Екологічно безпечний метод боротьби з мятлом (Orobanche cumana Wallr

Євген Стрельников, Тетяна Антонова *, Людмила Горлова та Вікторія Трубіна

Пустовойтський Всеросійський науково-дослідний інститут олійних культур, Краснодар, 350038, Росія

Оробанче кумана Wallr., Облігатний паразит соняшнику, широко поширений у більшості країн, що вирощують цю культуру. Це один з основних факторів, що обмежує вирощування соняшнику. Метою нашого дослідження було визначити вплив застосування олійних культур (Brassicaceae) сидерат на зараженні соняшником брусницею в тепличних умовах. Ми використовували зелену масу білого, чорного, гірчиці звичайної та озимого ріпаку як сидерат. Ми додали подрібнену зелену масу цих культур (62,5-90,0 г) до посудин із ґрунтово-піщаною сумішшю, змішаною з насінням мятликової. Через 15 днів ми посіяли насіння соняшникового сорту, сприйнятливого до всіх рас мятлі. Ми не додавали сидерат в контроль. Сидерат білої гірчиці (сорт Руслана) показав найбільший відсоток зниження ступеня зараження - 44,7%. Гірчиця звичайна (Юнона) та чорна гірчиця (Ніагара) зменшили зараження відповідно на 25,9 та 27,0%, ріпак (Тавріон) - на 24%. Ми рекомендуємо використовувати сидерат цих культур для зменшення зараження соняшникових культур брусницею та як екологічно безпечний метод очищення поля від насіння.

Це стаття з відкритим доступом, що поширюється на умовах Creative Commons Attribution License 4.0, яка дозволяє необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії за умови належного цитування оригінального твору.

1. Вступ

Соняшник (Helianthus annuus L.) - цінна олійна культура, яка забезпечує потреби в рослинній олії не тільки в Російській Федерації, але і в багатьох інших країнах світу. Висока рентабельність вирощування соняшнику робить його привабливим для інтенсивного вирощування. У Російській Федерації площі посівів соняшнику щороку збільшуються. Наприклад, за останні 10 років площі площ зросли на 37,2%. У 2019 році, за даними Федеральної служби державної статистики Росії, посівні площі під соняшником у господарствах усіх категорій становили 8505,3 тис. Га.

Одним з основних факторів, що обмежує виробництво соняшнику в південних регіонах Російської Федерації, є паразитична рослина мятла (Orobanche сumana Wallr.) [1]. Ця рослина-паразит бур’янів також впливає на соняшник у багатьох інших країнах світу, що вирощує цю культуру. Брумперап є одним з головних факторів, який суттєво знижує урожайність та погіршує якість насіння [2–8]. O.cumana - облігатний паразит, який належить до вищих квіткових рослин з Orobanchaceae сім'я. Рослини медуни не мають власних коренів та листя; вони повністю позбавлені хлорофілу.

Саджанець медуни вростає в корінь соняшнику і харчується за його рахунок, розвиваючи горбок поза коренем, який багатий на поживні речовини. У горбку утворюється одна або кілька верхівкових точок, з яких виростає один або кілька стебел. За сприятливих умов стебла в О. кумана може досягати висоти близько 1 м і розвивати до 100 квіток [9]. Верхня частина стебла з квітками О. кумана являє собою пухке колосоподібне суцвіття.

У кожній квітці дозріває плід, який являє собою капсулу, що містить овальні та темно-коричневі насіння, кожна розміром 035 x 0,25 мм. При дозріванні листя капсули розкриваються, а насіння розливаються. Одна капсула може містити до 2000 насінин. З однієї рослини медуни може бути утворено 200 000 і більше крихітних насінин, більшість з яких можуть зберігатися в ґрунті 10 років або довше [10]. Вітер, вода, сільськогосподарська техніка, ґрунтообробний інструмент та транспортні засоби легко поширюють насіння мятли.

Такий високий потенціал репродуктивної функції Росії О. кумана і часте повернення соняшнику на колишнє поле прискорюють появу та швидке поширення нових, більш вірулентних рас паразитів, які швидко долають стійкість нових гібридів та сортів соняшнику. З частим поверненням соняшнику на колишнє поле концентрація насіння брумпери в орному шарі ґрунту згубно зростає. За нинішніх умов селекціонери не встигають розробляти нові генотипи соняшнику, стійкі до нових рас мідних сортів. Для вирішення проблеми боротьби з мітлицею та поліпшення фітосанітарного стану грязних полів необхідний комплексний підхід до боротьби з цим паразитом.

Необхідно не тільки вирощувати генотипи соняшнику, стійких до нових вірулентних рас, але також дотримуватися технології вирощування сільськогосподарських культур, застосовувати гербіциди, що знищують паразита, не завдаючи шкоди рослинам соняшнику, та використовувати рослини-пастки в сівозміни (кукурудза, сорго, просо та суданська трава) [11–14]. Порівняно із застосуванням гербіцидів, використання пасткових культур є більш переважним як екологічно безпечний спосіб очищення полів від насіння медуни.

Заслуговує на увагу ще один екологічно безпечний метод. Як показують наші спостереження, хрестоцвіті олійні культури, що використовуються як зелене добриво, також можуть допомогти придушити проростання насіння медуни. У 2016 році ми зафіксували зменшення зараження соняшниковою мятлою на фермах, в яких знаходиться гірчиця біла (Sinapis alba L.) вирощували на полі як попередню культуру, а його зелену масу (сидерат) подрібнювали і заорювали в ґрунт як зелене добриво.

Відомо, що хрестоцвіті олійні культури можуть мати смертельну ризосферну дію на траву дивана (Elytrigia repens L.), викликаючи закупорку судин його кореневищ продуктами метаболізму. Внесення в ґрунт зелених добрив та заорювання їх в насіннєві площі посіяних культур негативно позначається на їх схожості. Свіжі рослинні залишки зазвичай містять інгібітори проростання та росту; тому після їх заорювання в ґрунт необхідно почекати деякий час для розкладання мікроорганізмами. Подрібнена і заоряна в ґрунт зелена маса хрестоцвітних олійних культур стримує ріст червонокореневого амаранту (Amaránthu sretrofléxus Л.), вівчарська сумка (Capsella bursa-pastoris L.), зелений лисячий хвіст (Setaria viridis L.), чорний пасльон (Solanum nigrum L.), і трава півника (Echinóchloa crus-gálli Л.) [15]. Судячи з усього, зелена маса хрестоцвітних олійних культур може мати подібний вплив на мятлу (О. кумана).

Придушення бур’янів під час вирощування хрестоцвітних олійних культур відбувається під впливом тіоціанінів, сірковмісних сполук, отриманих при розкладанні глюкозинолатів [16]. Глюкозинолати - це біологічно активні речовини, що містяться в листі, стеблах, насінні, корінні та кореневих ексудаціях рослин із сімейства хрестоцвітних. Потрапляючи в грунт, вони пригнічують проростання насіння та ріст вегетативних органів бур’янів (біофумігація) [16].

Застосування зелених добрив олійних хрестоцвітних культур на пересічних полях та проміжних посівах сприяє поліпшенню ґрунту, а також збільшенню врожайності сільськогосподарських культур. Низькі витрати на обробіток та подальша заорювання зеленої маси у ґрунт роблять практику сидерації економічно вигідною та заслуговує на більшу увагу сільгоспвиробників. Застосування олійних хрестоцвітних культур у сівозміні як зеленого добрива може також сприяти поліпшенню фітосанітарного стану полів, заражених насінням мідної браги.

Метою нашого дослідження було вивчення впливу сидерату олійних хрестоцвітних культур на зараженість соняшнику мятликом у контрольованих тепличних умовах.

2 Матеріали та методи

Для розвитку інфекційного фону ми використовували насіння популяції медуни (О. кумана), зібрані в 2017 році в Морозовському районі Ростовської області.

Для отримання зеленої маси ми вирощували рослини гірчиці та ріпаку в посудинах до фази бутонізації - початку цвітіння.

Зелена маса гірчиці білої (Sinapis alba L.) - сорт Руслана, гірчиця чорна (Brassica nigra L.) - сорт Ніагара, гірчиця звичайна (Brassica juncea L.) - сорт Юнона та ріпак (Brassica napus Л.) - сорт Тавріон використовувався як сидерат. Ми вирощували рослини цих культур протягом 20 днів, а потім подрібнювали їх до розміру 1 х 1 см. Ми наносили зелену масу рослин, подрібнених разом з корінням (від 62,5 до 90 г), у посудини із сумішшю просіяного ґрунту та піску у співвідношенні 3: 1 та насіння медуни з розрахунку 200 мг на 1 кг грунтово-піщаної суміші. Площа живильного середовища в кожній посудині становила 0,04 м 2. Маса зеленої маси від 62,5 до 90 г, нанесена на таку площу, порівнянна із середньою врожайністю цих культур, відповідно, від 15,6 до 22,5 т/га, яка заорюється в ґрунт під час сидерії. Для створення сприятливих умов та прискорення мікробіологічних процесів ми регулярно протягом 15 днів зволожували ріст середовища ораною зеленою масою.

Через 15 днів, протягом яких мікроорганізми розкладали подрібнені частини гірчиці та ріпаку, ми висівали насіння соняшнику сорту ВНІІМК 8883, сприйнятливого до всіх рас мятлі, по 10 штук у кожну посудину, у 2 повтореннях у всіх варіантах експерименту. У контролі ми не вносили сидерат. Ми вирощували рослини соняшнику в теплиці протягом 45 днів при 16-годинному фотоперіоді та при температурі 25-27 ° C. Потім ми викопали рослини і підрахували горбки бульби та пагони на коренях, промитих водою.

3 Результати та обговорення

Ступінь зараженості рослин соняшнику сорту ВНІІМК 8883 метланою серед населення Морозовського району Ростовської області у контрольному варіанті був дуже високим.

Середня кількість горбків і пагонів Росії О. кумана становила 99 штук на уражену рослину (табл. 1). Зазвичай така важка інфекція призводить до неврожаю врожаю, особливо в районах з недостатнім зволоженням. Ми виявили суттєві відмінності у ступені зараження рослин брумрапою у варіантах із внесеним сидератом, порівняно з контролем на рівні 5% значущості.

Біла гірчиця заслуговує особливої уваги серед сімейства хрестоцвітних, що використовується для сидератів. Сидерат білої гірчиці має помітні фітосанітарні властивості; це також сприяє збільшенню мікробіологічної активності ґрунту та накопиченню в ньому поживних речовин та збільшенню врожайності наступних сівозмін.

Руслана - нееруковий сорт гірчиці білої; він має високий потенціал урожайності насіння, високі початкові темпи зростання, це відмінне зелене добриво. Урожайність зеленої маси становить 25 т/га. Сидерат білої гірчиці Руслани показав найвищий відсоток зниження ступеня зараженості сорту соняшнику - 44,7% при внесенні 71,3 г на 6,7 кг ґрунтово-піщаної суміші. Така кількість рослинної біомаси, внесеної в одну посудину, порівнянна із середнім урожаєм зеленої маси білої гірчиці - 17,7 т/га, яка заорюється в ґрунт під час сидерії (табл. 1).

Гірчиця звичайна сорту Юнона рекомендується для вирощування як високобілкова кормова добавка та сидерат. Урожай її зеленої маси може досягати 33 т/га. Сидерат звичайної гірчиці знизив ступінь зараженості соняшнику сорту ВНІІМК 8883 на 25,9% (табл. 1).

Ніагара - перший сорт чорної гірчиці у вітчизняному виробництві, він має найбільший вміст ефірної олії в насінні - 1,0-1,1%, і є джерелом аліл-ізотіоціанатів (природний консервант). Сидерат чорної гірчиці зменшив соняшникову інфекцію в нашому експерименті на 27,0%, що трохи вище показника звичайної гірчиці.

Високопродуктивний ранньостиглий сорт ярого ріпаку Тавріон стійкий до стресів і пристосований для вирощування в різних ґрунтово-кліматичних умовах. Коли ми вносили 90 г зеленої маси ярого ріпаку на 6,4 кг ґрунтово-піщаної суміші, зменшення зараження соняшником становило лише 24,2% (табл. 1).

Імовірно, порівняно із звичайною гірчицею, чорною гірчицею та ріпаком, біомаса білої гірчиці виділяє більшу кількість специфічних речовин у процесі розкладання та мінералізації, що стримують проростання О. кумана насіння.

Раніше ми проводили лабораторні експерименти, обробляючи насіння брумпери з різною концентрацією екстрактів із зеленої маси гірчиці звичайної. Експерименти показали пригнічення як проростання насіння, так і росту O.cumana саджанець, який повинен проникати в корінь соняшнику (рис. 1) О. кумана насіння протягом 10 днів у 100% екстракті клітинного соку звичайних гірчичників призвело до втрати схожості.

Економічно кажучи, порівняно низька вартість ресурсів для вирощування та подальшої заорювання зеленої маси олійно-хрестоцвітних культур у ґрунт для зменшення ступеня зараження соняшником мятлою робить метод зеленого гною доступним та заслуговує на увагу сільськогосподарських виробників.

Вплив зеленої маси олійних культур з родини Brassicaceae про ступінь зараженості мятлом соняшниковими рослинами (сорт ВНИИМК 8883)

Вплив різних концентрацій клітинного соку (КС) рослин звичайного сорту гірчиці на схожість О. сumana насіння у присутності коренів соняшнику сорту ВНІІМК 8883 (ориг.)

4 Висновок

Таким чином, експеримент, проведений в контрольованих тепличних умовах, продемонстрував значне зменшення зараження рослин соняшнику брусницею під передпосівне внесення подрібненої зеленої маси білого, чорного, гірчиці звичайної та ріпаку озимого. Сорти гірчиці (білої, чорної та звичайної) та ріпаку дозволені до виробництва в регіонах Російської Федерації. Ми рекомендуємо використовувати сидерат цих олійно-хрестоцвітних культур, щоб зменшити зараження соняшникових культур брусницею і як екологічно безпечний спосіб очищення полів від насіння брумпера у поєднанні з уже відомими методами контролю.

Список літератури

Т.С. Антонова, Н.М.Арасланова, Є.А. Стрельников, С.А.Рамазанова, С.З. Гучетль, Т.А. Челюстнікова, Матеріали 18-ї Міжнародної конференції соняшнику. MAR Del Plata & Balcarce – Аргентина, 27 лютого - 1 березня 1025-1030, (2012) [Google Scholar]
М. Амрі, З Аббес, С. Бен Юсеф, М. Бухадіда, Х. Бен Салах, М. Харрат, Афр. J. Biotechnol 11 (18), 4163-4167, (2012) [Google Scholar]
О. Шиндрова та Є. Пенчев, Гелія, 35 (57), 87-94 (2012) [CrossRef] [Google Scholar]
ML Molinero-Ruiz, AB García-Carneros, M. Collado-Romero, S. Raranciuc, J. Domínguez, JM Melero-Vara, Weed Res 54, 87-96 (2014) http://dx.doi.org/10.1111 /wre.12056[Google Scholar]
М. Пакуряну, Proc. 3-й Міжнародний Симп. на Broomrape (Orobanche spp.) у Sunflower, Кордова, Іспанія, 39-43 (2014) [Google Scholar]
Д.Т. Ма, C.C. Січня, проц. 3-й Міжнародний Симп. на Broomrape (Orobanche spp.) у Sunflower, Кордова, Іспанія, 65-69 (2014) [Google Scholar]
B.X. Ши, Г.Х. Чень, З.Дж. Чжан, Дж. Дж. Хао, Л.Цзин, Х.Й. Чжоу, Дж. Чжао, завод Dis. 99: 291 (2015) http://dx.doi.org/10.1094/PDIS-07-14-0721-PDN[Google Scholar]
Я. Кая, проц. 3-й Міжнародний Симп. на Broomrape (Orobanche spp.) у Sunflower, Кордова, Іспанія, 9-18 (2014) [Google Scholar]
Т.С. Антонова, Н.М.Арасланова, Є.А. Стрельников, С.А.Рамазанова, С.З. Гучетль, Т.А. Челюстнікова, Гелія, 35 (56), 99-110 (2012) https://doi.org/10.2298/HEL1256099A[CrossRef][Google Scholar]
Т.С. Антонова, С. Масіревич, Р. Гарвесон У: Р.М. Харвесон, С.Г.Маркелл, К. Блок, Т.Дж. Гуля (ред.) Збірник хвороб та шкідників соняшнику. Американське фітопатологічне товариство. Сент-Пол., Міннесота, США 23-25 (2016) [Google Scholar]
Д.М. Джоел, В: Глава 8, Паразитичні оробанчаки, паразитарні механізми та стратегії управління. Д.М. Джоель; Дж. Грессель та Л. Дж. Муссельман, редактори. Спрінгер Гейдельберг, Нью-Йорк, Дордрехт, Лондон. 143-146 (2013) [CrossRef] [Google Scholar]
Ю. Голдвассер та Дж. Роденбург, У: Глава 22, Паразитичні оробанчацеї, Паразитарні механізми та стратегії управління. Д.М. Джоель; Дж. Грессель та Л. Дж. Муссельман, редактори. Спрінгер Гейдельберг, Нью-Йорк, Дордрехт, Лондон. 393-413 (2013) [CrossRef] [Google Scholar]
Leire Molinero-Ruiz, Philippe Delavault, Begoña Pérez-Vich, Maria Pacureanu-Joita, Mariano Bulos, Emiliano Altieri and Juan Domínguez, Spanish J. of Agricultural Research 13 (4), e10R01, 19 (2015) http://dx doi.org/10.5424/sjar/2015134-8080[Google Scholar]
Т.С. Антонова, Л. Алонсо, Е.А. Стрельников, Н.М.Арасланова, російська Дж. Сільськогосподарських наук, 41, 5, 347-351 (2015) https://doi.org/10.3103/S1068367415050031[CrossRef][Google Scholar]
Ахмед SAA, Надя К. Мессіха; Kowthar, G. El-Rokiek, Sanaa, A. Mohamed and El-Masry RR., RJPBCS), 7 (5), 158-165 (2016) [Google Scholar]
Franziska S. Hanschen, Yim Bunlong, Traud Winkelmann, Kornelia Smalla, Monika Schreiner, 17 липня, 1-18 (2015) Plos one | DOI: 10.1371/journal.pone.0132931 [Google Scholar]

Усі таблиці

Всі цифри

Поточні показники використання показують сукупний підрахунок переглядів статей (повнотекстові перегляди статей, включаючи перегляди HTML, завантаження PDF та ePub, відповідно до наявних даних) та подання тез на платформі Vision4Press.

Дані відповідають використанню на пластині після 2015 року. Поточні показники використання доступні через 48–96 годин після публікації в Інтернеті та оновлюються щодня по днях тижня.

Початкове завантаження метрик може зайняти деякий час.