполнителем, как правило, с агроперлитом) сильно отличаютсяот почв естественных агроценозов, особенно процессами, связанными смобилизацией и иммобилизацией питательных элементов.

Нарушениебаланса в питании приводит к ослаблению иммунитета растений и, какследствие, к заметному снижению качества и количества товарнойпродукции из-за высокого уровня заболеваемости в совокупности с общейнизкой стрессоустойчивостью декоративных культур.Современная технология выращивания декоративных растений вусловиях защищенного грунта включает обязательные приемы, которыеобеспечивают их защиту от болезней, особенно вызванных патогеннымимикромицетами. В последнее время стало активно разрабатываться новоенаправление по созданию препаратов, применение которых в корнеотличается от классических фунгицидов – биопрепаратов, а такжеантистрессовых естественных соединений, применение которых не толькоуничтожает источник инфекции, но и снижает их негативное действие иукрепляет иммунные свойства растений, создавая активный и повышаяпассивный иммунитет.

Использование таких препаратов характеризуетсярядомпреимуществпередтрадиционнымихимическимисредствами5(фунгицидами).Этосвязанос биологическойбезопасностью,системным и продолжительным иммуномодулирующим действием, сформированием большого количества защитных систем у растений, непозволяющих адаптироваться патогенам.Использование механизмов повышения иммунитета самих растенийявляется реальной и безвредной альтернативой внесения фунгицидов. Вотличиеотчеловека,пассивнуюиммунизациюрастенийпроводятхимическими соединениями (абиотическими индукторами), запускающимисинтез неспецифических факторов защиты.

Устойчивость растений можноповысить разными приемами, в том числе и внесением микроудобрений(Иммунитет растений, 2005). Такими микроэлементами, растворы которыхобладаютфитогормоновдезинфицирующимиилисвойствами,укрепляющимипокровыпредшественникамирастения(механическийиммунитет), являются соединения бора, меди, цинка и кремния, а также,фитогормональное соединение – салициловая кислота.Важнейший показатель, который влияет на пассивный иммунитетрастений – уровень минерального питания. Низкое содержание в грунтахподвижных форм фосфора, калия и микроэлементов, что связано с ихиммобилизациейвгрунте,т.е.закреплениемворганоминеральныхкомплексах – одна из острых проблем в теплицах (Инишева, 1998).Создание активного иммунитета путем внесения в систему грунтрастение биотических индукторов – наиболее перспективный путь создания«здоровой» среды обитания растений, это может быть интродукциямикроорганизмов-супрессоров, затрудняющих развитие фитопатогенныхформ микробиоты или обработка грунтов и растений биопрепаратами сселективно-биоцидным действием.6Эти вопросы следует отнести к числу наиболее актуальных и поканедостаточноразработанныхпроблемсовременногодекоративногоцветоводства.Цель работы – Разработать методологические принципы оптимизациипитаниярозэкологическибезопаснымиприемамидляувеличенияустойчивости растений к фитопатогенным микромицетам в условияхзащищенного грунта.Задачи исследований:– Разработать пути повышения естественного иммунитета роз фолиарнымвнесением микроэлементов (бор, цинк, медь) и раствора салициловойкислоты, т.е.

антистрессовыми соединениями. Определить содержание этихэлементов, а также макроэлементов во всех вегетативных органах растений иих водорастворимых форм в грунтах;–Выделитьзаданнымиизприродныхсвойствамиобъектов(силикатной,микроорганизмы,обладающиеазотфиксирующей,хитиназной,фосфатазной активностью), как основу для бактериальных препаратов,альтернативных фунгицидам, созданных на основе химического синтеза;– Создать систему оптимального минерального питания роз за счетпроцессов мобилизации питательных элементов в грунтах, способствующуюповышениюихестественногоиммунитета,корневымвнесениембактериальных препаратов и кремнийсодержащего удобрения (диатомита);– Определить изменение состава и структуры микробоценоза при совместномвнесении в грунт бактериальных препаратов и диатомита и его влияние намобилизацию питательных элементов;– Изучить действие и последействие фолиарной обработки листьев розбациллярными препаратами на содержание в растениях макроэлементов,изменение микробиологического сообщества в грунтах, эпифитных иэндофитных микроорганизмов;7– Оценить влияние биотических и абиотическихиндукторовнабиомассу, длину и цветение растений, уровень поражения их патогеннымимикромицетами.–Определить(каталазы,врастенияхактивностьполифенолоксидазы,антиоксидантныхаскорбатоксидазы),аферментовтакжесуммуорганических кислот и показатели углеводно-белкового обмена, какбиохимических факторов устойчивости растений;– Исследовать способность к укоренению черенков роз с применениембактериального препарата и индолилуксусной кислоты при выращивании вгрунтах с разным содержанием органического вещества.Научная новизнаВпервые разработаны методологические принципы (дозы, сроки испособы внесения) улучшения физиолого-биохимического состояния роз иагробиологического статуса грунтов экологически безопасными методами(биотическими и абиотическими индукторами) в условиях защищенногогрунта.Впервые выделены из природных объектов культуры силикатныхпочвенных бактерий (Bacillus macerans, два штамма Bacillus circulans иассоциацию – Bacillus sp.

+ Corynebacterium sp.), обладающих не толькофунгицидным действием, но и силикатной активностью, которые повышалиэффективность выращивания роз в защищенном грунте. Показано, чтовыделенные культуры способны к мобилизации труднорастворимых формкалия, кремния и фосфора в тепличном грунте торф:перлит, что обеспечилоулучшение питательного режима роз, и, как следствие, морфометрическихпоказателей растений. Установлен биоцидный эффект бактериальныхпрепаратов в отношении микромицет, поражающих розы в защищенномгрунте. Доказан факт увеличения общей численности микроорганизмов и8перестройки микробного сообщества в тепличном грунте при обработке егобактериальными препаратами с вытеснением фитопатогенного комплексаиндуцированными культурами.Впервые проведено изучение укоренения черенков роз в герметичнозакрывающихся пакетах.

Исследовано поглощение основных питательныхэлементов (азота, фосфора и калия) растениями на первых этапахукоренения. Показано, что высокие концентрации основных биогенныхэлементов (NO3- − 210 мг/100 г и Р2О5 − 54,2 мг/100 г) и органическоговещества (50%) в грунте в соответствии с градациями обеспеченности неоказывают отрицательного влияния на процесс ризогенеза. Изученаустойчивость черенков к фитопатогенным микроорганизмам, а такжемикробиологические процессы в грунте, происходящие при данном способеукоренения.Практическая значимостьПолученные и апробированные результаты могут быть рекомендованывсем тепличным хозяйствам по улучшению черенкования и питания роз, атакже защиты их от фитопатогенов экологически безопасными методами.Разработанные биопрепараты могут быть использованы не только взащищенных грунтах, но и открытых, для улучшения питания декоративныхрастений.Даны рекомендации по дозам и способу внесения микроэлементов(бор, медь, цинк) и салициловой кислоты.Результаты данной работы могут быть использованы в садоводческиххозяйствах.

В ходе исследований было показано, что количество укорененыхчеренков роз в герметично закрывающихся пакетах с замком ZIP-LOCKсоставляет около 90%, в то время как в тепличных хозяйствах это количествосоставляет менее 30%.9На основе проведенной работы разработанаинструкцияпоукоренению черенков роз в герметично закрывающихся пакетах дляУльяновского совхоза декоративного садоводства, получен акт о внедрениирезультатов исследований.Основные защищаемые положения диссертационной работы:1. Доказано на основе визуальных признаков и физиолого-биохимическиххарактеристик, что пятикратная фолиарная обработка роз один раз в двенедели бором или смесью микроэлементов (бор, цинк и медь) в двойной дозеотносительно концентрации этих микроэлементов в общепринятой смесиХогланда, увеличивает их устойчивость к фитопатогенным микромицетам вусловиях защищенного грунта.2.