CC BY
65
УДК 632.914.2
Существует ли универсальная формула развития ржавчины?
В.В. ЧЕКМАРЕВ, заведующий лабораторией патофизиологии растений Среднерусского филиала Тамбовского НИИ сельского хозяйства e-mail: tmbsnifs@mail.ru
Бурая ржавчина (Puccinia recondite Rob. et Desm) ежегодно наносит весьма ощутимый ущерб посевам пшеницы во всем мире. Для борьбы с этим заболеванием используется достаточно широкий спектр различных фунгицидов. Однако их применение далеко не всегда оправдано, так как данный возбудитель не каждый год достигает эпифитотийного или умеренного развития. Часто метеоусловия не способствуют сильному развитию патогена. Прогноз интенсивности поражения позволяет своевременно провести защитные мероприятия или отменить их. Для его составления используют данные о развитии заболевания за ряд лет (не менее 10) и метеонаблюдения за этот же период. Применяют метеопатологический или метеобиологический методы прогноза [3, 4, 5]. Первый основан на нахождении корреляционных зависимостей между развитием заболевания и факторами погоды за какой-либо период (декады, месяцы) и составлении суммарного индекса погоды из частных индексов. Некоторым его недостатком является то, что в расчет принимаются все частные индексы погоды, коэффициент корреляции которых превышает свою ошибку. Найденная таким образом связь может иметь случайный характер и не отражать зависимость развития заболевания от факторов погоды.
Метеобиологический метод основан на нахождении зависимости биологии развития возбудителя болезни от метеорологическихус-ловий. Он отличается большей точностью, чем метеопатологический, но анализ полученных результатов проводится по суммарному коэффициенту погоды, что не совсем удобно. Одна из задач наших исследований заключалась в некоторой степени интеграции этих видов прогноза.
В прошлом с помощью вышеназванных методов для ряда мест были составлены прогностические формулы, отражающие развитие бурой ржавчины пшеницы в зависимости от погодных условий [5, 6]. Однако для каждого пункта
наблюдений в формулах использовались различные погодные факторы за разный период времени, а пункты наблюдений часто находились в пределах одной области или региона. Согласно простой логике и ввиду практически однородных климатических условий прогностическая формула для относительно небольшой территории (например, области) должна быть единой, то есть содержать в себе одинаковые показатели погоды.
Целью наших исследований было нахождение общей формулы, отражающей влияние факторов погоды на развитие бурой ржавчины озимой пшеницы в условиях Тамбовской области. Использовали архивные материалы трех госсортоучастков (ГСУ) области - Тамбовского, Кирсановского и Староюрьевского, расположенных соответственно в центральной, восточной и северной зонах области, и метеорологичес-
Таблица 1
Средние значения показателей погоды в мае в годы эпифитотий и депрессии бурой ржавчины на ГСУ Тамбовской области (1971-1991 гг.)
Тамбовский Кирсановский Староюрьевский
Фактор эпифито- депрес- эпифито- депрес- эпифито- депрес-
тия сия тия сия тия сия
Суммы относительной
минимальной влажности
воздуха (%):
ЕВ 1373 1018 1502 1075 1511 1141
ЕВ > 40 % 959 419 1138 447 1186 583
ЕВ > 45 % 774 326 992 350 1049 448
ЕВ > 50 % 660 201 884 227 870 334
Сумма осадков (мм) 53,8 28,1 66,5 28,5 58,9 28,6
Суммы среднесуточных
температур воздуха (°С):
ЕГС 392 482 374 462 396 467
ЕГС > 15 С 158 340 128 293 181 295
ЕГС > 20 С 29 117 0 90 24 100
Число дней
с условиями:
ЕВ > 40 % 17 8 20 9 20 11
ЕВ > 45 % 13 6 16 6 17 7
ЕВ > 50 % 10 3 14 4 13 5
осадки 10 5 16 8 14 6
ГС > 15 С 9 18 8 16 10 16
ГС > 20 С 1 6 0 4 1 5
кие наблюдения за период с 1971 по 1991 гг. [1, 2].
Расстояние между участками 100 км и более. Следует отметить, что температурные условия на этих пунктах наблюдений были примерно одинаковые, но показатели влажности по годам существенно отличались. Чтобы избежать возможных ошибок и неточностей, использовали данные о поражении бурой ржавчиной одного сорта озимой пшеницы - Мироновская 808, являющегося стандартом в сортоиспытании на протяжении многих лет и высеваемого ежегодно по одному предшественнику - чистому пару.
Наиболее высокая (R > 0,5) корреляционная связь интенсивности поражения озимой пшеницы бурой ржавчиной была с факторами погоды в мае текущего года: количество осадков, число дней с осадками, относительная минимальная влажность (В) и среднесуточная температура воздуха (t °C). В годы эпифитотий значения вышеназванных факторов погоды существенно отличались от таковых в годы депрессии бурой ржавчины (табл. 1).
Как видно из данных таблицы 1, значения сумм относительной минимальной влажности воздуха (ЕВ), выше или равные 40, 45 и 50 %, за годы эпифитотий в два и более раз превышали эти же значения в годы депрессии заболевания. Аналогичная картина отмечена в отношении количества осадков и числа дней с ЕВ > 40 %; 45 и 50 %. По сумме среднесуточных температур (Е t°C; Е t°C > 15 °С и Е t°C > 20 °С) и количеству дней с этими температурами наблюдалась обратная зависимость. В годы сильного развития бурой ржавчины их значения были существенно ниже, чем в годы депрессии. Такие же закономерности отмечены при анализе факторов погоды за два месяца - май и июнь. Однако для целей прогноза пред-
почтительнее использование метеоданных мая, поскольку оптимальный срок обработки посевов озимой пшеницы против бурой ржавчины - фаза «флаг-лист-колошение», которая в области приходится на конец мая - начало июня, и краткосрочный прогноз развития заболевания должен быть составлен, по меньшей мере, до фазы колошения озимой пшеницы, то есть в начале июня.
После проведения соответствующих расчетов для каждого из трех госсортоучастков была составлена своя прогностическая формула, которую нельзя было применить на другом ГСУ. Далее была получена общая для трех ГСУ формула расчета суммарного индекса погоды:
= £Б >40% Х?°С>15°С' (1)
где Х - суммарный индекс погоды; ЕВ > 40 % - сумма относитель-
ной минимальной влажности воздуха выше или равной 40 %; Е г°С > 15 °С - сумма среднесуточных температур воздуха, выше или равных 15 °С.
Корреляционная связь этого индекса с развитием заболевания оказалась достаточно высокой (табл. 2).
Согласно полученным данным сильное или умеренное поражение озимой пшеницы бурой ржавчиной возможно при величине суммарного индекса 5,23 и выше. Следует отметить, что 100 % оправдываемостью прогноза данная формула не обладает. Например, в 1977 г. на Тамбовском ГСУ поражение растений пшеницы было высоким и составило 53 %, а суммарный индекс погоды был равен 1,7. Обратное явление отмечено в 1982 и 1990 гг. на Кирсановском и Староюрьевском ГСУ - суммарный индекс погоды был высоким (5,79-9,11), а раз-
Таблица 2
Суммарный индекс погоды (X) и развитие бурой ржавчины озимой пшеницы на ГСУ Тамбовской области
Тамбовский Кирсановский Староюрьевский
Год Степень развития (%) X Степень развития (%) X Степень развития (%) X
1971 0 1,28 0 1,12 12 1,25
1972 0 0,96 0 1,27 0 1,40
1973 - - - - 16 4,15
1974 68 11,22 42 7,3 68 15,55
1975 0 0,43 0 0,25 7 0,56
1976 58 7,4 36 8,62 36 9,22
1977 53 1,70 3 1,64 - -
1978 61 10,46 54 9,86 48 13,22
1979 0 0,40 6 0,61 5 0,22
1980 93 12,03 50 10,72 34 16,49
1982 73 5,23 16 7,00 16 7,73
1986 0 1,25 0 1,65 6 1,54
1987 0 3,05 3 2,44 6 2,73
1988 0 0,95 0 0,86 3 0,97
1989 0 3,69 - - 11 5,20
1990 52 5,62 13 5,79 19 9,11
1991 - - 26 2,12 - -
Коэффициент корреляции (R) 0,845 - 0,902 - 0,887
Таблица 3
Оправдываемость прогноза поражения озимой пшеницы сорта Мироновская 808 бурой ржавчиной (Среднерусский филиал Тамбовского НИИСХ)
Год ЕВ > 40 % Et°C > 15 °C Поражение бурой ржавчиной (%)
Et°C > 15 °C по прогнозу фактическое
2007 863 386 2,24 15 0
2008 1250 190 6,58 46 45
2009 592 238 2,49 17 19
2010 637 465 1,37 9 0
витие заболевания - низким (1319 %). Очевидно, это связано с тем, что анализ проводили по данным мая, а бурая ржавчина развивается и в июне. Для установления полной картины следует учитывать погодные факторы обоих месяцев - мая и июня. Однако, как уже отмечалось выше, для прогноза можно использовать лишь факторы мая. Данная «формула ржавчины» является общей для всех трех госсортоучастков, что позволяет сделать предположение о ее универсальности, по крайней мере, для условий Тамбовской области. В целом, полученное соотношение отражает биологические особенности развития бурой ржавчины. Повышенная влажность воздуха способствует образованию ка-пельно-жидкой влаги на растениях, что является необходимым условием для прорастания уре-доспор патогена, пониженные температуры удлиняют период заражения. Чем выше показатель в числителе формулы и ниже в знаменателе, тем больше вероятность сильного поражения пшеницы бурой ржавчиной.
Полученное соотношение принимается за суммарный индекс погоды (Х) и может быть использовано для составления уравнения регрессии. Цифровые значения показателей погоды не переводятся в нормированные, что упрощает вычисления. Для Тамбовского, Кирсановского и Староюрьевского госсортоучастков были составлены следующие
уравнения прямолинейной регрессии:
У = -0,97 + 7,19 • X; (2)
У = -3,11 + 4,83 • X; (3)
У = 1,06 + 3,03 • X, (4)
где У - ожидаемое (по прогнозу) поражение озимой пшеницы бурой ржавчиной (%); Х- суммарный индекс погоды.
На основе уравнения регрессии (2) метеонаблюдений ближайшей метеостанции (г. Тамбов) и данных по интенсивности поражения пшеницы бурой ржавчиной, полученных в Среднерусском филиале Тамбовского НИИСХ, был составлен прогноз развития бурой ржавчины озимой пшеницы в 20072010 гг. Результаты вычислений представлены в табл. 3.
Совпадение прогнозируемого и фактического поражения пшеницы бурой ржавчиной было достаточно удовлетворительным, особенно в годы сильного развития болезни.
Делать вывод об универсальности полученной формулы применительно к другим регионам и климатическим условиям пока рано, но если дальнейшие исследования подтвердят ее, то эта формула может стать единым инструментом в прогнозе развития бурой ржавчины на достаточно большой территории.
ЛИТЕРАТУРА
1. Годовые метеорологические отчеты Тамбовского, Кирсановского и Староюрьевского ГСУ за 1971-1991 гг. / Тамбовское областное государственное учреждение «Государственный архив Тамбовской области» (ТОГУ ГАТО), г. Тамбов.
2. Годовые отчеты о сортоиспытании озимой пшеницы на Тамбовском, Кирсановском и Староюрьевском ГСУ за 1971 — 1991 гг. / Тамбовское областное государственное учреждение «Государственный архив Тамбовской области» (ТОГУ ГАТО), г. Тамбов.
3. Макарова Л.А. Погода и болезни культурных растений. - Л.: «Гидрометео-издат», 1977, 145 с.
4. Минкевич И.И. Методическое указание по разработке долгосрочного и многолетнего прогнозов усыхания плодовых насаждений. - Л.: Изд-во ВИЗР, 1968, 32 с.
5. Степанов К.М. Прогноз болезней сельскохозяйственных растений - Л.: «Колос», 1972, 271 с.
6. Шашкова К.П. Использование математических методов для предсказания уровня и сроков эпифитотий бурой ржавчины озимой пшеницы в Украинской ССР. В сб. Ржавчина хлебных злаков: научные труды ВАСХНИЛ. - М.: «Колос», 1975, с. 34-41.
Аннотация. В результате проведенных исследований установлено, что развитие возбудителя бурой ржавчины озимой пшеницы в условиях Тамбовской области зависит от сумм относительной минимальной влажности и среднесуточной температуры воздуха мая, выше или равных 40 % и 15 °С. соответственно. Соотношение этих факторов погоды может использоваться как суммарный индекс при прогнозе развития заболевания и составления уравнения прямолинейной регрессии.
Ключевые слова. Озимая пшеница, бурая ржавчина, относительная минимальная влажность воздуха, среднесуточная температура воздуха, факторы погоды, суммарный индекс погоды, уравнение прямолинейной регрессии.
Abstract. The investigations established that development of leaf rust pathogen of winter wheat in Tambov region depends on sums of the relative humidity minimum at level 40 % or more in May and daily air temperature at 15 degrees above zero on Celsius also in may. The relationship of these weather factors can be used as a summary index in predicting the development of this disease and for composing the equation of linear regression.
Keywords. Winter wheat, leaf rust, the minimum relative humidity, daily temperature, weather factors, the summary index of weather, the equation of linear regression.
