Прогноз риска развития эпифитотий септориоза листьев и колоса пшеницы

Прогноз риска развития эпифитотий септориоза листьев и колоса пшеницы

С.С. САНИН, заведующий отделом Всероссийского НИИ фитопатологии, академик РАН Л.Г. КОРНЕВА, старший научный сотрудник Т.М. ПОЛЯКОВА, научный сотрудник

Для развития эпифитотий любого заболевания на любом растении-хозяине необходимо наличие трех основных предпосылок: предрасположенности (восприимчивости) растения-хозяина к болезни; достаточного количества инфекционного начала, способного заражать данное растение-хозяин и благоприятных для паразитического взаимоотношения между возбудителем болезни и растением-хозяином условий среды.

У разных растений-хозяев (культура, вид, сорт) и разных возбудителей (вид, раса, биотип и т.д.) эти предпосылки имеют свои особенности, свои параметры, которые определяют возможность или невозможность развития массовой вспышки болезни при тех или иных условиях внешней среды.

Септориоз зерновых культур с середины семидесятых годов прошлого столетия, когда в европейской части страны впервые было отмечено его массовое проявление, получает все большее распространение. Наиболее интенсивно он поражает озимую и яровую пшеницу. Причинами, способствующими развитию и распространению сеп-ториоза, являются отсутствие устойчивых сортов, внедрение элементов интенсивныхтехнологий, не имеющих зачастую фитосанитар-ного обоснования, постоянно протекающие в природе формообразовательные процессы у возбудителя, способствующие появлению новых

вирулентных патотипов, потепление климата и другие факторы.

В настоящее время септориоз развивается практически во всех зернопроизводящих регионах России. Наибольшую опасность посевам пшеницы он представляет в Центральном, Южном, СевероКавказском, Северо-Западном и Сибирском регионах. При благоприятных для развития возбудителя погодных условиях болезнь часто принимает характер эпифито-тии, нанося существенный урон урожаю зерна и ухудшая его качество. Потери урожая при этом нередко достигают 30-40 %, понижается содержание белка и клейковины, ухудшаются посевные свойства семян [4].

Септориоз - очень коварное заболевание, характеризуемое сложностью и многофакторностью процессов этиологии и эпифитотиоло-гии. Это объясняется, прежде всего, тем, что возбудитель в природе на пшенице представлен несколькими видами гриба, которые существенно отличаются циклами развития, требованиями к условиям окружающей среды и другими особенностями.

Болезнь вызывают несовершенные грибы р. Septoria. В зависимости от агроклиматической зоны зерновые культуры могут поражать 8-15 видов септории. На пшенице наиболее распространенными и вредоносными являются два -Septoria tritici Robert Desm и Stagonospora nodorum Berk. Первый вид (S. tritici) поражает преимущественно листья, второй (S. nodorum) - все надземные органы (листья, колос, зерно) [2].

S. tritici и S. nodorum различаются по биологическим свойствам и

требованиям к условиям окружающей среды. Первый вид чаще встречается в южных районах, второй - в более северных и восточных. Э. С имеет более продолжительные инкубационный период и период генерации и характеризуется более интенсивным спорообразованием, чем Э. подогит. Имеются и различия в способности сохраняться в межвегетационный период. Э. КШо! в основном перезимовывает на зараженных с осени растениях пшеницы, а Э. подогит - на растительных остатках в почве, на стерне и др. Зачастую оба вида одновременно развиваются на одном и том же растении, а их представленность зависит от складывающихся погодный условий, сорта, фазы развития растения. Э. подо-гит более интенсивно проявляется и более часто встречается в поздние фазы вегетации, он более представлен в регионах и на полях возделывания яровой пшеницы [1, 5].

Присутствие одновременно двух видов возбудителя болезни существенно различающихся по эпифи-тотиологическим свойствам делает затруднительным использование при прогнозировании септори-оза математических моделей, которые применяются, например, для ржавчины, мучнистой росы, фузариоза, гельминтоспориоза и др. В таких моделях, как известно, с достаточным уровнем вероятности и допустимой точностью прогнозируется интенсивность развития болезни в краткосрочной или долгосрочной перспективах и на их основе определяется необходимость проведения защитных опрыскиваний [7-9].

В связи с отсутствием в настоящее время подобных моделей в отношении септориоза пшеницы и сложности их создания по описанным выше причинам был проведен поиск иных подходов. Мы остановили свой выбор на разработке экспертных прогнозов риска развития заболевания.

Ранее нами было показано, что химические обработки против сеп-ториоза целесообразно начинать не ранее наступления фазы 39 (конец выхода растений в трубку). Наиболее эффективны те из них, которые проводятся в фазе 49 (появление первых остей) [3]. Однако не всегда шаблонные опрыскивания по фазам окупаются сохраненным урожаем. Необходимо знать с достаточной степенью вероятности, достигнет ли болезнь при складывающихся погодных условиях такого уровня, когда будут иметь место хозяйственно значимые потери урожая и защита окажется рентабельной.

Таким образом, помимо фенологического фактора (фаза развития растений), необходимо учитывать риск опасного развития заболевания.

Изучено влияние метеорологических факторов в период вегетации пшеницы на развитие септори-оза листьев. С этой целью были проанализированы данные и результаты наблюдений за развитием септориоза листьев на опытных полях ВНИИФ с 1998 по 2012 г.

В качестве начального и конечного сроков наблюдений были взяты фазы 39 (конец выхода растений в трубку) и 71 (начало молочной спелости). В этот период, как было по-

казано ранее, наиболее оправдано опрыскивание фунгицидами [3]. Изучали зависимость пораженнос-ти флагового листа в фазе полной молочной спелости (ф. 75) от метеоусловий за предшествующий период (ф. 39 - ф. 71). Интенсивность поражения листьев септори-озом оценивали по модифицированной нами шкале Джеймса, а фазы развития растения определяли по шкале Цадокса [6].

Между интенсивностью поражения флагового листа у сорта Московская 39 в фазе 75 и такими факторами погоды, как интенсивность выпадения осадков и число дней с осадками, выявлена тесная связь. В годы высоких значений этих показателей отмечалась более высокая пораженность растений, а при низких - более низкая. Не отмечено какой-либо связи между пораженнос-тью растений, среднесуточной температурой воздуха и его относительной влажностью. Объясняется это тем, что данные показатели в весенне-летний период редко достигают значений, существенно сказывающихся на развитии заболеваний.

На рисунке 1 показана зависимость поражения флагового листа сорта Московская 39 от числа дней с осадками за период от фазы конца выхода растений в трубку (ф. 39) до начала молочной спелости (ф. 71).

Таблица 1 Шкала риска развития септориоза листьев пшеницы по метеорологическим показателям

Метеорологический показатель* Развитие болезни

Интенсивность

осадков

<20 <30 <10

20-60 30-50 10-20

>60 >50 >20

Число дней

с осадками

<5 <30 <10

5-50 30-50 10-20

>20 >50 >20

*3а период конец выхода в трубку (ф. 39) -начало молочной спелости (ф. 71). **Пораженность флагового листа в фазе полной молочной спелости (ф. 75).

Схожие результаты были получены в опытах, проводимых на полях, где возделывался сорт Мироновская 808.

В таблице 1 приведена шкала риска развития септориоза листьев в зависимости от метеорологических показателей.

Если в период конца выхода растений в трубку (ф. 39) - начала молочной спелости (ф. 71) ожидается засушливая погода с интенсивностью осадков меньше 20 мм (ниже нормы) и менее 5 дождливых дней, то развитие болезни будет относительно слабым с интенсивностью поражения флагового листа менее

1. Развитие септориоза листьев при разном числе дней с осадками

30 % и потерями урожая зерна менее 10 %.

При интенсивности осадков за указанный период 20-60 мм и количестве дней с осадками 5-20 (в пределах среднемноголетней нормы) будет иметь место умеренное развитие болезни с поражением флагового листа 30-50 % и потерями урожая 10-20 %.

Если ожидается дождливая погода с интенсивностью осадков более 60 мм и числом дней с осадками более 20 прогнозируется эпифитотий-ное развитие септориоза листьев, пораженность флагового листа превысит 50 %, а потери урожая - 20 %.

При постановке прогноза болезни следует в первую очередь ориентироваться на число дней с осадками за период конец выхода в трубку (ф. 39) - начало молочной спелости (ф. 71).

Для разработки экспертной оценки риска развития септориоза колоса на сортах озимой пшеницы Московская 39 и Мироновская 808 в период 1994-2012 гг. вели синхронные фитопатологические и метеорологические наблюдения в период начала молочной спелости зерна (ф. 71) - полной восковой спелости (ф. 85-87). Оценивали такие метеопоказатели, как интенсивность выпадения осадков за период наблюдений (мм), число дней с

осадками, среднесуточную температуру воздуха (°С), относительную влажность воздуха (%).

На рисунке 2 представлены результаты наблюдений на сорте Московская 39. Если посмотреть на распределение всех точек, характеризующих пораженность, то оно представляется абсолютно бессистемным (рис. 2, Б). Следовательно, помимо метеорологических показателей, на поражение колоса влияет еще какой-то фактор или группа факторов. Мы предположили, что им может быть уровень заражения на момент начала молочной спелости (ф. 71) флагового листа, играющего роль накопителя инфекции. На графике пораженность колоса обозначена разными символами, соответствующими разным уровням заражения флагового листа в фазе начала молочной спелости. В результате проявилась четкая зависимость -чем выше был запас инфекции на флаговых листьях, тем выше располагались линии, характеризующие влияние метеорологических факторов на пораженность колоса, то есть пораженность колоса была выше.

Наибольшее влияние на пораженность колоса, как и пораженность листьев, из фиксируемых метеорологических факторов оказывали число дней с осадками и интенсивность их выпадения. Характер этой

связи линейный - чем выше значения этих показателей, тем выше пораженность колоса.

Такие же результаты получены в опытах, проведенных на сорте Мироновская 808. Не отмечено влияние на развитие болезни температуры воздуха и его относительной влажности.

В таблице 2 приведена шкала прогноза риска развития септориоза колоса пшеницы, разработанная на основе установленных закономерностей. Предикторами прогноза выступают пораженность флагового листа (%) в фазе начала молочной спелости (ф. 71) и интенсивность выпадения осадков (мм) за период начало молочной спелости (ф. 71) -восковая спелость (ф. 85).

Чем ниже пораженность флагового листа и чем более засушливая погода прогнозируется, тем меньше будет зараженность колоса, и наоборот. Так, при пораженности флагового листа менее 20 % и засушливой погоде (2-5 дней с осадками) пораженность колоса с большой долей вероятности не превысит 2 %.

Напротив, при поражении флагового листа более 30 % и влажной дождливой погоде (дней с осадками >12) следует ожидать эпифито-тийного развития септориоза колоса с поражением >25 % и потерями урожая более 20 %.

Число дней с осадками Пораженность Число дней с осадками

Д ♦ —Пораженность флагового листа (ф.71) >30%

к.— Пораженность флагового листа (ф.71) 21-30% • — Пораженность флагового листа (ф.71) <21%

_Б_

2. Развитие септориоза колоса при разном числе дней с осадками

Таблица 2

Шкала риска развития септориоза колоса пшеницы

Пораженность флагового листа

<20 <4 (ниже нормы) <2 (слабое) 0

4-12 (норма) 2-5 (слабое) <1,0

>12 (выше нормы) 6-10 (умеренное) <3,0

20-30 <4 (ниже нормы) 7-12 (умеренное) <3,0

4-12 (норма) 12-15 (умеренное) 30,0-50,0

>12 (выше нормы) 6-12 (сильное) 6,0-10,0

>30 <4 (ниже нормы) 17-20 (сильное) 6,0-10,0

4-12 (норма) 21-25 (сильное) 11,0-20,0

>12 (выше нормы) >20

* В фазе начала молочной спелости (ф. 71) по шкале Цадокса.

** Оценивается по метеорологическому прогнозу за период начало молочной спелости

(ф. 71) - полная восковая спелость (ф. 85-87).

Таким образом, интенсивность развития септориоза колоса зависит от пораженности флагового листа (как накопителя инфекции), числа дней с осадками и интенсивности их выпадения. Степень связи между развитием болезни и каждым из этих погодных факторов примерно одинакова. При постановке прогноза риска развития болезни следует отдавать предпочтение числу дней с осадками. Значения этого показателя публикуются метеорологической службой федеральных и региональных уровней (радио, телевидение, печать, интернет и т.д.) и, следовательно, более доступны.

Показатели риска развития сеп-ториоза листьев и колоса (интенсивность развития болезни и потери урожая зерна) служат основанием для принятия решений о необходимости проведения защитных мероприятий. Однако следует понимать, что при этом помимо фито-санитарных показателей следует учитывать и экономику защиты: ожидаемый урожай на защищаемом поле, предполагаемую цену реализуемой продукции, затраты на защитные мероприятия. Например, при потенциальной урожайности 50-60 ц/га и складывающихся в настоящее время ценах на зерно рентабельными окажутся опрыскивания даже при ожидаемых потерях урожая 5 %. В то же время при уро-

жае 20-30 ц/га и таких же ожидаемых потерях урожая обработки могут оказаться нерентабельными (при низких ценах на зерно и высоких затратах на защиту). Здесь вступают в силу уже законы экономики. Нужно считать!

ЛИТЕРАТУРА

1. Пыжикова Г.В. Септориоз зерновых культур - Москва: ВНИИТЭИСХ, 1984, 65 с.

2. СанинаА.А., АнцифероваЛ.В. Видовой состав грибов рода Septoria на пшенице в европейской части СССР. // Микология и фитопатология, 1991, т. 25, вып. 3, с. 250-252.

3. Санин С.С., МотовилинА.А., Корне-ва Л.Г. и др. Химическая защита пшеницы от болезней при интенсивном зерно-производстве // Защита и карантин растений, 2011, № 8, с. 3-10.

4. Санин С.С., Назарова Л.Н. Фитоса-нитарная обстановка на посевах пшеницы в Российской Федерации // Защита и карантин растений, 2010, № 2, с. 69-79.

5. Санин С.С., Санина А.А., Мотовилин А.А., Пахолкова Е.В., Корнева Л.Г., Жохова Т.П., Полякова Т.М. Защита пшеницы от септориоза // Защита и карантин растений, 2012, № 4, с. 61-82.

6. Санин С.С., Соколова Е.А., Черкашин В.И. и др. Болезни зерновых колосовых культур (рекомендации по проведению фитосанитарного мониторинга) // Москва, ФГНУ «Росинформагротех», 2010, 138 с.

7. Стрижекозин Ю.А. Модельная система принятия решений по защите зерновых культур от болезней // Вестник Российской Академии наук, 2000, № 3, с. 31-34.

8. Стрижекозин Ю.А., Пыжикова Г.В. Математические модели развития и вредоносности септориоза и бурой ржавчины пшеницы // Доклады РАСХН, 2001, № 4, с. 16-18

9. Терехов В.И., Бессмельцев В.И. Прогноз вредоносности фузариоза зерна пшеницы // Доклады Россельхозака-демии, 1998, № 1, с. 11-12.

Аннотация. Септориоз зерновых культур в России вызывает несколько видов грибов рода Septoria. На пшенице наиболее распространенными являются Septoria tritici и Stagonospora nodorum, которые часто развиваются на растениях одновременно, однако существенно отличаются по биологическим свойствам и требованиям к условиям окружающей среды. Это делает невозможным использование при постановке прогноза развития септориоза приемов и методов, применяемых для других болезней. Предложен метод прогноза рисков развития септориозов листьев и колоса пшеницы, основанный на экспертной оценке состояния посевов (ожидаемый урожай), фазы развития растений на момент принятия решений и погодных факторов (число дней с осадками или интенсивность их выпадения).

Ключевые слова. Эпифитотии, запас инфекции, устойчивость сорта, вирулентность патогена, математическая модель, экспертная оценка, фаза развития растений, пораженность, потери урожая.

Abstract. The leaf blotch of cereals in Russia is caused by several species of Septoria fungi. In case of wheat, the most common fungi are Septoria tritici and Stagonospora nodorum. These species often co-exist on the same plant, but significantly differ from each other concerning their biological properties and environmental requirements. Due to this fact, the methods and techniques used to predict the development of other diseases can not be used to make forecast for the leaf blotch development. Authors propose the method to forecast the risk of development of Septoria diseases of wheat, which is based on the expert assessment of crops (expected yield), plant development stage at the moment of the decision-making, and weather factors (number of days with precipitations or the precipitation intensity).

Keywords. Epiphytoties, infection stock, cultivar resistance, pathogen virulence, simulator, expert assessment, plant development stage, level of infection, yield losses.