Фитосанитарная мозаика сортов: иммунологическое и эпифитотиологическое обоснование Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 632.931

Фитосанитарная мозаика сортов:

иммунологическое и эпифитотио-логическое обоснование

С.С. САНИН, директор

Всероссийского НИИ фитопатологии Л.Г. КОРНЕВА, научный сотрудник e-mail: vniif@vniif.ru

В России в большей части хозяйств возделывание пшеницы, как и других зерновых культур, ведется по технологии моносорта - посевы занимают одним, в лучшем случае двумя доминирующими сортами, которые подбирают главным образом только по показателям потенциальной урожайности.

Фитосанитарные последствия моносортовых (моногенных) посевов общеизвестны. Чем большую площадь занимает сорт, тем быстрее идет адаптация к нему опасных рас (штаммов) патогенов, больше потери урожая, выше потребность в химзащитных мероприятиях [2, 3, 7, 10]. В многосортовых посевах опасные фитосанитарные ситуации развиваются медленнее. В последние годы возделывание многосортовых посевов (сортовой мозаики) получает все большее распространение во всем мире [4, 11].

В нашей стране наибольших успехов в использовании мозаики сортов как стабилизирующего фитосанитарного фактора добился Краснодарский НИИСХ имени П.П. Лукьяненко. В хозяйствах края, занятых производством зерна, рекомендуется возделывать 5-6 сортов, обладающих разными полезными технологическими и иммунологическими свойствами и взаимно страхующих друг друга по устойчивости к разным стрессовым факторам, в том числе к болезням [1, 5].

Обоснование сортового состава

мозаики по агротехнологическим показателям (сроки сева и уборки, отношение к предшествующим культурам) не представляет особой сложности. В то же время вопрос о выборе компонентов многосортовых посевов по иммунологическим показателям до настоящего времени недостаточно решен, так как при этом необходимо учитывать не только устойчивостьсор-та к той или иной болезни, но и интенсивность ее развития, частоту эпифитотий, структуру популяций возбудителей.

Чтобы решить эту задачу, в институте в 2003-2011 гг. проводили специальные исследования на сортах озимой пшеницы селекции Московского НИИ сельского хозяйства «Немчиновка» Московская 39, Памяти Федина, Немчиновская 24, Галина, Московская 56, Немчинов-ская 57, Мироновская 808 и др. Эти сорта, созданные академиком Б.И. Сандухадзе, занимают основные посевные площади в Центральной России, возделываются и в других регионах [6].

Посев каждого сорта проводили на опытных полях ВНИИ фитопатологии (Московская область, Одинцовский район) полосами шириной 3 м и длиной 100 м; повторность -трехкратная.

На выделенных для проведения опытов полях выполняли комплекс агротехнических мероприятий, рекомендуемых при интенсивном возделывании озимой пшеницы в Центральном районе РФ. Осенью под вспашку вносили фосфорно-калийные минеральные удобрения (30 кг по д.в/га). Весной проводили подкормку аммиачной селитрой из

расчета 100 кг по д.в/га. В фазе конца кущения (ф. 29) посевы обрабатывали гербицидом гранстар, стс (750 г/кг) в норме 0,02 кг/га.

В осенний и весенне-летний периоды на посевах вели фитометрические и фитосанитарные наблюдения. Определяли густоту травостоя осенью и весной, пораженность снежной плесенью, корневыми гнилями, болезнями листьев и колоса. Степень развития болезней оценивали по общепринятым шкалам, фазы вегетации - по шкале Цадок-са [8].

Урожай убирали комбайном и методом пробного снопа; с каждого варианта брали по 6-9 снопов с площади 0,25 м2. Рассчитывали потери урожая зерна от отдельных болезней. На основе полученных данных оценивали эпифитотичес-кую опасность каждой из представленных в регионе болезней и проводили рейтинговую оценкуустойчивости испытываемых сортов к отдельным наиболее опасным болезням Центрального района и их комплексу.

В годы исследований патогенные комплексы на посевах озимой пшеницы были представлены снежной плесенью (Microdochium nivale), корневыми гнилями (Fusarium spp.), септориозом листьев (Septoria tritici, Stagonospora nodorum, Sta-gonospora f.sp. avenae triticea), септориозом колоса (Stagonospora nodorum), бурой ржавчиной (Риса-triticina), мучнистой росой (В1и-meria graminis).

Во все годы доминировал септо-риозлистьев, интенсивность развития которого в зависимости от сорта и времени испытаний варьировала от 25 до 65 %.

Снежная плесень отмечалась в 2006, 2008, 2009 гг. при умеренном развитии болезни (5-30 %). Корневые гнили были в основном фу-зариозной этиологии (Г. си1то-rum, Г. о^рогит, Г. heterosporum). В небольшом количестве обнаруживали Bipolaris sorokiniana. Пора-

женность корневыми гнилями варьировала по годам и вариантам (525 %).

Бурая ржавчина и септориоз колоса проявлялись, как правило, поздно - в фазы колошения-созревания (ф. 71-75); пораженность не превышала 30-35 %.

Развитие мучнистой росы во все годы было слабым - не более 1015 %.

Обобщенные данные за 7 лет испытаний были сгруппированы по отдельным заболеваниям в сравнении с пораженностью эталонных сортов, проявивших максимальную восприимчивость к той или иной болезни. Эталонным для снежной плесени, корневых гнилей, септо-риоза листьев, бурой ржавчины и мучнистой росы был сорт Мироновская 808, а для септориоза колоса - Немчиновская 24 (табл. 1). В таблице сорта представлены в порядке убывания устойчивости к той или иной болезни.

Данные показывают, что сорта, предлагаемые к возделыванию в Центральном районе, существенно различаются по устойчивости.

Наиболее устойчивыми к снежной плесени были Немчиновская 57 и Московская 56. Они поражались F. nivale в 1,5-2 раза слабее, чем эталон. Умеренной устойчивостью характеризовались Галина и Московская 39, а слабой - Немчинов-ская 24 и Памяти Федина.

К возбудителям корневых гнилей наибольшую устойчивость также проявили сорта Немчиновская 57 и Московская 56, поражавшиеся в 2-3 раза слабее эталона. Умеренно устойчивы были Галина и Московская 39. Сильнее других поражались Немчиновская 24 и Памяти Федина.

Септориоз листьев доминировал во все годы исследований. На эталонном сорте Мироновская 808 практически ежегодно отмечали эпифитотийное развитие болезни, когда степень поражения растений превышала 40 %. На этом фоне наибольшую устойчивость проявил

Таблица 1

Развитие болезней на сортах озимой пшеницы, рекомендуемых к возделыванию в Центральном районе РФ (Московская область, ВНИИФ, 2003-2009 гг.)

№ сорта по рейтингу устойчивости к болезни Сорт Варьирование развития по годам (%) Среднее развитие болезни (%) Меньше эталона (%)

Снежная плесень, фаза 2і

І Немчиновская 57 9,6-25,4 11,7 І2,8

г Московская 56 б,0-З0,0 І6,2 8,З

З Галина 4,З-ЗІ,б І8,0 б,5

4 Московская 39 5,0-З9,І 20,З 4,2

5 Немчиновская 24 І0,З-З9,4 22,І 2,4

б Памяти Федина 8,7-50,З 22,З 2,2

7 Мироновская 808 (эталон)* 4,9-54,8 24,5 -

Корневые гнили, фаза г5-г9

І Немчиновская 57 З,З-7,г 24,5 9,8

г Московская 56 2,5-і4,І 22,З 8,7

З Галина 4,2-і5,З 22,І З,4

4 Московская 39 і,2-28,0 20,З З,І

5 Немчиновская 24 З,0-26,(і І8,0 2,8

б Памяти Федина і,2-42,0 Іб,г 0,7

7 Мироновская 808 (эталон) і,0-З6,6 11,7 -

Септориоз листьев, фаза 75

І Немчиновская 24 і2,2-66,0 ЗЗ,З 20,З

г Московская 56 і8,5-58,6 З9,9 ІЗ,7

З Немчиновская 57 і9,2-66,0 4І,9 ІІ,7

4 Галина 2і,2-6і,І 47,4 6,2

5 Памяти Федина 20,4-65,7 48,І 5,2

б Московская 39 2і,7—75,4 48,6 5,0

7 Мироновская 808 (эталон) 25,6-77,0 5З,6 -

Септориоз колоса, фаза 85

І Московская 56 4,5—ІЗ,7 7,0 ІЗ,б

г Немчиновская 57 8,6-8,8 8,7 ІІ,9

З Галина і,З-24,0 І0,8 9,8

4 Московская 39 4,0-28,(і І0,8 9,8

5 Памяти Федина 2,2-і2,2 І2,7 7,9

б Мироновская 808 З,0-22,(і ІЗ,4 7,2

7 Немчиновская 24 (эталон) 2,0-45,0 20,6 -

Бурая ржавчина, фаза 75

І Немчиновская 24 0-З,0 0,7 І8,5

г Немчиновская 57 0-З,І І,0 І8,2

З Московская 56 0-9,І 4,0 І5,г

4 Московская 39 0,і9-27,9 7,6 ІІ,б

5 Галина 0,8-40,0 ІЗ,0 6,2

б Памяти Федина І0,7-З8,0 І4,4 4,8

7 Мироновская 808 (эталон) 7,5-З5,7 І9,г -

Мучнистая роса, фаза бІ

І Немчиновская 57 0,І-З,7 І,З 6,2

г Галина 0,0і-4,2 І,4 б,І

З Московская 56 0,г—5,7 І,б 5,б

4 Московская 39 0,8-І0,8 2,8 4,7

5 Памяти Федина І,8-6,І 4,5 З,0

б Немчиновская 24 0,8-25,0 7,5 0,0

7 Мироновская 808 (эталон) 2,2— І8,0 7,5 -

* - эталонный сорт по восприимчивости к болезни.

сорт Немчиновская 24, умеренную устойчивость - Московская 56 и Немчиновская 57, а слабую - Галина, Памяти Федина, Московская 39.

К септориозу колоса во все годы исследований наибольшую восприимчивость проявил сорт Немчинов-ская 24, который был выбран нами в качестве эталона для данной болезни. Высокой устойчивостью характеризовались Московская 56 и Немчиновская 57, остальные сорта проявили среднюю (умеренную) устойчивость.

Существенные различия отмечены у сортов по устойчивости к бурой ржавчине. Практически иммунными были Немчиновская 24 и Немчиновская 57. В отдельные годы они не поражались совсем или поражались на 1-3 %. Московская 56 и Московская 39 были умеренно устойчивы, при этом Московская 39 характеризовался полевой (частичной) устойчивостью. Развитие болезни на этом сорте во все годы испытаний очень редко превышало 20-25%. Наиболее восприимчивыми к бурой ржавчине были Галина, Памяти Федина и Мироновская 808 (эталон).

На фоне слабого проявления мучнистой росы в годы испытаний сложно дать объективную рейтинговую оценку устойчивости сортов к этой болезни. Однако относительно большую устойчивость на этом

фоне проявили сорта Немчиновс-кая 57, Галина и Московская 56, несколько меньшую - Московская 39 и Памяти Федина. Немчиновская 24 не уступала по восприимчивости эталону Мироновская 808.

Результаты многолетних опытов, проведенных при широком спектре погодных условий и разной эпифи-тотийной обстановке, позволили составить объективный рейтинг сортов, рекомендуемых к возделыванию в Центральном районе, по их устойчивости к наиболее опасным и распространенным болезням (табл. 2).

Объективные сравнительные характеристики сортов по устойчивости к наиболее распространенным в том или ином регионе болезням позволяют обоснованно подходить к выбору их ассортимента по фитосанитарным показателям, определять структуры многосортовых посевов (сортовую мозаику), прогнозировать необходимость и интенсивность защитных мероприятий.

Правильно составленная мозаика сортов является эффективным элементом генетической защиты. Каждый ее компонент, обеспечивая высокую устойчивость к той или иной группе болезней, повышает устойчивость ценоза в целом [11].

Подбор компонентов мозаики только на основе рейтинговых показателей устойчивости сортов

(табл. 2) затруднителен. Помимо устойчивости сорта к той или иной болезни, необходимо знать эпифи-тотиологическую опасность, которую представляет каждая болезнь в данном регионе.

Нами определены коэффициенты эпифитотиологической опасности болезней озимой пшеницы, наиболее часто проявляющихся на ее посевах в Центральном районе РФ.

Этот показатель определяли по многолетним данным фитосанитарного мониторинга, характеризующим интенсивность развития отдельных болезней и частоту их вспышек выше депрессивного уровня (пораженность <5 %). Расчет проводили для сорта Московская 808 - максимально восприимчивого ко всем болезням, кроме сеп-ториоза колоса. Для оценки коэффициента эпифитотиологической опасности использовали формулу:

К = ZP R

э ZP R ’ ^1)

sn ^sn

где Кэ - коэффициент эпифитотиологической опасности определенной болезни; Р - максимальное

’ п

развитие болезни на восприимчивом сорте по годам наблюдений (%); Rn - частота вспышек болезни выше депрессивного(<5 %)уровня (доля лет от единицы); Psn - максимальная пораженность растений данного сорта септориозом листьев по годам наблюдений (%); Rsn -частота вспышек септориоза листьев данного сорта выше депрессивного (<5 %) уровня (доля лет от единицы).

Таким образом, септориоз листьев при расчетах был принят нами в качестве эталона эпифитотиологи-ческой опасности, так как он наиболее распространен и вредоносен в Центральном районе РФ.

По данным фитосанитарного мониторинга за 2003-2009 гг коэффициенты эпифитотиологической опасности составили: для септориоза листьев - 1,0; септориоза колоса - 0,6; бурой ржавчины - 0,5; кор-

Таблица 2

Рейтинги устойчивости сортов озимой пшеницы, рекомендуемых к возделыванию в Центральном районе РФ, к наиболее распространенным болезням (Московская область, ВНИИФ, 2003-2009 гг.)

Болезнь Сорта в порядке убывания устойчивости

Снежная плесень Немчиновская 57^Московская 56^Галина^Московская 39^ Немчиновская 24^Памяти Федина^Мироновская 808

Корневые гнили Немчиновская 57^Московская 56^Галина^Московская 24^ Памяти Федина^Мироновская 808

Септориоз листьев Немчиновская 24^Московская 56^Немчиновская 57^Галина^ Памяти Федина^Московская 39^Мироновская 808

Септориоз колоса Московская 56^Немчиновская 57^Галина^Московская 39^ Памяти Федина^Мироновская 808^Немчиновская 24

Бурая ржавчина Немчиновская 24^Немчиновская 57^Московская 56^ Московская 39^Галина^Памяти Федина^Мироновская 808

Мучнистая роса Немчиновская 57^Галина^Московская 56^Московская39^ Памяти Федина^Немчиновская 24^Мироновская 808

Индексы эпифитотиологической восприимчивости сортов озимой пшеницы Центрального района к комплексу наиболее распространенных болезней (Московская область, ВНИИФ, 2003-2009 гг.)

невых гнилей - 0,4; снежной плесени - 0,3; мучнистой росы - 0,2.

Коэффициент эпифитотиологической опасности болезни характеризует ее роль (значение) в общей фитосанитарной обстановке в регионе. Зная рейтинги устойчивости каждого сорта к той или иной болезни и опасность, которую она представляет в регионе (коэффициенты эпифитотиологической опасности), можно оценить подверженность сорта развитию комплекса болезней. Этот показатель мы обозначили как индекс эпифитотиологической восприимчивости сорта. Он рассчитывался по уравнению:

где 2э - индекс эпифитотиологи-ческой восприимчивости сорта к комплексу болезней; N - номер сорта в рейтинге устойчивости к той или иной болезни; Кэ - коэффициент эпифитотиологической опасности болезней; #эт - числовой номер эталона по восприимчивости к болезням.

Значения индексов эпифитотио-логической восприимчивости, рассчитанные по результатам испытаний 2003-2009 гг., приведены на рисунке.

Чем выше индекс восприимчивости, тем выше в фитосанитарном отношении опасность возделывания сорта, выше пораженность растений и потери урожая зерна.

Показатели (индексы) эпифитотиологической восприимчивости дают возможность обоснованно рекомендовать для того или иного региона оптимальный сортовой состав, обеспечивающий фитосанитарное благополучие ценоза в целом. Они позволяют подбирать сорта как для гомогенных (односортовых), так и полигенных (многосортовых) посевов (мозаики сортов). В последнем случае надежность защиты выше, так как фитосанитарные недостатки одного сорта компенсируются достоинствами других [4, 5, 9, 11].

В наших испытаниях индексы эпифитотиологической восприимчивости сортов к комплексу болезней варьировали от 0,3 до 1 (эталон).

Наименьшими индексами восприимчивости к комплексу болезней в годы испытаний характеризовались Московская 56, Немчиновская 57, Галина, Немчиновская 24. Эти сорта удачно дополняют друг друга по фитосанитарным показателям при создании полигенной фитосанитарной сортовой мозаики.

Помимо высоких иммунологических показателей, сорта, применяемые в качестве компонентов мозаики в производственных посевах, должны обладать и рядом хозяйственно-ценных признаков - высокой урожайностью и высоким качеством зерна, хорошей приспособленностью к зональным агроклиматическим условиям, высокой отзывчивостью на высокозатратные приемы интенсивного растениеводства (высокие нормы удобрений, интенсивная защита от вредных организмов и др.), хорошей адаптирован-ностью к зональным агротехнологиям (структурам севооборотов, системам обработки почвы, срокам сева и уборки и т.д.).

Московская 56, Немчиновская 24 и Галина являются сортами интенсивного типа, обладают всеми эти-

ми качествами и могут быть рекомендованы в качестве компонентов многосортовых посевов. Коллективом автором под руководством академика Б.И. Сандухадзе в конце 1990-х годов был создан уникальный сорт Московская 39. Обладая высокой урожайностью, отзывчивостью на высокий агрофон, устойчивостью к ряду болезней, он характеризуется высоким качеством зерна, превышая другие сорта по белку на 1,5-2 %, а по клейковине на 68 %. По совокупности показателей качества он относится к сильным пшеницам. Этот сорт мы также предлагаем включать в состав многосортовых посевов.

В 2007-2009 гг. в условиях Московской области (ВНИИФ) проводили испытания фитосанитарной и хозяйственной эффективности многосортовых посевов, рекомендуемых для Центрального района.

Сорта высевали на делянках площадью 0,3 га в трехкратной повторности. Технология возделывания - интенсивная, рекомендуемая для Московской области Московским НИИСХ «Немчиновка». Защита от болезней (протравливание семян, опрыскивание вегетирующих растений) не проводилось. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица З

Хозяйственная эффективность фитосанитарных многосортовых посевов* (Московская область, ВНИИФ, 2007-2009 гг.)

Вариант Сорт Урожай (ц/га) Средний урожай (ц/га) Дополнительно полученный урожай (ц/га)

2007 2008 2009

Односортовой посев Московская 39 49,7 41,8 48,8 46,8 -

Мозаика сортов Немчиновская 24 60,0 48,9 56,3 55,1 4,3

Г алина 57,5 51,9 54,4 54,6

Московская 56 49,7 47,2 46,8 47,9

Московская 39 49,5 41,8 48,8 46,8

* - химическая защита не проводилась.

Многосортовые посевы в сравнении с односортовыми обеспечивали более стабильное получение зерновой продукции без проведения химзащитных мероприятий. Урожай за 3 года испытаний составил 51,1 ц/га и был в среднем на 4,3 ц/га выше, чем на односортовых посевах.

Годы испытаний отличались по погодным условиям, а также по представленности и интенсивности развития болезней. Сорт Немчи-новская 24 обеспечил более высокий урожай по сравнению с другими в 2007 г., сорт Галина - в 2008 г. Сорта Московская 56 и Московская 39, обладающие высоким качеством зерна, дали большой урожай в 2007 и 2009 гг. соответственно.

Сорт Немчиновская 24 за годы испытаний обеспечивал больший валовой сбор зерна, чем другие. Его доля, как лидера по урожайности в предлагаемой мозаике на посевной площади, должна составлять 4050 %. Под сорта-страхователи следует отводить по 20-25 % площади на каждый.

Многосортовые (полигенные)по-севы, помимо повышения общей устойчивости ценоза к комплексу болезней, выполняют еще одну важную фитосанитарную роль -обеспечивают более длительную «жизнь» каждого сорта-компаньона. Объясняется это тем, что в таких посевах вследствие их гетерогенности не происходит или медленнее происходит отбор вирулентных патотипов популяций возбуди-

телей. Популяции возбудителей при мозаике более разнообразны по расовому составу, но в целом менее вирулентны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аблова И.Б. Принципы и методы создания сортов пшеницы, устойчивых к болезням (на примере фузариоза колоса), и их роль в становлении агроэкосистем. Диссертация. - Краснодар, 2008, 190 с.

2. Жемчужина А.И., Кряжева Н.Н. Определение генов устойчивости к возбудителю бурой ржавчины в районированных сортах пшеницы / Тезисы Первой российской конференции по иммунитету растений к болезням и вредителям. -Санкт-Петербург, 2002,с. 82-83.

3. Жученко А.А. Адаптивная система селекции растений. Эколого-генетичес-кие основы. - Москва, 2001, 780 с.

4. Жученко А.А. Ресурсный потенциал производства зерна в России. - Москва,

2004, 1109 с.

5. Романенко А.А., Беспалова Л.А., Кудряшов И.Н., Аблова И.Г. Новая сортовая политика и сортовая агротехника озимой пшеницы. - Краснодар: ЭДВИ,

2005, 221 с.

6. Сандухадзе Б.И. Селекция озимой пшеницы в Центральном регионе Нечерноземья России. Избранные труды. -Москва, 2011, 487 с.

7. Санин С.С., Руднев Е.Д., Краева Г.А., Прибылков В.В. и др. Развитие бурой ржавчины пшеницы на Северном Кавказе в 1973 году // Микология и фитопатология, 1975, № 9, вып. 1, с. 37-42.

8. СанинС.С., ЧеркашинВ.И., Назарова Л.Н., Соколова Е.А. и др. Фитосанитарная экспертиза зерновых культур (Рекомендации). - Москва: ФГНУ «Росин-формагротех», 2002, 137 с.

9. СанинС.С. Контроль болезней сельскохозяйственных растений - важней-

ший фактор интенсификации растениеводства // Вестник защиты растений -Санкт-Петербург-Пушкин, 2010, № 1, с. 14-15.

10. ШпаарД. Защита растений в устойчивых системах землепользования. Книга 1. - Торжок, 2003, 295 с.

11. ШпаарД. Защита растений в устойчивых системах землепользования. Книга 2. - Берлин, 2004, 333 с.

Аннотация. Предложена методология обоснования структур многосортовых фитосанитарных посевов озимой пшеницы - фитосанитарной сортовой мозаики. Обоснование проводится с учетом иммунологических показателей районированных сортов и эпифитотиологических особенностей региона. Основным критерием, характеризующим способность сорта противостоять развитию комплекса опасных для региона болезней, может служить такой показатель, как индекс эпифитотиологической восприимчивости. Изложены методики оценки этого показателя, принципы формирования фитосанитарных многосортовых (полиген-ных) посевов и их преимущества в сравнении с односортовыми (моноген-ными).

Ключевые слова. Эпифитотиология, фитосанитария, иммунитет, сортовая мозаика, развитие болезни, рейтинг устойчивости, эпифитотиологическая опасность болезни, эпифитотиологичес-кая восприимчивость сорта.

Abstract. Are proposing of the methodology of structures validation of the many-cultivars phytosanitation of winter wheat sowing - phytosanitation cultivars mosaic. Substantiation is conducted taking into account the immunological parameters of the recognized cultivars and the epiphytotiological characteristics of the region. The main criterion, which characterizing the ability of cultivar to resist the development of a complex of dangerous for the region diseases, can serve as indicator, such as an index of epiphyto-tiological susceptibility of the cultivars. Statement of technique of estimation this indicator, principles of generation of the many-cultivar phytosanitation sowing (polygenic) and their advantages in comparison with single-cultivars (monogenic).

Keywords. Epiphytoties, phytosanitation, immunity, cultivars mosaic, development of disease, resistance rating, epiphytotiological risk of disease, epiphy-totiological susceptibility of the cultivar.