Влияние биопрепарат ов на биологическую полноценность и безопасность зерна пшеницы при хранении
На правах рукописи
Алябьева Надежда Николаевна
Влияние биопрепаратов на биологическую полноценность и безопасность зерна пшеницы
при хранении
05.18.01 технология обработки,
хранения и переработки злаковых, бобовых культур,
крупяных продуктов, плодоовощной
продукции и виноградарства
Автореферат
диссертации на соискание ученой
степени кандидата сельскохозяйственных наук
Кинель – 2013
Работа выполнена в Государственном научном учреждении
«Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений Россельхозакадемии» (ГНУ ВНИИБЗР Россельхозакадемии)
Научный руководитель: кандидат биологических наук, профессор
Монастырский Олег Александрович
Официальные оппоненты: Костин Владимир Ильич
доктор сельскохозяйственных наук,
ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им.
П.А. Столыпина, заведующий кафедрой биологии, химии и технологии хранения и переработки продукции растениеводства
Макушин Андрей Николаевич
кандидат сельскохозяйственных наук,
ФГБОУ ВПО Самарская государственная сельскохозяйственная академия, доцент кафедры технологии производства и экспертизы продуктов из растительного сырья
Ведущая организация: Кубанский филиал Государственного научного учреждения «Всероссийского научно-исследовательского института зерна Россельхозакадемии»
Защита состоится « 5 » ноября 2013 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
по адресу: 446442, г. Кинель, п. Усть-Кинельский, ул. Учебная, д 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская ГСХА»
Автореферат разослан «_____»________________2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Марковская Галина Кусаиновна
1 Общая характеристика работы
Актуальность работы. Содержание белка является важнейшим показателем качества зерна для отечественного сельского хозяйства и при международных сделках. К одним из основных показателей безопасности относят поражение зерна фузариозом и накопление опасных микотоксинов (МТ): дезоксиниваленола (ДОН) и зеараленона (F-2) (Билай В.Л., 1977, Леонов А.Н., 1990, Петрович С.В., 1991, Левитин М.М., 1994, Монастырский О.А., 1995, 1996, 1998). В настоящее время недостаточно экспериментальных данных о закономерностях влияния заражения фузариозом и загрязнения фузариотоксинами (ФТ) на биологическую полноценность и безопасность хранящегося зерна районированных сортов озимой мягкой пшеницы, особенно на содержание в нем белка (Dexter J.E. et al, 1997, Guo X.W. et al, 2004, Soltanloo H. et al, 2005).
Широкомасштабное применение химических средств защиты растений представляет серьезную опасность для здоровья человека, а также ведет к возникновению у токсиногенных видов фузариев резистентности к пестицидам. Данная тенденция определяет необходимость создания и применения технологии биологической защиты зерна злаковых культур в колосе и при хранении от поражения токсинообразующими микромицетами. Нами в исследованиях использовались созданные в лаборатории и запатентованные, а также ранее получившие государственную регистрацию биопрепараты. Научно-практическую значимость представляет исследование влияния биопрепаратов на снижение поражения токсинообразующими грибами, особенно фузариями, накопление фузариотоксинов и содержание белка в зерне, что является важным для создания элементов биотехнологии защиты хранящегося зерна пшеницы.
Цели исследований. Целью настоящей работы было изучение влияния биопрепаратов на снижение поражения токсиногенными видами грибов, минимизацию накопления микотоксинов, а также на содержание белка в зараженном зерне озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов при хранении.
Задачи исследований:
- Исследовать биологическую полноценность и безопасность зерна пшеницы из зернохранилищ амбарного типа Краснодарского края.
- Исследовать влияние заражения токсиногенными штаммами грибов F.graminearum и F.verticillioides и уровня накопления фузариотоксинов в хранящемся зерне озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов на содержание в нем белка.
- Установить, как влияет защита запатентованными биопрепаратами отдельно и в смесях с химическими пестицидами хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов на поражение токсинообразующими грибами, накопление фузариотоксинов и содержание белка.
- Исследовать влияние биопрепаратов на поражение токсинообразующими грибами, накопление фузариотоксинов и содержание белка в зерне в колосе растений озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов в условиях Краснодарского края.
- Выявить сорта озимой мягкой пшеницы, зерно которых минимизирует накопление микотоксинов и сохраняет биологическую полноценность при хранении, с целью рекомендации для использования их зерна на внутригосударственные нужды и на экспорт.
Научная новизна работы.
Впервые проведены исследования связи содержания общего белка с уровнем накопления фузариотоксинов в зерне озимой пшеницы районированных сортов.
Установлено, что заражение токсинообразующими штаммами F.graminearum и F.verticillioides снижало содержание общего белка в хранящемся зерне пшеницы интенсивных сортов.
Обработки запатентованными биопрепаратами дизофунгин, батан, пролам, дизофунгин плюс и алирин Б хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы на 60 % снижали пораженность патокомплексом видов токсинообразующих грибов и повышали содержание белка.
Применение обработок различными рецептурами биопрепаратов, включающих низкие концентрации химических фунгицидов, инсектицидов и регулятора роста растений моддус влияет на снижение пораженности токсинообразующими грибами и повышение содержания белка в зерне при хранении.
Запатентованные биопрепараты дизофунгин, батан, пролам и дизофунгин плюс на 30-40 % снижали поражение фузариозом урожая зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов, накопление опасных микотоксинов, а также повышали содержание белка в зерне.
Теоретическая и практическая значимость. В теоретическом плане ценность работы состоит в изучении взаимовлияния накопления фузариотоксинов и содержания белка в зерне пшеницы районированных сортов, что дает возможность прогнозировать последствия развития поражения фузариозом зерна в процессе хранения и планировать его защиту.
Практическая значимость состоит в разработке систем защиты зерна озимой мягкой пшеницы интенсивных сортов при производстве и хранении, основанных на применении биопрепаратов батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б отдельно и в сочетании с микроколичествами химических пестицидов, с учетом влияния обработок на показатели его биологической полноценности и безопасности.
Положения диссертации, выносимые на защиту.
- Накопление фузариотоксинов снижает содержание белка в хранящемся зерне пшеницы интенсивных сортов, зараженном токсиногенными штаммами грибов F.graminearum и F.verticillioides.
- Предзакладочная обработка биопрепаратами батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б защищает от поражения патокомплексом видов токсинообразующих грибов хранящееся зерно пшеницы интенсивных сортов и ингибирует снижение содержания в нем белка.
- Биопрепараты батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б можно применять с добавлением микроколичеств определенных химических фунгицидов, инсектицидов и регулятора роста растений, что повышает защитную эффективность хранящегося зерна озимой мягкой пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов.
Достоверность результатов. Все исследования проведены в соответствии с общепринятыми методиками. Достоверность выводов подтверждалась статистической обработкой данных.
Апробация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: IV международной конференции «Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов» (Краснодар, 2007), конференции получателей грантов регионального конкурса Российского Фонда Фундаментальных исследований и администрации Краснодарского края "Юг" (п. Агой, 2008), международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений, перспективы и роль в фитосанитарном оздоровлении агроценозов и получении экологически безопасной сельскохозяйственной продукции» (Краснодар, 2008), международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений, как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010); международной научно-практической конференции «Современные мировые тенденции в производстве и применении биологических и экологически малоопасных средств защиты растений» (Краснодар, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в то числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 103 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 10 таблиц, 14 рисунков и 20 приложений. Список литературы включает 253 наименования, в том числе 92 – зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1.В обзоре литературы рассматриваются зависимость качества зерна от содержания в нем белка, факторы, влияющие на его содержание, государственное регламентирование качества и безопасности зерна пшеницы. Дается описание основных видов токсинообразующих грибов, типов фузариотоксинов и их распространения в агроценозе. Особое внимание уделено современному состоянию биологической защиты посевов и хранящегося зерна пшеницы от заражения токсиногенными грибами и накопления опасных микотоксинов.
2 Материалы и методы исследований
2.1 Объекты исследований. Основным материалом для исследований являлись районированные сорта озимой мягкой пшеницы, полученные из Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко Россельхозакадемии. А также образцы зерна пшеницы и тритикале из зернохранилищ амбарного типа Лабинского, Тимашевского, Кореновского районов Краснодарского края.
В испытаниях на защитную эффективность использовали 4 биопрепарата: дизофунгин, дизофунгин плюс, батан и пролам (получил государственную регистрацию как пробиотик), разработанных на основе штаммов живых протестированных видов бактерий, обладающих способностью ингибировать развитие патогенной микрофлоры на зерне. В сравнительных исследованиях были использованы биопрепарат алирин Б и ингибитор плесени микопроф. В исследованиях также использовали биопрепараты с добавками – биологически активными веществами (БАВ): салициловая кислота, микроколичества химических фунгицидов – фалькон, максим, альто супер; инсектицидов – фастак, круйзер, карате; регуляторы роста зерна моддус и экогель.
В исследованиях применяли аттестованные в лаборатории по токсиногенности чистые культуры грибов Fusarium graminearum Schwab и Fusarium verticillioides (Sacc) Nirenberg (F. moniliforme J.Sheld), Aspergillus sp. и Penicillium sp., выделенных с пораженного в поле зерна пшеницы.
2.2 Методика лабораторных исследований. Отбор проб зерна для исследований проводили по общепринятой методике согласно ГОСТ 13586.3-83. Содержание белка определяли современным гостированным экспресс-методом на приборе «Сорбфил-белок», разработанном при участии нашей лаборатории и позволяющем проводить большие объемы измерений. Микотоксины определяли методом тонкослойной хроматографии при сканировании пластин на спектрофлюориметре "Хитачи" (ГОСТ Р 51116-97) и иммуноферментным методом. Микологическую зараженность определяли стандартным методом высевания зерна исследуемого образца на агаризованную питательную среду Чапека на чашках Петри с последующей инкубацией в течение 7 суток и визуальной регистрации количества зараженных зерен с колониями тестируемого гриба (ГОСТ 12044-93).
В опытах по влиянию заражения токсинообразующими видами Fusarium sp. и накопления фузариотоксинов ДОН и Ф-2 на изменение содержания белка живое зерно районированных сортов озимой пшеницы заражали токсинообразующими штаммами грибов Fusarium graminearum и Fusarium graminearum и Fusarium verticillioides (F.moniliforme) и хранили в буртах в течение 30-90 сут в буртах по 5 кг при 22-25 0С. Определяли микологическую пораженность и уровень накопления фузариотоксинов и содержание белка в зерне после хранения.
В исследованиях защитной эффективности биопрепаратов отдельно и с добавлением химических пестицидов, на хранящемся зерне для создания искусственного инфекционного фона живое зерно заражали мицелиально-конидиальной суспензией (концентрация конидий не менее 105/мл) культур комплекса видов плесневых грибов Fusarium sp., Aspergillus sp., Penicillium sp. В опытах было задействовано зерно сортосмеси пшеницы, тритикале и сортов Таня, Дея, Кума и Фортуна. Зараженное зерно обрабатывали по вариантам биопрепаратами в концентрации 4 л/т, в отдельных опытах в концентрации 2, 6 и 8 л/т, а также смесями биопрепаратов с микроколичествами химических фунгицидов и инсектицидов. После обработки зерно хранили от 30 до 90 сут в условиях, имитирующих амбарное хранение, при Т0 25-280С. После определенного периода хранения регистрировали микологическую пораженность зерна, содержание в нем белка, фузариотоксинов и процент зерен, поврежденных вредителями.
2.3 Методика полевых опытов. Для мелкоделяночных полевых опытов были взяты сорта озимой пшеницы Победа 50, Таня, Ласточка, Люпус, Дея, Дельта, Батько, Память. Проводили комплексную обработку биопрепаратами семян, а затем растений пшеницы. За два дня до посева семена отобранных сортов замачивали в растворе биопрепаратов батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс в 20 % концентрации в течение 12 часов. В контроле семена замачивали в водопроводной воде. Семена каждого варианта обработки высевали на делянки площадью 1 м2. Инокуляцию растений каждой делянки конидиально-мицелиальной суспензией с концентрацией конидий F. graminearum и F. verticillioides (F.moniliforme) не менее 105/мл проводили в фазу полного цветения (фаза 61-69, Zadoks 1974) в вечернее время и в безветренную погоду. В каждом варианте опыта с помощью опрыскивателя инокулировали 50 колосьев, после этого помещали их под полиэтиленовый изолятор для создания влажной камеры на 48 часов. Через 7 сут после заражения патогенами обрабатывали колосья биопрепаратами методом мелкокапельного опрыскивания в дозе 5 л/га и БАВ по схеме аналогичной предпосевной обработке, описанной выше.
После созревания проводили сбор зерна с защищенных и незащищенных биопрепаратами растений, и определяли массу 1000 зерен, анализировали его на степень заражения токсинообразующими грибами, содержание токсинов и белка.
3 МОНИТОРИНГ ПОРАЖЕНИЯ ВИДАМИ ТОКСИНОГЕННЫХ ГРИБОВ, УРОВНЯ НАКОПЛЕНИЯ МИКОТОКСИНОВ И СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКА В ЗЕРНЕ ПШЕНИЦЫ ИЗ ЗЕРНОХРАНИЛИЩ АМБАРНОГО ТИПА
Данные мониторинга зараженности зерна пшеницы из зернохранилищ амбарного типа показали следующее. Степень заражения фузариозом от 2 до 8 % установлена ~ в 46 %, аспергиллами и пенициллами ~ в 20 % образцах из 89 исследованных (таблица 1). Примерно в 60 % образцов встречалось поражение альтернарией и мукором на уровне более 10 %. Высокий процент зараженности фузариями и альтернарией показывает, что они преодолели видовой антагонизм и превратились в единый патокомплекс. Пораженность зерна токсинообразующими грибами сильно варьировала по годам, что объясняется различием погодных условий в эти годы, влияющих на естественное заражение зерна плесневыми грибами в поле. При поступлении на хранение зараженного зерна степень его заражения может впоследствии увеличиваться.
Исследования загрязнения зерна микотоксинами показали, что 8 % из 89 изученных образцов пшеницы содержали ДОН выше ПДК. Наибольшее количество образцов, содержащих ДОН, было отмечено в 2009 г.
Таблица 1 Пораженность плесневыми грибами зерна пшеницы из зернохранилищ
амбарного типа
| Год иссле-дова-ний | Коли-чество образ-цов | Количество образцов зараженных грибами, % | ||||
| Fusarium sp. | Aspergillus sp. | Alternaria sp. | Penicillium sp. | Mucor sp. | ||
| 2006 | 19 | 47,3 | 0 | 57,9 | 10,5 | 15,8 |
| 2007 | 18 | 22,2 | 11,1 | 66,7 | 22,2 | 61,1 |
| 2008 | 24 | 56,9 | 29,2 | 58,3 | 37,5 | 79,2 |
| 2009 | 13 | 46,1 | 46,2 | 46,2 | 7,7 | 61,5 |
| 2010 | 15 | 73,3 | 26,7 | 86,7 | 20 | 73,3 |
Анализ содержания белка в образцах зерна пшеницы из производственных зернохранилищ показал, что исследуемый показатель варьирует по годам (CV=14 %). Так с 2006 г. по 2010 г. содержание белка в зерне изменялось от 8 до 16 %. Наиболее высокая дисперсия содержания белка установлена в 2007, 2009, 2010 гг. Важно отметить, что именно в эти годы нарастало поражение зерна фузариями и альтернарией. Полученные данные указывают на зависимость содержания белка от погодных условий в годы выращивания зерна, применяемых агротехнических приемов возделывания, условий хранения и от контаминации токсиногенными грибами.
Ухудшение фитосанитарного состояния зерна в зернохранилищах вызывает необходимость разработки элементов технологии его защиты от токсинообразующих грибов и накопления опасных фузариотоксинов на всех этапах хранения.
4 СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА В ЗЕРНЕ ИНТЕНСИВНЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАКОПЛЕНИЯ МИКОТОКСИНОВ
4.1 Исследование корреляции содержания белка с уровнем накопления фузариотоксинов в хранящемся зерне разных сортов пшеницы
Исследование влияния накопления фузариотоксинов на содержание белка в зерне 13 районированных сортов озимой мягкой пшеницы позволило установить следующее.
При естественном заражении (3-4 %) в зернохранилище минимизировали накопление фузариотоксинов, т.е. не накапливали или накапливали минимальное количество (не более 0,1 мг/кг), сорта Краснодарская 99, Москвич, Память, Спартанка. Эти сорта характеризовались высоким содержанием белка. Сорта относили к высокобелковым, принимая во внимание требования санитарных норм к содержанию белка в зерне пищевой пшеницы, которое должно быть не менее 14,3 %. Результаты представлены в таблице 2.
В зерне всех исследованных сортов озимой пшеницы накопление дезоксиниваленола и зеараленона при заражении токсинообразующим штаммом F.graminearum было выше ПДК. Сильнее других сортов минимизировал накопление суммы фузариотоксинов сорт Таня (2,1 мг/кг).
Заражение токсинообразующим штаммом F. graminearum до уровня пораженности 14,0±1,0 % приводило к достоверному снижению содержания белка в зерне в процессе хранения в течение 30 сут (F=30,29).
В результате эксперимента, была установлена достоверная отрицательная корреляция между суммой фузариотоксинов и содержанием белка в зерне при искусственном заражении фузариозом (r = - 0,63). Такая корреляционная зависимость может говорить о том, что высокопатогенные штаммы токсинообразующих грибов, способные продуцировать наибольшее количество фузариотоксинов, могут определять снижение содержания белка в зерне.
Таблица 2 Содержание белка и фузариотоксинов в здоровом и зараженном зерне высокопродуктивных сортов озимой мягкой пшеницы
| Сорт пшеницы | Содержание белка, % | Наличие микотоксинов в незараженном зерне, мг/кг | Наличие микотоксинов в зараженном зерне, мг/кг | |||
| незаражен-ное зерно | заражен-ное зерно | ДОН | F-2 | ДОН | F-2 | |
| Веда | 15,7 | 14,6 | 0,12 | 0,00 | 2,40 | 2,50 |
| Восторг | 16,0 | 14,8 | 0,50 | 0,04 | 1,90 | 1,47 |
| Кума | 16,8 | 14,2 | 0,0 | 2,50 | 2,08 | 0,52 |
| Дока | 15,4 | 13,8 | 2,10 | 0,00 | 2,68 | 0,81 |
| Батько | 14,6 | 13,4 | 0,84 | 0,12 | 2,20 | 2,67 |
| Таня | 14,9 | 13,2 | 0,00 | 0,00 | 1,46 | 0,62 |
| Ласточка | 13,1 | 13,1 | 0,40 | 0,10 | 2,40 | 1,20 |
| Нота | 17,3 | 12,9 | 2,74 | 0,13 | 3,15 | 1,33 |
| ПалПич | 14,9 | 12,6 | 1,10 | 0,00 | 0,96 | 4,00 |
| Спартанка | 15,8 | 12,3 | 0,00 | 0,09 | 2,10 | 2,07 |
| Красно-дарская 99 | 16,0 | 12,1 | 0,00 | 0,00 | 4,10 | 1,25 |
| Москвич | 15,2 | 11,4 | 0,00 | 0,00 | 2,10 | 1,64 |
| Память | 15,8 | 10,2 | 0,00 | 0,18 | 5,60 | 2,60 |
| F05 | 30,288 | 30,288 | 22,272 | 20,267 | 22,272 | 20,267 |
| R05 | -0,633 | -0,633 | ||||
| НСР05 | 0,278 | 0,344 | 0,238 | 0,181 | 0,317 | 0,264 |
4.2 Изменение содержания белка в хранящемся зерне районированных сортов озимой мягкой пшеницы, зараженном токсиногенными штаммами Fusarium graminearum и Fusarium verticillioides
В результате исследования влияния сорта и вида фузария на снижение содержания белка в зерне 10 районированных сортов озимой мягкой пшеницы и их сортосмеси было выявлено, что заражение штаммами токсиногенных грибов F.graminearum и F. verticillioides вызвало достоверное снижение содержания белка в зерне (F=33,22). Обнаружена сортовая специфика в снижении содержания белка в зерне при заражении его штаммами F. graminearum и F. verticillioides (таблица 3). Наибольшее снижение отмечено в зерне сортов с высоким содержанием белка. Заражение зерна разных сортов токсиногенным штаммом F. verticillioides снижало содержание белка значительно сильнее, чем заражение штаммом F.graminearum.
Можно сделать вывод, что характер снижения изучаемого показателя зависит как от вида гриба, так и от сорта пшеницы. Возможно, это явление объясняется тем, что в процессе хранения в зараженном зерне гриб продуцировал высокое количество фузариотоксинов (ДОН и Ф-2), влияние которых на содержание белка объясняет полученная ранее отрицательная корреляция между их содержанием. Согласно литературным данным, агрессивность высокопатогенных видов фузариев, накапливающих высокое количество фузариотоксинов, выражается еще и в том, что они способны продуцировать больше протеолитических ферментов, что, возможно, также влияет на снижение содержания белка в хранящемся зерне.
Таблица 3 Изменение содержания белка в зерне районированных сортов пшеницы, зараженном F. graminearum и F. verticilioides, в процессе хранения
| Сорт пшеницы | Содержание белка в незаражен-ном зерне, % | Заражение F.graminearum | Заражение F.verticilioides | ||
| Содержание белка, % | Пораженность Fusarium sp., % | Содержание белка, % | Пораженность Fusarium sp., % | ||
| Нота | 17,3 | 13,7 | 12 | 11,7 | 12 |
| Победа 50 | 16,2 | 12,1 | 16 | 11,3 | 6 |
| Память | 15,8 | 12,1 | 14 | 12,0 | 24 |
| Дока | 15,4 | 13,8 | 10 | 12,6 | 10 |
| Москвич | 15,2 | 11,7 | 12 | 11,5 | 4 |
| Таня | 14,9 | 11,1 | 6 | 12,2 | 6 |
| Зимородок | 14,6 | 11,9 | 12 | 11,6 | 12 |
| Старшина | 14,2 | 12,9 | 16 | 10,2 | 16 |
| Краснодарская 99 | 14,0 | 12,0 | 10 | 11,8 | 10 |
| Батько | 12,9 | 10,8 | 32 | 11,3 | 32 |
| Смесь 10 сортов | 16,1 | 13,4 | 10 | 13,6 | 14 |
| F05 | 33,225 | 33,225 | 33,225 | ||
| НСР05 | 0,352 | 0,292 | NS | 0,247 | NS |
4.3 Влияние сорта на степень повреждения зерновыми вредителями и поражение токсиногенными грибами хранящегося зерна
Выявлена сортоспецифичность по степени заражения зерна токсинообразующими грибами и вредителями. Максимальная степень повреждения зерна амбарным долгоносиком (Sitophilus granarius) отмечена у сорта Восторг (96 %), меньше всего было повреждено зерно сорта Краснодарская 99 (17 %). После 6 месяцев хранения поражение фузариями, аспергиллами, пенициллами и мукором значительно увеличилось. Особенно сильно было заражено зерно сортов Москвич (в среднем 40 %) Батько, Спартанка (20 %) и ПалПич (15 %). Длительное хранение незащищенного зерна в зернохранилищах амбарного типа приводит к многократному (до 40 %) увеличению поражения видами токсиногенных грибов и зерновых вредителей, что приводит к снижению биологической полноценность зерна.
5 Влияние биопрепаратов на биологическую полноценность и безопасность зерна озимой мягкой пшеницы
5.1 Влияние биопрепаратов на содержание белка, микологическую пораженность и уровень накопления фузариотоксинов в зерне пшеницы в зависимости от сроков и условий хранения
Обработка созданным в нашей лаборатории биопрепаратом батан достоверно снижала пораженность зерна пшеницы фузариозом в среднем на 50 %, по сравнению с контролем и ингибитором развития плесени микопроф в течение шести месяцев хранения (F=26,73). Батан также снижал пораженность хранящегося зерна аспергиллами в среднем на 23 %, по сравнению с контролем. Изменение температуры влияло на эффективность испытываемых препаратов (F=6,79). Увеличение срока хранения зерна с 3 до 6 месяцев способствовало достоверному увеличению пораженности зерна фузариозом и аспергиллезом во всех вариантах опыта, т.е оптимальный срок хранения обработанного батаном зерна составляет 90 сут.
Батан улучшал качество и безопасность хранящихся семян тритикале, полностью снижая пораженность фузариями, аспергиллами, пенициллами и в меньшей степени альтернарией (~ на 50 %). В зерне защищенном биопрепаратом фузариотоксинов обнаружено не было. Эффективность биопрепарата по сдерживанию микологической пораженности проявлялась уже в дозе 2 л/т и усиливалась при увеличении дозы. Однако удобнее в производственных условиях применять более высокую норму расхода 4 л/т для равномерного распределения препарата, при опрыскивании зерновой массы.
Биопрепарат батан эффективно действовал против фузариоза при влажности зерна пшеницы и тритикале до 20 % и температуре хранения 250С.
Сравнительные исследования биопрепаратов батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б на зараженном патокомплексом видов токсинообразующих грибов хранящемся зерне озимой мягкой пшеницы сортов Дея, Кума и Фортуна, в общем занимающих около 60 % всех посевных площадей под пшеницей на юге России, показали следующее.
В большей степени снижал поражение фузариозом в процессе хранения батан, в среднем на 90 % (с 19 % в контроле до 1,6 % у обработанного зерна) по сравнению с контролем; пролам, дизофунгин плюс и алирин Б на 83 %, дизофунгин на 74 % (Рисунок 1). Биопрепараты батан и пролам наиболее эффективно снижали процент пораженности фузариозом зерна сортов Кума и Фортуна, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б сортов Дея и Фортуна.
Пораженность альтернарией в среднем на 50 % снижали батан, дизофунгин и дизофунгин плюс зерна сорта Фортуна, а также пролам (42 %) и дизофунгин (57 %) зерна сорта Кума, алирин Б (12 %), сорта Фортуна. Выявлено совместное влияние сорта и варианта обработки на поражение фузариями (F=27,91) и альтернарией (F=44,74), т.е. можно говорить о сортоспецифичном влиянии биопрепаратов.
В контрольном зараженном зерне трех районированных сортов содержание белка снизилось на 24 %, по сравнению с незараженным контролем. Биопрепараты ингибировали снижение содержания белка в зерне исследуемых сортов на 15-20 % (F=1246,2).
Все полученные в описанных экспериментах результаты позволяют заключить, что разрабатываемые на основе испытанных биопрепаратов элементы технологии защиты хранящегося зерна пшеницы обеспечивают ингибирование развития микологической пораженности и не снижают содержание белка в зерне, зараженном токсиногенными грибами.
5.2 Защитная эффективность рецептур биопрепаратов, включающих химические пестициды и регулятор роста растений, при обработке хранящегося зерна пшеницы от патокомплекса видов токсинообразующих грибов
Испытанные рецептуры биопрепаратов батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б с добавлением микроколичеств химических фунгицидов, инсектицидов или регулятора роста растений моддус в среднем по всем вариантам на 85 % снижали пораженность фузариозом хранящегося зерна пшеницы сорта Дея, по сравнению с контролем. Эффективно защищали зерно пшеницы от фузариоза в течение всего периода хранения смеси химических пестицидов с проламом, батаном и алирином Б – снижение пораженности на 89 % (в среднем с 19 % в контроле до 1,6 % у обработанного зерна) (Рисунок 2).
Несколько хуже снижали поражение зерна фузариями смеси с дизофунгином и дизофунгином плюс – на 79 и 77 %. С инсектицидным действием эффективными были смеси с фастаком (снижение на 84 %), сходно работали смеси с круйзером (снижение на 72 %) и каратэ (снижение на 70 %).
Исследуемые смеси биопрепаратов с химическими пестицидами достоверно повышали содержание белка в зерне по сравнению с контролем (F=450). Значительно повышали содержание белка смеси батана, особенно с моддусом, фальконом и каратэ на 48 (с 11,6 % в контроле до 17,2 у обработанного зерна), 47 и 46 % соответственно, по сравнению с необработанным контролем (Рисунок 3).
В вариантах обработок отдельно биопрепаратом зерно озимой мягкой пшеницы подвергалось поражению вредителями в процессе хранения в буртах значительно чаще, чем обработанное испытанными смесями биопрепаратов с фунгицидами, инсектицидами и регулятором роста моддус.
Проведенный эксперимент показал, что регулятор роста и химические пестициды повышали защитные свойства испытанных биопрепаратов, т.е. не ингибировали жизнедеятельность и защитную эффективность микроорганизмов, входящих в рецептуру биопрепаратов.
| Рисунок 2 Влияние смесей батана, пролама и алирина Б с химическими пестицидами и регулятором роста растений моддус на пораженность Fusarium sp. зерна пшеницы сорта Дея | Рисунок 3 Влияние обработки смесями пролама, батана и алирина Б с химическими пестицидами и регулятором роста моддус на содержание белка в зерне пшеницы сорт Дея |
Обработки хранящегося зерна пшеницы смесями биопрепаратов с микроколичествами химических пестицидов и также регулятора роста растений моддус способствуют повышению устойчивости зерна к неблагоприятным условиям при хранении, в частности, снижают пораженность зерна плесневыми грибами и вредителями и ингибируют снижение содержания белка до 3 месяцев хранения.
5.3 Влияние биопрепаратов на содержание белка, снижение уровня поражения фузариями и накопления микотоксинов в урожае зерна озимой мягкой пшеницы районированных сортов
В результате проведенного исследования было установлено явление сортоспецифичности. Реакция исследуемых сортов по степени пораженности токсиногенными грибами, уровню накопления фузариотоксинов и содержания белка в зерне была различной на обработки одинаковыми биопрепаратами. На искусственном инфекционном фоне поражение фузариозом в контроле в среднем по сортам было на уровне 47 %. Заражение урожая зерна альтернарией достигало порядка 6 %. Комплексная обработка биопрепаратами дизофунгин и батан эффективно снижала пораженность фузариями зерна пшеницы сортов Батько, Дея, Дельта, Ласточка, Люпус, Память и Победа 50 в среднем на 35 и 40 %, соответственно, по сравнению с контролем (Рисунок 4, 5).
| Рисунок 4 Защитная эффективность биопрепарата батан против поражения фузариозом урожая зерна озимой мягкой пшеницы районированных сортов | Рисунок 5 Защитная эффективность биопрепарата дизофунгин против поражения фузариозом урожая зерна озимой мягкой пшеницы районированных сортов |
В то время как естественный инфекционный фон характеризовался заражением зерна пшеницы альтернарией в среднем по сортам на уровне 14 %. Дизофунгин снижал уровень заражения альтернарией урожая зерна пшеницы сортов Ласточка, Люпус и Таня на 30 %. Батан снижал пораженность альтернарией зерна сортов Дея, Победа 50 и Таня на 40 %, по сравнению с контролем. Эффективно работали против фузариев и альтернарии биопрепараты пролам и дизофунгин плюс.
По уровню накопления дезоксиниваленола в урожае зерна пшеницы с защищенных растений действие биопрепаратов было сортоспецифичным. По сравнению с контролем в зерне растений пшеницы устойчивого сорта Дея и среднеустойчивых Память и Таня, защищенных батаном, ДОН обнаружен не был. Дизофунгин снижал накопление ДОН в зерне сортов Дельта и Победа 50, пролам в зерне сортов Таня и Люпус, дизофунгин плюс в зерне сорта Дельта. Зеараленон в концентрации выше ПДК был обнаружен в контрольных образцах сортов Дея и Дельта. Защита семян и в последующем растений биопрепаратами батан, дизофунгин и дизофунгин плюс снизила накопление зеараленона до 0,1 мг/кг. Обработка растений пшеницы биопрепаратами батан, пролам, дизофунгин и дизофунгин плюс повышала содержание белка в зерне на естественном и искусственном инфекционном фонах в среднем на 14 %.
Исследования микологической пораженности, уровня накопления фузариотоксинов, содержания белка в зерне озимой мягкой пшеницы районированных сортов позволили выявить сортоспецифичность действия обработок семян и растений защитными биопрепаратами. Испытанные биопрепараты эффективно защищали растения от заражения фузариозом, накопления ДОН, а также повышали содержание белка в зерне по сравнению с контролем.
Заключение
Анализ изложенных в диссертации экспериментальных данных позволил сделать следующие выводы.
1. Биопрепараты батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б повышали содержание белка и эффективно снижали пораженность фузариозом и накопление фузариотоксинов в зерне районированных сортов пшеницы в условиях Краснодарского края. Действие биопрепаратов на исследуемые показатели было сортоспецифичным.
2. Мониторинг зараженности зерна пшеницы из зернохранилищ амбарного типа показал, что степень заражения фузариями от 2 до 8 % установлена ~ в 46 %, аспергиллами и пенициллами ~ в 20 % образцов зерна. Альтернарией было поражено 63 % образцов пшеницы. Показатель содержания белка в образцах зерна пшеницы варьировал по годам (CV=14 %).
3. Выявлена достоверная отрицательная корреляция между накоплением суммы фузариотоксинов в хранящемся зерне и содержанием белка (r = -0,63) в хранящемся зерне 13 сортов пшеницы, зараженном токсинообразующим штаммом F.graminearum. Заражение зерна 10 сортов и сортосмеси штаммами токсиногенных грибов F.graminearum и F. verticillioides вызывало достоверное снижение содержания белка в зерне испытанных сортов озимой пшеницы (F=33,22) в процессе хранения.
4. Выделены районированные сорта озимой мягкой пшеницы с высоким содержанием белка в зерне, способные минимизировать накопление микотоксинов при хранении: Краснодарская 99, Спартанка, Москвич, Память, Кума и Таня.
5. Биопрепараты батан, пролам, дизофунгин, дизофунгин плюс и алирин Б снижали пораженность Fusarium sp. (F=526,75) и Alternaria sp. (F=203,29) зерна сортов Дея, Кума и Фортуна в среднем на 60 %, а также ингибировали снижение содержания в нем белка на 15-20 % (F=1246,2) в течение 90 сут хранения.
6. Выявлена высокая защитная эффективность против Fusarium sp. (80 % по сравнению с незащищенным контролем) рецептур биопрепаратов пролам, батан и алирин Б с добавлением микроколичеств определенных химических фунгицидов, инсектицидов и регулятора роста растений на хранящемся зерне (F=72,68). Исследуемые смеси биопрепаратов с химическими пестицидами достоверно повышали содержание белка в зерне (F=450) и достоверно снижали количество поврежденных вредителями хранения зерен (F=656,66).
7. Эффективно защищали урожай зерна озимой мягкой пшеницы от заражения фузариями биопрепараты батан (снижение пораженности фузариями в среднем на 40 %) и дизофунгин (на 35 %) на зерне опытных сортов Победа 50, Ласточка, Люпус, Батько, Память, Дельта и Дея. Биопрепараты снижали накопление ДОН в урожае зерна озимой мягкой пшеницы до уровня ниже ПДК и повышали содержание белка в среднем на 14 %.
8. Результаты проведенных исследований защитной эффективности биопрепаратов и их смесей с химическими пестицидами позволяют сократить на 20-30 % объем применения химических пестицидов в процессе производства и хранения зерна, сохраняя его биологическую полноценность и безопасность.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Важным условием защитных мероприятий в зернохранилищах является регулярное проведение мониторинга микологической пораженности, накопления фузариотоксинов и содержания белка в зерне перед закладкой на хранение, в середине и конце срока хранения, так как эти показатели наиболее полно характеризуют его качество и безопасность.
2. Проводить обработку зерна пшеницы биопрепаратами батан, пролам, дизофунгин или дизофунгин плюс в дозе 4 л/т перед закладкой на хранение в течение 90 сут для защиты от плесневых грибов, зерновых вредителей, что определяет сохранение биологической полноценности зерна.
3. Перед закладкой на длительное хранение обрабатывать зерно пшеницы смесями биопрепаратов батан, а также пролам в смеси с инсектицидами фастак, круйзер, каратэ, фунгицидами фалькон, максим или регулятором роста растений моддус для защиты от плесеней, зерновых вредителей и сохранения биологической полноценности.
4. Для защиты от фузариоза колоса и улучшения биологической полноценности и безопасности производимого зерна озимой пшеницы рекомендовано опытно-производственное применение биопрепаратов батан, дизофунгин и дизофунгин плюс в дозе 5 л/т для обработки семян перед посевом, а также в дозе 5 л/га растений в фазу полного цветения.
Список научных трудов автора
В рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Алябьева, Н.Н. Способность сортов пшеницы, тритикале и ячменя накапливать в зерне микотоксины / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева, Л.Н. Шубина, И.А. Деренкова // Защита и карантин растений. 2007. № 10. С. 19-21.
2. Алябьева, Н.Н. Влияние биопрепаратов на микологическую загрязненность хранящегося зерна / Н.Н. Алябьева // Защита и карантин растений. 2010. - № 2. - С. 34-35.
3. Алябьева, Н.Н. Взаимозависимость содержания белка и микотоксинов в зерне интенсивных сортов пшеницы / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева // агро XXI. 2011. – № 10-12. – С. 14-16.
4. Алябьева, Н.Н. Механизмы заражения и индуцированной устойчивости пшеницы к возбудителям грибных болезней / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Е.А. Ефременко, Н.Н. Алябьева // агро XXI. 2012. – № 1-3. – С. 15-19.
5. Алябьева Н.Н. Влияние солей - основных источников засоления почв - на вегетативное развитие и токсиногенность мицелия полевых штаммов фузариев / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева, Е.А. Ефременко, Е.В. Кузнецова // Агрохимия. 2012. - № 9. - С. 71-75.
6. Алябьева Н.Н. Защитная эффективность рецептур биопрепаратов, включающих химические пестициды и регулятор роста растений / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева, Е.А. Ефременко, Е.В. Кузнецова // агро XXI. 2012. – № 7-9. – С. 19-21.
В иных изданиях
1. Алябьева, Н.Н. Направленная индукция защитных механизмов растений / Е.А. Ефременко, Н.Н. Алябьева, О.А. Монастырский, Е.А. Кузнецова // Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем: Материалы док.науч.-практ.конф. (20-22 сентября 2006) – Краснодар: ИП Тафинцев Н.Г., 2006. – Вып. 4 – С. 116-119.
2. Алябьева, Н.Н. Влияние агробиологических и биологических особенностей сортов пшеницы на способность их хранящегося зерна накапливать микотоксины при поражении фузариозом / Н.Н. Алябьева, О.А. Монастырский, Т.Г. Стрелкова // материалы 4 межд. конф. (13-17 июня 2007) Краснодар, 2007. С. 48-50.
3. Алябьева, Н.Н. Влияние токсинообразующих видов грибов и микотоксинов на физиологические свойства зерна высокопродуктивных сортов пшеницы / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Л.В. Свирелис, Т.Г. Стрелкова, Е.А. Ефременко, Н.Н. Алябьева // Наука Кубани. 2007. - № 3. – С. 27-32.
4. Алябьева, Н.Н. Роль токсинообразующих грибов и микотоксинов в снижении биологической полноценности и безопасности зерна в растениеводстве и промышленном птицеводстве / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Т.Г. Стрелкова, Н.Н. Алябьева // Материалы конф.грантодерж.регион.конкурса РФФИ и админ. Краснодарского края «Юг России» – п. Агой, 2007. – С. 155-156.
5. Алябьева, Н.Н. Роль токсинообразующих грибов и микотоксинов в снижении биологической полноценности зерна злаковых культур / О.А. Монастырский, Н.Н. Алябьева, Е.А. Ефременко, Е.В. Кузнецова, Т.Г. Стрелкова, Л.В. Свирелис // Наука Кубани. 2008. - № 3. - С. 40-47.
6. Алябьева, Н.Н. Разработка биотехнологии защиты хранящегося зерна злаковых культур от поражения токсиногенными грибами и накопления опасных микотоксинов / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Н.Н. Алябьева, Е.А. Ефременко, Т.Г. Стрелкова // Материалы конф.грантодерж.регион.конкурса РФФИ и админ. Краснодарского края «Юг России» – п. Агой, 2008. С. 62-63.
7. Алябьева, Н.Н. Влияние обработки защитными биопрепаратами хранящегося зерна пшеницы, ячменя и кукурузы на микологическую загрязненность и содержание белка / Н.Н. Алябьева, О.А. Монастырский // Материалы док. межд. науч.-практ.конф. (23-25 октября 2008) — Краснодар, 2008. - С. 194-197.
8. Алябьева, Н.Н. Разработка индукторов устойчивости и использование их в защите вегетирующих растений и хранящегося зерна злаковых культур от поражения токсиногенными грибами / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Е.А. Ефременко, Т.Г. Стрелкова, Н.Н. Алябьева // Рос. акад. сел.-хоз. наук. Новые технологии поиска, испытания, создания и внесения средств защиты растений небиологической природы.– Москва. 2008. – С.45-53.
9. Алябьева, Н.Н. Разработка биотехнологии защиты зерна пшеницы в колосе и при хранении от поражения патокомплексами видов токсинообразующих грибов и накопления опасных микотоксинов / О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова, Е.А. Ефременко, Н.Н. Алябьева // Материалы межд. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию ВНИИБЗР (21-24 сентября 2010) – Краснодар, 2010. – с. 329-334.
10. Алябьева, Н.Н. Влияние обработок биопрепаратами хранящегося зерна районированных сортов пшеницы на динамику содержания белка / Н.Н. Алябьева, О.А. Монастырский, Е.В. Кузнецова // Материалы межд. науч.-практ. конф. (25-27 сентября 2012) – Краснодар, 2012. С. 162-165.
