CC BY
144
Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 5 (48), 2015 г. УДК 632.913:633.1(470.342)
Анализ фитосанитарного состояния посевов яровых зерновых культур в Кировской области (аналитический обзор)
Шешегова Татьяна Кузьмовна, доктор биол. наук, руководитель научно-методической секции1, зав. лабораторией2 ФГБНУ СВРАНЦ1, г. Киров, Россия ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока»2, г. Киров, Россия
E-mail: [email protected]
В связи с глобальным и локальным изменением климата одной из важных задач сельскохозяйственной науки и производства является постоянный мониторинг фитосанитарного состояния полевых биоценозов. За период 1997-2014 гг. проанализирована видовая структура, частота и уровень развития болезней на производственных посевах яровой пшеницы, ячменя и овса в Кировской области. Выявлено ежегодное проявление септориоза колоса и листьев на посевах пшеницы и сетчатой пятнистости на ячмене. Далее по частоте встречаемости стоят корневые гнили ячменя (94,1%), пыльная головня (76,4%) и бурая ржавчина (70,6%) пшеницы, гельминтоспориозные пятнистости ячменя и овса (52,958,8%), твердая головня пшеницы (58,8%). Фузариоз и чернь колоса, бактериозы вегетативных и генеративных органов проявляются с частотой от 29,4 до 47,0%. Однако развитие болезней, превышающих экономический порог вредоносности (ЭПВ), бывает значительно реже, за исключением твердой головни пшеницы, наличие которой в элитном семеноводстве не допускается. За 17 лет фитосанитар-ного мониторинга сильное развитие септориоза отмечали 13 раз, сетчатой пятнистости - 9 раз; корневых гнилей ячменя - 9 раз за 16 лет их проявления, пшеницы и овса - 3 раза за 6-7 лет; пыльной головни пшеницы -9 раз за 13 лет, овса - 8 раз за 9 лет; бурой ржавчины пшеницы - 5 раз за 12 лет. Сильное развитие бактериозов, фузариоза и черни колоса проявляется с частотой от 1 до 3 раз за 5-8 лет. За выявленными эпифитотийно опасными болезнями должен быть постоянный фитосанитар-ный контроль и ограничение их вредоносности, в т.ч. и селекционными методами, путем создания и внедрения в производство устойчивых сортов.
Ключевые слова: фитосанитарный мониторинг, болезни пшеницы, ячменя и овса, частота проявления, уровень развития болезней
Сельскохозяйственная оценка климата Кировской области показывает в целом благоприятные условия для возделывания всех яровых зерновых культур. Сумма эффективных температур на севере области составляет 1500-1700°С, на юге - 1950-2100°С, а потребность в ней для пшеницы, ячменя и овса находится на уровне 1600°С [1]. При этом долгосрочные климатические прогнозы свидетельствуют о возможности корректировки структуры посевных площадей не только в Кировской области, но и во многих областях и республиках Северо-Востока европейской части России. Например, весьма перспективна нетрадиционная для нашего региона культура - озимая тритикале. В настоящее время она имеет хорошую зимостойкость (60-70%) в центральной зоне Пермского края, обеспечивая существенно более высокую, чем рожь и пшеница урожайность. В Кировской области основные площади культуры (пока не более 3% от площади озимых) сосредоточены в южной зоне. На Яранском, Советском и Уржумском сортоучастках районированные в области сорта Зимогор и
Корнет в годы с благоприятной перезимовкой дают урожайность на уровне 6,0-6,5 т/га. Для кормового использования во многих областях расширяются площади под посевами проса, суданской травы, кукурузы.
Однако следует учитывать, что иммунный статус аборигенных и интродуциро-ванных культур может естественным образом меняться. Вместе с интродуцированной культурой аккумулируются все присущие ей вредные организмы, поскольку погодные условия могут способствовать выживанию и развитию возбудителей болезней и насекомых - вредителей. В настоящее время расширились ареалы распространения септо-риоза (Septoria ssp.) всех зерновых культур. Например, эпифитотии на пшенице с частотой от 2 до 8 раз за 10 лет возникают во всех зернопроизводящих регионах [2]. Отмечается расширение ареала распространения других пятнистостей листьев различной этиологии, склеротинии, спорыньи и альтернариоза. Повышение температуры в летний период благоприятствует развитию видов Ustilago spp., Urocystis spp., Puccinia spp., Erysiphe spp.
и других термоустойчивых микроорганизмов [3]. Фузариозы генеративных органов распространены повсеместно с тем или иным уровнем вредоносности. Большинство видов Fusarium spp. способны существовать в широком диапазоне температур, поэтому основным лимитирующим фактором для развития заболеваний является влажность [4]. Другой вид F.graminearum до последнего времени имел ограниченное распространение и диагностировался на Украине и Дальнем Востоке, Северном Кавказе и Центрально-Черноземном регионе. Однако в последнее время он участвует в патогенезе фуза-риозов на северо-западе России и во многих областях Нечерноземной зоны [4], в том числе и Кировской области. Вероятно, это связано с выживанием патогена в зимние месяцы или появлением новых холодостойких штаммов в популяции.
В связи с потеплением климата изменения коснутся и внутрипопуляционной структуры патогенов, поскольку абиотические условия могут приводить к корректировке направленного отбора, генетического состава популяций и биологических свойств новых форм. Выявлено, что стрессовые абиотические факторы индуцируют повышенное токсинообразование грибов рода Fusarium, Aspergillus, Penicillium [5, 6]. Кроме того, одни и те же микроорганизмы в разных агроклиматических условиях могут значительно менять свою токсичность. Это следует учитывать при возделывании нетипичных для конкретного региона сельскохозяйственных культур, т.к. вместе с интродукцией можно занести и новые штаммы -суперпродуценты токсинов. Например, широкое возделывание кукурузы влечёт за собой заражённость зерна этой культуры и большинства зерновых культур Fusarium moniliforme.
Температура может влиять также на проявление генов не только вертикальной, но и горизонтальной устойчивости. Известно, что при высокой температуре гены Sr6, Sr24 и Sr 25 не защищают пшеницу от стеблевой ржавчины, а гены Pg3 и Pg4 - овес. Температуро-зависимы также гены устойчивости к гессенской мухе: Н10, Н11, Н12 и т.д. [7].
Таким образом, нужно внимательно относиться к экологии и биологии фитопатоге-
нов и насекомых-вредителей и их взаимоотношениям с культурными и дикорастущими растениями. Необходим постоянный мониторинг фитосанитарного состояния полевых аг-роценозов для оперативной корректировки селекционно-семеноводческого и технологического процесса.
Цель исследований - изучить многолетнюю динамику и структуру патогенных комплексов яровой пшеницы, овса и ячменя в Кировской области, типизирующих агро-экологические условия Северо-Востока европейской части России для обоснования направлений селекции на фитоиммунитет.
Материал и методы. В основе исследований лежит системный анализ фитосани-тарного состояния производственных и селекционно-семеноводческих посевов яровой пшеницы, ячменя и овса на территории Кировской области за 17-летний период. Использовали данные ФГБУ «Россельхоз-центр» и собственных исследований.
Результаты и их обсуждение. В ходе анализа данных фитосанитарного мониторинга яровых зерновых культур выявлены основные патокомплексы и динамика их проявления. На посевах яровой пшеницы наблюдается проявление септориоза листьев и колоса, бурой ржавчины, корневых гнилей; отмечаются частые локальные вспышки головневых болезней. Несмотря на небольшую площадь поражения (от 0,4 до 59,0% от обследованной), распространение твердой головни достигает в отдельные годы 0,150,20%, что недопустимо для элитного и оригинального семеноводства. Поражение пыльной головней изменяется от 0,10 до 0,60%, что в большинстве случаев превышает допустимые в элитном семеноводстве значения для головневой инфекции. Отмечается также сильное распространение септориоза, которое составляет в среднем 42,4% при развитии болезни - 16,2%.
Ячмень поражается пятнистостями грибной и бактериальной этиологии (полосатая, сетчатая, окаймленная, темно-бурая, бактериозы листьев) и корневыми гнилями. Обращает на себя внимание наиболее сильное распространение в посевах ячменя сетчатой пятнистости, которое составляет в среднем по обследованным площадям 62,6% при степени поражения 21,2%. Развитие
корневых инфекций к уборке составляет 3,022,0%. В отдельные годы возможны локальные вспышки каменной головни с уровнем поражения от 0,01 до 0,60% и частое проявление пыльной головни при поражении от 0,10 до 0,90%.
На овсе опасна красно-бурая пятнистость бактериальной и грибной этиологии с очень высоким уровнем распространения (70-100%) в отдельные годы. Усиливается проявление пыльной головни, а иногда и покрытой: в 2005 году на ограниченных площадях поражение пыльной головней достигало 2,5%, покрытой - 2,6%. При благоприятных погодных условиях, которые сложились в 2001, 2007, 2008 и 2009 гг., отмечали развитие (выше экономического порога вредоносности - ЭПВ) корончатой ржавчины.
Вследствие техногенных и природных факторов возможна постепенная, а порой и непрогнозируемая трансформация ранее незаметных и неопасных видов в экономически значимые. При отсутствии оперативного и адекватного реагирования на эти изменения возникает общая биотическая и абиотическая неустойчивость экосистем. Так, головня, несмотря на проводимые специалистами по защите растений и учеными разъяснительные мероприятия по ее профилактике, все же паразитирует как на озимых, так и на яровых культурах. В отдельные годы (2005, 2006, 2008, 2011, 2012 2013, 2014) распространение болезни приобретало эпи-фитотийный характер. Проявление спорыньи, пока на уровне ЭПВ, отмечается уже на всех зерновых культурах с уровнем распространения от 0,01 до 0,15%, а не только на озимой ржи, где поражение составляет от 0,2 до 1,7% [8]. В микозном поражении генеративных органов и зерна всех культур увеличивается доля видов Ahemaria spp., которая по биологической опасности стоит на втором месте после видов Fusarium spp. [5].
В ухудшении фитосанитарной обстановки имеется комплекс причин. Прежде всего - это недостаток, а по некоторым болезням - отсутствие в производстве устойчивых сортов, а также нарушение технологий возделывания культур. Повсеместное, без учета многих факторов, увлечение минимальными способами обработки почвы и применение комбинированных агрегатов на разных по фитосанитарному состоянию
полях. Естественную инфекционную нагрузку значительно усиливают короткоротаци-онные севообороты с большим насыщением зерновых культур. Огромная проблема в фи-тосанитарии - рост числа «бросовых» земель, являющихся резерваторами сохранения и размножения фитопатогенной инфекции. В Северо-Восточном регионе НЗ РФ не используется порядка 30% пахотных земель. Такие участки сосредоточены в большей степени в Кировской, Нижегородской и Костромской областях, Пермском крае, республиках Удмуртской, Мордовии и Коми.
На основании мониторинговых исследований выявлена частота и уровень проявления болезней зерновых культур в Кировской области (табл.). Ежегодное распространение в той или иной степени на посевах ячменя имеет сетчатая пятнистость, пшеницы - септориоз колоса и листьев. Далее по частоте проявления идут корневые гнили (35,3-94,1%), причем наибольшее распространение заболевание имеет на ячмене. Головневыми болезнями подвержена в большей степени пшеница: частота проявления пыльной головни составляет 76,4%, твердой - 58,8%. Частота бурой ржавчины пшеницы также достаточно высокая (70,6%). Гельминтоспориозные пятнистости ячменя и овса диагностируются 9-10 раз за 17 лет, в т.ч. при развитии болезней выше ЭПВ -3-4 раза. Частота проявления микозов колоса (в основном пшеницы) в целом невысокая (29,4-47,0%), равно как и бактериального поражения вегетативных и генеративных органов (35,3%).
Однако вредоносность болезней определяют не частота их проявления, а экономически значимый уровень развития. Так, превышение порога вредоносности видов твердой головни отмечается ежегодно, поскольку по соответствующим ГОСТам в элитном семеноводстве они не допускаются. Сильное распространение (42,8-88,8%) отмечается и пыльной головни, особенно, у овса. Частое превышение ЭПВ характерно для септориоза (76,4%) и сетчатой пятнистости (52,9%). Несмотря на практически ежегодное проявление корневых инфекций у ячменя и относительно нечастое - у овса и пшеницы, динамика сильного развития болезни у всех культур примерно одинакова (42,8-56,2%), что свидетельствует о значи-
тельном влиянии погодных условий на патологический процесс в условиях конкретного периода вегетации растений. Проявление гельминтоспориозных пятнистостей листьев
и бурой ржавчины в сильной степени отмечается с частотой 33,3-41,7%. Для других болезней превышение ЭПВ бывает с частотой 20,0-37,5% от их проявления.
Таблица
Частота и характер проявления болезней яровых зерновых культур в Кировской области за 1997-2014 гг. (по данным ФГБУ «Россельхозцентр» и ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока»)
Частота проявления В т.ч. выше экономического порога
Название болезни за 17 лет вредоносности
лет % лет %
Сетчатая пятнистость 17 100 9 52,9
Септориоз 17 100 13 76,4
Корневые гнили:
- пшеница 7 41,1 3 42,8
- ячмень 16 94,1 9 56,2
- овес 6 35,3 3 50,0
Твердая головня (виды):
- пшеница 10 58,8 10 100
- ячмень 3 17,6 3 100
- овес 4 23,5 4 100
Пыльная головня:
- пшеница 13 76,4 9 69,2
- ячмень 7 41,1 3 42,8
- овес 9 52,9 8 88,8
Бурая ржавчина 12 70,6 5 41,7
Красно-бурая пятнистость 10 58,8 4 40,0
Полосатая пятнистость 10 58,8 4 40,0
Темно-бурая пятнистость 9 52,9 3 33,3
Альтернариоз (чернь колоса) 8 47,0 3 37,5
Фузариоз колоса 5 29,4 1 20,0
Бактериозы 6 35,3 2 33,3
Заключение. Таким образом, динамика распространения эпифитотийно опасных инфекционных болезней на посевах яровых зерновых культур в Кировской области требует ежегодного проведения комплекса профилактических и защитных мероприятий по их ограничению. При использовании фунгицидов для защиты посевов и семян необходимо учитывать развитие болезней, превышающее экономические пороги вредоносности. В селекции на иммунитет следует ориентироваться на создание сортов, устойчивых, прежде всего, к головневой, ржавчинной, гельминтоспориозной и септориозной инфекциям.
Список литературы
1. Агрометеорологический бюллетень по Кировской области. Киров: Гидрометеобсер-ватория, 1997-2014.
2. Санин С.С., Корнева Л.Г., Жохова Т.П., Полякова Т.М., Акимова Е.А. Определение потерь урожая пшеницы от септориоза листьев и колоса // Защита и карантин растений. 2012. № 8. С. 47-49.
3. Левитин М.М. Защита растений от болезней при локальном потеплении // Защита и карантин растений. 2012. № 8. С. 16-17.
4. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П., Левитин М.М., Новожилов К.В. Фузариоз зерновых культур // Приложение к журналу «Защита и карантин растений». 2011. № 5. 51 с.
5. Монастырский О.В. Токсинообразую-щие грибы, паразитирующие на зерне // Агро XXI. 2001. № 11. С. 6-7.
6. Монастырский О.В. Биозащита зерновых культур от токсиногенных микроорганизмов // Защита и карантин растений. 2003. № 2. С. 5-8.
7. Коновалов Ю.Б. Селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям. М.: Колос, 1999. 109 с.
8. Шешегова Т.К., Щеклеина Л.М. Некоторые приёмы и средства защиты озимой ржи от спорыньи // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 3. С. 47-50.
Analysis of a phytosanitary condition of sowings of spring grain crops
in the Kirov region (Analytical review)
Sheshegova T.K., DSc in biology, head of laboratory,
head of scientific-methodical branch
North-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia,
North-East Regional Agrarian Scientific Center, Kirov, Russia
Continuous monitoring of a phytosanitary condition of field biocenoses is one of important problems of agricultural science and industry in connection with the global and local climate change. During 1997-2014 the specific structure, frequency and a level of development of diseases on industrial sowings of a spring wheat, barley and oats in the Kirov region is analyzed. Annual manifestation of a septoria of an ear and leaves on sowings of wheat and net blotch on barley is revealed. Further on the frequency of occurrence there are root rot of barley (94.1%), loose smut (76.4%) and a brown rust (70.6%) of wheat, helminthosporiosis of barley and oats (52.9... 58.8%) and covered smut of wheat (58.8%). Fusariosis and patina of ear, bacterioses of vegetative and generative organs are shown with a frequency from 29.4% to 47.0%. However the development of diseases exceeding the economic threshold of injuriousness is much rarer, except for a covered smut of wheat which existence in elite seed farming isn't allowed. During 17 years of phytosanitary monitoring strong development of a septoriosis was noted 13 times, a net blotch -9 times; root rot of barley - 9 times in 16 years of their manifestation, of wheat and oats - 3 times in 6.7 years; a loose smut of wheat - 9 times in 13 years, of oats - 8 times in 9 years; a brown rust of wheat - 5 times in 12 years. Strong development of bacterioses, fusariosis and patina of ear is shown with a frequency from 1 to 3 time in 5.8 years. Epiphytotic-dangerous diseases must be under constant phytosanitary control and restriction of their injuriousness, including breeding methods, way of creation and manufacturing application of resistant varieties.
Key words: phytosanitary monitoring, diseases of wheat, barley and oats, manifestation frequency, level of development of diseases
References
1. Agrometeorologicheskiy byulleten' po Kirovskoy oblasti. [The agrometeorological bulletin across the Kirov region]. Kirov: Hydrome-teorological observatory. 1997-2014.
2. Sanin S.S., Korneva L.G., Zhokhova T.P., Polyakova T.M., Akimova E.A. Opredelenie poter' urozhaya pshenitsy ot septorioza list'ev i kolosa. [Definition of losses of a wheat crop by septoriosis of leaves and an ear]. Zashchita i karantin rasteniy. 2012. no. 8. pp.47-49.
3. Levitin M.M. Zashchita rasteniy ot bolezney pri lokal'nom poteplenii. [Protection of plants against diseases at local warming]. Za-shchita i karantin rasteniy. 2012. no.8. pp.16-17.
4. Gagkaeva T.Yu., Gavrilova O.P., Levitin M.M., Novozhilov K.V. Fuzarioz zernovykh kul'tur. [Fusariosis of grain crops]. Prilozhenie k zhurnalu «Zashchita i karantin rasteniy». 2011. no. 5. 51 p.
5. Monastyrskiy O.V. Toksinoobrazu-yushchie griby, parazitiruyushchie na zerne. [Toxinforming fungi parasitizing on grain]. Agro XXI. 2001. no.11. pp.6-7.
6. Monastyrskiy O.V. Biozashchita zernovykh kul'tur ot toksinogennykh mikroorganizmov. [Biological protection of grain crops from the tox-icogenic microorganisms]. Zashchita i karan-tin rasteniy. 2003. no. 2. pp.5-8.
7. Konovalov Yu.B. Selektsiya rasteniy na ustoychivost' k boleznyam i vreditelyam. [Breeding of plants on resistance to diseases and wreckers]. Moscow: Kolos, 1999. 109 p.
8. Sheshegova T.K., Shchekleina L.M. Nekotorye priemy i sredstva zashchity ozimoy rzhi ot sporyn'i. [Some receptions and means of protection of a winter rye from an ergot]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2014. no. 3. pp. 47-50.
