Экологические факторы в защите растений

 

Выяснилось, как растения защищают себя от вредных грибков и бактерий

Растения могут защитить себя от вредных грибков и бактерий. Международная исследовательская группа описывает в журнале Nature сигнальную цепочку, с помощью которой они реагируют на такие опасности. Ученые нашли ключевое звено в иммунном ответе растений.

Читайте «Хайтек» в

Так же, как и людям, растениям необходимо защищаться от широкого спектра микроорганизмов. Болезнетворные бактерии и грибки используют небольшие поры на поверхности листа, известные как устьица, для проникновения в растения. Растения могут закрыть устьица, если им угрожают патогены, но не навсегда: им нужны открытые поры для поглощения углекислого газа из окружающей среды для фотосинтеза.

Механизм, с помощью которого растения распознают своих врагов и затем закрывают переборки, необходим для их выживания в естественных условиях. Исследовательская группа профессора Райнера Хедриха из Университета Юлиуса Максимилиана (JMU) Вюрцбург в Баварии, Германия, уже много лет изучает именно этот механизм.

Чтобы патогены (зеленые) не попали в растение через устьица, эти поры закрываются. Рецептор FLS распознает возбудителя и открывает ионный канал OSCA, который позволяет кальцию поступать в клетку. Кальций активирует киназу (CPK), которая затем открывает анионный канал SLAC. Это инициирует закрытие устьиц. (Изображение: Sönke Scherzer/Universität Würzburg)

Среди прочего, команда Хедрича обнаружила, как особый тип клеток — пара замыкающих клеток, образующих поры, проницаемые для воздуха и водяного пара — контролирует открытие и закрытие этих пор. Канал SLAC1 на внешней мембране замыкающих клеток играет центральную роль в этом процессе: если концентрация кальция в клетках увеличивается, канал высвобождает из клеток анионы, такие как хлорид. В результате устьица закроются.

Долгое время оставалось неясным, как уровень кальция в замыкающих клетках увеличивается в ответ на патогены. Консорциум, возглавляемый профессором Сирилом Ципфелем из Цюрихского университета в Швейцарии и поддерживаемый группой профессора Хедриха, в итоге идентифицировал долгожданную последовательность реакций, которая способствует иммунному ответу замыкающих клеток.

Используя новую технику, разработанную в лаборатории Хедрича (сканирующие ионоселективные электроды), выяснилось, что два белка семейства OSCA позволяют ионам кальция проникать в замыкающие клетки, как только иммунные рецепторы на поверхности клетки идентифицируют патоген.

Ранее было известно, что каналы OSCA реагируют на механические стимулы. В иммунном ответе они активируются химической модификацией. Этот шаг запускает сигнальную цепь в закрывающихся клетках, которая проходит через канал SLAC1 и в конечном итоге приводит к закрытию устьиц. Это показало, что каналы OSCA играют важную роль в механических повреждениях и инфекциях, вызванных бактериями и грибами.

Заболевания, вызываемые бактериями и грибами, могут иметь разрушительные последствия в сельском хозяйстве, поскольку они вызывают огромные потери урожая и в конечном итоге могут привести к голоду.

С открытием роли каналов OSCA в иммунном ответе растений группы профессоров Зипфеля и Хедриха теперь могут исследовать новые стратегии селекции растений, которые обладают превосходными защитными реакциями против патогенов. В сельском хозяйстве они должны быть менее восприимчивыми к болезням и позволять фермерам сократить использование химикатов для защиты.

Экологические факторы в защите растений

Для правильной и своевременной защиты следует учитывать ту среду обитания, в которой растения произрастают. Приспособления организмов к внешней среде называются адаптациями. Способность к адаптациям — важнейшее свойство живых организмов, которое обеспечивает саму возможность существования жизни. Отдельные элементы среды называются экологическими факторами, которые подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы — это свойства неживой природы, прямо или косвенно влияющие на живые организмы.

Для каждого вида растений существует свой комплекс оптимальных значений абиотических факторов, при соблюдении которых растения будут находиться в нормальном состоянии, их иммунные реакции на поражения возбудителями болезней и повреждения вредителями будут оптимальными. Чем более ослаблено растение из-за несоблюдения оптимальных условий произрастания, тем оно более подвержено вредным объектам.

Биотические факторы — это формы воздействия живых организмов друг на друга. В свете защиты растений от вредных объектов учитываются не только сами вредители и возбудители болезней, но и «полезные» виды организмов, которые «помогают» растениям бороться с вредными объектами. К их числу относятся и насекомые – хищники, гиперпаразиты, а так же полезные виды грибов и бактерий.

Чаще всего вопрос защиты растений возникает в случае, когда человек создает своими руками растительные ландшафты, то есть агроценозы, с теми видами растений, которые он хочет видеть вокруг себя. В данном случае мы можем говорить об антропогенных факторах экологического воздействия.

Антропогенные факторы — это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как среды обитания живых организмов, либо влияют непосредственно на живые организмы: на их численность, распределение, поведение и образ жизни.
В природе взаимодействие живых существ и неживых объектов чаще всего находится в равновесии и стремится к гармонии, балансу между всеми видами. Создавая по собственному усмотрению растительные ландшафты, ни один садовод не может не коснуться вопроса защиты своих растений от вредных для них объектов.

Цель защиты растений в данном случае – взять на себя роль природного фактора поддержания этого «равновесия» между всеми членами уже антропогенного сообщества, а, следовательно, необходимо тщательнейшим образом понимать суть происходящих процессов, уметь выявлять вредные и полезные виды, отличать повреждения вредителями от поражения болезнями, а последние – от физиологических нарушений в самом растении.

Читать статью  1. Введение.

2. Физиологические болезни растений

Для правильной защиты растений от болезней очень важно определить природу заболевания. В классической систематизации болезни делят на два типа – инфекционные и неинфекционные.
Инфекционные заболевания имеют в своей основе воздействие патогенного живого организма – грибы, бактерии, вируса и т.д.
Неинфекционные или физиологические болезни возникают в случае нарушения нормального развития растения из-за неблагоприятных факторов неживой природы:

— Неблагоприятное воздействие абиотических факторов;
— Загрязнение окружающей среды вредными для растений веществами;
— Механические повреждения;
— Недостаток или избыток питательных веществ.

Все питательные неорганические элементы, поступающие в растения, по их количественному содержанию делятся на макро и микроэлементы.
Макроэлементы – АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ, КАЛЬЦИЙ, ЖЕЛЕЗО, СЕРА, МАГНИЙ.
Микроэлементы – БОР, МЕДЬ, МАРГАНЕЦ, ЦИНК, МОЛИБДЕН, ХЛОР, КРЕМНИЙ и д.р.
Питательные элементы так же подразделяются на мобильные (которые могут передвигаться по органам растения) и немобильные, которые транспортируются корнями по сосудам и остаются в тех органах, куда были доставлены.
Мобильные элементы – Азот, Фосфор, Калий, Магний, Цинк. Симптомы дефицита — проявляются в нижней части растения. При их недостатке, они могут перераспределяться из более старых листьев к новым. Диагностика недостатка или избытка проводится снизу растения.
Немобильные элементы – Кальций, Хлор, Бор, Медь, Кобальт, Железо, Марганец, Сера, Кремний, Селен и другие — не могут распределяться по растению. Симптомы дефицита проявляются на новых побегах. Диагностика недостатка проводится на новых побегах.

2.1. Симптомы недостатка питательных веществ

Недостаток Азота

Недостаток Фосфора

Недостаток Калия

Недостаток Магния

Недостаток Железа

Недостаток Кальция

Недостаток Серы

2.2. Микроэлементы в питании растений

2.3. Признаки избытка питательных элементов

В питании растения очень важно, чтобы элементы находились в доступной для корневой системы форме веществ. Внесение питательных элементов происходит способом корневых и некорневых подкормок с помощью специальных удобрений. Основные количества питательных веществ вносятся в почву в рекомендуемых дозах, путем запахивания их в землю.

При выявлении недостатка какого–либо из элементов питания для восстановления нормального функционирования растения можно воспользоваться способом внекорневой подкормки с помощью опрыскивания раствором удобрения.

Доступные формы элементов питания для растений при внекорневых подкормках:

Азот – амидная форма (мочевина 1 г/л) и гуматная форма (различные гуматы)
Фосфор – водорастворимые соли фосфорной кислоты (фосфат калия 1 г/л)
Сера – водорастворимые соли серной кислоты (медный и железный купорос 1 г/л)
Калий – любая соль (нитрат калия 1 г/л)
Другие металлы – Железо, Цинк, Медь, Марганец, Кобальт и др. – хелатные комплексы.

2.4. Факторы, снижающие поглощение питательных элементов из почвы растениями

• Переуплотнение почвы – недостаток кислорода — угнетение дыхания и обменных процессов в корневой системе.
• Переувлажнение – недостаток кислорода.
• Недостаточное увлажнение – снижается мобильность элементов.
• Воздействие гербицидов – угнетает обменные процессы.
• Высокое содержание ФОСФОРА в почве – затрудняет поглощение кальция, цинка, железа и марганца, так как они с фосфатным остатком образуют нерастворимые соединения.
• рН почвенного раствора – влияет на подвижность элементов в почве. В сильно кислой среде снижаются обменные процессы микроорганизмов, плодородие – невысокое.

Каждое растение предпочитает свой диапазон кислотности почвы. Часто именно незнание, какой вид почвы на участке, является причиной низких урожаев растений. На кислых почвах многие вещества переходят в трудно доступные для усвоения растениями формы. А порой и в ядовитые вещества. Микроорганизмы влияют на развитие растений. В кислой почве они снижают свою активность. Изменяется и водно-воздушный баланс почвы, а в результате урожаи большинства культур на кислых почвах мизерные.
Когда приходит понимание необходимости агрохимического анализ почвы, возникает вопрос, как его сделать. Наилучшим выходом будет – отобрать почвенные пробы и сдать в агрохимическую лабораторию. Или сделать такой анализ самостоятельно. В продаже есть специальные приборы для таких анализов. Но более доступными являются простые анализы с помощью лакмусовой бумаги.
Анализ почвы на кислотность — на участке в нескольких местах взять почвенные пробы. Каждую пробу хорошо перемешать на полиэтиленовой пленке. Затем от смеси отделить небольшую часть почвы, смочить ее дистиллированной водой. Приложить к этой смеси лакмусовую бумажку. Если бумажка окрасилась в красный цвет, значит почва сильнокислая, если появился розовый – почва имеет среднюю кислотность. Слабокислая дает желтый цвет. Нейтральная почва выдаст синий цвет. Если увидели зеленовато-голубой оттенок — ваша почва близка к нейтральной.

Читать статью  Чем опасна пенница слюнявая

Таблица допустимой кислотности почвы для различных овощей

Оптимальные показатели рН для культурных растений и сорняков

2.5 Известкование почвы

Известкование почвы – это процесс специальной обработки, применяемый для устранения избыточного содержания кислоты из почвы для улучшения питательных свойств грунта. Такая обработка не просто уменьшает кислотность, которая вредна для большинства культур, но при этом сам грунт становится более рыхлым, вследствие этого в нем лучше задерживается влага. Существует еще один аспект известкования: известь насыщает грунт кальцием и магнием, которых зачастую не хватает выращиваемым культурам.
Основа любой кислоты — это водород, таким образом, с химической точки зрения, известкование — это замещение атомов водорода на другие химические элементы (чаще всего — кальций, магний), с последующим распадом кислоты и образованием соли. Катализатором реакции выступает углекислый газ, который постоянно содержится в грунте. В ходе реакции он образует переходную соль карбоната кальция, которая впоследствии реагирует уже с кислотой. В данном случае, известняк и мел позволяют максимально лояльно понизить уровень кислотности грунта, а также создают подпитку для корней растений. Стоит отметить, что чем больше в грунте кальция, тем он тверже. Это может привести к затруднению роста корней растений (особенно со слабой корневой системой). Поэтому чрезмерное известкование не приветствуется. Дождями кальций из грунта не вымывается.

Для снижения кислотности почвы можно вносить в нее известковую, а лучше доломитовую муку, так как в ней, кроме кальция содержится еще и магний. Обязательно помните, что вносить известь и навоз одновременно нельзя. Расчет внесения должен быть — 100-150 г на кв. метр на слабо кислых почвах до 450 г – на сильно кислых. Почву обязательно глубоко перекопать.

Правила применения известкования:
• Внесение 1 раз в 4-5 лет оптимальными дозами; так как наибольший эффект наступает через 2-3 года после внесения.
• На легких грунтах рекомендуется внесение извести (CaCO3) сыромолотой, на тяжелых – вносим обожженную или гашеную.
• Под огородные культуры вносим — под предшественники
• Картофель сажают на 4 год после известкования (болеет паршой)
• Внесение с запасом – на преломление кислотной реакции.
• На сильно-кислых почвах на одну сотку вносят около 50 кг извести, на кислых — 35-40 кг, на слабо-кислых почвах — около 30 кг.

Результаты известкования:

-Почва обогащается микроэлементами, улучшающими развитие растений.
— Органические удобрения начинают давать на отдачу на 30-40% больше.
— Повышается деятельность некоторых полезных микроорганизмов.
— Улучшаются структура и свойства грунта (водонепроницаемость, например).
— В выращиваемых растениях значительно снижается уровень содержания токсичных элементов.
— Повышается сопротивляемость растений к поражению возбудителями заболеваний.

Эта статья — фрагмент издания Елены Евдокимовой «Защита садовых растений». Полную информацию о нем вы можете получить здесь

Защитить растения от болезней и вредителей без «химии» – реально!

: Биологическая защита растений

В своих предыдущих публикациях мы писали о биологической защите растений от сорняков, болезней и вредителей. Попробуем разобраться, в чем преимущество щадящих методов защиты перед радикальными.

Некоторые болезни растений действительно неизлечимы, и, к сожалению, иногда зелеными питомцами приходится жертвовать. Но не всегда вспышки заболеваний, вторжения сорняков или поражения насекомыми влекут за собой гибель растений. И вот тут стоит задуматься: применять ли химические ядовитые вещества и отравлять почву на грядке со съедобными растениями или можно обойтись без химикатов?

Чем же биофунгициды и другие препараты с приставкой «био-» отличаются от фунгицидов химического происхождения – пестицидов?

Чем опасны пестициды

Обработка капусты пестицидами

Химические средства защиты растений – пестициды (от латинского pestis – вредитель, чума и cide – сокращать, убивать) ядовиты для большинства живых организмов. Это вещества (или смесь веществ) химического происхождения, предназначенные для уничтожения вредных насекомых, грызунов, сорняков, возбудителей болезней растений и животных.

Среди пестицидов различают гербициды (яды против нежелательных растений), фунгициды (препараты против грибков), родентициды (против грызунов), инсектициды (против насекомых) и др.

Главная особенность химических пестицидов – способность убивать живые клетки паразитического организма. Причем яды проявляют узкую специфичность, действуя на клетки микроба-паразита только определенного вида или очень близких (по родству или способу питания) к нему организмов.

Плюс ко всему, пестициды способны длительное время накапливаться в тканях растений, почве, организме животных и человека. Поэтому после обработки химпрепаратами должно пройти определенное время (период ожидания от последней обработки), прежде чем овощи и фрукты можно будет употреблять в пищу.

Экологически чистые овощи

Известные пестициды далеко не всегда действуют эффективно, а вот по токсическому эффекту с ними вряд ли что-то сравнится. Другими словами, пестициды отравляют растения. А значит, и тех, кто ими питается, т.е. нас вами.

Читать статью  Стремление к упорядочиванию при навязчивых состояниях

Каковы преимущества биопрепаратов

Совсем другое дело – препараты природного происхождения (биопестициды). Это продукты жизнедеятельности бактерий, грибков или вирусов. Так же, как и ядовитые пестициды, они делятся на:

  • биофунгициды – препараты на основе полезных грибков или бактерий, подавляющие патогенные грибки;
  • биородентициды – средства против грызунов;
  • биоинсектициды – направлены против насекомых;
  • биогербициды – средства против растений.

Самое важное отличие этих биопродуктов от ядохимикатов в том, что все они созданы с учетом знания особенностей антибиоза – противостояния полезных (безвредных для человека и растений) и опасных микроорганизмов. Это существующие в экосистеме, подсмотренные у природы механизмы взаимодействия.

Опрыскивание биопрепаратами

В отличие от пестицидов, их антагонисты с приставкой «био-» растения не отравляют, а наоборот, укрепляют их иммунную систему, делают маловосприимчивыми к болезням и вредителям. А значит, косвенно повышают урожайность. Бактерии или микромицеты, являясь основой биопрепаратов, синтезируют множество биологически активных веществ, некоторые из которых оказывают прямое стимулирующее действие на рост и развитие растений. И овощи, и зелень, и плоды с ваших яблонь и груш будут экологически чистыми и абсолютно безопасными.

Как создают биопрепараты для растений

На протяжении многих десятилетий ученые-биологи исследуют разные микроорганизмы. Открывают новые виды вирусов, бактерий, грибков. В XIX веке в Тюрингии, например, выясняя причины смертности тутового шелкопряда на фабрике по производству шелка, обнаружили особую бактерию бациллюс турингиенсис (Bacillus thuringiensis), которая выделяет токсины, убивающие бабочек и жуков, но совершенно безвредные для млекопитающих. А уже в XX веке на основе этих бактерий были разработаны биоинсектициды – препараты против насекомых.

Изобретение биофунгицидов

Исследуя почву и анализируя, почему плесневеют шампиньоны, которые выращивают промышленным способом, ученые открыли грибок триходерма (Trichoderma). Со временем выяснили, что это грибок супер-паразит, т.к. он питается другими, опасными для растений, грибками – возбудителями фитофторы, фузариоза, черной ножки, серой и белой гнили, мукоровыми грибками, ботридиями, склеротиниями и др. Еще одно важное достоинство триходермы – она оздоравливает почву, в которую была внесена.

Гуманная защита растений

Грибок триходерма входит в состав биопрепарата Трихоплант, разработанного специалистами НПО «Биотехсоюз». Средство предназначено как для обработки семян, рассады овощных, плодовых и цветочных культур, так и почвы, в которую производятся посев или посадка. В земле грибок начинает активно размножаться, и его колония вытесняет все вредоносные микроорганизмы.

Интересно, что противостояние (антибиоз) гриб-бактерия действует в обоих направлениях. В глубинах почвы обитают бациллюс амилоликвефациенс (Bacillus amyloliquefaciens), крахмалоразжижающие бактерии, способные подавлять развитие более чем 15-ти видов патогенных грибков!

Выделенные из природных источников, эти бактерии оказались настоящим кладом – российские ученые доказали, что развиваясь в прикорневом слое почвы (зоне роста корней растений), они не только борются с плесенью, очищая грунт, но также стимулируют рост растений за счет выработки витаминов и полезных веществ – фитогормонов.

Уникальные противогрибковые свойства этих бактерий использованы при создании препарата Экомик Урожайный, применение которого не только способствует оздоровлению почвы, но и пораженных микозами и бактериозами тканей растений. Действие препарата поистине универсально – от обработки посевного и посадочного материалов до обеззараживания грунта и теплиц.

Производство биофунгицидов

Биопрепараты Трихоплант и Экомик Урожайный отличаются от иных защитных и стимулирующих биопрепаратов тем, что не проявляют такой специфичности по отношению к патогенным грибкам, как многие другие препараты, или, тем более, химические средства защиты растений – пестициды или ядохимикаты. А значит, биопрепараты оказывают комплексное действие – защищают не от одного, а одновременно от целого ряда заболеваний.

Специфичность – это свойство пары биологических веществ к избирательному взаимодействию или только преимущественно между собой.

Недостатки биопрепаратов

У биопрепаратов, как и у всех препаратов на основе живых организмов, есть некоторые недостатки. К счастью, достоинств на порядок больше, чем отрицательных черт. Но было бы несправедливо их скрывать. Даже если они несущественные.

  • В отличие от ядохимикатов/пестицидов, все существующие на рынке биопрепараты – это средства защиты растений от фитопатогенов. Их назначение – очистка почвы от микроорганизмов-вредителей, и снижение тем самым риска возникновения заболеваний.
  • Если растения заболели, эти препараты эффективно справятся с болезнями только на ранних стадиях. Чтобы получить существенный эффект, нужно проводить профилактические обработки.
  • Биопрепараты действуют более медленно и мягче химических аналогов.
  • Действие этих препаратов недолговечно, и обработки придется повторять с определенной периодичностью.

И все же биопрепараты на основе микробов, проявляющих антибиоз (ученые говорят – антагонизм) по отношению к патогенам – настоящее сокровище для тех, кто желает сберечь здоровье почвы, вырастить здоровый урожай, сохранить здоровье свое и своих близких.

Источник https://hightech.fm/2020/08/27/plant-stomatal-immunity

Источник https://zstrela.ru/projects/magazine/sections/bolezni-i-vrediteli/ekologicheskie-faktory-v-zashchite-rasteniy

Источник https://www.ogorod.ru/ru/now/pests/14000/Zashcitit-rasteniya-ot-boleznej-i-vreditelej-bez-himii-realno.htm

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Previous post Что является подтверждением оплаты авиабилета
Next post Lenovo IdeaPad 100-15 – ноутбук без обиняков