Чернота зародыша яровой пшеницы и ограничение ее развития в условиях лесостепи Приобья

На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

КИРИЧЕНКО  Альбина Александровна

 

 

ЧЕРНОТА ЗАРОДЫША ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ОГРАНИЧЕНИЕ  ЕЁ РАЗВИТИЯ  В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ  ПРИОБЬЯ

 

 

06.01.11 –  защита растений

 

Автореферат

диссертации на соискание  ученой степени 

кандидата сельскохозяйственных наук

 

 

 

 

 

 

 

Курган – 2008

Работа выполнена в  ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный  аграрный университет»

 

 

Научный руководитель:                          доктор биологических наук

Торопова Елена  Юрьевна

 

 

 

Официальные оппоненты:                     доктор сельскохозяйственных наук

Ашмарина Людмила  Филипповна

 

 

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент 

Усольцев Юрий Александрович

 

 

Ведущая организация:                              ГНУ «Курганский НИИ сельского     хозяйства»

 

 

 

 

Защита состоится « 3 » июля 2008 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета КМ 220.039.01 при ФГОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева»

 

Адрес: 641300, Курганская область, Кетовский район, п. КГСХА, сельхозакадемия, зал заседаний ученого совета

 

 

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С. Мальцева

 

 

Автореферат разослан «27» мая 2008 г.

 

 

 

 

Ученый секретарь 

диссертационного совета                Маковеева Н.Н.

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность  темы. Яровая пшеница – ведущая зерновая культура России. В общем валовом сборе товарного зерна в Российской Федерации яровая пшеница Западной Сибири составляет 30% (Жученко, 2000).

В условиях интеграции России в международный рынок одним из показателей товарности зерна является его чистота от черноты зародыша. Вредоносность этого заболевания проявляется в физиологической недозрелости, низкой энергии прорастания и всхожести семян. Это ведет к гибели всходов, изреживанию  посевов, отмиранию продуктивных стеблей и белоколосости (Чулкина, 1985; Степановских, 1988). В результате происходит снижение урожайности пшеницы, а полученные семена не могут быть проданы или реализуются по более низкой цене.

Возбудителями черноты зародыша яровой пшеницы являются Bipolaris sorokiniana Sacc. и грибы рода Alternaria, которые являются основными токсикогенными грибами, поражающими вегетирующие растения и зерно в Западной Сибири (Торопова, 2005). Однако биологические особенности альтернариозов и гельминтоспориозов семян современных сортов изучены в регионе недостаточно. Актуальность наших исследований обусловлена так же значительным ростом в последние годы фитотоксичности грибов рода Alternaria и отсутствием рекомендаций по контролю альтернариозов. В связи с этим, грибы рода Alternaria требуют изучения как опасный для человека и животных фитопатогенный объект (Соколов и др., 1994; Монастырский, 2000; Санин, 2004; Ганнибал, 2006).

Цель исследований – изучение распространенности и вредоносности черноты зародыша яровой пшеницы в лесостепи Приобья, а также разработка мер ограничения развития болезни с учетом ее этиологии и биологических особенностей возбудителей.

Задачи исследований:

- изучение развития  и распространенности черноты зародыша на современных сортах яровой пшеницы в Новосибирской области, уточнение этиологии заболевания и вредоносности компонентов патогенного комплекса;

- изучение морфологокультуральных, паразитических и эпифитотиологических  особенностей возбудителей заболевания;

- оценка эффективности  фундаментальных (сорт, предшественники), профилактических (калибровка, предпосевной  прогрев) и оперативных (протравители) мер борьбы с чернотой зародыша  яровой пшеницы.

Научная новизна  исследований. Установлено значительное развитие, распространенность и вредоносность черноты зародыша на 86 семенных партиях 22 современных районированных сортов яровой пшеницы. Уточнен видовой состав заболевания в регионе, определены количественные соотношения компонентов патогенного комплекса зерна и локализация фитопатогенов по органам зерновок сортов яровой пшеницы. Проведено сравнительное исследование коллекции штаммов Bipolaris sorokiniana и Alernaria tenuissima по показателям скорости радиального роста мицелия,

интенсивности споруляции, фитотоксичности, длительности выживания в почве. Выявлена динамика заселения генеративных органов яровой пшеницы фитопатогенами в полевых условиях.

Проведена оценка устойчивости сортов и селекционных образцов яровой пшеницы к черноте зародыша, изучена  роль предшественников, калибровки, обогрева и современных протравителей семян в подавлении развития и вредоносности заболевания. 

Практическая значимость. Выявлена высокая распространенность и вредоносность заболевания в лесостепи Новосибирской области. Установлено, что возбудителями черноты зародыша являются Bipolaris sorokiniana Sacc. Shoem. и Alternaria tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire.  Проведено биологическое обоснование мониторинга, прогноза и систем контроля черноты зародыша. Выявлены устойчивые к заболеванию сорта (Омская 28, Алтайская 92, Терция) и сортообразцы яровой пшеницы. Показана высокая эффективность фитосанитарных предшественников (кукуруза, пар и пласт многолетних трав) и приемов предпосевной подготовки семян (калибровка, прогрев, протравливание витаваксом 200ФФ (1,5 л/т), премисом 200 (0,2 л/т), раксилом (0,5 л/т)) в контроле заболевания в регионе.

Положения, выносимые на защиту:

1) Высокая распространенность  и вредоносность черноты зародыша  яровой пшеницы в регионе, вызванной Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. и Alternaria tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire.

2) Значительное внутрипопуляционное  разнообразие A. tenuissima  по сравнению с B. sorokiniana по морфологокультуральным, паразитическим и эпифитотиологическим признакам, обусловливающее необходимость дифференцированного подхода к мониторингу, прогнозу и контролю заболевания с учетом его этиологии.

3) Комплекс фундаментальных  мероприятий (устойчивые сорта,  предшественники) и приемов предпосевной  подготовки семян (калибровка, прогрев, протравливание), обеспечивающий снижение развития и вредоносности черноты зародыша.

Апробация работы. Основные положения диссертации апробированы на международных и региональных научно-практических конференциях               (г. Новосибирск, 2005; г. Омск, 2006; г. Новосибирск, 2006; г. Абакан, 2006; Великие Луки, 2007; г. Красноярск, 2007; г. Москва, 2007). Работа была удостоена призового места на «Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ», получен грант президента РФ по приоритетной национальной программе «Образование», 2007 г.

Личный вклад  соискателя. Автор диссертации, являясь исполнителем тематики исследований ФГОУ ВПО НГАУ № 01.200 11 3933 «Совершенствование систем защиты растений от вредных организмов на эпифитотиологической основе», принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, самостоятельно проводил опыты и наблюдения в полевых и лабораторных условиях, обобщал и анализировал экспериментальные данные.

Публикация  результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов, включая 1 статью в рецензируемом журнале.

Объем и структура  работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 198 наименований, в том числе 21 – иностранных авторов. Работа изложена на 148 страницах, содержит 36 таблиц, 30 рисунков, 9 приложений. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору Е.Ю. Тороповой.

 

СОДЕРЖАНИЕ  РАБОТЫ

1 Условия, объекты и методы исследований

Полевые исследования выполнены в хозяйствах лесостепной зоны Новосибирской области. Годы исследований (2002-2007) характеризовались разнообразием погодных условий. Периоды вегетации 2002 - 2004 гг. были теплыми и влажными, благоприятными для развития и распространения вредных организмов. Жаркая и сухая погода вегетационного периода 2005-2006 гг. способствовала передаче A. tenuissima воздушно-капельным путем, но сдерживала поражение яровой пшеницы B. sorokiniana. Погодные условия 2007 г. были умеренно прохладными и влажными, благоприятными для заражения колосьев фитопатогенами.

К объектам исследований отнесены сортообразцы и районированные в Западной Сибири сорта яровой пшеницы, возбудители черноты зародыша: B. sorokiniana и A. tenuissima; химические препараты для протравливания семян.

Полевые опыты закладывали в 4-х кратной повторности. Площадь делянки 10 м².

Опыт 1 (сроки заражения): сорт Новосибирская 29 - 120 га, сорт Саратовская 29 - 90 га, сорт Алтайская 98 - 96 га.

Опыт 2 (протравители семян): 1. Контроль (без обработки); 2. Раксил (0,5 л/т) 3. Премис ( 1,2 л/т); 4. Витавакс 200ФФ (1,5 л/т); 5. Винцит (1,5 л/т); 6. ТМТД (1,5 л/т).

Наблюдения и учеты: густота стояния растений, учет элементов структуры урожая, учет корневой гнили дифференцированно по органам, оценка зараженности семян чернотой зародыша, фитоэкспертиза семян методом рулонов, (Тропова, 1959; Методика полевых опытов …, 1971; Методика учета развития обыкновенной корневой гнили дифференцированно по органам… Чулкина, 1972;. Фитоэкспертиза семян методом рулонов, ГОСТ12044-93; Чулкина и др., 2000).

Лабораторные  и вегетационные эксперименты проведены по соответствующим общепринятым методикам (Наумова, 1970; Основные методы фитопатологических исследований, 1974; Методы выделения возбудителей …, 1981; Методы экспериментальной микологии, 1982; Журбицкий, 1988).

 

Экономическая и биоэнергетическая  оценка защитных мероприятий рассчитывалась по методике, принятой в НГАУ (2005).  Статистическая обработка данных проводилась методом дисперсионного, вариационного, корреляционного анализов (Доспехов, 1985) с использованием пакета программ SNEDECOR (Сорокин, 1992).

2. Распространенность  и вредоносность черноты зародыша

Результаты оценки фитосанитарного  состояния 86 партий семян в течение 4 лет (таблица 1) показали, что развитие черноты зародыша в регионе ежегодно превышало порог вредоносности  до 7,8 раз, что свидетельствует о  высокой значимости заболевания  в Новосибирской области.

Таблица 1 - Фитосанитарное состояние семян яровой пшеницы  в Новосибирской области по годам

Год	Число партий в анализе	Зараженность семян патогенами, %		Чернота зародыша, %
				развитие		распространение
		Alternaria spp.	Bipolaris sorokiniana	амплитуда	среднее	амплитуда	среднее
2003	17	48,0	19,7	0,9-15,4	9,1	1,3-36,7	15,7
2004	22	53,3	5,6	2,8-39,3	4,7	3,0-18,0	9,4
2005	21	47,0	5,7	1,9-11,5	5,8	1,3-30,3	11,7
2006	26	31,9	2,4	0,7-11,4	4,3	0-27,0	9,4
Всего, среднее	86	45,1	8,4	0,7-39,3	6,0	0-36,7	11,6

 

Доминирующим компонентом патогенного  комплекса черноты зародыша яровой пшеницы были грибы рода Alternaria, зараженность семян которыми колебалась по партиям и годам от 5% до 80% и была ежегодно в 2,5-13,3 раза выше, чем B.sorokiniana, что свидетельствует о необходимости их подробного изучения. Расчет корреляционных связей показал, что на внешнее проявление заболевания большее влияние оказывал B.sorokiniana (r=0,51-0,98), нежели грибы рода Alternaria (r=0,34-0,69).

По результатам идентификации штаммов в лаборатории микологии и фитопатологии ГНУ ВИЗР методом гибридизации ДНК (ПЦР - диагностики) доминирующим видом в комплексе грибов рода Alternaria в Новосибирской области является Alternaria tenuissima (Nees et T. Nees: Fries) Wiltshire.

Динамика зараженности семян фитопатогенами в Новосибирской области, представленная на рисунке 1, свидетельствует о постоянной приуроченности B.sorokiniana и A.tenuissima к семенам как экологической нише. Динамика заболевания отличается непрерывностью и относительной равномерностью. Разница в развитии черноты зародыша составила по годам до 2,1 раза, то есть была относительно стабильной.

Коэффициент вариации развития черноты зародыша по годам составил 31,5%, что несколько выше, чем у  типичных семенных инфекций, и отражает значительную зависимость развития болезни от воздушно-капельной передачи фитопатогенов (Торопова, 2005). Коэффициент вариации численности A.tenuissima составил 28,2%, что значительно (в 4,2 раза) ниже, чем у B.sorokiniana, аналогичный показатель которого составил 119,7%.

 

Это свидетельствует о том, что A.tenuissima хорошо адаптирован к передаче в наземно-воздушной среде и стабильно занимает экологическую нишу на семенах пшеницы, чем B.sorokiniana. A.tenuissima заселяет семена в более широком диапазоне погодных условий. Число A.tenuissima на семенах имеет слабые и умеренные корреляционные связи с суммой осадков и температур в период               заражения колосьев.

Рисунок 1 - Многолетняя  динамика зараженности семян фитопатогенами и развития черноты зародыша в Новосибирской области

Для B. sorokiniana воздушная среда является дополнительным фактором передачи, к которому он менее адаптирован, чем к основному фактору передачи – почве (Торопова, 2005). Влияние погодных условий на численность B.sorokiniana на семенах в 3,3 раза сильнее, чем у A.tenuissima.

Сравнение корреляционных зависимостей между численностью возбудителей на семенах и ГТК по месяцам  показало, что B.sorokiniana заражает семена в зависимости от погодных условий августа, а A.tenuissima не имеет четкой приуроченности к временному периоду, однако является более теплолюбивым видом и его численность на семенах возрастает с ростом суммы эффективных температур.