Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Биологические основы защиты картофеля в лесостепи Западной Сибири от основных почвенно-клубневых инфекций

Специальность 06.01.11 - защита растений

доктора сельскохозяйственных наук

Малюга Анна Анатольевна

Москва - 2008

Работа выполнена в отделе защиты растений Государственного научного учреждения Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства (ГНУ СибНИИЗХим) СО Россельхозакадемии

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Власенко Наталия Григорьевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, академик Россельхозакадемии, Захаренко Владимир Андреевич

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Лихачев Александр Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Дорожкина Людмила Александровна

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Защита диссертации состоится «___» ________ 2008 г. в _____ на заседании диссертационного совета Д 220.043.04 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет РГАУ - МСХА, т. (495) 976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан « » ________ 2008 г.

Размещен на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

картофель возбудитель инфекция защита

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Картофель является ценной продовольственной и технической культурой. Однако получению высоких и стабильных урожаев качественных клубней препятствует широкое распространение болезней, относящихся к группе почвенно-клубневых - ризоктониоз, фузариоз и фомоз, потери от которых могут достигать 45-80% (Коняева, Поскольный, 1987; Коняева, Чепрасова, 1987; Шалдяева, 2007). Современные тенденции развития защиты растений направлены на разработку и поиск экологически безопасных методов регулирования численности патогенов. С этой точки зрения первостепенное фитосанитарное значение приобретают сорта, сочетающие высокую потенциальную продуктивность и имеющие комплексный иммунитет к болезням и вредителям, возделывание которых позволило бы наиболее полно решать задачи энерго- и ресурсосбережения, охраны окружающей среды и управления агроэкосистемами. Но сортов картофеля, полностью отвечающих данным требованиям в отношении основных почвенно-клубневых инфекций, нет. В связи с этим возникает необходимость разработки для условий лесостепи Западной Сибири системы защиты растений от болезней, предполагающей комплексное использование наиболее устойчивых сортообразцов и различных приемов, обеспечивающих восстановление и активацию природных регуляторных механизмов, оптимизацию фитосанитарного состояния посадок, и позволяющих культуре более полно реализовать свой продуктивный потенциал.

Цель работы. Усовершенствовать защиту картофеля с учетом уточненного видового состава, биоэкологических особенностей и проявления вредоносности комплекса возбудителей основных болезней на основе использования и активизации устойчивости растений, адаптации к агроэкологическим и фитосанитарным условиям выращивания культуры в лесостепи Западной Сибири, обеспечивающей повышение урожая и качества клубней, экологизацию защитных мероприятий.

Задачи исследований:

· выявить и уточнить видовой состав, биоэкологические особенности возбудителей основных болезней картофеля в лесостепи Западной Сибири и определить антагонистическую активность штаммов бактерий рода Pseudomonas и торфогуминовых веществ к ним;

· оценить устойчивость районированных, перспективных и распространенных сортов картофеля к местным популяциям возбудителей почвенно-клубневых инфекций;

· улучшить фитосанитарное состояние картофеля за счет оптимизации регламентов применения биопрепаратов и биологически активных веществ различного происхождения;

· адаптировать к условиям региона некоторые элементы технологии возделывания для снижения вредоносности основных болезней картофеля;

· дать экономическое обоснование применения средств защиты растений при выращивании картофеля.

Исследования проводили в соответствии с тематическим планом выполнения НИР ГНУ СибНИИЗХим СО Россельхозакадемии, согласно государственных программ Россельхозакадемии: по проблеме 051.05 «Разработать и внедрить интегрированные системы защиты сельскохозяйственных культур от болезней в условиях интенсивных технологий возделывания растений в целях снижения потерь урожая, повышения его качества и охраны окружающей среды» по заданиям: 04.01.Н1 «Провести государственные испытания новых химических средств защиты растений и определить условия их применения в интегрированной защите зерновых и других сельскохозяйственных культур, в том числе в условиях хранения»), 03.Н «Разработать систему интегрированной защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней для усовершенствования зональных систем земледелия» и 01.08.Н. «Разработать комплекс мероприятий по защите картофеля и овощных культур от вредных организмов с целью получения экологически безопасной продукции в условиях северной лесостепи Приобья»; по проблеме 05. «Разработать методологию конструирования, технологи и системы поддержания агроэкосистем с оптимальной фитосанитарной обстановкой с использованием комплекса агротехнических, селекционно-генетических, биологических, химических и биоинженерных методов» и заданию (05.01)04.Н «Обосновать принципы формирования интегрированной защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков, адаптированной к агроэкологическим, фитосанитарным и хозяйственно-экономическим условиям Западной Сибири».

Научная новизна. Впервые в лесостепи Западной Сибири изучены видовой состав, морфолого-культуральные и биоэкологические особенности популяции Phoma exigua sp. Апробированы методы разделения вида Phoma exigua sp. на две формы и на основе этих методов определен новый для региона возбудитель фомоза картофеля Phoma exigua var. foveata. Уточнен видовой состав возбудителей сухой фузариозной гнили картофеля, определена распространенность отдельных видов и их агрессивность.

Приоритетно определена устойчивость районированных и распространенных в лесостепи Западной Сибири сортов картофеля к сибирским популяциям возбудителей основных почвенно-клубневых инфекций. На основании изучения антагонистической активности различных штаммов бактерий рода Pseudomonas и торфогуминовых препаратов по отношению к возбудителям ризоктониоза и сухих гнилей дано обоснование возможности их использования в системах защиты картофеля в условиях региона. Адаптированы приемы снижения вредоносности почвенно-клубневых инфекций с помощью биопрепаратов и биологически активных веществ, позволяющие экологизировать защиту картофеля от болезней.

Предложен комплекс приемов регулирования фитосанитарного состояния посадок культуры в отношении основных почвенно-клубневых инфекций (выращивание устойчивых сортов, внесение сбалансированного комплексного удобрения (NPK), применение биопрепаратов, торфогуминовых препаратов, малоопасных фунгицидов нового поколения, соблюдение оптимальных условий уборки и хранения), обеспечивающие повышение сохранности и урожайности картофеля.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. На основании полученных результатов разработана система оптимизации фитосанитарного состояния картофеля с основами биологизации, включающая использование устойчивых и толерантных сортов, удобрений, биопрепаратов, биологически активных веществ и малоопасных фунгицидов-протравителей, способствующая снижению потерь урожая в 1,5-2 раза. Выделены сорта с полевой устойчивостью к возбудителям основных почвенно-клубневых инфекций картофеля: к фомозу - Приекульский ранний, Невский, Пушкинец, Томич, Adretta, Cardinal, Eskort; к сухой фузариозной гнили - Зарево, Накра, Лина, Berlichingen, Невский; к ризоктониозу - Escort, Львовянка, Томич, Жуковский, Оредежский и Fresco, и рекомендованы в качестве источников устойчивости в селекционном процессе. Отработан и проверен наименее трудоемкий лабораторный метод, позволяющий по среднему радиусу язвы дать характеристику устойчивости клубней картофеля к возбудителям фомоза.

Результаты работы вошли составной частью в рекомендации и практические руководства: «Система защиты картофеля от болезней и вредителей в Новосибирской области» (2003); «Сорта картофеля для Новосибирской области. Продуктивность, устойчивость к болезням, скороспелость, лежкость» (2003); «Экологическое домостроение. Огород экодома» (2003); учебно-методическое пособие «Химические средства защиты растений и их применение на полях Сибири»(2007), а так же монографию «Сухие фомозно-фузариозные гнили клубней картофеля при хранении» (2007).

Защищаемые положения.

· уточненный видовой состав и биологические особенности комплекса возбудителей как основа для построения системы защиты картофеля в конкретных агроэкологических условиях;

· адаптированные к условиям лесостепи Западной Сибири, устойчивые и высокоурожайные сорта картофеля - основа благоприятного фитосанитарного состояния посадок культуры;

· экологизированная система защиты в период выращивания должна строиться на применении биологически активных веществ и биопрепаратов;

· биологическая и экономическая эффективность оптимизированных приемов защиты картофеля при выращивании и хранении.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзном совещании «Экологические (эпифитотиологические) основы защиты растений от болезней», Новосибирск (1990 г.); конференции «Экологические проблемы защиты растений», Ленинград (1990 г.); научно-практической конференции профессорско-преподавательского коллектива, научных сотрудников и аспирантов Новосибирского государственного аграрного университета и работников производства «Проблемы аграрной науки в условиях перехода производства к рынку», Новосибирск (1991 г.); на конференции посвященной 26-летию СО РАСХН, Новосибирск (1995 г.); на Первом съезде микологов России «Современная микология в России», Москва (2002 г.); на международных научно-практических конференциях: «Проблемы стабилизации и развития сельского хозяйства Казахстана, Сибири и Монголии», Алма-Аты (2000 г.); «АПК Сибири, Монголии республики Казахстан в ХХI веке», Улан-Батор (2001 г.); «Пища. Экология. Качество», Новосибирск (2004 г.); «Высокие технологии добычи, глубокой переработки и использования озерно-болотных отложений», Томск (2003 г.); «Аграрная наука - сельскохозяйственному производств Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана», Барнаул (2005 г.); «Научное обеспечения отрасли растениеводства в экстремальных условиях Сибири», Красноярск, (2006 г.); «Технологии создания биологических средств защиты растений на основе энтомофагов, микробов-антагонистов и применения их в открытом и закрытом грунта», Краснодар (2006 г.); на международной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Москва (2003 г.); на Всеукраїнської науково-практичної конференцiї «Екологiчнi дослiдження у промислових регiонах України», Днiпропетровськ (2005 р.); на научно-практическом семинаре «Системы природного (биологического) земледелия», Республика Горный Алтай (2005 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение отечественных прогрессивных технологий защиты растений, технологий и методов оценки побочных эффектов пестицидов», Санкт-Петербург (2006 г.); на научно-практической конференции «Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Крайнего Севера», Якутск (2006 г.).

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации отражены в журналах «Микология и фитопатология», «Защита и карантин растений», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», материалах международных и Всероссийских съездов и научно-практических конференций, а также трудах СО Россельхозакадемии, ГНУ СибНИИЗХим. По теме диссертации опубликовано 39 работ, в том числе в реферируемых журналах 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 282 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы, включающего 516 наименований, в том числе 202 - на иностранных языках, 7 приложений. Работа иллюстрирована 83 таблицами и 21 рисунком.

Содержание работы

Глава I. Защита картофеля от почвенно-клубневых инфекций: состояние и перспективы

Приведены результаты исследований, затрагивающие вопросы распространенности и вредоносности таких болезней как фомоз, сухая фузариозная гниль и ризоктониоз, а также видового состава и биоэкологических особенности их возбудителей. Проанализированная информация позволяет сделать вывод, что эти вопросы слабо изучены, что затрудняет разработку системы защиты картофеля в лесостепи Западной Сибири. Обсуждается возможность использования устойчивых сортов для снижения вредоносности фомозно-фузариозных гнилей и ризоктониоза. Агрессивность, широкая специализация и разнообразные способы передачи возбудителей данных заболеваний требуют комплексного подхода в борьбе с ними, включающего в себя использование наиболее устойчивых сортов, совершенствование технических приемов, применение биологически активных веществ, биопрепаратов и малоопасных фунгицидов-протравителей нового поколения. Делается вывод о необходимости изучения и использования этих базовых элементов в условиях региона, позволяющих эффективно оптимизировать фитосанитарную ситуацию при производстве картофеля.

Глава II. Объекты, условия и методы проведения исследований

В качестве основных объектов исследований были выделены картофель (Solanum tuberosum L.) сортов Berlichingen и Лина, а также основные болезни культуры, относящиеся к группе почвенно-клубневых инфекций: фомоз (Phoma exi-gua Desm. var. exigua и Phoma exigua Desm. var. foveata (Foister) Boerema), сухая фузариозная гниль (Fusarium spp.) и ризоктониоз (Rhizoctonia solani Kьhn.).

Период проведения исследований охватил все многообразие гидротермических условий. Четыре года (1988, 1991, 1994, 2005) можно охарактеризовать как умеренно-дефицитные по увлажнению; 1997 и 2003 гг. - дефицитные; 1989, 1999 гг. - остродефицитные; 1986, 1993, 1996, 2000 и 2001 гг. - умеренно переувлажненные; 1987, 1990, 1992, 1995, 1998, 2002 и 2004 гг. - умеренно увлажненные.

Почвенный покров стационара ГНУ СибНИИЗХим представлен типичным черноземом выщелоченным среднесуглинистым с агрохимической характеристикой пахотного слоя почвы (0-30 см): гумус (по Тюрину) 5,0%, общего азота 0,34% (по Кьельдалю), фосфора и калия (по Чирикову) 29,0 и 13,0 мг на 100 г почвы соответственно, рН = 6,7-6,8 (Кирюшин, Власенко, Йодко, 1991). Почвы опытного участка ГНУ СибНИИРС - дренированные выщелоченные черноземы средней мощности. Глубина гумусового горизонта около 40 см. Содержание гумуса в верхнем слое горизонта составляет 5,7-6,9% и с глубиной быстро уменьшается. Реакция почвы слабокислая и нейтральная (рН = 5,9-6,3).

Методики лабораторных экспериментов. Для выделения, определения видового состава возбудителей сухих гнилей, описания их морфолого-культуральных признаков, определения агрессивности, а также устойчивости к ним клубней различных сортов картофеля использовали методы, предложенные Р.М. Клейн, Д.П. Клейн (1974), В.И. Билай (1977), Ф.А. Поповым (1978), Г.Т. Бебре (1988); G.H. Boerema, 1967; 1976; C. Logan, A.A. Khan (1969), E. Langerfield (1974), R.R. Walker, G.C. Wade (1978), K. Olson (1987), R.A. Bain, J.H. Lennard, R.L. Wastie (1987).

Чувствительность возбудителей фомоза к тиабендазолу, антагонистическую активность штаммов бактерий рода Pseudomonas sp. и торфогуминовых препаратов к возбудителям ризоктониоза и сухих гнилей определяли стандартным методом (Голышин, 1970; Сэги, 1983; Методы экспериментальной микологии, 1982).

Определение потерь клубней картофеля от фомозно-фузариозных гнилей в зависимости от температуры почвы в период уборки и хранения, а также осеннего протравливания проводили в трехфакторном эксперименте (1986-1987 гг.) в контролируемых условиях холодильной камеры. На основе анализа многолетних данных почвенных температур (на глубине 0-20 см) в период уборки картофеля в Западной Сибири (Котлярова, 1981, Бурлака, 1978) для опыта были выбраны температуры +10,5 и +6,5^оC. Ультрамалообъемное опрыскивание фунгицидом Текто (90 мл/т) проводили не позднее 24 часов после уборки с расходом рабочей жидкости 2 л/т клубней. Контроль опрыскивали водой (2 л/т). Повторность опыта четырехкратная, масса образца 5 кг. После обработки клубни помещали в холодильные камеры с температурами +4 и +12^оС на 14 дней, а далее хранили при +4^оС до весны, после чего проводили клубневый анализ по ГОСТ 7001-91. Температуры основного и лечебного периодов были выбраны на основе рекомендуемых технологий хранения (Котлярова, 1981, Бурлака, 1978).

Методики полевых экспериментов. Полевые эксперименты проводили согласно методикам опытного дела (Доспехов, 1979; Методика исследований…, 1967) на полях стационара ГНУ СибНИИЗХим и ГНУ СибНИИРС в ОПХ «Элитное». Основные элементы технологии возделывания картофеля в опытах соответствовали общепринятым для данного региона (Бурлака, 1978). Густота посадки 35,7 тыс./га, схема посадки 0,70,4 м.

В полевых опытах учитывали количество выпадов всходов и их причин, определяли биологическую и общую урожайность, проводили анализ фракционного состава урожая, определяли распространенность ризоктониоза на клубнях. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения за культурой по общепринятым методикам (Методика исследований по культуре картофеля, 1967; Методические указания по оценке селекционного материала, 1980; Методы экспериментальной микологии, 1982), определяли заселенность почвы пропагулами гриба R. solani методом множественных почвенных таблеток (Henis et. al., 1978), проводили учеты пораженности растений картофеля R. solani (Frank, Leach, Webb, 1976), учитывали процент поврежденных и опавших столонов, показатели продуктивности растений картофеля (Методика исследований по культуре картофеля, 1967; Методические указания по оценке селекционного материала, 1980). Распространенность и вредоносность болезней изучали (1988-2001 гг.) в соответствии с ГОСТ 7001-91 по стандартным методикам (Методика исследований по культуре картофеля, 1967; Методические указания по оценке селекционного материала, 1980; Методы экспериментальной микологии, 1982).

Оценку устойчивости картофеля к ризоктониозу проводили в двухфакторном эксперименте (1997-2001 гг.) на искусственном почвенном инфекционном фоне, для создания которого использовали сибирскую популяцию R. solani (анастамозные группы AG 3 и 4). Наработку инокулюма гриба осуществляли по методикам J.O. Gaskill (1968) и Е.М. Шалдяевой (1990). Инфекционный фон R. solani заданной плотности создавали с использованием методики Н.М. Коняевой и её коллег (1996).

Влияние различных доз минеральных удобрений на вредоносность сухих гнилей и ризоктониоза картофеля оценивали соответственно в 1989-1990 и 1998-2000 гг. В первом случае перед посадкой локально в лунки вносили аммофоску в дозе N₉₀P₉₀K₉₀ по действующему веществу, во втором - в борозды смесь аммофоса и хлористого калия (N₄₀P₄₀K₈₀ и N₈₀P₈₀K₁₆₀). Контроль - без удобрений. Дозы внесения минеральных удобрений под культуру была выбрана на основе рекомендуемых для зоны исследований (Справочник агронома…, 1978; Справочник картофелевода…, 1983).

В эксперименте с фомозно-фузариозными гнилями отобранные клубни стерилизовали с поверхности в 0,5% растворе KMnO₄ в течение 15 минут и помещали в камеру с температурой +4…+5^оС на неделю для снижения их устойчивости к фомозу и фузариозу. Затем клубни инокулировали культурами грибов F. sambucinum и P. exigua var. foveata по методике C. Logan и А.А. Khan (1969) и хранили при +4…+5^оС. Через 1,5 месяца клубни с симптомами поражения отбирали для опыта. Повторность опыта четырехкратная, площадь делянки 5,25 м². Клубни нового урожая хранили до весны для определения распространенности сухих гнилей.

В эксперименте с ризоктониозом заселенность почвы возбудителем составляла 24,2-25,7 пропагул/100 г почвы, распространенность склероций на клубнях -от 7 до 15%. Клубни стерилизации не подвергали. Размер делянки 14,0 м².

Изучение вредоносности фомоза в период вегетации при различной зараженности семенных клубней проводили в двухфакторном эксперименте (1991-1992 гг.), где изучали влияние степени распространенности пуговичной гнили в посадочных клубнях и протравливания клубней препаратом Текто-450, КС (240 мл/т клубней) на вредоносность фомоза в период вегетации при передаче возбудителя болезни через семенной материал. Для исследований использовали естественно зараженные пуговичной гнилью клубни картофеля, на основе которых формировали посадочные партии с зараженностью 100, 50, 25 и 12,5%. Половину семенного материала перед посадкой обеззараживали путем погружения их в рабочую суспензию фунгицида с экспозицией 20 минут. Повторность опыта четырехкратная, площадь делянки 8,4 м².

Оценку эффективности осеннего ультрамалообъемного протравливания клубней Бенлатом с нормой расхода 50, 100, 250, 500 г/т; Текто - 60, 90, 240 мл/т; Витаваксом-200 (500 г/т); ТМТД (2 кг/т); Поликарбацином (1,3 кг/т) в борьбе с фомозно-фузариозными гнилями хранения и ризоктониозом в период вегетации проводили в 1986-1989 гг. Образцы картофеля массой 20 кг, в четырехкратной повторности, опрыскивали фунгицидами и хранили в закроме в массе картофеля. Весной клубни анализировали на пораженность гнилями (ГОСТ 7001-91), а здоровые высаживали в полевом опыте для изучения последействия пестицидов на возбудителя ризоктониоза и урожайность. Размер делянок 16,8 м², повторность четырехкратная.

Эффективность применения Бинорама и торфогуминовых веществ изучали в 1998-2005 гг. на двух фонах минерального питаниях: без удобрений и с внесением N₄₀P₄₀K₈₀ (локально перед посадкой в борозды). Размер делянки 14,0 м², повторность трехкратная. Распространенность склероций ризоктонии в посадочном материала составляла от 13,4 до 34,8%, численность возбудителя в почве перед посадкой - 24,2-25,7 пропагул/ 100 г почвы. Расход рабочей жидкости 300 л/т семенных клубней и 300 л/га посадок.

Предпосадочную обработку клубней препаратами Максим 0,25 КС (норма расхода 400 мл/т клубней) и Бинорам (75 мл/т, титр 2,5х10¹⁰) проводили методом погружения в рабочие растворы, экспозиция 20 минут. В производственном опыте с Бинорамом клубни протравливали весной в день посадки, вегетирующие растения обрабатывали в фазу бутонизация - начало цветения. Площадь под вариантом опыта 1 га.

Весеннюю обработку клубней Гуматом натрия (0,022%-й раствор гуминовых кислот); Оксигуматом (0,01%-й раствор гуминовых кислот); Оксигуматом с микроэлементами (0,0095%-й раствор гуминовых кислот); Оксидатом (0,0075%-й раствор гуминовых кислот) осуществляли методом погружения в рабочие растворы с экспозицией 20 минут. Опрыскивание клубней теми же препаратами проводили перед посадкой, а растений картофеля в фазу бутонизация - начало цветения.

Для статистической обработки данных лабораторных и полевых экспериментов использовали дисперсионный, ковариационный и корреляционный анализ, а также метод главных компонент с использованием пакетов прикладных программ СНЕДЕКОР и STATISTICA (Доспехов, 1979; Лакин, 1990; Сорокин, 1992; Боровиков, 2003).

Расчет экономической эффективности проводили общепринятым методом с использованием соответствующих нормативов (Типовые нормы выработки на механизированные…, 1986; Типовые нормы выработки и расхода…, 1989; Типовые нормы выработки на работы…, 1989; Типовые нормы выработки на стационарные…, 1988; Типовые нормы выработки и расхода топлива…, 2000; Организация производства…, 2002).

Глава III. Видовой состав и биоэкологические особенности

возбудителей основных почвенно-клубневых инфекций картофеля

При изучении видового состава возбудителей фузариозной гнили нами было определено, что наиболее распространены грибы F. sambucinum (34,3%) и F. sambucinum var. minus (40,4%). Распространенность F. sambucinum var. ossicolum, F. solani и F. solani var. coeruleum составляла 6,2, 9,5 и 7,9%, соответственно, а таких видов как F. gibbosum, F. oxysporum var. orthoceras и F. sporotrichiella - по 0,6%. Виды F. sambucinum var. ossicolum, F. solani var. coeruleum, F. oxysporum var. orthoceras, F. sporotrichiella ранее как возбудители сухой гнили в Западной Сибири не отмечались. Среди штаммов F. sambucinum и F. sambucinum var. minus преобладала группа агрессивных (70%), но встречались также мало-, средне- и сильноагрессивные. F. sambucinum var. minus более агрессивен, чем F. sambucinum (средний индекс поражения соответственно 58,3 и 52,9%, средняя ошибка опыта 5,0%), а более агрессивные штаммы имели большую частоту заражения. Таким образом, преобладание в популяциях основных возбудителей сухой фузариозной гнили агрессивных штаммов способствует значительным потерям клубней картофеля в период хранения.

На основании изучения биохимических и морфолого-культуральных признаков гриба P. exigua sp. (табл. 1) впервые сибирская популяция была разделена на две разновидности. Нами было установлено, что, возбудителем фомозной гнили в регионе являются не только P. exigua var. exigua, но и P. exigua var. foveata, соотношение которых с течением времени изменяется в сторону увеличения второй разновидности, более патогенной и агрессивной (от 20 до 60%) (Малюга, 1993; Пилипова и др., 2001; Заверткина, 2003).

Таблица 1 - Основные внутривидовые различия сибирских штаммов P. exigua sp.

Как показали наши исследования, в отличие от европейской, местная популяция гриба существует в более широком диапазоне температур (от +5 до +26^оС), что обусловлено её приспособленностью к существованию в климатических условиях региона. Для роста сибирских изолятов P. exigua sp. оптимальной является температура +22^оС. По скорости роста мицелия у P. exigua var. exigua и var. foveata можно выделить несколько групп, имеющих свои температурные оптимумы (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Оптимумы роста для различных групп штаммов внутри формы var. exigua

Рис. 2. Оптимумы роста для различных групп штаммов внутри формы var. foveata

Такие различия среди штаммов внутри популяции P. exigua sp. позволяют сохранять стабильность ростовых процессов мицелия при широком диапазоне температур в период паразитирования гриба. Наличие в популяции штаммов, имеющих значительную скорость роста при +10…+15^оС, дает возможность грибу развиваться вместе с проростками картофеля в период всходов. Все это способствует успешному заражению патогеном ткани клубней в период хранения и растений картофеля в течение вегетационного периода в условиях резкого колебаниями температур, свойственного Западной Сибири.

В условиях искусственного заражения обе формы гриба особенно агрессивны при низких температурах. Средний диаметр язв, образуемых на клубнях var. exigua при +4…+5^оС, составлял 20,04 мм, а при +20…+22^оС - 7,41 мм; для разновидности var. foveata - 20,80 и 13,22 мм, соответственно. Некоторые изоляты, не проявлявшие агрессивность при +4…+5^оС, становились агрессивными при +20…+22^оС, что свидетельствует о неоднородности популяции по требованиям к температуре и способствует адаптации патогена к изменяющимся условиям окружающей среды.

У штаммов сибирской популяции возбудителя фомоза Phoma exigua sp. была выявлена резистентность к тиабендазолу. Рост большинства штаммов полностью подавлялся 29 мкг/мл действующего вещества в среде, но 12,5% изолятов были устойчивы к нему. Они были не патогенными или обладали низкой патогенностью к картофелю, что делает возможным формирование резистентных форм в популяции возбудителя в Сибири.

Нами было установлено, что в лесостепи Западной Сибири на последующее развитие (r = 0,5) и распространенность (r=0,7) фомоза на клубнях картофеля в период их хранения оказывают осадки, выпавшие в третьей декаде июля - августе.

Таким образом, неоднородность природной популяции патогена по морфолого-культуральным, биохимическим и биоэкологическим признакам, наличие внутривидовой дифференциации, свидетельствует об эволюции паразитических свойств гриба P. exigua sp.

Обобщение данных Е.М. Шалдяевой и Ю.В. Пилиповой (1996; 1998; 2004; 2005; 2007) по R. solani показало, что сибирская популяция почвенного происхождения и паразитирующего на растениях и клубнях картофеля в основном представлена анастомозной группой Ag 3. Изучение биологических особенностей изолятов гриба, относящихся к этой группе, показало их неоднородность по морфолого-культуральным, фитотоксическим свойствам, а также по скорости роста при разных температурах. Авторы отмечали, что в изоляты R. Solani, выделенные из стеблей и углубленной пятнистости, обладают повышенной способностью к росту при широком диапазоне температур (+7...+30°С), и дифференцируются по фитотоксичности (с отбором наиболее токсичных изолятов). Значительная скорость роста гриба при +14°С способствует заражению проростков картофеля в период всходов. Изоляты, выделенные из склероций на клубнях, более резко теряют способность к росту, что свидетельствует о постепенном переходе патогена в состояние покоя. В этот период популяция в большей мере стабильно сохраняет фитотоксическую активность (от 35,6 до 49,9%) и обладает прогрессирующей способностью к затуханию ростовых процессов, особенно при высокой (более +27°С) температуре. Это позволяет R. solani (AG 3) успешно паразитировать на растениях картофеля в резко континентальных условиях Сибири, где наблюдается резкий перепад температур в течение вегетационного периода.

Уточнение видового состава возбудителей основных почвенно-клубневых инфекций, их агрессивности и патогенности, резистентности к фунгицидам, а также требований к температуре и влажности позволяет оценивать устойчивость сортов к ним, разрабатывать технологии защиты картофеля и его хранения, обеспечивающие наибольшую сохранность урожая, и, в определенной степени, прогнозировать распространенность болезней. Все это создаёт фундамент для успешной защиты культуры от ризоктониоза и фомозно-фузариозных гнилей в условиях региона.

Глава IV. Распространенность и вредоносность основных почвенно-клубневых инфекций картофеля

В лесостепи Западной Сибири в комплексе гнилей, поражающих картофель в период хранения, преобладают сухие фомозно-фузариозные гнили (до 73%). В годы, наиболее благоприятные для их развития, пораженность клубней неустойчивых сортов достигает 30-86%.

В наших исследованиях было показано, что посадка клубнями, зараженными возбудителями сухих гнилей, приводит к увеличению выпадов растений и задерживает их развитие. На течение патологического процесса значительно влияют погодные условия вегетационного периода (доля влияния 80%). Так, засуха и высокие температуры 1989 г. обусловили большее количество выпадов при заражении клубней патогенами (F. sambucinum - 10,6%, P. exigua var. foveata - 5,8%, совместно F. sambucinum и P. exigua var. foveata - 23,7%) по сравнению с благоприятными условиями достаточного увлажнения 1990 г., когда их количество снизилось до 6,0; 2,0 и 1%, соответственно (рис. 3). Наибольшее влияние погодные условия оказывают на развитие смешанной инфекции. Температура почвы около +20°С, наблюдаемая на глубине заделки клубней в период всходов в 1989 г., усилила вредоносность совместной инфекции. В 1990 г. температура около +15°, очевидно, способствовала антагонизму между F. sambucinum и P. exigua var. foveata и поэтому выпады не были столь значительными.

Задержка роста и развития растений картофеля, выращенных из заражённого семенного материала, составляла 10-40%, уменьшение стеблестоя - 8-12%.

НСР₀₅: 1998 г. - 10,4; 1990 г. - 0,7

Рис. 3. Влияние заражения клубней сорта Berlichingen различными возбудителями сухих гнилей на всхожесть картофеля (1989-1990 гг.)

Выпады всходов, задержка развития растений, латентное течение болезни отразились на урожайности и сохранности картофеля нового урожая (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние зараженности посадочных клубней картофеля сорта Berlichingen на урожайность культуры

Фомозно-фузариозная инфекция семенных клубней существенно снизила урожайность при любом увлажнении (в среднем за два года 10%), тогда как условия засухи увеличивают восприимчивость картофеля к фузариозной гнили и в этом случае теряется 12% урожая.

Зараженные возбудителями сухих гнилей семенные клубни способствуют передаче данных заболеваний из сезона в сезон, и в результате потери в период хранения возрастают в 1,5-2,0 раза (табл. 5).

Таблица 5 - Распространенность сухих гнилей на клубнях нового урожая сорта Berlichingen, % (средние за 1989-1990 гг.)

Таким образом, следствием значительной зараженности посадочного материала сухими гнилями в регионе в период хранения является существенная потеря урожая картофеля, величина которой является интегрированным показателем, включающим ряд составляющих, различающихся в зависимости от условий года, биологических особенностей возбудителя, степени зараженности клубней и партий картофеля, устойчивости или толерантности сорта.

Также культура в регионе ежегодно и повсеместно поражается ризоктониозом, распространенность которого на клубнях различных сортов варьирует от 11,4 до 81,4%. Нами было установлено, что менее всего заболевание поражает клубни картофеля среднеранних сортов. В большей степени склероции распространены на раннеспелых сортах (в среднем 34,8%), тогда как на среднеранних, среднеспелых и среднепоздних данный показатель в 1,2-1,5 раза ниже. Таким образом, заселенность семенного материала ризоктониозом зависит от иммунных свойств сорта и его скороспелости. Картофель ранних сроков созревания в большей степени требует проведения защитных мероприятий от черной парши.

Обобщение исследований Ю.В. Пилиповой и Е.М. Шалдяевой (1996; 1998; 2004; 2005; 2007) показало, что в патогенезе ризоктониоза большую роль играет почвенная инфекция. Однако отмечено, что на первых этапах развития болезни более важное значение имеет клубневой инокулюм. При совместном механизме передачи возбудителя характерна значительная интенсивность патологического процесса и отсутствие существенных различий, что указывает на ведущую роль почвенного инокулюма по сравнению с клубневым. При заселенности почвы грибом R. solani ниже порога вредоносности увеличение степени инфицирования посадочного материала повлекло за собой повышение (в 1,2-2,7 раза) количества клубней нового урожая, заселенных склероциями. При передаче пропагативных структур через почву распространенность склероций была еще выше и составила 31,1%. В то же время совместное действие клубневой и почвенной инфекции не увеличивало данный показатель по сравнению с почвенной. Таким образом, стратегия защиты картофеля от данного заболевания должна быть в первую очередь направлена на снижение исходной численности возбудителя ниже порога вредоносности не только на клубнях, но и в почве.

Глава V. Устойчивость сортов картофеля к возбудителям основных почвенно-клубневых инфекций

Выведение и внедрение в производство устойчивых к фомозу, фузариозам и ризоктониозу сортов картофеля может быть одним из наиболее эффективных, экологически безопасных и малозатратных методов защиты культуры от данных болезней.

Проведенная нами лабораторная оценка устойчивости клубней к обеим разновидностям фомоза показала, что ею обладают сорта Приекульский ранний, Невский, Пушкинец, Томич, Adretta, Cardinal, Eskort. Анализ происхождения выделившихся сортов позволил предположить, что источниками устойчивости могут выступать такие родительские формы, как Early Rose, Fransen, Jaune d'Or, а также дикие виды Solanum andigenum и S. demissum. С помощью метода главных компонент было выяснено, что для характеристики устойчивости клубней картофеля к возбудителям фомоза достаточно использовать один показатель - средний радиус язвы.

Сортов, устойчивых к возбудителям сибирской популяции фузариоза, нами не обнаружено. Среднеустойчивы сорта Лина, Накра и Berlichingen. Источниками устойчивости могут быть такие сорта, как Bekra, Irich Cobbler и Pepo (1919 г.), а также S. andigenum, S. demissum, S. demissum, S. rubinii, S. chacoense, S. kesselbrenneri, которые использовали при получении изученных сортов и гибридов.

Исследования, проведенные нами на искусственном инфекционном фоне, показали, что к образцам, обладающим оптимальным сочетанием продуктивности, устойчивости и выносливости к местной популяции R. Solani, можно отнести сорта Жуковский ранний, Львовянку, Томич, Оредежский, Escort и Fresco. Анализ их происхождения показал, что вероятнее всего источниками устойчивости в этом случае являются дикие виды S. demissum, S. andigenum, S. chacoense и S. stoloniferum, а также некоторые устойчивые сорта Katahdin и Golden Wonder.

Таким образом, групповой устойчивостью к почвенно-клубневых инфекциям обладают сорт Невский (средне поражаемый возбудителями фомозно-фузариозных гнилей), а также Escort и Томич (устойчивы к ризоктониозу и фомозу). Выделившиеся сорта, а также некоторые дикие виды, следует использовать для получения новых сортов и гибридов, обладающих повышенной устойчивостью к фомозу, сухой фузариозной гнили и ризоктониозу.

Глава VI. Антагонистическая активность штаммов Pseudomonas fluorescens и торфогуминовых веществ по отношению к возбудителям основных почвенно-клубневых инфекций

Лабораторная оценка, проведенная нами, показала, что по отношению к возбудителям почвенно-клубневых инфекций у штаммов бактерий P. fluorescens наблюдается в разной степени выраженный антагонизм. Бактериальные клетки с титром 1х10⁷ подавляли линейный рост возбудителей фомоза, фузариоза и ризоктониоза на 50-80%, и по действию на них имели четко выраженную специализацию. Так как на картофеле обычно встречается комплекс различных болезней, для борьбы с ним предпочтительно использовать смеси штаммов, состоящих из изолятов, активных к каждому возбудителю в отдельности - и в сумме к их комплексу, при этом необходимо учитывать их совместимость и взаимоотношения между собой. Исследования выявили, что в смесях штаммов псевдомонад присутствуют три типа отношений между организмами: индифферентные, антагонистические, синергические.

Изучение антагонистической активности торфогуминовых веществ показало, что гуминовые кислоты при концентрации их в растворе от 0,1% и выше полностью подавляют рост мицелия R. solani. Гумат натрия в концентрации 0,45% полностью ингибировал рост P. exigua var. foveata, а в концентрации 0,045% - на 22-31% . В первом случае также наблюдали сначала подавление, а затем достоверное ограничение роста P. exigua var. exigua и F. sambucinum var. minus. Оксидат, оксигумат и оксигумат с микроэлементами в десятых долях процента полностью прекращали рост возбудителей или значительно ограничивали его (оксидат в отношении P. exigua var. exigua). Такой же эффект наблюдали у оксидата и оксигуматов при концентрации 0,02 и 0,002% в отношении F. sambucinum var. minus и возбудителей фомоза.

Таким образом, антагонистические свойства бактерий рода Pseudomonas и торфогуминовых веществ дают возможность использования их в борьбе с почвенно-клубневыми инфекциями, что позволяет не только расширить ассортимент экологически безопасных средств защиты растений картофеля от болезней, но и сохранить структуру агробиоценозов, а также повысить их устойчивость.

Глава VII. Оптимизация фитосанитарного состояния картофеля в отношении основных почвенно-клубневых инфекций

В лесостепи Западной Сибири вредоносность возбудителей почвенно-клубневых инфекций проявляется в увеличении количества выпадов всходов и торможении развития растений, что отражается на урожайности культуры. Однако оптимизация минерального питания картофеля способствует повышению устойчивости растений к возбудителям сухих гнилей и увеличивает урожайность культуры.

Так, нами было установлено, что при заражении посадочного материала P. exigua var. foveata или совместно F. sambucinum и P. exigua var. foveata внесение под картофель азота, фосфора и калия приводило к снижению распространённости фомозно-фузариозных гнилей в 1,6 раза, фузариозной сухой гнили - в 1,3 раза, фомоза - в 2 раза в период хранения (рис. 4).

НСР₀₅ по фактору: удобрение - 1,0; возбудитель - 1,5

Рис. 4. Влияние минерального удобрения на урожайность картофеля сорта Berlichingen при заражении посадочных клубней возбудителями сухих гнилей

Минеральные удобрения в дозах N₄₀P₄₀K₈₀ и N₈₀P₈₀K₁₆₀ уменьшали поврежденность стеблей и столонов ризоктониозом в 1,2-2,0 раза (табл.6), а также повышали качество нового урожая. В первом случае количество здоровых клубней в весовом эквиваленте было на 18,5, а во втором - на 11,6% больше, чем на неудобренных делянках. Наблюдалось снижение распространенности различных форм ризоктониоза в 1,3-1,8 раза, а фузариозной гнили - в 2,7 и 1,5 раза, соответственно. Таким образом, удобрения способствуют не только ускорению роста растений, но и в значительной степени улучшают фитосанитарное состояние посадок картофеля в период вегетации, а также и клубней нового урожая в отношении ризоктониоза и сухих гнилей.

Таблица 6 - Влияние минеральных удобрений на развитие ризоктониоза на растениях картофеля сорта Лина в период вегетации, % (средние за 1998-2000 гг.)

В связи с тем, что жизненный цикл возбудителя фомоза характеризуется передачей его через посадочный материал картофеля, важнейшим показателем его качества является наличие в нем больных клубней. В лесостепи Западной Сибири при передаче возбудителей фомоза через клубни первой составляющей вредоносности являются выпады всходов (доля влияния фактора 97,1%) (табл. 7).

Таблица 7 - Показатели выпадов всходов картофеля сорта Berlichingen (средние за 1991-1992 гг.)

Инфицирование посадочных клубней приводит к тому, что количество растений, находящихся в определенной фазе развития, меньше на 6-24% по сравнению с контролем, особенно при сильно зараженном семенном материале. Доля влияния данного фактора на развитие растений в период всходов составляла 19-39%, в фазу бутонизации - 56-74 и цветения - 49-69%.

Выпады всходов, задержка развития растений, латентное течение болезни - все это влияет на урожайность картофеля. Потери урожая, определяемые степенью зараженности семенного материала фомозом, увеличивались с 9 до 64% по мере возрастания количества больных клубней (табл. 8), а распространенность гангрены в новом урожае увеличивалась на 7-16%. Доля влияния фактора зараженности на изучаемые показатели составляла 95-97%.

Таблица 8 - Вредоносность фомоза в зависимости от уровня зараженности семян картофеля сорта Berlichingen (средние за 1991-1992 гг.)

Если принять значимые потери урожая за 10-15%, то, предположительно, порог вредоносности фомоза при передаче возбудителей через клубни для сорта Berlichingen находится на уровне 12,5%. Сократить потери картофеля можно, если не допускать к посадке партии, где распространенность заболевания выше порога вредоносности, а также проводить предпосадочное протравливание семенных клубней фунгицидами. Весенняя обработка инфицированного посадочного материала Текто-450, КС увеличивала всхожесть культуры на 7%, ускоряла прохождение фаз развития, снижала потери урожая на 6-15%. Таким образом, весенняя обработка клубней защитными составами позволяет снизить потери урожая культуры, как в период вегетации, так и хранения.