Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Основные микозы колоса озимой пшеницы и совершенствование мер борьбы с ними в северной зоне Краснодарского края

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Лактионова, Наталья Владимировна, Краснодар



КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛАКТИОНОВА Наталья Владимировна

ОСНОВНЫЕ МИКОЗЫ КОЛОСА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕР БОРЬБЫ С НИМИ В СЕВЕРНОЙ ЗОНЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Специальность: 06.01.11 - защита растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор М.И.Зазимко Доктор биологических наук В.Г.Иващенко

Краснодар - 1999

На правах рукописи

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 30

2.1. Почвенно-климатические условия и агротехника 3 0

2.2. Объекты и методики исследований 31

3. ВОЗБУДИТЕЛИ МИКОЗОВ КОЛОСА И ЗЕРНА ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАЗВИТИЯ 38

3.1. Видовой состав возбудителей микозов колоса 38

3.2. Прямые и косвенные причины микозов и особенности их симптоматики 43

3.3. Изменение видового состава и распространенности основных возбудителей микозов колоса в зависимости от экологических условий 49

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРИБНОЙ ИНФЕКЦИИ НА ПОСЕВНЫЕ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН 57

4.1. Характер колонизации семян озимой пшеницы грибом

A.alternata и его влияние на их жизнеспособность 57

4.2 Влияние грибной инфекции на посевные качества семян 61

4.3. Изучение технологических свойств зерна озимой пшеницы

с «черным зародышем» 71

5. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УМЕНЬШЕНИЮ РАСПРОСТРАНЕННОСТИ И ВРЁДОНОСНОСТИ БОЛЕЗНЕЙ ЛИСТЬЕВ

И КОЛОСА 74

5.1. Оценка эффективности агротехнических приемов в ограничении развития фузариоза колоса. 74

5.2. Оценка эффективности фунгицидов в сдерживании развития

болезней листьев и колоса 79

5.3. Возможности повышения посевных качеств семян за счет профилактических мероприятий против микозов колоса 89

ВЫВОДЫ 98

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 100

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 101

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В ряду болезней репродуктивных органов микозы колоса пшеницы в первую очередь связаны с грибами, заражающими колос в период формирования и налива зерновок и сохраняющимися после их созревания в растениях, остающихся на корню, скошенных или оставленных в валках. Своеобразие условий вегетации, зоны, времени и способа уборки, сушки, обмолота и очистки оказывает существенное влияние как на видовой состав эндогенной семенной инфекции, так и поверхностную заспоренность. Этот совокупный инфекционный потенциал в значительной степени обуславливает показатели посевных качеств семян, пригодность их в качестве источника пищи и корма, не содержащего токсичных метаболитов грибов и остаточных количеств пестицидов.

Резкое сокращение в последнее 10-летие использования минеральных удобрений, пестицидов (в т.ч. протравителей семян) и ухудшение фи-тосанитарной обстановки, на фоне снижения культуры земледелия, обусловило усиление вредоносности корневых гнилей, головневых грибов, чье инфекционное начало связано с семенем и играет роль инфекционного «моста» между материнскими и дочерним поколениями растений.

Проблема получения семян, практически свободных от латентных грибных инфекций или подавления их активности в семенном материале многократно рассматривалась на различных международных форумах: III Международном конгрессе по патологии растений (Berlin - Hamburg, 1978), 15 -м Фитопатологическом Конгрессе (Израиль, 1994), в трудах Международной ассоциации по семенному контролю (Barton, 1994; Ра-pavizas, Christensen, 1958; Malone, Muskett, 1964; Tempe, 1958; 1962; 1963) и многочисленных публикациях.

С точки зрения фитосанитарии и необходимости обработки для уничтожения патогенов важно знать: где и как локализован инокулюм в семенах, какова их заспоренность полевой микофлорой и соотношение за-

чатков наиболее опасных грибов. Чрезвычайно актуальной в этой связи является информация о пороговых уровнях инфекции для разных патогенов и использование этих сведений для уменьшения использования фунгицидов в случаях, когда обработки не являются необходимыми, либо об их использовании в смесях, когда сохраняется высокая эффективность защитных мероприятий против возбудителей болезней листьев и микозов колоса.

К числу наиболее распространенных на Северном Кавказе болезней колоса и зерна относятся поражения, вызываемые грибами родов Fusarium и Alternaria, в комплексе с которыми паразитируют грибы родов Cladosporium, Aspergillus, Mucor, Epicoccum и др. От того, насколько благоприятен фитосанитарный режим, позволяющий максимально реализоваться генетическим свойствам сортов в конкретные количественные и качественные характеристики состояния посева, в значительной мере зависит и проявление ими урожайных качеств. При всей актуальности проблемы семенных инфекций, многие вопросы оценки их фитосанитарного состояния требуют более обстоятельного изучения как в связи и изменением состава доминирующих видов грибов, обусловленных экологией и технологией возделывания, так и периодической сортосменой пшеницы, при которой сорт становится средообразующим фактором. Значительное влияние на формирование микофлоры колоса и ее вредоносность оказывают зональные особенности погоды.

В этой связи изучение микозов колоса в Краснодарском крае представляется актуальным.

Цель и задачи исследований. Цель работы - определить видовой состав наиболее распространенных возбудителей микозов колоса и выявить возможности снижения их вредоносности.

В соответствии с этой целью предусматривалось решить следующие задачи:

- идентифицировать видовой состав возбудителей микозов колоса и частоту их встречаемости на сортах озимой пшеницы селекции КНИИСХ;

- определить влияние наиболее распространенных возбудителей на посевные и технологические качества семян;

- оценить биологическую эффективность некоторых агротехнических и химических мер защиты от наиболее распространенных микозов колоса.

Научная новизна. Впервые в "условиях северной зоны Краснодарского края определен видовой состав возбудителей микозов колоса, динамика колонизации и комплекс доминирующих видов в экологически контрастные годы.

Показано, что грибы р. Fusarium экологически более зависимы, чем р. Alternaría, структура их патогенного комплекса существенно изменяется в зависимости от зоны края, что предполагает необходимость проведения постоянной фитоэкспертизы семян и дифференцированного подхода к их защите.

Установлено, что сорт Соратница обладает повышенной устойчивостью к распространению A. alternata в тканях зерновки, вследствие чего жизнеспособность семян сохраняется на более высоком уровне, чем у сортов Юна и Скифянка.

Впервые дана оценка эффективности новых фунгицидов (рекса, рай-дера, арчера и др.) против основных возбудителей микозов колоса, грибов р. Fusarium, Alternaría и других грибов, вызывающих плесневение семян.

Практическая значимость работы. Определена динамика колонизации колоса наиболее распространенными возбудителями микозов, с учетом которой облегчается выбор фазы развития растений для обработки фунгицидами против комплекса болезней листьев и колоса. Установлено, что наиболее эффективно сдерживали развитие черноколосости фунгици-

ды реке (0.5 л/га) и опус (0.8 л/га). Тилт (0.5 л/га) и райдер (0.8 л/га), применяемые перед колошением, имели сопоставимую и сравнительно высокую биологическую эффективность против облигатных паразитов (бурая ржавчина, мучнистая роса, пиренофороз), но низкую - против черневых грибов. При обработке в цветение эффективность райдера резко возрастает (до 78%), а тилта - снижается.

Показано, что на развитие фузариоза колоса существенное влияние оказывают: способ обработки почвы, система удобрений и сорт. Причем увеличение доз удобрений до N80-100 Рбо К40 не приводит к заметному усилению пораженности колоса в северной зоне Краснодарского края.

Производству предложены оптимизированные сроки, нормы расхода и кратности применения фунгицидов, в максимальной степени сдерживающие развитие листовых болезней и возбудителей микозов колоса.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и обсуждены на методических комиссиях КНИИСХ (1993 - 1996 гг.), Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, 1995), научно-практических конференциях: молодых ученых (КГАУ, Краснодар, 1995), фитосанитарная ситуация на посевах сельскохозяйственных культур юга России и экологизация систем защиты растений (Краснодар, 1998), актуальные вопросы экологии и охраны природных экосистем южных регионов России и сопредельных территорий (Краснодар, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (глава 1), материалов и методов исследований (глава 2), трех глав, посвященных результатам экспериментальной работы, списка литературы, включающего 236 работ, в том числе 94 публикации иностранных авторов. Работа иллюстрирована 32 таблицами и 6 рисунками.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Болезни репродуктивных органов зерновых культур по народнохозяйственной значимости занимают одно из первых мест, поскольку уровень их развития в значительной мере определяет как объемы производимого зерна, так и показатели его качества. Из группы микозов колоса озимой пшеницы (фузариоз, чернозародышевость, черноколосость) исследователи обоснованно выделяют фузариоз колоса, эпифитотии которого по-прежнему возникают в различных странах Несмотря на предпринимаемые усилия по их сдерживанию. Так, эпифитотии болезни в США (1910 и 1918 гг.) привели к недобору 250 млн. пудов зерна (Dickson, Johann, 1910; Дунин, 1926), а в 1926 г. ущерб от болезни был больше, чем от листовой ржавчины (Тупеневич, 1933).

Эпифитотии болезни отмечены в 1940, 1942, 1945, 1957, 1967, 1980 и 1985 годах в Канаде (Wiese, 1987); 8 эпифитотий в течение последних 30 лет зарегистрировано в Китае (Chen, 1986). Сходное развитие болезни отмечалось и в других странах, где основным возбудителем является F.graminearum.

В России эпифитотийное развитие болезни наблюдалось в 1932 г. в Приморье, где распространенность болезни достигала 85-90% (Азбукина, 1980). В 1933г. болезнь массово проявилась на обширной территории Азово-Черноморского края, захватив Краснодарский, Ставропольский края и часть Ростовской области; а в Северной Осетии она отмечена в 1952 году (Иванченко, 1960).

В 80-е годы вновь отмечается нарастание болезни на Северном Кавказе; в 1982-1984 гг. эпифитотийная ситуация сложилась на орошаемых землях Ростовской области (Монастырная и др., 1990) и в Краснодарском крае (Павлова и др., 1991). Если в 1985 г. фузариоз колоса был выявлен на 9,3% площадей озимой пшеницы, то в 1987 - на 57,2%, а в 1988 - на 74,9% (Шевелуха и др., 1988). В одном только 1988г. в РСФСР было получено

3,76 млн.т. фузариозного зерна пшеницы и других культур. Причем основным возбудителем болезни в эти годы являлся вид F.graminearum (сумчатая стадия - Gibberela zeae (Schw) Petch), накапливающий при поражении колоса и зерна вомитоксин (рвотный токсин).

Изучение видового состава возбудителей фузариоза колоса в Краснодарском крае начато еще в 1932 году. В тот неэпифитотийный год F.graminearum отмечен на пшенице в единичных случаях, но уже в 1933 году частота его встречаемости возросла до 4,5-45,4% (Квашнина, 1938). При этом, в зависимости от зоны обследования, значительное распространение имели виды F.moniliforme, F.culmorum, F.nivale и виды секции «

Sporotrichiella. Согласно более поздним многолетним исследованиям Н.П.Шипиловой (1994) в Краснодарском крае патогенный комплекс фуза-риев включал: F. graminearum, F. sporotrichioides, F. moniliforme, F. avenaceum, F. sambucinum, F. oxysporum, F. solani, F. semitectum, F. heterosporium и F. gibbosum.

По данным Л.А.Назаровской (1997), при явном доминировании в северо-восточной части Краснодарского края гриба F.graminearum (66,5%), встречаемость других видов - F.moniliforme, F.sambucinum, F.semitectum составила от 5,7 до 12%. В это же время встречаемость указанных видов в центральной зоне колебалась от 0,6 до 20% (Фиссюра и др., 1992). Необходимо также отметить, что с начала 90-х годов шло постепенное увеличение распространенности и вредоносности F.nivale.

Исследователи давно связывают развитие болезни с дождливой погодой и высокой относительной влажностью воздуха (Dickson et al., 1921; Абрамов, 1938; Andersen, 1948; Pasti, 1977). По данным китайских ученых (Сюй-Юнь-Чэн и Чень-Цзе-Лин, 1964), решающее значение в возникновении и развитии эпифитотий фузариоза колоса, вызываемых G.zeae, имеет количество дождливых дней с конца апреля до конца мая. В Венгрии эта связь проявляется при обилии осадков в мае-июне (Pasti, 1977, Kukedi,

1972, 1977). В этой связи большой интерес представляет сообщение A.L.Andersen (1948) о споропродуктивности одного зараженного колоса в условиях высокой влажности и температуре 20-25°С: через сутки образовалось 280-630 тыс.; через двое - 3-4 млн.; через трое суток - 12-14 млн. конидий гриба F.graminearum. При пониженной температуре образование конидий резко уменьшалось.

Вероятно, первым исследователем, связавшим заражение колоса F.graminearum со стадией цветения пшеницы был J.С.Arthur (1891), отметивший также рост распространенности болезни с удлинением продолжительности цветения.

Установлено, что при раннем заражении зерно становится легковесным с полной потерей всхожести (Наумова, 1970; Тупеневич и др., 1978). При заражении зерновки в молочную спелость она имеет пониженную всхожесть, в восковую, когда мицелий гриба локализован в основном в плодовой оболочке, зерно практически неотличимо от здорового. В случае заспорения зерновки в период от восковой до полной спелости мицелий гриба локализуется в основном в зародышевой (наиболее влажной) части зерновки (Абрамов, 1938; Нефедова, Иващенко, 1992). В этой связи Dayer L.B. различал 2 основных типа фузариозного поражения зерна: первичный и вторичный. При последнем проникший гриб локализован в плодовой оболочке, что слабо сказывается на всхожести семян. Однако Н.А.Наумова (1951) считает, что это может привести к гибели проростков. Сходные данные приводят и другие авторы (Семенов, 1973; Семенов, Федорова, 1984; Srobarova, 1984, 1987 и др.). Семена со скрытой формой инфекции образуются также при первичном фузариозе, на некотором удалении от явного очага заражения в колосе (Schroeder et al, 1963; Saur, 1984).

Скрытая форма фузариозного заражения семян широко распространена на Дальнем Востоке и является одной из причин снижения всхожести посевного материала (Конечный, Конечная, 1973).

На это указывали ранее Н.И. Абрамов (1938) и Э.Э. Гешеле (1956), предполагавшие продвижение грибов вверх по соломине из зараженных семян. Позже (Гешеле, Иващенко, 1975; Fransis; Burgess et al, 1977; Шипи-лова, 1994) это было доказано экспериментально. Другие авторы (Duthie, Hall, 1987) показали, что у озимой пшеницы продвижение инфекции из семян происходит, в основном, в осенний период.

По данным Т.А. Klein и L.W. Burgess (1987), высев непротравленных семян со скрытой зараженностью F. gramineárum приводит к белоколосо-сти растений, поэтому такие семена считаются источником скрытых потерь урожая (Мишустин, Трисвятский, 1963). В работах С. Anselme (1979; 1981) отмечается, что "при заражении партии зерна на 10% потери могут быть выше за счет снижения всхожести. Это согласуется с данными С.М. Тупеневича (1933), показавшего, что при посеве семян пшеницы, зараженных на 4%, изреживание посевов может составлять 20%. В последнее время обозначился повышенный интерес к проблеме прогнозирования уровня урожайности при зараженности семян фузариями (Jocgues, 1989; Терехов и др., 1991). Вместе с тем научное обоснование норм допустимой зараженности вызывает затруднение (Шипилова, 1994), поскольку в значительной степени зависит от экологических условий региона и видового состава возбудителей (Гешеле, 1949; Наумова, 1970; Горленко, 1970; Семенов, Федорова, 1984; Терехов и др., 1991).

Исследователи INRA пришли в выводу, что 10-20%-ная зараженность семян приводит к сходному недобору урожая, однако Duthie J A., Hall R (1987) установили зависимость: на каждый процент зараженности семян гибель всходов составляет 0,4%. Ими показано, что степень зараженности стеблей изменялась пропорционально зараженности зерна (г=0,89-0,97); при этом частота проникновения F. graminearum из семени в основание стебля составила 54-94%.

В связи с тем, что грибы р. Fusarium представляют опасность для многих полевых культур, с 1970 г. в Венгрии проводится государственный контроль за зараженностью семян и если она превышает 20%, семена выбраковываются (Караджова, 1989). На это также указывали М.В. Горленко (1970; 1972) и H.A. Наумова (1951), считавшие, что нельзя делать вывод о влиянии зараженности семян на всхожесть, поскольку все зависит от глубины проникновения грибницы и физиологических особенностей вида. Согласно представлениям Н.И. Сафроновой и А.Н. Холиной (1936) фуза-рии причиняют вред только в стадии проростков, не снижая всхожести семян, но здесь же отмечают наличие корреляции между всхожестью и зараженностью семян. Если В.И. Билай (1952) рассматривает влияние грибов p.Fusarium на всхожесть в связи с видовым составом, то другие авторы (Тупеневич, 1934; Тишков и др., 1964) уделяют большее значение условиям заражения и развития инфекции.

Типы поражения зерновых культур гри�