Повышение устойчивости растений к засухе и другим стрессам
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
Материалы данной главы опубликованы в статьях:
- Zlotnikov K.M. Metabolites of Pseudomonas aureofaciens H16 and Bacillus megaterium PC2 increase drought resistance of spring wheat. Kulaev I.S. (Ed.) / K.M. Zlotnikov, T.N. Pustovoitova, A.K. Zlotnikov // Modern problems of microbial biochemistry and biotechnology. Abstr. Int. Symp., Puschino, June 25-30, 2000. IBPM. Puschino. – 2000. – Р. 138-139.
- Злотников А.К. Применение биопрепарата для повышения устойчивости растений к засухе и другим стрессорам / А.К. Злотников, К.М. Злотников // Агро XXI. – 2007. – № 10-12. – с. 37-38.
Засуха представляет собой одну из важнейших проблем, стоящих перед современным агропромышленным производством. Она является важнейшим фактором, определяющим как возможный максимум продуктивности сельскохозяйственных культур, так и эффективность использования СЗР. Минувшие 1998, 2000, 2001, 2002, 2003, 2007, 2010, 2020 годы были засушливыми либо на территории всех земледельческих регионов РФ, либо их части. Это продемонстрировало всю серьёзность проблемы засухи для нашей страны. Общие потери урожая сельскохозяйственных культур от засухи и других стихийных бедствий в одном только 2000 г. в нашей стране составили около 20 миллиардов рублей. В 2020 г. они были уже на порядки больше. По прогнозам специалистов, в связи с глобальным изменением климата наряду с ростом среднемировой температуры амплитуда температурных колебаний будет возрастать, увеличится число экстремальных холодных и жарких (засушливых) лет.
Одним из наиболее эффективных направлений защиты посевов от засухи является усиление естественной засухоустойчивости сельскохозяйственных растений. Наряду с выведением новых засухоустойчивых сортов растений, велика роль также препаратов – усилителей засухоустойчивости. Ассортимент данных препаратов только начинает появляться на рынке, их разработкой заняты ведущие химические компании. Альбит стал первым регулятором роста, официально рекомендованным для повышения засухоустойчивости полевых культур (Список пестицидов …, 2008). Как отмечает директор ВНИИ Биологической защиты растений Россельхозакадемии, академик РАН В.Д. Надыкта: «Альбит – единственный препарат, помогающий земледельцам Краснодарского края эффективно бороться с засухой».
В среднем по интегральным показателям, Альбит увеличивает засухоустойчивость растений на 10-60% .
Наиболее ярко влияние Альбита на засухоустойчивость растений проявляется у оливок. При выращивании на богаре данные деревья практически постоянно находятся в условиях сильной засухи. Эффект опрыскивания Альбитом на способность растений удерживать влагу и формировать полноценный урожай визуально хорошо заметен (Рис. 1). Прибавка урожая составила 200% к контролю.
Рис. 1. Влияние Альбита на способность олив формировать урожай в условиях засухи на богаре. Контроль (стандартная система защиты без Альбита), 2-х и 3-кратное опрыскивание Альбитом (кооператив Olivarera Nuestra Senora de Gracia SCA, г. Бенамехи, Андалусия, Испания, 2017 г.)
В полевых опытах, проведённых в течение 2006-2008 гг. специалистами Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва, оценивали влияние препаратов на эффективность использования почвенной влаги растениями яровой пшеницы сорта Прохоровка (Каргин В.И. Как повысить эффективность использования почвенной влаги / В.И. Каргин, А.А. Ерофеев, Д.Н. Говоров, Р.А. Захаркина, Ю.И. Каргин // Защита и карантин растений. – 2011. – № 7. – С. 45–47). Опыты проводили на фоне различной обработки почвы (нулевая обработка, вспашка плугом, обработка дискатором, боронование и т. д.) (Рис. 2).
Рис. 2. Влияние Альбита на эффективность использования почвенной влаги растениями яровой пшеницы.
В среднем по участкам с различной обработкой почвы, на формирование 1 т зерна растения расходовали 78,3 мм влаги (без использования химических СЗР) и 58,4 мм (на фоне ХСЗР). Применение Альбита (предпосевная обработка 30 мл/т) снижало расход влаги, необходимый на формирование тонны зерна, соответственно на 8,8 и 5,1 мм (11,3 % и 8,7 % к контролю). Наибольшим расход влаги был при нулевой обработке (no-till), и здесь Альбит существенно уменьшал использование влаги (Рис. 2).
Детальная точная оценка влияния Альбита на засухоустойчивость растений была проведена в контролируемых условиях вегетационного опыта в Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева Российской Академии наук (ИФР РАН) в опытах с яровой пшеницей. Засуха – комплексное явление, как правило включающее в себя дефицит влаги и повышенную температуру окружающей среды. Исходя из этого, в опыте оценивали засухоустойчивость по сумме частных показателей, используя общепринятые методики. Способность растений сопротивляться повышенной температуре оценивали по показателю жароустойчивости. Способность растений сопротивляться дефициту влаги оценивали с помощью показателей влагоудерживающей способности, содержания воды в листьях и интенсивности транспирации (испарения воды листьями). Использование Альбита достоверно увеличивало по сравнению с контролем все перечисленные показатели засухоустойчивости растений (за исключением интенсивности транспирации). Результаты оценки засухоустойчивости представлены в таблице (Таблица 1).
Таблица 1. Влияние биопрепарата Альбит на засухоустойчивость растений (ИФР РАН, 2000)
| Показатель | Увеличение по отношению к контролю под влиянием обработки Альбитом |
| Влагоудерживающая способность | 4-28% |
| Содержание воды в листьях | 7-10 % |
| Интенсивность транспирации | снижение на 31-66% |
| Жароустойчивость | 18-60% |
Обработка Альбитом усиливала способность растений выдерживать повышенные температуры в условиях засухи. Так, жароустойчивость пшеницы при обработке Альбитом составляла в условиях засухи 134-160% к контролю, в условиях полива – 107-153%. При обработке Альбитом жароустойчивость также возрастала со временем. При обработке Альбитом интенсивность транспирации (потеря листьями воды) снижалась с 453 до 203 мг воды/г биомассы/час в условиях полива, с 247 до 171 мг воды/г биомассы/час в условиях засухи. Под влиянием обработки Альбитом, растения более экономно расходовали воду.
Как показали результаты полевых опытов, способность Альбита обеспечивать высокие урожаи растений в условиях засухи обусловлена не только индукцией собственно биохимических механизмов засухоустойчивости (жаростойкость, влагоудерживающая способность), но и способностью препарата формировать более мощную корневую систему.
Под влиянием Альбита происходит усиление корнеобразования, образование дополнительных вторичных корней, в результате чего повышается устойчивость растений к засухе. По сведениям зарубежных ученых (Сельскохозяйственный факультет Университета г. Абуджа, 2010 г.), полевая всхожесть семян кукурузы в полупустынной зоне Нигерии (Южная Сахара) в результате обработки Альбитом возросла с 83,3 до 90,0%, масса корневой системы повысилась на 17,5%, общий коэффициент жизнеспособности растений вырос на 63,3%.
Перечисленные выше механизмы влияния Альбита на засухоустойчивость растений обобщены в принципиальной схеме (рис. 3).
Рис. 3. Механизмы действия Альбита на засухоустойчивость сельскохозяйственных растений
Способность Альбита повышать засухоустойчивость растений была неоднократно подтверждена на практике на различных сельскохозяйственных культурах (зерновые, сахарная свёкла, зернобобовые, подсолнечник, овощные). Данное свойство позволяет препарату обеспечивать значительную прибавку урожая даже в условиях засухи и повышенных температур, когда действие многих химических и биологических препаратов нивелируется. Это показали, в частности, опыты ЦИНАО (1997, 1998 гг.), Курганского НИИЗХ (1998), Тувинской респ. СТАЗР (2001 г.) и др., проведённые в регионах страны, где засуха является практически нормальным явлением (лесостепная зона Сибири), а также в засушливые годы в других регионах страны.
Особенно отчётливо действие Альбита проявилось в условиях катастрофической жары и засухи 2010 года. В полевых опытах Рязанского НИИСХ, опрыскивание посевов озимой пшеницы Альбитом способствовала повышению урожая зерна на 18% (при среднемноголетней прибавке для данной культуры 13%). На картофеле предпосадочная обработка клубней Альбитом привела к более раннему (на 7 дней) появлению всходов и повышению урожая на 74% (с 73,5 до 128 ц/га). В условиях данного экстремального сезона Альбит помог в ряде хозяйств Европейской части страны собрать хозяйственно значимый урожай. Применение Альбита в системе с ХСЗР в ООО Агрофирма «Кутеминская» Татарстана при температурах воздуха +33…+35°C, почвы до 75°C, отсутствии осадков с марта месяца позволило получить максимальный урожай ячменя 73 ц/га, озимой пшеницы 59 ц/га, озимой ржи 36 ц/га; разница с вариантом без Альбита доходила до 12 ц/га. На горохе прибавка урожая составила 43% (5,1 ц/га).
На фото показана озимая пшеница, выращенная с использованием Альбита в условиях рекордной засухи 2020 года в Чехии (6 недель не было дождей, Рис. 4).
Рис. 4. Озимая пшеница, выращенная с Альбитом в условиях сильной засухи (Огнишов, Чехия, 2020 г.)
Похожая рекордная засуха была отмечена в Западной Сибири в 2012 г. В фермерском хозяйстве Тетерина В.М. (Кожевниковский р-н Томской обл.) предпосевная обработка семян яровой пшеницы Альбитом обеспечила в этих аномальных условиях прибавку урожая 66% (с 9 до 15 ц/га).
В условиях засухи в 2003 г. в хозяйствах Краснодарского края за счёт повышения засухоустойчивости Альбит позволил получить высокие урожаи зерновых (50-70 ц/га) – на уровне незасушливого 2002 г.
По сведениям Курганский НИИ зернового хозяйства, даже в экстремально засушливых для Курганской области условиях 1998 г. Альбит был способен дать заметную прибавку урожая яровой пшеницы 2,3 ц/га (19,8%), в то время как прибавки от обработки химическим протравителем (тиабендазол + флутриафол) не наблюдалось. Аналогично, в опыте Курганской СТАЗР (2000) в ЗАО «Лебяжьевское» Лебяжьевского р-на биологическая эффективность Альбита против корневых гнилей яровой пшеницы составила 83%, достигнута прибавка урожая 2 ц/га (16,7%), несмотря на то, что год характеризовался неблагоприятными погодными условиями (затяжная весна с возвратом холодов, засуха и жара в первой половине лета).
Опыт Бурятской республиканской СТАЗР (2003) закладывали совместно с Бурятским НИИСХ (с. Иволга) на яровой пшенице сорта Селенга. Год характеризовался неблагоприятными погодными условиями (затяжная весна с возвратом холодов, засуха и отсутствие осадков). Биологическая эффективность Альбита (30 мл/т) против корневых гнилей составила 65%. Достигнута прибавка урожая 1,0 ц/га (15,6%) при урожайности в контроле 6,4 ц/га.
В опытах Пензенской СТАЗР на яровой пшенице и яровом ячмене (1998) в течение двух месяцев вегетации с момента сева до фазы налива зерна не выпадало осадков при температуре окружающего воздуха до 30-32°С. И всё же растения на обработанных Альбитом участках имели более интенсивный рост и окраску, лучший травостой, практически не обнаружено пустоколосицы, тогда как на контроле она обнаружена из-за засухи.
В засушливых условиях Степновского района Ставропольского края фермерские хозяйства (КФХ «Брызгалин», «Уваров», «Хижняк») на протяжении 3-х лет в результате применения Альбита стабильно получают прибавки урожая озимой пшеницы от 5 до 8 ц/га, пшеница 3 класса.
Благодаря выраженной способности индуцировать засухоустойчивость растений, относительный эффект Альбита (процентная прибавка урожая) в условиях засухи бывает даже выше, чем в нормальных условиях.
Достаточно сравнить, например, действие Альбита на урожайность овощных культур в опытах ВНИИССОК 2001 и 2003 гг. 2001-й год выдался в Московской области засушливым, и в этом году на большинстве овощей под воздействием Альбита были получены в среднем на 4–30% более высокие прибавки урожая к контролю, чем в 2003 г., характеризовавшимся нормальными условиями вегетации. В вегетационном опыте ИФР РАН (2000) в условиях полива Альбит увеличил биологический урожай биомассы пшеницы на 13-17% к контролю, в то время как в условиях засухи – на 50-195%. В полевых опытах ВНИИЗБК предпосевная обработка Альбитом семян гороха сортов Орлус, Труженик и Вега в засушливых для Орловской обл. условиях вегетационного сезона 2002 г. обеспечила дополнительный урожай 0,13–0,25 т/га (9,4–14,7%), что превосходило результат для незасушливого 2001 г. (прибавка 9,3–7,9%). В полевых опытах ЦИНАО и Рязанской СТАЗР, проведённых на яровой пшенице на базе ОПХ «Алёшинское» Рыбновского р-на прибавка урожая к контролю под влиянием предпосевной обработки семян Альбитом в засушливом 1998 г. составила 23,8%, в то время как в 1997 г., характеризовавшимся нормальными условиями вегетации, – 13,6%.
В полевых опытах в различных регионах России установлено, что Альбит повышает устойчивость растений не только к засухе и повышенным температурам, но и к другим стрессам (перепады температур, заморозки, избыточное увлажнение, химический стресс при использовании пестицидов и т. д.) Таким образом, повышение засухоустойчивости растений является частным случаем антистрессовой активности Альбита. Согласно определению, стресс (англ. stress — напряжение), состояние напряжения, возникающее у человека, животных и растений под влиянием сильных воздействий. При любом воздействии различных экстремальных факторов, как физических (жара, холод, травма и др.), так и психических (опасность, конфликт, радость), в организме возникают однотипные биохимические изменения, направленные на преодоление действия этих факторов путём адаптации организма к предъявленным требованиям. Термин «стресс», введённый Гансом Селье в 1936 г. применительно к человеку и высшим животным, в настоящее время широко применяется по отношению к животным, растениям, микроорганизмам и экосистемам. Факторы, вызывающие состояние стресса, Селье назвал стрессорами. Альбит помогает растению адаптироваться к различным стрессам (неблагоприятным условиям среды), поэтому препарат может быть назван как адаптогеном, так и антистрессантом.
Особенно отчётливо антистрессовое действие Альбита проявляется при обработке озимых по вегетации после перезимовки в стадии кущения. Растения, ослабленные перезимовкой, гербицидом, корневыми гнилями, отзываются на Альбит резким увеличением урожая (до 10 ц/га в производственных условиях).
Важным фактом, свидетельствующим об адаптогенной активности Альбита по отношению к широкому спектру стрессовых воздействий, является высокая воспроизводимость действия препарата в различных условиях (подробнее см. здесь). Антистрессовая активность является одним из важнейших свойств препарата, поэтому Альбит с полным правом можно считать не только регулятором роста и биофунгицидом, но и антистрессантом.
Источник
