Сосудистый бактериоз или бактериальное увядание – вредоносная болезнь сахарной свеклы в период вегетации, приводящая к потере части урожая вследствие ослабления тургора и загнивания корнеплодов в поле. Инфицированные корнеплоды с менее выраженными симптомами после уборки быстро загнивают. Во время хранения в полевых буртах в тканях таких корнеплодов происходит интенсивное размножение аэробных бактерий и скоротечное развитие бактериальной гнили, начинающейся с хвостовой части. Возбудители – комплекс бактерий, обитающих в почве на растительных остатках и в ризосфере растений, но способных паразитировать в сосудистой системе корнеплода при ухудшении условий существования (засуха, быстрое иссушение почвы после ливневых осадков) [1].
Цель данного исследования – обеспечение высоких технологических показателей сахарной свеклы в процессе вегетации и хранения путем использования бактерицидных препаратов широкого спектра действия.
Материалы и методы исследования
Изучению подвергалась сахарная свёкла, пораженная сосудистым бактериозом. На хранение было заложено 2 партии свёклы: первая – здоровые корнеплоды, вторая – корнеплоды, пораженные сосудистым бактериозом. Анализ проводили при закладке свёклы на хранение, затем через каждые 7 дней хранения при оптимальных условиях – температура 2–4 °С, относительная влажность воздуха 88–92 %. Оценку качества корнеплодов осуществляли в соответствии с методиками, принятыми в сахарном производстве.
Результаты исследования и их обсуждение
В процессе хранения визуально наблюдали изменение состояния свёклы: у пораженных сосудистым бактериозом корнеплодов интенсивность развития микрофлоры, вызывающей загнивание, выше. Изменение химического состава здоровых и поражённых корнеплодов отражено на рис. 1–5. По результатам лабораторных исследований установлено повышение содержания всех групп несахаров, причем у пораженной сахарной свеклы оно протекало быстрее, чем у здоровой [2].
С увеличением срока хранения свеклы происходит увеличение концентрации инвертазы в клеточном соке за счет продуцирования ее различными видами микроорганизмов, что приводит к увеличению в свекле редуцирующих веществ (рис. 1). Редуцирующие вещества разлагаются в процессе очистки с образованием окрашенных соединений, способствуя повышению цветности продуктов и ухудшению качества сахара.
При хранении снижается содержание белков, что обусловлено высокой активностью протеолитических ферментов микробного происхождения, содержащихся в корнеплодах. У пораженной свёклы процесс разложения белков протекает более интенсивно, чем у здоровой свеклы (рис. 2). Результатом разложения белковых соединений является увеличение количества азотистых веществ, снижающих выход и повышающих цветность готового продукта.
Рис. 1. Изменение содержания редуцирующих веществ в здоровой и пораженной свёкле при хранении
а
б
Рис. 2. Динамика белковых (а) и небелковых (б) азотистых соединений в процессе хранения здоровой и пораженной свёклы
Вследствие деятельности микроорганизмов накапливаются продукты разложения сахаров – органические кислоты, существенно снижающие рН свекловичного сока пораженной свеклы (рис. 3). Высокое содержание органических кислот катализирует разложение сахарозы, повышает цветность полупродуктов и готовой продукции, усиливает накипеобразование.
В процессе хранения выявлено увеличение количества нитратов и минеральных соединений (рис. 4, 5).
Содержание этих веществ зависит от климатических и агротехнических условий возделывания свеклы, поэтому для здоровой свеклы их количество изменяется незначительно. В свекле, пораженной сосудистым бактериозом, источником для накопления нитратов являются продукты глубокого разложения органических веществ. При очистке они не удаляются, переходят в мелассу, увеличивая ее выход и потери сахарозы в производстве. Известно, что 1 часть этих веществ удерживает в мелассе 5 частей сахара.
Из проведенных исследований видно, что в пораженной сосудистым бактериозом сахарной свекле в процессе хранения накопление несахаров происходит быстрее, чем в здоровой свекле. Особенно интенсивно увеличивается содержание нитратов, минеральных и азотистых соединений. Такая свекла непригодна для хранения и должна направляться в переработку как некондиционная [3].
Наиболее действенные меры в борьбе с болезнями корневой системы растений – агротехнические. Но при используемых в настоящее время системах земледелия, когда агротехнические мероприятия как средство борьбы с вредными объектами или снижения их вредоносности подчас просто игнорируются, на первый план вышли химические средства защиты. Среди мероприятий по защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов химическая обработка посевов занимает ведущее место. Она не является экологически безопасной и должна сочетаться с биологическими средствами защиты. Последние следует рассматривать как неотъемлемую составляющую интегрированной системы защиты в современном растениеводстве, а в ряде случаев и как единственное средство контроля фитопатогенов [4].
Компанией АО «Щелково Агрохим» разработан препарат «Биокомпозит-коррект», основу которого составляет консорциум нескольких видов бактерий. Препарат полифункционален, предназначен для повышения плодородия, восстановления почвенного микробиоценоза, нарушенного в результате интенсификации севооборотов с избыточным насыщением зерновых и пропашных культур [5].
Рис. 3. Изменение рН свекловичного сока здоровой и пораженной свёклы в процессе хранения
Рис. 4. Изменение количества нитратов в здоровой и пораженной свёкле
Рис. 5. Нарастание содержания минеральных соединений в процессе хранения здоровой и пораженной свёклы
В вегетационном сезоне 2016 г. во ВНИИСС были проведены исследования по определению эффективности препарата Биокомпозит-коррект на посевах сахарной свеклы против сосудистого бактериоза с последующим определением сахаристости и технологического качества корнеплодов.
Полевой мелкоделяночный опыт был заложен в паровом звене зернопаропропашного севооборота в трех повторениях. Почва – чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый малогумусный (содержание гумуса в пахотном (0–30 см) слое почвы – 5,20 % (по Тюрину), подвижных форм фосфора (P2O5) – 11,4 мг/100 г почвы (по Чирикову), обменного калия (K2O) – 11,9 мг/100 г почвы (по Масловой), нитратного азота (NO3-) – 0,85 мг/100 г почвы, гидролитическая кислотность – 2,8 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований – 36,2 мг-экв/100 г почвы (по Каппену), степень насыщенности основаниями – 86 %, pHводн 6,0 [4].
Схема опыта включала следующие варианты (табл. 1).
На опытном участке высевали семена гибрида Муррей (LION SEEDS, Великобритания). Сахаристость и технологические показатели корнеплодов определяли по стандартным методикам.
Метеорологические условия вегетационного периода 2016 г. сильно отличались от предыдущих лет обилием осадков в начале вегетации и более низкими температурами воздуха в мае, июне и сентябре (табл. 2).
Фитопатологическое обследование посевов сахарной свёклы перед уборкой показало относительно слабое развитие сосудистого бактериоза в прошедшем вегетационном сезоне. Тем не менее отмечено, что обработка почвы биопрепаратом в норме 2 дм3/га способствовала снижению пораженности корнеплодов сахарной свеклы почвообитающими фитопатогенами. Это особенно важно для ограничения развития сосудистого бактериоза [6]. Распространенность бактериального увядания в вариантах с применением Биокомпозит-корректа была на уровне 9,5 % при норме расхода 1 дм3/га и 5,5 % – при норме расхода 2 дм3/га. Развитие болезни колебалось в пределах 2,3-5,3 %; в контрольном варианте распространённость сосудистого бактериоза составила 13,8 %.
По результатам технологической оценки корнеплодов сахарной свёклы сахаристость в вариантах опыта варьировала от 17,65 до 18,46 %. Обработка почвы перед посевом препаратом «Биокомпозит-коррект» в норме 2 дм3/га (вариант II) позволила увеличить сахаристость на 0,81 абс. % в сравнении с контролем (17,65 %) и на 0,35 абс. % в сравнении с вариантом I (норма расхода препарата 1 дм3/га) (табл. 3).
Корнеплоды с опытных делянок имели лучшие технологические показатели: содержание α-аминного азота в 1,8–1,9 раза ниже, чем в контроле (2,63 ммоль/100 г свёклы); чистота клеточного и очищенного сока в среднем на 0,6–1,7 % и 0,5–1,0 % соответственно выше, чем в контрольном варианте.
Таблица 1
Схема опыта
|
Вариант |
Срок внесения |
Наименование препарата |
Норма расхода, л/га |
|
|
I |
Опрыскивание почвы с немедленной заделкой препарата |
Перед посевом |
Биокомпозит-коррект |
1,0 |
|
II |
Опрыскивание почвы с немедленной заделкой препарата |
Перед посевом |
Биокомпозит-коррект |
2,0 |
Таблица 2
Метеорологические условия периода вегетации по данным метеостанции ФГБНУ ВНИИСС, 2016 г.
|
Основные показатели |
Месяцы |
|||||
|
апрель |
май |
июнь |
июль |
август |
сентябрь |
|
|
Температура воздуха, °С |
||||||
|
а) средняя многолетняя |
9,6 |
18,5 |
21,7 |
23,8 |
22,4 |
14,9 |
|
б) текущего года |
10,2 |
16,2 |
20,6 |
24,0 |
22,5 |
13,2 |
|
Количество осадков, мм |
||||||
|
а) среднее многолетнее |
31,5 |
53,0 |
59,7 |
62,2 |
62,9 |
46,1 |
|
б) текущего года |
136,8 |
64,8 |
40,4 |
40,4 |
71,4 |
37,2 |
|
Гидротермический коэффициент |
||||||
|
а) текущего года |
6,1 |
1,3 |
0,7 |
0,5 |
1,0 |
1,2 |
Таблица 3
Влияние препарата «Биокомпозит-коррект» на технологическое качество корнеплодов сахарной свёклы
|
Исследуемые параметры |
Варианты |
||
|
Контроль |
I |
II |
|
|
Сахаристость, % |
17,65 |
18,11 |
18,46 |
|
Массовая доля сухих веществ, % |
26,48 |
25,67 |
25,32 |
|
Массовая доля редуцирующих веществ, % |
0,099 |
0,067 |
0,064 |
|
Массовая доля углекислой золы, % |
0,386 |
0,414 |
0,392 |
|
Содержание α-аминного азота, ммоль/100 г свёклы |
2,63 |
1,48 |
1,35 |
|
Чистота клеточного сока, % |
85,80 |
86,40 |
87,50 |
|
Массовая доля солей кальция, % СаО |
0,052 |
0,027 |
0,024 |
|
Чистота очищенного сока, % |
91,60 |
92,10 |
92,60 |
|
Прогнозируемый выход сахара, % |
14,09 |
14,78 |
15,31 |
|
Коэффициент извлечения сахарозы из свёклы, % |
79,8 |
81,6 |
82,9 |
|
Прогнозируемые потери сахарозы в мелассе, % |
2,56 |
2,33 |
2,15 |
Определено, что при обработке почвы биофунгицидом прогнозируемый выход сахара варьировал от 14,78 (I) до 15,31 % (II), что на 0,69–1,22 абс. % выше значения варианта без обработки (14,09 %). В вариантах с применением препарата «Биокомпозит-коррект» отмечена лучшая извлекаемость сахара из свёклы. В опытных вариантах коэффициент извлекаемости сахарозы находился на уровне 81,6–82,9 %, в контрольном варианте данный показатель составил 79,8 %.
Выводы
Экспериментально установлено, что в пораженной сосудистым бактериозом сахарной свекле в процессе хранения происходит быстрое накопление несахаров, особенно нитратов, минеральных и азотистых соединений. Такая свекла непригодна для хранения и должна направляться в переработку как некондиционная.
Обработка почвы биопрепаратом в норме 2 дм3/га способствует снижению пораженности корнеплодов почвообитающими фитопатогенами: в опытном варианте она составила 2,3–5,3 %, в контрольном варианте – 13,8 %. Биокомпозит-коррект повышает сахаристость на 0,81 абс. % в сравнении с контролем, прогнозируемый выход сахара – на 0,69–1,22 абс. %, извлекаемость сахара из свёклы – на 2–3 %.