Использование грибов как средств биологической борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур

Пензенский педагогический институт имени В.Г. Белинского

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине Ботаника

 

на тему: «Использование грибов как средств биологической борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил

Студентка группы Бх-21

Колесникова А.Ю.

 

Проверил

Вяль Ю.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пенза, 2012 г.

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

 

 

1. Основные вредители,  против которых используются 

грибные препараты…………………………………………………….…4

1.1. Колорадский картофельный жук………………………………5

1.2. Азиатская перелетная саранча………………………………....6

1.3. Итальянский прус……………………………………………....6

 

 

2. Применение грибов против вредителей

 сельскохозяйственных  культур.………………………………………………...7

2.1. Штамм грибов Beauveria bassiana………………………….…11

2.2. Штамм  грибов Trihoderma…………………………………....12

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….....14

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Эффективная защита растений является необходимым условием обеспечения продовольственной и экологической безопасности. Потенциальные потери урожая от вредных организмов в настоящее время достигают 28-35%.Особо опасные вредные организмы способны причинить громадный ущерб сельскому хозяйству. Огромную опасность для сельского хозяйства страны представляют вспышки массового размножения саранчовых, колорадского жука и других вредителей, что случается с постоянной периодичностью.

Для контроля численности  колорадского жука и разных видов  саранчовых используются только химические инсектициды. Однако, как известно, масштабное использование пестицидов имеет ряд существенных недостатков, важнейшими из которых являются возникновение резистентных популяций вредителей и загрязнение окружающей среды. В связи с ухудшением экологии проблемой охраны окружающей среды, актуальной и важной государственной задачей является широкое использование в защите растений биопрепаратов отечественного производства вместо химических пестицидов. Энтомопатогенные грибы представляют собой неисчерпаемый биологический ресурс природных и селекционных штаммов с избирательным спектром вирулентности в отношении отдельных групп членистоногих вредителей и в большинстве своем безвредных для окружающей среды, животных и человека.

Однако биопрепараты имеют ряд преимуществ: высокая эффективность по отношению к восприимчивым видам, избирательность действия, отсутствие выработки устойчивости у вредителей, безвредность для теплокровных, отсутствие фитотоксичности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  вредители, против которых используются грибные препараты

 

Вредители сельскохозяйственных растений, животные, повреждающие культурные растения или вызывающие их гибель. Ущерб, причиняемый вредителями и болезнями растений, велик: по данным Организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО) ООН, мировые потери ежегодно составляют примерно 20—25% потенциального мирового урожая продовольственных культур. Из всех видов животных организмов, вредящих сельскохозяйственные растения, наибольший ущерб урожаю наносят насекомые. Это объясняется разнообразием их видов, высокой плодовитостью. При благоприятных условиях существования, размножаясь в огромном количестве, они сильно повреждают или даже полностью уничтожают культурные растения.

Среди растительноядных насекомых прежде всего выделяется группа многоядных видов, которые могут повреждать самые разнообразные сельскохозяйственные растения. Большинство из них имеют в личиночной и взрослой стадии грызущий ротовой аппарат.

В последние годы сокращение обрабатываемых земель, упрощение системы  обработки почвы, бросовые поля, уменьшение поголовья скота создали хорошую кормовую базу для саранчовых вредителей. Это итальянский прус, богарный прус, мароккская саранча, атбасарка. Питание вредных насекомых на зерновых злаковых культурах вызывает разнообразный характер повреждений, что в значительной степени сказывается на росте и развитии растений, на количестве и качестве урожая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колорадский картофельный жук.

 

Тело жука достигает  в длину 9–12 мм, овальное, выпуклое, окраска красновато-жёлтая. На надкрыльях по пять чёрных полос, на переднеспинке 11 чёрных пятен.

 Повреждаемые культуры: картофель, баклажан, изредка томат, дикорастущие паслёновые (паслён чёрный).

 

 

 

Жуки и личинки объедают верхушечные почки, листья и стебли. Нередко погибает весь куст. Потенциальная вредоносность жука очень велика. В отсутствии мер защиты вредитель способен полностью уничтожить весь урожай.

 

Жуки питаются немного, но повреждения их легко заметны, т.к. страдают в основном молодые листья. Молодые личинки появляются на листьях нижнего яруса, поэтому их повреждение первоначально незаметны, но постепенно, по мере взросления, аппетит их резко возрастает, они переползают на молодые листья, где грубо объедают все части растения, оставляя от них только грубые части. Поверхность растения загрязняется тёмными экскрементами. Нередко личинки полностью уничтожают надземную часть растений, а в конце вегетационного периода в связи с отсутствием доступной ботвы переходят питаться на клубни картофеля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Азиатская перелетная саранча

 

подвид стадных насекомых  вида перелётная саранча (L. migratoria). Взрослые особи длиной 35—55 мм, серо-желтовато-зелёные или зелёные; надкрылья в бурых пятнах. Личинки одиночной фазы зелёные, жёлтые, чёрные, стадной — оранжевые с чёрными пятнами. А. с. распространена на Ю. Европы, в Азии (Казахстан, Средняя Азия, Южная Сибирь, Монголия, С.-З. Китай, Индия, Иран, Афганистан) и Северной Африке. В СССР основные очаги её приурочены к плавням рек юга Европейской части СССР с густыми зарослями тростника. Повреждает почти все культуры, но главным образом зерновые. Кулиги (скопление личинок) могут передвигаться на десятки, а стаи (скопление взрослых насекомых) на сотни км, нанося огромный ущерб сельскому хозяйству.

 

 

Итальянский прус

 

Распространен повсеместно. Повреждает различные сельскохозяйственные и лесные культуры, хлебные злаки, кукурузу, бобовые (зерновые культуры и травы), овощные, бахчевые, технические, лекарственные, виноград и плодовые деревья, лесные породы, особенно в питомниках и молодых посадках (дуб, ясень, тополь, береза, осина, белая акация и др.). Длина самцов - 14,5 - 25 мм, самок - 23,5 - 41,1 мм, цвет тела варьирует и может быть коричнево-бурым, серо-коричневым, коричневым, бурым или беловатым. Обитает в различных биотопах. В северной части России приурочен к легким песчаным почвам и меловым отложениям; в степной зоне более распространен в степях, солончаках и старых залежах. В этих местах размножается и переходит на сельскохозяйственные культуры и молодые лесные насаждения. 

Применение  грибов против вредителей сельскохозяйственных культур.

 

Естественными врагами насекомых  и клещей являются также различные  микроорганизмы. Среди них — возбудители  бактериальных, грибных и вирусных заболеваний насекомых. Для борьбы с некоторыми вредителями сельскохозяйственных культур можно использовать свойства грибов-паразитов. Так, микроскопический гриб Boveria bessiana считается очень перспективным для борьбы с гусеницей непарного шелкопряда, на теле которой он паразитирует. Грибница боверии пронизывает тело гусеницы и убивает ее. После гибели тело насекомого затвердевает и мумифицируется. Гриб паразитирует на личинках и куколках различных насекомых, мумифицируя их и не давая им развиваться.  
 
Среди многочисленных почвенных микроскопических грибов есть хищники, которые с помощью особых колец ловят мелких червей-нематод и, пуская в их тело гифы, питаются ими. Разработаны и проходят испытания методы использования хищных грибов для борьбы с нематодами, наносящими большой ущерб сельскохозяйственным культурам - овощным растениям, хлебным злакам.  
 
Английские ученые, сотрудники известной Ротамстедской станции, испытали несколько штаммов гриба Verticillium. Его выращивают в лабораторных условиях на сравнительно дешевой питательной среде, потом всю массу высушивают, гранулируют и вносят в почву для борьбы с галловыми нематодами, поражающими корни свеклы, ряда зерновых и других культур. Вскоре после внесения мицелий гриба поражает яички и взрослых самок нематод. Для их уничтожения приходится вносить на гектар более тонны органической массы, в которой размножают гриб вертициллиум. Но с помощью селекции гриба исследователи намерены сократить дозу внесения этой массы до 25 кг/га.  
 
Английские ученые изучают также новую группу соединений, выделенных из обитающего в почве гриба Streptomyces и получивших название авермектинов. Они обладают сильнейшим действием на целый ряд нематод, в десятки раз более эффективным, чем химические препараты. В США энтомологи университета Род-Айленда разработали способ защиты картофеля от колорадского жука с помощью энтомопатогенного гриба. Поверхность предварительно взрыхленной почвы опрыскивают суспензией конидий гриба в период окукливания личинок жука. Этот способ позволяет уничтожить колорадского жука в стадии, когда он еще не успевает нанести вред посадкам картофеля. Во Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной микробиологии для защиты картофеля от колорадского жука разработан препарат, в который входят некоторые виды синезеленых водорослей. Предпосевная обработка клубней картофеля препаратом надежно предохраняет посевы от вредителя.  
 
 
Энтомологи установили возможность эффективной защиты тепличных культур, кукурузы и арахиса от опасного вредителя - паутинного клеща с помощью гриба неоцигитес флоридана. Идеальные условия для развития гриба (температура 21 ... 25°С, относительная влажность воздуха 90 ... 100 % ) создаются в специальных камерах с посевами фасоли или бобов. На этих растениях в искусственных условиях паутинный клещ быстро размножается и поражается грибом. При выпуске зараженного грибом клеща в теплицы из расчета 30 особей на растение огурцы, томаты и другие культуры хорошо защищены от опасного вредителя. Ведь при контакте с пораженными клещами здоровые также заражаются грибом и гибнут. На плантациях кукурузы от грибной инфекции гибнет до 75% клещей.  
 
По-видимому, в недалеком будущем некоторые виды грибов можно будет использовать для борьбы с комарами и москитами - переносчиками опасных болезней животных и человека. Так, в лабораторных условиях на специальной питательной среде удается выращивать в массовых количествах гриб, который убивает личинки печально известного комара - переносчика сонной болезни от животных людям. Этот вид гриба можно рассеивать в водоемах и канавах, где водятся комары. Более широким спектром действия обладает вид гриба, испытываемый в Австралии, в долине реки Муррей. Гриб привлекает к себе комаров и москитов и, подобно насекомоядному растению росянке, поглощает их. Если испытания, проводимые местными специалистами и учеными Всемирной организации здравоохранения, окажутся успешными, человек получит безопасный метод защиты от комаров.  
 
На биологическом факультете Калифорнийского университета, где разводили тараканов для нужд исследований, начался мор этих насекомых. Эпидемия нанесла убытки в 75 тыс. долларов, зато был найден смертельный только для тараканов микроорганизм - дрожжевой грибок, забивающий кровеносные сосуды вредного насекомого.  
 
В южных провинциях Канады, где широко возделывают подсолнечник, в годы с высокой влажностью почвы и воздуха он сильно поражается болезнями, в том числе белой гнилью - склеротинией (Sclerotinia). Против этой распространенной и опасной болезни нет устойчивых сортов. Приходится строго соблюдать порядок чередования культур в севооборотах, тщательно очищать семена, уничтожать падалицу. Этими и другими мерами пытаются удержать развитие болезни на сравнительно безопасном для урожая уровне. Между тем давно известно, что основной источник инфекции - склероции разлагаются и уничтожаются другими видами грибов, например из рода Penicillium. А нельзя ли воспользоваться ими в качестве биологического средства защиты подсолнечника? Исследуя эту возможность, ученые сельскохозяйственной опытной станции в провинции Манитоба (Канада) проверили наиболее агрессивный к склеротинии гриб Coniothyrium minitans. Лабораторная проверка подтвердила надежды ученых, гриб успешно подавлял склеротинию. Хорошие результаты получены и в полевых условиях. В Канаде выпускается специальный препарат.  
Болезнь многих овощных растений табачная мозаика вызывается вирусом. Передается она контактным путем через руки, инструменты, машины, поэтому бороться с ней чрезвычайно трудно. Ученые разных стран долгие годы одинаково безуспешно применяли против табачной мозаики многие традиционные методы защиты растений. Во Всесоюзном НИИ защиты растений испытали метод вакцинации томатной рассады ослабленным (слабопатогенным) вирусом болезни. После основательной государственной проверки новый штамм был узаконен.  
 
Низшие растения можно использовать в качестве естественных гербицидов. Сорные травы, как и другие растения, поражаются многими болезнями, в том числе очень опасными. Их возбудители, свидетельствует практика, можно успешно применять в качестве эффективного средства борьбы с сорняками. На этот безопасный для окружающей среды и сравнительно дешевый биологический метод защиты посевов от зеленых нахлебников ученые возлагают большие надежды.  
 
Особым вниманием исследователей в последние годы пользуются возбудители грибных болезней. Среди них выделены и применяются в Австралии линии ржавчинного гриба, уничтожающего широко расселившийся злостный сорняк пшеничных полей - хондриллу. В тех районах, где регулярно обрабатывают поля препаратом из гриба, ущерб от сорняков удалось свести к минимуму. В результате урожайность пшеницы возросла на несколько центнеров. Налажен промышленный выпуск грибного препарата - своеобразного биологического гербицида - для защиты плантаций риса от опасного сорняка эшимонены. При внесении спор гриба в виде суспензии, в которую включают специальную добавку, благоприятствующую развитию гриба удается почти полностью очистить посевы риса от опасного сорняка. Более того, при добавке в биологический гербицид еще одного вида гриба рисоводы освобождают свои плантации не только от эшимонены, но и от не менее злостного сорняка людвигии. Американской компанией "Микоген" выпущены микогербициды коллего и девин, а также подготовленный к массовому производству препарат касст. При благоприятных условиях с его помощью уничтожают до 90% растений кассии - очень вредного сорняка. Но самым ярким примером успешного использования этого метода борьбы с нежелательной растительностью стало широкое применение препарата из гриба церкоспоры (Cercospora) против "зеленой чумы" рек и водоемов - водяного гиацинта (Eichhornia crassipes). Лишь после опрыскивания больших водных поверхностей суспензиями гриба удалось очистить их от сорняка в ряде южных районов Северной Америки.  
 
Изыскиваются биологические приемы уничтожения семян сорняков. Они также поражаются опасными болезнями, в том числе и теми, которые вызываются обитающими в почве грибами. Среди них ученым удалось найти несколько агрессивных видов. Патогены успешно преодолевают не только первый рубеж самозащиты семян сорняка - их твердую наружную оболочку, но и внутренние рубежи обороны. Преодолев все рубежи, грибы поражают как находящиеся в покое, так и прорастающие семена сорных трав. Исследователи полагают, что однажды внесенный в сильно засоренную почву тот или иной агрессивный гриб будет подавлять опасные сорняки в течение нескольких лет без вреда для самой почвы и возделываемых на ней культур.  
 
Выявлены и другие преимущества производства грибных гербицидов в сравнении с химическими. Если на создание последних требуется около десяти лет, то микогербициды можно подготовить для опытного применения через три-четыре года после начала исследований. В результате значительно снижается их себестоимость. Так, гектарная норма препарата касст, по расчетам специалистов, обойдется в 2 раза дешевле других средств борьбы с сорняком. Считают, что препараты из возбудителей грибных болезней или выделяемых ими токсических соединений будут в ближайшие годы использоваться для подавления паслена черного, дурнишника и других сорняков.  
 
Для уничтожения еще одного злостного сорняка - гумая - удалось найти гриб, который можно применять не только в посевах бобовых культур, например сои, но и кукурузы, хотя она, как и гумай, относится к семейству Злаковые. Из гриба ученые выделили ядовитые для сорняка соединения. Полагают, что такие природные токсины могут стать основой для создания нового класса гербицидов. 

 

 

 

 

 

Из биологических агентов, нашедших наибольшее практическое применение в биологической борьбе с болезнями растений, ведущая роль отводится грибам рода Trihoderma и Beauveria bassiana.

 

Beauveria bassiana 

 энтомопатогенный гриб семейства Clavicipitaceae, широко известный еще как возбудитель белой мускардины. B. bassiana имеет много штаммов проявляющих значительные различия в вирулентности, патогенности и специфичности.

Действие B. bassiana на насекомое начинается с проникновения споры в полость тела через кожные покровы (кутикулу). Попав в тело, спора прорастает в гифу, затем разрастается мицелий, от которого отчленяются конидии. Оказавшись в теле, конидии циркулируют в гемолимфе. Уже на этой стадии возможно поражение насекомого вследствие выделения некоторыми штаммами значительного количества токсинов. В отсутствие токсина мицелий постепенно заполняет все тело насекомого, прежде всего поражается мышечная ткань. Рост гриба продолжается до тех пор, пока все ткани не будут разрушены. Могут образовываться конидиеносцы, прорывающие кутикулу и обволакивающие мертвую личинку. Пораженное насекомое покрывается белым ватным налетом (конидиеносцы). В дальнейшем наблюдается созревание спор и происходит массовое спороношение.

Обладает  рядом особенностей:

1) поражение фитофагов происходит через кутикулу;

2)поражение происходит на различных стадиях онтогенеза насекомых;

3)высокие темпы роста и огромная репродуктивная способность;

4)в виде спор может длительное время находится в природе без снижения энтомопатогенной активности;

5)повышенная специфичность (вирулентность сильно зависит от штамма гриба). 

 

Beauveria bassiana в настоящее время широко используется в качестве биоинсектицида для контроля вредителей сельскохозяйственных, цветочно-декоративных и лесных культур. Препараты на основе B. bassiana эффективны против различных видов тлей и трипсов, тепличной белокрылки, личинок колорадского жука, а также некоторых видов листогрызущих вредителей.

Используется препарат путем опрыскивания вегетативной массы  растений. Первые признаки поражения  фитофагов наблюдаются через 5–7 дней после проведения обработки. Продукт может быть использован самостоятельно или в баковой смеси с синтетическими инсектицидами. Не использовать одновременно с фунгицидами. Интервал по использованию фунгицидов составляет как минимум 48 часов до и после обработки препаратом на основе B. bassiana.

Эффективность продукта сильно зависит от климатических условий, способа применения и доз. Оптимальными гидротермическими условиями для развития B. bassiana являются: температурные показатели 25–28˚С и относительная влажность воздуха на уровне 80–90%. Наиболее эффективными являются обработки препаратом на основе B. bassiana на начальных этапах развития фитофагов (превентивно).

B. bassiana обычно нетоксична для полезных насекомых, однако имеются данные о неадекватном влиянии её препаратов на пчел. Beauveria не должна применяться в водных хозяйствах, так как она является потенциально токсичной для рыб.

Препараты, содержащие Beauveria bassiana:

Naturalis

Botanigard

Mycotrol

Боверин

 

 

Trihoderma

Грибы этого рода подавляют развитие других микроорганизмов, в том числе фитопатогенов, путем воздействия на них прямым паразитированием, конкуренцией в борьбе за освоение субстрата, выделением ферментов, антибиотиков, других биологически активных веществ.

За счет высокой биологической активности грибы рода триходерма быстро осваивают субстрат, активно участвуют в разложении органических соединений, процессах аммонификации и нитрификации, усилении мобилизации фосфора и калия, обогащая почву подвижными питательными веществами.

Выделяемые триходермой биологически активные вещества в определенной концентрации стимулируют рост и развитие растений, повышая его устойчивость к болезням.

Температурный оптимум  для развития триходермы в культуре +24 +28°С, максимальная температура составляет +31 +33°С, минимальная +18 +12°С.   В естественных   условиях   при   оптимальной   влажности    и   аэрации   почвы антагонистические    свойства    триходермы    хорошо    проявляются    и    при температуре близкой к +20°С.

Гриб является аэробом, что объясняет эго быстрое развитие в хорошо аэрируемых почвах, богатых органическими веществами.

Накоплен отечественный  и зарубежный опыт применения триходермина для борьбы с фузариозным увяданием гвоздики, арбузов, ризоктониозом картофеля,  гельминтоспориозом  пшеницы,  пузырчатой  головней  кукурузы,  белой гнилью огурцов и томатов, сухой гнилью картофеля и другими заболеваниями растений.

Однако наибольшее применение гриб Trihoderma получил в овощеводстве защищенного грунта, в борьбе с комплексом возбудителей болезней, вызывающих корневые, прикорневые их гнили, стеблевой и листовой формами аскохитоза.

Триходермин — экологически безопасный биологический препарат. Антагонистические свойства триходермы проявляются двояко: во первых гриб продуцирует антибиотики, которые уничтожают возбудителей болезней растений; во вторых, используя чужие грибницы, как питательную среду, он уничтожает другие грибы патогены.

Препарат нарабатывается в биолабораториях в двух формах. При использовании сухой питательной среды (зерно, солома, опилки, торф и т.д.) в виде порошка, а при использовании жидкой питательной среды — в виде водной суспензии.