CC BY
29
УДК 632.485.12:633.111"321"
Прогноз поражения яровой мягкой пшеницы пыльной головней
Анастасия Владимировна Харина, кандидат с.-х. наук, научный сотрудник ГНУ НИИСХ Северо-Востока, г. Киров, Россия
Е-mail: Briz2211@yandex.ru В статье рассмотрен метод метеопатологического прогноза, основанный на выявлении корреляционных зависимостей между поражением растений болезнями и погодными факторами с целью обоснования возможности прогнозирования поражения растений яровой пшеницы пыльной головней. В основу математической модели прогноза взята среднесуточная подекадная температура воздуха и сумма осадков за май, июнь и июль соответствующего вегетационного периода. Установлено, что наибольшее влияние на уровень поражения растений яровой пшеницы пыльной головней оказывает среднесуточная температура воздуха в первой декаде июля и сумма осадков во второй декаде мая (r = -0,7). В результате расчетов получено уравнение прямолинейной регрессии, отражающее количественную изменчивость показателя поражения растений от суммарного индекса погоды. Поражение растений яровой пшеницы пыльной головней на искусственном инфекционном фоне в 2013 году прогнозировалось от 31,3 до 38,3% (35,0±3,5%), что полностью совпало с фактическим поражением растений. Установлено, что долгосрочное прогнозирование по данной методике оправдывается в среднем на 83%. Данный метод можно использовать в любых агроклиматических условиях и регионах возделывания культуры. Составление подобных прогнозов важно не только для селекции и семеноводства пшеницы, но и защиты ее от болезни.
Ключевые слова: прогноз, яровая мягкая пшеница, пыльная головня, корреляция, температура, осадки, суммарный индекс погоды
Важную роль в сезонной динамике болезней растений играют погодные условия, особенно температура и влажность. Интенсивность развития болезней растений подвержена колебаниям, которые более всего свойственны аэрогенной инфекции, поражающей надземные органы растений. Массовое проявление болезни наступает не сразу, ему предшествует некоторый период «подготовки». На скорость протекания этих процессов и их интенсивность оказывает большое влияние среда. Поэтому точное знание зависимости развития болезни в целом или ее отдельных фаз от погоды является решающим при постановке прогноза [1]. Прогноз имеет очень важное практическое значение, так как неподготовленность в борьбе с болезнями или несвоевременное проведение защитных или профилактических мероприятий может повлечь за собой значительную и даже полную гибель урожая.
Современная теория прогнозов развития болезней растений базируется на результатах исследования патогенеза заболеваний и влияния на инфекционный процесс факторов внешней среды [2]. Известно, что на интенсивность поражения растений яровой пшеницы болезнями влияют три компонента: вирулентность (агрессивность) возбудителя болезни, устойчивость (толерантность)
растения-хозяина и условия внешней среды: прежде всего, температура и количество осадков в период заражения патогеном и его распространения.
Цель исследований - изучение возможности прогнозирования уровня поражения растений яровой пшеницы пыльной головней в условиях Кировской области.
Материал и методы. В исследованиях применяли метод метеопатологического прогноза, основанный на выявлении корреляционных зависимостей между поражением растений пыльной головней и погодными факторами за 2002-2013 гг. Прогнозирование осуществляли по методике, разработанной К.М. Степановым и А.Е. Чумаковым [2]. При этом использовали сведения о пораженности растений и состоянии погоды в одни и те же фазы вегетации. Такой фазой массового проявления пыльной головни у яровой пшеницы является цветение растений [2, 3].
При составлении прогноза пользовались данными ближайшей метеорологической станции (г. Киров). Для анализа факторов погоды брали среднесуточную температуру воздуха и сумму осадков отдельно по декадам за май, июнь и июль.
По каждому году рассчитывали среднее поражение растений яровой пшеницы
пыльной головней на среднеустоичивых, районированных в Кировской области сортах: Ирень, Приокская, Свеча и Баженка.
Все сорта изучены на фоне искусственного заражения пыльной головней (Ustilago tritici) в фазу цветения растений методом индивидуального заспорения цветка суспензией телиоспор патогена (0,5 г на 1 л воды) [4]. Площадь делянки составляла 0,45 м2, повторность - двухкратная.
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного и корреляционного анализов по В.А. Доспехову [5].
Результаты и их обсуждение. При сопоставлении результатов фитопатологиче-ского анализа и факторов погоды в годы исследований определяли частные коэффициенты корреляции для каждой декады вегетационного периода (май, июнь, июль) по формуле:
j2„ „ j2.
г = (^х х ау) : ^2х х dV),
(1)
Как правило, достоверной принято считать корреляцию в диапазоне 0,3<г<1. Однако лучше принимать в расчет фактор, связь с которым у болезни более тесная, что соответствует превышению коэффициента корреляции над своей ошибкой в 2 и более раз. При анализе 18 вычисленных коэффициентов корреляции между погодными и иммунологическими показателями, приемлемыми для составления прогноза отобраны 4, рассчитанные с учетом следующих факторов: среднесуточная температура воздуха в первую и третью декады июля, сумма осадков за вторую декаду мая и первую декаду июня (табл. 1).
Получены достоверные (на 5% уровне значимости) коэффициенты корреляции между этими факторами и поражением растений пыльной головней. Числовые значения этих коэффициентов переводили в частные индексы погоды по формуле:
* 8 (2)
а =
где dх - отклонение от среднего многолетнего фактора среды; ёу - отклонение от среднего многолетнего процента поражения растений; ё2х и ё2у - квадраты отклонений.
л/CdX) : (n - 1)'
где е - частный индекс погоды; х - числовое значение фактора; ё2х - квадраты отклонения от среднего многолетнего фактора; п - количество лет учета.
Таблица 1
Динамика поражения яровой пшеницы пыльной головней в разные по метеорологическим условиями годы (в среднем по сортам)
Год Поражение растений пыльной головней, % Среднесуточная температура воздуха, °С Сумма осадков, мм
I декада июля III декада июля II декада мая I декада июля
2002 21,3 23,5 23,1 13 1
2003 26,1 21,7 20,7 4 28
2004 26,8 20,6 19,3 29 14
2005 35,6 12,9 21,8 5 31
2006 26,4 14,2 12,5 46 13
2007 19,0 21,4 15,9 29 67
2008 30,2 18,5 18,3 46 14
2009 37,2 13,5 18,2 6 29
2010 38,7 21,8 25,7 4 80
2011 33,8 21,2 22,4 5 52
2012 31,6 19,4 17,3 1 39
2013 35,0 17,1 22,6 0 17
Коэффициент корреляции (г) 0,46* 0,43* -0,50* 0,48*
■ достоверно при Р<0,05
*
Из частных индексов был составлен суммарный (интегральный) индекс по формуле:
х = Хе : к, (3)
где; к - количество используемых факторов.
Суммарный индекс погоды, подобно частному, вычисляли отдельно для каждого года. Вычисление его проводилось до тех пор, пока не была обнаружена тесная мера связи между действующим комплексом факторов и проявлением заболевания. Достоверный суммарный индекс (г = -0,7) был найден из сочетания двух факторов: среднесуточная температура воздуха в первой декаде июля и сумма осадков во второй декаде мая.
Нужно отметить, что в результате статистической обработки экспериментальных данных была выявлена доминирующая роль метеорологических условий года (50,4%) в изменчивости поражения растений пыльной головней и крайне низкий вклад сорта (11,6%).
После вычисления суммарного индекса определяли величины, характеризующие количественное изменение показателя поражения растений от этого индекса. Для установления прямолинейной регрессии за основу взяли уравнение следующего типа:
Таблица 2
Прогнозируемое и фактическое поражение растений яровой пшеницы пыльной головней
Год Суммарный индекс погоды (х) Прогноз Факт Отклонение (±)
поражение, % восприимчивость поражение, % восприимчивость
2002 7,29 26,3 Средняя 21,3 Слабая +5,0
2003 6,26 29,7 -«- 26,1 Средняя +3,6
2004 7,39 26,0 -«- 26,8 -«- -0,8
2005 3,90 37,6 -«- 35,6 -«- +2,0
2006 6,57 28,7 -«- 26,4 -«- +2,3
2007 7,59 25,0 Слабая 19,0 Слабая +6,0
2008 7,87 24,4 -«- 30,2 Средняя -5,8
2009 4,10 36,9 Средняя 37,2 -«- -0,3
2010 6,29 29,6 -«- 38,7 -«- -9,1
2011 6,20 30,0 -«- 33,8 -«- -3,8
2012 5,46 32,4 -«- 31,6 -«- +0,8
2013 4,75 34,8 -«- 35,0 -«- -0,2
у = а + Ьх, (4)
где у - ожидаемое поражение растений;
а и Ь - постоянные уравнения; х - суммарный
индекс.
Значение постоянных параметров уравнения устанавливается на основе фактических многолетних данных. Вычисление их проводили по способу наименьших квадратов, используя следующие сопряженные вспомогательные уравнения:
Ху = ап + ЬХх, (5)
Иху = аХх + ЬХх2, (6)
где п - количество лет наблюдений.
В результате дальнейших расчетов было получено уравнение прямолинейной регрессии, отражающее количественную изменчивость показателя поражения растений от суммарного индекса погоды:
У = 50,52 - 3,32х, (7)
где Y - ожидаемый уровень поражения растений пыльной головней; х - суммарный индекс погоды.
Ретроспективный анализ ожидаемого (по прогнозу) и фактического поражения растений яровой пшеницы пыльной головней показал достаточно высокий уровень совпадения полученных данных (табл. 2).
Отклонение прогнозируемого поражения от фактического составило 0,2...9,1%. По проценту поражения растений пыльной головней, используя шкалу В.И. Кривченко (1978), установили группы восприимчивости яровой пшеницы. Сравнение фактического поражения изучаемых сортов с ожидаемым по группам восприимчивости к болезни показало, что долгосрочный прогноз по разработанной К.М. Степановым и А.Е. Чумаковым (1972) методике оправдывается в среднем на 83%.
Достоверность результатов определяли по отклонению поражения растений от средней арифметической, которое составило 3,5%. Это показывает, что поражение растений яровой пшеницы пыльной головней на искусственном инфекционном фоне, например в 2013 году по прогнозу возможно в пределах от 31,3 до 38,3% (35,0±3,5%). В обоих случаях сорта будут характеризоваться как средневосприимчивые.
Выводы. Выявлено, что в условиях Кировской области высокий уровень поражения растений яровой пшеницы пыльной головней возможен в годы со среднесуточной температурой воздуха в первой декаде июля в пределах от 13 до 23°С и минимальным количеством осадков во второй декаде мая. Такими погодными условиями отмечались 2009 и 2010 годы, когда поражение
растений на искусственных инфекционных фонах достигало 37,2 и 38,7%.
Долгосрочный метеопатологический прогноз поражения растений яровой пшеницы пыльной головней в условиях Кировской области оправдывается в среднем на 83%, но данный метод можно использовать в любых агроклиматических условиях и регионах возделывания культуры. Составление подобных прогнозов важно не только с точки зрения селекции и семеноводства яровой пшеницы, но и защиты ее от болезни. Однако нужно помнить, что надежность полученного прогноза убывает с каждым годом, поэтому они периодически подлежат уточнению, примерно 1 раз в 2-3 года.
Список литературы
1. Чумаков А.Е. Научные основы прогнозирования болезней растений. М., 1973. 58 с.
2. Степанов К.М., Чумаков А.Е. Прогноз болезней сельскохозяйственных растений. Л., 1972.270 с.
3. Терехов В.И., Афонин С.П. Математические методы в прогнозе болезней сельскохозяйственных культур. М., 1974. 81 с.
4. Кривченко В.И. Изучение устойчивости зерновых культур и расового состава возбудителей головневых болезней. Методические указания. Л., 1978. 107 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1968. 335 с.
The forecast of a lesion of spring soft wheat with dusty smut Kharina A.
The method of meteo-patological forecast, founded on detection of correlation dependences between a lesion of plants by illnesses and weather factors for substantiation of a capability of forecasting of a lesion of spring wheat plants with dusty smut is reviewed in the article. Average daily air temperature on decades and sum of precipitations for May, June, and July is taken as a basis for mathematical model of the forecast. It is established that average daily temperature of air of first decade of July and sum of precipitations in the second decade of May had greatest influence on a level of lesion of wheat plants with dusty smut (r = -0.7). As a result of calculations the equation of linear regression reflecting quantitative variability of a parameter of a lesion of plants on a general index of weather is obtained. The lesion of spring wheat plants with dusty smut on artificial contagious background in 2013 by the forecast has compounded 31.3 up to 38.3% (35.0±3.5%), that has completely coincided with an actual lesion of plants. It is established that the long-term prediction on the given procedure on the average is justified on 83%. The given method can be used in any agro-climatic conditions and locates of cultivation of a crop. The compiling of the similar forecasts is important not only for wheat breeding and seed farming, but its diseases protection also.
Key words: forecast, soft spring wheat, dusty smut, correlation, temperature, precipitations, general index of weather
