ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЯРОВОМ ЯЧМЕНЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФУНГИЦИДА ПРОПИКОНАЗОЛ В УСЛОВИЯХ ПАТОГЕНЕЗА

 

ПОД- СЕКЦИЯ 1. Агрономия.

Н.Н.Лысенко, профессор, доктор сельскохозяйственных наук,

Е.Г. Прудникова, доцент,  кандидат сельскохозяйственных наук,

Н.Л. Хилкова, доцент, кандидат химических наук

ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет», Россия

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЯРОВОМ ЯЧМЕНЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФУНГИЦИДА ПРОПИКОНАЗОЛ В УСЛОВИЯХ ПАТОГЕНЕЗА


В условиях современной экологической обстановки актуальным представляется не только безопасное и эффективное применение пестицидов в достаточном количестве, но и уточнение возможностей по использованию препаратов, позволяющих направленно воздействовать на физиолого-биохимические процессы, содержание минеральных элементов, качественные показатели урожая, особенно в условиях засухи и патогенеза.

Полевые исследования  выполнены на производственных посевах  ООО «Дубовицкое» Малоархангельского района Орловской области. Участок ярового ячменя сорта Вакула в фазу конец трубкования-флаговый лист обработали фунгицидом Титул 390 ККР на основе д.в. пропиконазола ((±)-4-Пропил-1-[2-(2,4-дихлорфенил)-1,3-диоксолан-2-илметил]-1 H-1,2,4-триазол) (390 г/л) из расчета 0,26 л/га опрыскивателем Amazone UG-3000.

Учеты распространенности и интенсивности (степени) развития болезней проводили перед обработкой и через 5,11,17 дней после обработки путём определения числа растений поражённых из 100 проверенных (по 10 растений в 10 местах). На основании данных учётов болезней на обработанном и необработанном участках рассчитывали биологическую эффективность фунгицида.

Хозяйственную эффективность применения фунгицида рассчитывали путём сравнения показателей биологической урожайности на вариантах, с внесением пропиконазола и необработанном.

В дни учета биологической эффективности провели отбор проб растений для анализа на соответствующем оборудовании в  Центре коллективного пользования «Генетические ресурсы растений и их использование», лабораториях Инновационного научно-исследовательского испытательного центра  ОрелГАУ.

Активность пероксидазы определяли методом Бояркина. В качестве субстрата использовали бензидин, который при окислении образует соединение синего цвета. Оптическую плотность раствора измеряли на ФЭКе (КФК-2, Россия). Содержание малонового диальдегида (МДА) исследовали на основе реакции взаимодействия этого соединения с тиобарбитуровой кислоты (ТБК). Общее содержание фенолов определяли колориметрически после прибавления реактива Фолина-Дениса к спиртовой вытяжке растения. Остаточные количества фунгицида определяли на хроматографе жидкостном микроколоночном «Милихром 6». Массу надземной части растений и корневой системы определяли путем взвешивания на аналитических весах (Sartorius CP 64), адсорбирующую поверхность корневой системы - методом Сабинина и Колосова. Микроэлементы анализировали на приборе Спектрометр ICAP 6300  атомно-эмиссионным  методом.

В течение летнего вегетационного периода 2010 года растения ячменя испытывали стресс по показателям дневных температур (температура воздуха превышала среднемноголетние значения на 1,4-11,9 0С), влажности почвы и воздуха (за лето в среднем выпадало на 12,53 мм меньше, по сравнению со среднемноголетними показателями). Кроме воздействия абиотических факторов, на растения сильное влияние оказывали патогенные грибы.

На яровом ячмене преобладали две болезни – мучнистая роса и гельминтоспориоз. Перед внесением Титула 390 ККР распространенность  мучнистой росы составила - 100%, гельминтоспориоза – 90%.  При этом степень проявления болезней составляла: мучнистая роса 32%, гельминтоспориоз 1% (табл.1).

Таблица 1.

Развитие болезней и биологическая эффективность применения фунгицида Титул 390 на посевах ярового   ячменя

 

Проявление

болезни

Варианты

Титул 390

0,26 л/га

контроль

(участок без обработки)

до обработки

через 5 дней

через 11 дней

через 17 дней

до обработки

через 5 дней

через 11 дней

через 17 дней

Мучнистая  роса

Распространенность болезни, %

100

100

100

100

100

100

100

100

Степень развития, %

32

15

20

30

32

67

70

80

Биол. эффективность,%

-

77,6

71,4

62,5

-

-

-

-

Гельминтоспориоз

Распространенность болезни, %

87

82

100

100

87

87

90

100

Степень развития, %

1

1

5

15

1

2

7

50

Биол. эффективность,%

-

52,9

62,5

70

-

-

-

-

 

Учеты развития и распространения болезней на яровом ячмене, проведенные через 5, 11 и 17 дней после проведения обработок показали, что мучнистая роса на необработанном участке через 5 дней  поражала 100% растений при степени поражения 67%, то есть интенсивность поражения за пять суток увеличилась более чем вдвое. Через 11 дней степень поражения достигла  70%, а через 17 суток – 80%. Пораженность мучнистой росой в условиях июня 2010 года на яровом ячмене Вакула в фазу конец трубкования-флаговый лист ежедневно увеличивалась в  первые пять дней на 7% в день, затем процесс поражения замедлился до 1% в день и к 17 дню пораженность достигла 80%.

Гельминтоспориоз на яровом ячмене развивался медленнее, но это скорее связано с тем, что большинство растений уже были поражены болезнью. При этом степень пораженности растений ячменя  увеличивалась сначала медленно, а затем очень быстро: через 5 дней от 1 до 2% (в два раза), через 11 дней  до 7% (в 7 раз), через 17 дней до 50% (в 50 раз). Скорость увеличения пораженности растений  составила 2,8% в день. Согласно данным таблицы 1, фунгицид Титул 390 ККР подавлял развитие мучнистой росы в первые пять дней после обработки на 77,6%, еще  через 6 дней – на 71,4%, через 17 дней – на 62,5%,  то есть средняя биологическая эффективность препарата против мучнистой росы на ячмене  составила 70,5%.

Эффект против гельминтоспориоза листьев был ниже: через пять дней – 52,9%, 11 дней – 62,5%, 17 дней – 70% и средняя эффективность по дням учета составила 61,3%.

Накопление сухого вещества у опытных растений ячменя через 5 дней после фунгицидной обработки на 62% уступало контролю. Сырая масса надземных органов растений ячменя в варианте с  пропиконазолом, напротив,  имела тенденцию к увеличению. По-видимому, в первые дни после обработки растений фунгицидом происходила оптимизация водного режима. Это могло произойти как за счет увеличения рабочей адсорбирующей поверхности корней, так и в результате изменения  соотношения массы надземной части к массе корневой системы. У опытных растений это соотношение уменьшилось в сторону накопления биомассы корней (4,3 в варианте с пропиконазолом против 5,4 в контроле). В результате оводненность тканей надземной части растений в 1,6 раза превосходила контрольные растения ячменя.

Можно также полагать, что наблюдаемое улучшение водного режима могло произойти и за счет подавления пропиконазолом инфекционной нагрузки. В условиях действия стрессовых факторов, растения, как правило, характеризуются нарушением водного режима и интенсификацией окислительных процессов. В варианте с пропиканозолом обнаружено не только 15%-ное снижение интенсивности утилизации перекиси, но и более низкое содержание малонового диальдегида (МДА) – конечного продукта пероксидации. Через 11 дней после применения фунгицида у опытных растений отмечено некоторое увеличение накопления сухого вещества. Так в течение 5 дней активность накопления сухого вещества почти в 2 раза превышало контроль (64,92%, против 33,46% в контроле). По-видимому, отсутствие инфекционной нагрузки способствовало интенсификации физиологических процессов, а, следовательно, и накоплению сухой биомассы.

Действительно, в опытном варианте на фоне 36%-ного увеличения содержания МДА по сравнению с контролем, отмечался и более низкий уровень активности пероксидазы. Интенсивность работы фермента в растениях, обработанных пропиканозолом, на 28% была ниже контрольного варианта. Однако активность пероксидазы в варианте с пропиканозолом оставалась на уровне результатов пятого дня после обработки. В контроле же за этот промежуток времени, напротив, отмечено повышение интенсивности утилизации перекисей.  Вместе с тем содержание  малонового диальдегида за 5 дней у опытных растений не претерпело достоверных изменений, тогда как в контроле возросло на 33%.

Также в наших исследованиях установлено, что содержание минеральных элементов в листьях ярового ячменя при использовании пропиконазола характеризовалось различными тенденциями. Реакция ярового ячменя на обработку пропиконазолом в отношении алюминия в 5-11 дни была выражена еще в большей степени: через 5 дней различие составляло  5,22 мкг/г, через 11 дней –7,10 мкг/г и только через 17 дней  проявилась обратная тенденция:  -2,27 мкг/г. Таким образом, обработка растений пропиконазолом способствует повышению содержания алюминия в листьях и, как следствие, - возрастанию устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов, которыми в наших условиях являлись повышенная температура воздуха, пониженная влажность почвы и патогенный процесс в  растениях. Подобная тенденция – увеличение содержания некоторых элементов в листьях обработанных растений ярового ячменя проявилась в отношении кальция, хрома, магния и марганца. Обратная зависимость – то есть,  уменьшение содержания элементов в листьях растений, обработанных фунгицидом по сравнению с необработанными,  проявилась в отношении цинка, фосфора, натрия и железа.  Реакция  растений ячменя на обработку пропиконазолом проявилась  в повышении содержания зольных элементов в зерне (табл. 2).

Таблица 2.

Содержание микроэлементов в зерне ярового ячменя при использовании фунгицида Титул 390 ККР, мкг/г сухого вещества

Вариант

Si

Ca

Fe

K

Mg

Mn

Na

P

Zn

Al

Ячмень

контроль

 2,0

614,2

2,5

3810,5

1143,1

 3,5

3956,4

2629,8

3,2

2,7

Ячмень

пропикона-зол

56,1

688,4

3,5

3942,3

1200,4

 4,1

4346,8

2714,8

3,4

3,6

 

Содержание фенольных соединений в наших опытах в зерне ячменя в контрольных вариантах превышало опытные в 2,3 раза. Известно, что во многих случаях высокая концентрация фенольных соединений в покровных тканях препятствует размножению в них патогенных микроорганизмов, грибов, а также обуславливают устойчивость растений к действию биотических и абиотических факторов. То есть, снятие инфекционной нагрузки пропиконазолом способствовало значительному снижению массы фенольных соединений в зерне ячменя. Образование меньшего содержания фенолов в опытных вариантах объясняется наличием компенсаторного эффекта, т.е. растению нет необходимости тратить энергетические ресурсы на создание фенольных соединений при отсутствии патогена.

Биологическая урожайности ярового ячменя, на участке, с использованием фунгицида составила 44,55 ц/га, в то же время на контроле  – 41,51 ц/га.

Определение остаточных количеств пропиконазола на хроматографе показало их быстрое исчезновение из сырой массы растений. Например,  с 11 по 17 день учета содержание пропиконазола сократилось в 42,6 раза (с 0,98 мкг/г до 0,023 мкг/г). В зерне остаточные количества действующего вещества препарата не  обнаружены.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

  1. В условиях повышенной температуры, сухости воздуха и почвы, при интенсивно идущем патологическом процессе паразитического грибного происхождения, фунгицид Титул 390 ККР (д.в. пропиконазол) подавлял развитее болезней ярового ячменя с различной эффективностью: мучнистой росы на 70,5%, гельминтоспориоза листьев – на 61,3%.
  2. Отмеченное  снижение активности антиоксидантного фермента пероксидазы после обработки растений ячменя пропиконазолом и уменьшение содержания МДА, связано со снятием инфекционной нагрузки с растений за счет применения фунгицида. В пользу этого предположения указывают данные по ростовым процессам: количество сухого вещества увеличилось на треть. Более чем на 50% увеличилась биомасса корней и рабочей адсорбирующей поверхности, наблюдалось значительное повышение оводненности тканей что способствовало оптимизации водного режима.
  3. При использовании фунгицида произошло разнонаправленное изменение  содержания элементов в листьях ярового ячменя, увеличилось количество алюминия, кальция, хрома, магния и марганца, уменьшилось -  цинка, фосфора, натрия и железа. В некоторых случаях применение пропиконазола  провоцировало развитие антогонистических (например, кремний–калий)  и синергических (кальций-марганец) взаимодействий между ионами при их поступлении в растительный организм и последующем транспорте в вегетативные и генеративные органы.  Однако в зерне содержание всех анализируемых элементов увеличилось: железо на 40%, алюминий на 33%, марганец – на 17%, натрий – на 10%, кальций – на 12%, кремний – на 8%.
  4. Снятие инфекционной нагрузки пропиконазолом способствовало снижению массы фенольных соединений в зерне ячменя в 2,3 раза. Известно, что высокая концентрация фенольных соединений в покровных тканях препятствует размножению в них патогенных микроорганизмов, а также обуславливает устойчивость растений к действию биотических и абиотических факторов: более здоровым растениям не приходилось усиливать синтез фенольных соединений, энергия тратилась на увеличение продуктивности: биологическая урожайность ярового ячменя увеличилась на 3 ц/га (44,55 ц/га).