Мучнистая роса — распространенное грибное заболевание, поражающее около 10 000 видов цветковых растений, включая многие важные плодовые и овощные культуры. Когда огурцы заражаются мучнистой росой на поверхности листьев, черешков и стеблей образуются большие белые колонии. Эти колонии препятствуют фотосинтезу и жизнеспособности клеток, серьезно влияя на рост растений, урожайность и качество плодов. Китайские ученые предложили повышать устойчивость огурцов к мучнистой росе внесением серы в почву.
эксклюзив 🔹
Возбудителями мучнистой росы обычно являются Sphaerotheca cucurbitae и Erysiphe cichoracearum. Возникновение мучнистой росы тесно связано с условиями окружающей среды, такими как высокие температуры и влажность, что часто бывает в теплицах. В этих условиях конидии быстро размножаются и распространяются по воздуху, проникая в ткани листьев в течение 24 часов и быстро распространяясь в течение 7 дней при контакте с растениями огурцов.
В настоящее время для профилактики и борьбы с мучнистой росой используются различные меры, такие как химические, сельскохозяйственные и биологические средства контроля.
Химикаты, обычно используемые для борьбы с мучнистой росой огурцов, включают хлорфторконазол, азоксистробин, тебуконазол, гексаконазол и т. д. Однако длительное использование этих химикатов может привести к появлению остатков пестицидов в сельскохозяйственной продукции и почве, что создает риски для безопасности пищевых продуктов и окружающей среды.
Отчеты показывают, что возбудители мучнистой росы устойчивы к определенным химическим веществам, например, дифеноксистробину, гексаконазолу и фосфорорганическим фунгицидам.
Выведение сортов огурцов, устойчивых к болезням, стало эффективным методом сельскохозяйственного контроля. Во многих странах были выведены сорта огурцов, устойчивые к мучнистой росе, но устойчивость к болезням у этих сортов обычно контролируется одним доминантным геном, что делает их восприимчивыми к потере устойчивости после широкомасштабного выращивания.
Другие сельскохозяйственные методы, такие как совмещение культур, прививка и выращивание в условиях высоких температур, также могут способствовать профилактике мучнистой росы, но их эффективность ограничена.
Биологические методы контроля включают использование микроорганизмов биоконтроля и растительных экстрактов для борьбы с мучнистой росой. Исследования показали, что экстракты Euphorbia humifusa и Robinia pseudoacacia и эмодин из корня ревеня оказывают профилактическое и терапевтическое действие на мучнистую росу огурцов.
Кроме того, грибы биоконтроля (например, Fusarium solani, Trichoderma harzianum) и экстракты биоконтроля (например, нинамицин, аминопиримидин) показали эффективность против мучнистой росы. Однако важно отметить, что длительное использование биоцидов и их источников может стать устойчивым к патогенам.
Добавление минеральных элементов может улучшить устойчивость растений. Например, включение 20 ppm фосфора в гидропонную систему огурцов повысило устойчивость растений к мучнистой росе. Нанесение фосфатных, калийных и кремниевых солей на листья может эффективно контролировать мучнистую росу. Кроме того, опрыскивание листьев комплексом Mn-аминокислот укрепляет структуру клеточной стенки, снижает потерю воды из инфицированных листьев и контролирует распространение мучнистой росы огурцов. Кроме того, высокая концентрация раствора углерода и кремния может значительно смягчить повреждение мучнистой росой огурцов.
Мучнистая роса очень восприимчива к сере, и фумигация серой доказала свою эффективность в борьбе с мучнистой росой во время производства. Однако остается непроверенным, может ли добавление серы в почву контролировать мучнистую росу огурцов.
Команда исследователей из Шицзячжуанской академии сельскохозяйственных и лесных наук и Педагогического университета Хэбэя провела эксперимент в горшке, чтобы изучить влияние серы на возникновение и серьезность мучнистой росы у огурцов путем внесения порошка серы в почву, где выращивались огурцы.
Эксперименты проводились в солнечной теплице экспериментальной станции Чжаосянь, части Академии сельского хозяйства и лесоводства Шицзячжуана. Для посадки использовались горшки с диаметром дна 15 см, диаметром верха 20 см и высотой 17,5 см. Использованный сорт огурцов — Jin You 301.
Эксперимент проводился с марта по октябрь 2023 года. Было пять групп, каждая с 40 горшками, содержащими 2,6 кг почвы. Используемый порошок серы имел чистоту 99,99%. В контрольной группе сера не добавлялась. В четырех группах обработки сера добавлялась в разных количествах (в г·кг): 0,2 (T1), 0,4 (T2), 0,6 (T3) и 0,8 (T4) соответственно.
Эксперимент проводился дважды в 2023 году. Первый раунд начался 5 марта, с инокуляции мучнистой росой 7 апреля и закончился 5 мая. Второй раунд начался 17 августа, с инокуляции мучнистой росой 18 сентября и закончился 9 ноября. Инокуляция проводилась через 33 дня после посадки огурцов. Измерения и статистика параметров мучнистой росы и фотосинтеза проводились каждые 10 дней после инокуляции. Параметры качества плодов, антиоксидантные индексы и индексы активного кислорода листьев были отобраны через 20 дней после инокуляции. В конце эксперимента были проведены измерения листьев огурцов, содержания серы в почве и активности почвенных ферментов.
Патогенные грибные споры, вызывающие мучнистую росу огурцов, были собраны с больных листьев свежих огурцов в теплице на экспериментальной станции Чжаосянь. Патоген был идентифицирован как Sphaerotheca fuligenea.
После инокуляции растений, 10 растений на обработку были случайным образом выбраны с интервалом в 10 дней. Затем был сфотографирован 4-й или 5-й лист растения огурца, и изображения были обработаны с помощью программного обеспечения Photoshop 2023 для измерения площади поражений на листьях. Уровень заболевания на всем растении оценивался путем изучения всех листьев. На основании степени повреждения листьев критерии оценки были следующими: оценка 0 — отсутствие пятен, оценка 1 — пятна, покрывающие менее 5% площади листа, и так далее до оценки 11 — пятна, покрывающие более 75% площади листа.
Измерения фотосинтеза проводились с помощью прибора (1102G, Yaxin Liyi Technology, Пекин, Китай). Прибор использовался для измерения верхних новых листьев огурца, начиная с 4-го или 5-го листа, для определения чистой скорости фотосинтеза листьев, скорости транспирации, внутриклеточной концентрации CO 2 и устьичной проводимости.
Для каждой обработки были помечены десять растений, и средняя урожайность с растения регистрировалась после каждого сбора урожая. Общая урожайность рассчитывалась после последнего сбора урожая и преобразовывалась в урожайность с гектара. Также проведено определение показателей качества огурцов.
Результаты показали, что добавление серы увеличило поглощение серы огурцами, улучшило иммунитет растений и снизило заболеваемость мучнистой росой. Кроме того, добавление серы в почву увеличило содержание растворимого белка в листьях огурцов, усилило фотосинтез и значительно увеличило урожайность плодов.
Добавление серы снизило активность дегидрогеназы почвы и увеличило активность сахаразы, что потенциально повлияло на микробную активность почвы.
Как известно, высокие концентрации серы в почве могут иметь негативные последствия, увеличивая закисление почвы. Однако правильная доза улучшает активность почвенных ферментов, положительно влияя на абиотическую среду. Добавление серы может увеличить активность уреазы, нейтральной фосфатазы и полифенолоксидазы, усиливая микробную активность в почве.
В этой работе добавление серы в почву не оказало существенного влияния на почвенную протеазу и уреазу, но снизило активность дегидрогеназы и увеличило активность сахаразы. Активность дегидрогеназы почвы отражает обилие активных микроорганизмов в почве и их способность разлагать органические вещества. Сахараза, выделяемая микроорганизмами, в основном используется для расщепления сахарозы в почве. Добавление мономеров серы в почву может повлиять на свойства микробной деградации почвы и потенциально повлиять на здоровье растений в долгосрочной перспективе. Однако оно также может помочь растениям усваивать сахарозу и в некоторой степени способствовать их росту и развитию. Поэтому необходимы дальнейшие исследования для понимания общего воздействия мономеров серы на почвенную среду.
По сравнению с традиционными методами, такими как выведение устойчивых сортов, разработка микробных фунгицидов, различных химикатов и снижение высокой температуры почвы, добавление серы в почву может повысить устойчивость огурцов к мучнистой росе. Это не оказывает существенного отрицательного влияния на активность почвы, урожайность и качество огурцов. Кроме того, стоимость также ниже.
В будущем исследования того, как растения поглощают почвенную серу и как она транспортируется и трансформируется в растениях, помогут еще больше раскрыть механизм действия серы. Это даст более ценные подсказки для разработки новых мер по борьбе с мучнистой росой. Влияние добавления серы в почву на микробные сообщества должно быть изучено более подробно. Исследования дадут представление о том, как сера влияет на структуру микробных сообществ почвы, их метаболические пути и pH почвы, и помогут создать теоретическую основу для правильного использования питательных и экологических функций серы при выращивании овощей.
В заключение, добавление 0,2–0,8 г/кг серы в почву может эффективно увеличить содержание серы в растениях огурцов. Это увеличение содержания серы значительно стимулирует фотосинтез, что приводит к синтезу и накоплению органического вещества и значительному увеличению урожайности плодов. Оно также увеличивает содержание титруемой кислоты и растворимого белка в плодах огурцов, улучшая их пищевую ценность. Кроме того, добавление серы в почву повышает устойчивость листьев огурцов к мучнистой росе, значительно снижая частоту возникновения мучнистой росы и площадь пятен заболевания.
По статье группы авторов (Хунвэй Цзя, Цзыфань Ван, Синна Канг, Цзин Ван, Яхонг Ву, Зеян Яо, Яньвэй Чжоу, Юк Ли, Юй Фу, Юань Хуан, Цзяньхуа Ши, Чжунлинь Шан), опубликованной в журнале Agronomy 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
