Моделирование распространения и развития корневой гнили у яровой пшеницы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Литература

1. Parry D.W., Jenkins P., McLeod L. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals - a review II Plant Pathol. -1995.-№ 44. - C. 207-238.

2. Соколова Г.Д. Патогенность Fusarium graminearum и F. culmorum и резистентность зерновых культур II Микология и фитопатология. - 2005. - Т. 39. - Вып. 5. - С. 1-7.

3. Постовалов A.A. Корневые гнили бобовых культур в курганской области II Сиб. вестн. с.-х. науки. -2009. - №3. - С. 38-42.

4. Кирай К. Методы фитопатологии. - М., 1974. - 210 с.

5. Гагкаева Т.Ю. фитопатогенный гриб Fusarium cerealis на территории России II Микология и фитопатология. - 2009. - Т. 43. - Вып. 4. - С. 331-339.

6. Билай В.И., Пидопличко Н.М. Токсинобразующие микроскопические грибы. - Киев: Наук, думка, 1970. -291 с.

7. Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса. - Л.: ВИР, 1981. -33 с.

8. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. - Краснообск: Изд-во ГУП РПО СО РАСХН, 2004.-162 с.

УДК 639.2.053.8 Г.И. Цугленок, Н.Н. Цугленок, С.Н. Никулочкина

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И РАЗВИТИЯ КОРНЕВОЙ ГНИЛИ У ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

В статье рассматриваются результаты исследований по моделированию распространения и развития корневой гнили у растений яровой пшеницы на примере мягких сортов Новосибирская 15 и Новосибирская 29. Полученные результаты также характерны для пар сортов Алтайская 70 и Алтайская 99, Омская 32 и Омская 33 и дают основание полагать, что для генетически близких или родственных сортов биологические процессы развития и распространения инфекции в фазах восковой спелости и кущения протекают по принципу подобия при исследуемых способах обработки почвы.

Ключевые слова: яровая пшеница, мягкие сорта, корневая гниль, кущение, восковая спелость, обработка почвы.

G.I. Tsuglenok, N.N. Tsuglenok, S.N. Nikulochkina

MODELING OF SPRING WHEAT ROOT ROT SPREAD AND DEVELOPMENT

The research results on modeling the spring wheat plant root rot spread and development on the example of Novosibirsk 15 and Novosibirsk 29 soft cultivars are considered in the article. The received results are also characteristic to such cultivar pairs as Altai 70 and Altai 99, Omsk 32 and Omsk 33 and give the grounds to believe that in the genetically similar or related cultivars biological processes of infection development and spread in the phases of yellow ripeness and tillering take place on the basis of similarity in the process of the researched ways for soil cultivation.

Key words: spring wheat, soft cultivars, root rot, tillering, yellow ripeness, soil cultivation.

Введение. В условиях Красноярского края корневая гниль, представляющая группу болезней, вызываемых несколькими факультативными паразитными грибами со сходными внешними симптомами поражения растений, представляет опасность для посевов яровой пшеницы. Устойчивость растений мягкой яровой пшеницы в условиях сельскохозяйственных районов Красноярского края [1, 2] может быть повышена благо-

даря специальным мероприятиям химической защиты растений, направленным на нейтрализацию такой болезни, как корневая гниль.

Актуальность исследований. Эффективность средств химической защиты растений яровой пшеницы от корневой гнили определяется выбором оптимального сочетания применяемых к изучаемому сорту химических средств, которое может быть найдено экспериментально или исходя из разрабатываемой аналитической модели. Использование модели позволит также исключить неблагоприятное сочетание действующих факторов, которое, наоборот, стимулирует распространение и развитие болезни посредством снижения иммунитета растений.

Цель исследований - оценка распространения и развития корневой гнили у растений мягкой яровой пшеницы.

В задачи исследований входило: разработка аналитической модели и расчетных схем распространения и развития корневой гнили у растений мягкой яровой пшеницы.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований явились генетически близкие сорта мягкой яровой пшеницы: Новосибирская 15 и Новосибирская 29, Алтайская 70 и Алтайская 99, Омская 32 и Омская 33. Использованы методы математической статистики, пакет ЭРБЭ для установления зависимостей распространения и развития корневой гнили в зависимости от применения средств химической защиты при отвальной и безотвальной обработке почвы.

Результаты исследований и их обсуждение. Распространение и развитие корневой гнили у яровой пшеницы в фазах кущения и восковой спелости при вспашке и безотвальной обработке почвы в зависимости от применения микроэлементов ^ , протравливания семян гербицида против двудольных ,

гербицида против овсюга С4 минеральных удобрений К30Р30К30 ^ представляется следующей экс-

поненциальной функцией:

у4к1,х2,х3,х4,х5 +Ь\Х\ +Ь2х2 +Ь3х3 +Ь4х4 + Ь5х5 + б^,х,,х,,х4,х5

где \,Ъ2,Ъъ,Ъ4,Ъъ - вычисляемые коэффициенты регрессии.

Схема определения распространения %_ корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» в фазе восковой спелости при вспашке представляется следующей функцией (рис. 1):

у - ехр<&,6200 - 0,0620л', - 0,3533х, + 0,0627х, - 0,0375х4 - 0,0566х5 .

Рис. 1

Коэффициент детерминации составляет 97,10%, относительная погрешность не превосходит 3,05%. Функция ух = ^1зл:2,л:3,л:4,л:5^ достигает минимального значения 64,9832 при хг=1, х2=1,

х3 = 1, х4 = 1, .х5 = 1. Следовательно, функция регрессии может быть использована в прогнозных и

аналитических целях. Исходя из вида уравнения регрессии, выделим положительные и отрицательные факторы, отвечающие знакам коэффициентов уравнения (табл. 1).

Таблица 1

Положительное и отрицательное действие факторов

Показатель 0 1 2 3 4 5

Фактор Хо* Х1 Х2 Х3 Х4 Х5

Коэффициент Ьо Ьі Ь2 Ьз Ь4 Ьб

Знак + - - + - -

В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует как стимулятор распространения корневой гнили.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская-15» в

фазе восковой спелости при вспашке представляется следующей функцией (рис. 2):

у = ехр^,6560 - 0,2560х, - 0,5095х2 - 0,0747х3 - 0,0567х4 - 0,0049х5 .

Рис. 2

Коэффициент детерминации составляет 95,26%, относительная погрешность не превосходит 5,59%. Функция у С',, х- 4(1,х2,х3,х4,х5 ^ достигает минимального значения 15,0832 при ^=1, х2 =1,

Х3 = 1, х4 = 1, .х5 = 1. Выделим положительные и отрицательные факторы, отвечающие знакам коэффициентов уравнения (табл. 2).

Таблица 2

Положительное и отрицательное действие факторов

Показатель 0 1 2 3 4 5

Фактор Хо* Хі Х2 Хз Х4 Хб

Коэффициент Ьо Ь1 Ь2 Ьз Ь4 Ьб

Знак + - - - - -

В этом опыте все факторы действуют угнетающе на развитие корневой гнили у зерновой культуры. Процессы распространения и развития корневой гнили у яровой пшеницы в силу их взаимной обусловленности протекают синхронно. Однако в конкретном опыте выявлено их различие по отношению к действию 3-го фактора, что можно объяснить колебанием влажности. Проростки инфицируются корневой гнилью, находящейся в почве и на поверхности семян.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15»

в фазе восковой спелости при безотвальной обработке представляется следующей функцией (рис. 3): у - ехр{[,5823 - 0,0692х, - 0,3542х, + 0,1045х, - 0,0906х4 -0,0977х5 .

Рис. 3

Коэффициент детерминации составляет 97,32%, относительная погрешность не превосходит 4,72%. Функция у С',, х- 41,х2,х3,х4,х5^ достигает минимального значения 55,3863 при хх=\, х2 =1,

Х3 = 1, х4 = 1, .х5 = 1. Исходя из уравнения регрессии, выделим положительные и отрицательные факторы, отвечающие знакам коэффициентов уравнения (табл. 3).

Таблица 3

Положительное и отрицательное действие факторов

Показатель 0 1 2 3 4 5

Фактор Хо* Х1 Х2 Х3 Х4 Х5

Коэффициент Ьо Ьі Ь2 Ьз Ь4 Ьб

Знак + - - + - -

В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует как стимулятор распространения корневой гнили у данной зерновой культуры в фазе ее восковой спелости при безотвальной обработке почвы.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» в

фазе восковой спелости при безотвальной обработке представляется следующей функцией (рис. 4): у = ехр^,4672 - 0,1667х, - 0,5278х, - 0,0306х3 - 0,0375х4 + 0,0188х5 .

Рис. 4

Коэффициент детерминации составляет 97,80%, относительная погрешность не превосходит 6,99%. Функция х= 4[1,х2,х3,х4,х5^ достигает минимального значения 14,5883 при хг = 1, х2 =1,

х3 = 1, х4 и 1, х5 = 1. Следовательно, уравнением регрессии можно воспользоваться в прогнозных и

аналитических целях. Исходя из вида уравнения регрессии выделим положительные и отрицательные факторы, отвечающие знакам коэффициентов уравнения (табл. 4).

Таблица 4

Положительное и отрицательное действие факторов

Показатель 0 1 2 3 4 5

Фактор Хо* Хі Х2 Х3 Х4 Х5

Коэффициент bo bi b2 Ьз b4 b5

Знак + - - + - +

В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных и 5-й фактор - применение минеральных удобрений, действует как стимулятор развития корневой гнили в фазе восковой спелости при безотвальной обработке почвы.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29»

в фазе восковой спелости при вспашке представляется следующей функцией:

у - ехр 4,6272 - 0,0456х, - 0,3188 х2 + 0,0777 х3 - 0,0598 х4 - 0,1102 х5 . Коэффициент детерминации составляет 96,31%, относительная погрешность не превосходит 4,42%. Функция yiij х = 4il,x2,x3,xi,x5^ достигает минимального значения 64,9073 при хг = 1, х2 м1,

х3 = 1 , Х4м1, х5 = 1. В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует

как стимулятор распространения корневой гнили в фазе восковой спелости при безотвальной обработке.

Процессы распространения корневой гнили у «Новосибирской 29» оказались подобными в силу генетической общности сортов яровой пшеницы и поэтому сдерживаются действием общего фактора, в данном случае - применением гербицида. В анализе этих процессов необходимо учитывать, что грибы Fusarium могут быть как первичными, так и вторичными патогенами или сапрофитами, которые колонизируют ткань, после того как корневая гниль, вызванная другими патогенами, уже присутствует.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29» в

фазе восковой спелости при вспашке представляется следующей функцией:

у - ехр^.7458 - 0,2842х1 - 0,4658х2 - 0,2084х3 + 0,0395 х4 -0,0052х3 . Коэффициент детерминации составляет 96,98%, относительная погрешность не превосходит 6,31%. Функция у 4^, х= 4(1,х2,х3,х4,х5^ достигает минимального значения 15,1545 при хг = 1, х2 н1,

л'з = 1, х4 — О, х5 = 1. Здесь 4-й фактор - применение гербицидов против овсюга, действует как стимулятор развития корневой гнили в фазе восковой спелости при вспашке.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29»

в фазе восковой спелости при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у = ехр 4,6246 - 0,0511 х, -0,3539х, + 0,0561 х, - 0,0325 х4 -0,1023 х5 . Коэффициент детерминации составляет 97,26%, относительная погрешность не превосходит 6,52%. Функция х= 4?1,х2,х3,х4,х5 ^ достигает минимального значения 63,2300 при хг =1, х2—1,

х3 = 1, х4 — 1, х5 — 1. В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует как стимулятор распространения корневой гнили в фазе восковой спелости при безотвальной обработке.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29» в

фазе восковой спелости при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у - ехр4,7290 - 0,3003х, - 0,5383 х2 - 0,2349х3 + 0,0293х4 + 0,0449х5 . Коэффициент детерминации составляет 96,54%, относительная погрешность не превосходит 17,30%. Функция х=^х2:,хг,х4,х5^ достигает минимального значения 15,8232 при ш= 1,

х2 = 1, х3 = 1, х4 н О, х5 = 1. В этом опыте 4-й и 5-й факторы - применение гербицидов против овсюга и применение минеральных удобрений, действуют как стимулятор развития корневой гнили в фазе восковой спелости при безотвальной обработке.

Схема определения распространения %_ корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» в фазе кущения при вспашке представляется следующей функцией:

у — ехр 4,2711 - 0,5880х, - 0,9105 х2 - 0,1537 х3 - 0,0000х4 - 0,3330х5 2 Коэффициент детерминации составляет 95,53%, относительная погрешность не превосходит 6,29%. Функция х= ^,х2,хъ,х4,х5 ^ достигает минимального значения 9,8344 при хг =1, х2 =1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. В этом опыте все управляемые факторы действуют угнетающе на распространение корневой гнили в фазе восковой спелости при вспашке.

Процессы распространения и развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» при вспашке оказались связаными с нерешенной проблемой размещения растений на оптимальной площади питания. Уменьшение или увеличение оптимальной площади питания на заданном уровне инфицированно-сти почвы ведет к уменьшению урожайности.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» в

фазе кущения при вспашке представляется следующей функцией:

у = ехр4,0032 - 0,8422х, -0,2294х2 -0,7858х3 + 0,0000х4 -0,5529х5 2 Коэффициент детерминации составляет 97,85%, относительная погрешность не превосходит 7,28%. Функция у 4^, х— ^,х2,хъ,х4,хъ ^ достигает минимального значения 1,8092 при ^=1, х2=1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. В этом опыте 4-й фактор - применение гербицидов против овсюга, действует как стимулятор развития корневой гнили в фазе кущения при вспашке.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15»

в фазе кущения при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у — ехр 4,3924 - 0,2438х, -1,0130 х2 + 0,0513 х3 - 0,0000х4 - 0,1030 х5 . Коэффициент детерминации составляет 96,10%, относительная погрешность не превосходит 7,39%. Функция yiij х = ^j.,jc2,jc3,jc4,jc5достигает минимального значения 20,7509 при хх=\, х2 =1,

х3 = 1 , Х4 Р= О, х5 = 1. В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует как стимулятор распространения корневой гнили в фазе кущения при безотвальной обработке.

Схема определения развития 4,%^ корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 15» в фазе кущения при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у - ехр 4,0962 - 0,2565х, - 1,1719х2 - 0,6715х3 - 0,000х4 + 0,0182х5 . Коэффициент детерминации составляет 96,90%, относительная погрешность не превосходит 8,01%. Функция yiij х = ^х^х^х^х^ достигает минимального значения 2,7082 при хг =1, х2 =1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. Здесь 5-й фактор - применение минеральных удобрений, действует как стимулятор развития корневой гнили в фазе кущения при безотвальной обработке.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская

29» в фазе кущения при вспашке представляется следующей функцией:

у = ехр4,0572 -0,4936хх -0,8422 х, -0,1945х3 -0.0000х4 -0,1477х5 2 Коэффициент детерминации составляет 96,17%, относительная погрешность не превосходит 7,83%. Функция y4ij х- h1,x2,x3,x4,x5^ достигает минимального значения 10,7961 при x^ul, х2=1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. В опыте все управляемые факторы подавляют распространение корневой гнили в фазе кущения при вспашке.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29» в

фазе кущения при вспашке представляется следующей функцией:

у = ехр4,6702 - 0,5487х, -0,4538х2 -0,2994х3 -0,0000х4 -0,5389х5 . Коэффициент детерминации составляет 97,18%, относительная погрешность не превосходит 5,62%. Функция jC'j х= 4i,x,,x3,x4,x5^ достигает минимального значения 2,2919 при хг =1, х2 =1,

В этом опыте все управляемые факторы подавляют развитие корневой гнили в фазе кущения при вспашке. Несмотря на то, что есть вероятность гибели растения после прорастания, при такой обработке их проростки незначительно поражены Fusarium и растения выжили. Поэтому лучший путь ограничения заболевания - сеять в теплую, хорошо обработанную почву, стимулирующую быстрый рост. Поскольку применение фосфорных и калийных удобрений усиливает рост корней яровой пшеницы, то, как следствие, повышается устойчивость растений к болезни. Использование устойчивого сорта у зерновой культуры «Новосибирская 29» по сравнению с неустойчивыми сортами яровой пшеницы также снижает развитие корневой гнили.

Схема определения распространения корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29»

в фазе кущения при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у = ехр4,2572 -0,3127х, -0,9388х2 +0,2138х3 -0,0000х4 -0,1230х5 Коэффициент детерминации составляет 95,58%, относительная погрешность не превосходит 4,82%. Функция yiij х- 4il,x2,x3,xi,x5^ достигает минимального значения 17,8622 при хг=1, х2=1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. В этом опыте 3-й фактор - применение гербицидов против двудольных, действует как стимулятор распространения корневой гнили в фазе кущения при безотвальной обработке.

Схема определения развития корневой гнили у зерновой культуры «Новосибирская 29» в

фазе кущения при безотвальной обработке представляется следующей функцией:

у — ехр^,0032 - 0,8422х, - 0,2294х2 — 0,7858х3 + 0,0000х4 + 0,5529х5 . Коэффициент детерминации составляет 97,85%, относительная погрешность не превосходит 7,15%. Функция х= 4il,x2,x3,xi,x5^ достигает минимального значения 1,9449, при хг х2 й1,

х3 = 1, х4 = О, х5 = 1. В этом опыте 4-й и 5-й факторы - применение гербицидов против овсюга и применение минеральных удобрений, действуют как стимулятор развития корневой гнили в фазе кущения при безотвальной обработке.

Выводы

1. Установлено, что распространение и развитие корневой гнили у растений яровой пшеницы в фазах восковой спелости и кущения хорошо описывается (с детерминацией больше 95%) экспоненциальной зависимостью от пяти средств химической защиты при отвальном и безотвальном способах обработки почвы.

2. Предложенная модель с достаточной для практики точностью (относительная ошибка меньше 10%) объясняет выборочное действие пяти применяемых средств защиты растений на колонию грибов корневой гнили, как положительное, так и отрицательное, в том числе при повторном применении химикатов и, следовательно, может быть использована в аналитических и прогнозных целях.

Литература

1. Свидетельство № 2006611291 РФ. Прогнозирование поля урожайности зерновых культур [Программа для ЭВМ] I Н.В. Цугленок, A.B. Бастрон, A.A. Беляков [и др.]. - Роспатент, 2006.

2. Формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы в условиях Красноярского края I Л.В. Плеханова, А.И. Хохлова, В.В. Матюшев [и др.]; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2011. -139 с.