Эффективность сортосмешанных посевов озимой пшеницы против возбудителя бурой ржавчины

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10703

УДК 632.938

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОРТОСМЕШАННЫХ ПОСЕВОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРОТИВ ВОЗБУДИТЕЛЯ БУРОЙ

РЖАВЧИНЫ

Г. В. ВОЛКОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией

О. Ф. ВАГАНОВА, научный сотрудник

О. А. КУДИНОВА, кандидат биологических наук, научный сотрудник

Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений, Краснодар, п/о 39, 350039, Российская Федерация

Резюме. Изучали влияние сортосмешанных посевов на развитие бурой ржавчины пшеницы в Северо-Кавказском регионе. Работу проводили на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института биологической защиты растений в 2012-2015 гг. Материалом для исследований служили девять районированных сортов озимой пшеницы, из которых по результатам иммунологической оценки для дальнейшего изучения выбраны два, различающихся по устойчивости к бурой ржавчине. Иришка - уст2ойчивый (R) и Краснодарская 99 - восприимчивый (S). Они имеют высокую хозяйственную ценность и сходные фе-нотипические характеристики. Семена отобранных сортов смешивали и высевали в соотношении 1R:1S и 4R:1S в трехкратной повторности. Контролем служили чистые посевы этих же сортов. Норма высева составила 20 г/м2. Площадьделянки 6 м2. Наблюдения проводили на искусственном инфекционном фоне. Учитывали степень поражения растений бурой ржавчиной и потери урожая. В смесях равных частей устойчивого и восприимчивого сортов отмечали снижение развития болезни в 2,3...2,6раза, по сравнению с восприимчивым сортом. Сохраненный урожай при этом колебался от 26,6 % до 76,9 %, биологическая эффективность - от 55,5 % до 72,3 %. В сортосмеси при соотношении 4R:1S наблюдали уменьшение пораженности в 4,2.7,9 раза, по сравнению с восприимчивым сортом, сохраненный урожай был равен 34,5.91,0 %. Биологическая эффективность при таком соотношении сортов варьировала от 76, 3 до 87,3 %. Смесь устойчивых и восприимчивых сортов (типа Иришка и Краснодарская 99 в соотношении 4:1 и 1:1) рекомендуется для производства с целью снижения степени развития P. triticina на озимой пшенице.

Ключевые слова: озимая пшеница, бурая ржавчина, Puccinia triticina, сортосмешанные посевы, биологическая эффективность. Для цитирования: Волкова Г. В., Ваганова О. Ф., Кудинова О. А. Эффективность сортосмешанных посевов озимой пшеницы против возбудителя бурой ржавчины //Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 7. С. 14-16. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10703.

Бурая ржавчина (возбудитель Puccinia triticina Rob. ex Desm. f. sp. triticiErikss. et Henn.) - одна из наиболее распространенных и вредоносных болезней пшеницы в России и мире [1]. При умеренном поражении растений сбор зерна снижается до 10 %, в условиях сильной эпифитотии - до 50...70 % [2].

Возделывание устойчивых сортов - самый эффективный, экологичный и экономически оправданный метод. Однако выращивание на большой территории генетически однородных сортов приводит к их уязвимости перед различными патогенами [3]. Уже через несколько лет агрессивные расы гриба способны преодолеть устойчивость сорта. Для подавления развития и распространения возбудителя бурой ржавчины необходимо повысить генетическое разнообразие сельскохозяйственной культуры. Самый простой и экономически выгодный способ достижения такой цели - смешивание семян генетически разнородных сортов, отличающихся по устойчивости к патогену [4]. Возделывание смеси сортов не способно полностью устранить или остановить заболевание, но зато позволяет

значительно снизить скорость его развития. Это происходит благодаря различным механизмам: уменьшению плотности восприимчивых растений, индукции неспецифической устойчивости, которая «запускается» взаимодействием растений с авирулентными расами патогена, изменению микроклимата внутри растительного сообщества [5]. Но при использовании сортосмесей необходимо четко соблюдать принцип ротации генов устойчивости, чтобы противостоять образованию сложных рас, способных поражать больше одного компонента сортосмеси. Необходимо вводить новые сорта с еще действующим фактором расоспецифи-ческой устойчивости для ее сохранения в смесях. Следует избегать применения перекрывающихся в своем действии комбинаций генов устойчивости, чтобы затруднить приспособление возбудителя в сортосмесях [6].

За рубежом этот метод хорошо развит и давно применяется [3]. На территории РФ сортосмешанные посевы широкого распространения не получили, хотя имеющиеся наработки свидетельствуют о высокой эффективности такого метода [7, 8, 9]. Впервые исследования в этом направлении проводили в Краснодаре в 1989-1990 гг. [10]. Работа была продолжена учеными из Всероссийского НИИ биологической защиты растений на сортах Скифянка и Соратница [11]. Смесь сортов Восторг и Батько в соотношении 4:1 позволила снизить степень поражения пшеницы желтой ржавчиной в 4,5 раза [6]. Посев смеси сортов Грация и Сила в соотношении 1:1 обеспечил эффективную защиту озимой пшеницы от бурой ржавчины и пиренофороза [12].

В связи с потерей сортами устойчивости, активными формообразовательными процессами, происходящими в популяциях опасных фитопатогенов, к числу которых принадлежит Р. КШапэ, быстрой сортосменой изучение влияния смесей современных широко районированных сортов на снижение развития патогена актуально, особенно в Северо-Кавказском регионе, как основном производителе зерна в России.

Цель исследований - изучить влияние сортосмешанных посевов на развитие бурой ржавчины пшеницы в условиях Северо-Кавказского региона.

Для ее достижения решали следующие задачи: провести предварительную иммунологическую оценку сортов озимой пшеницы в полевых условиях относительно Р. Шопа для определения их типов устойчивости;

подобрать сорта, различающиеся по устойчивости к бурой ржавчине, но обладающие сходными феноти-пическими характеристиками;

оценить биологическую и хозяйственную эффективность сортосмешанных посевов озимой пшеницы относительно Р. Шюпа в условиях Северо-Кавказского региона.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2012-2015 гг. на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института биологической защиты растений.

Материалом для исследования послужили девять районированных сортов озимой пшеницы: Краснодарская 99, Юкка, Дмитрий, Лилит, Бригада, Иришка, Калым, Васса, Находка.

Условия вегетационных сезонов были различными. Весна 2012 г. выдалась умеренно-прохладной с неустой-

Таблица 1. Устойчивость к бурой ржавчины районированных и перспективных сортов озимой пшеницы

Сорт Оригина- Тип реак- Развитие

тор ции, балл болезни, %

Краснодарская 99 КНИИСХ 3 90

Юка КНИИСХ 2, 3 80

Дмитрий КНИИСХ 2, 3 20

Лилит КНИИСХ 2, 3 60

Бригада КНИИСХ 1, 2 (3) 20

Иришка КНИИСХ 0, 1 5

Калым КНИИСХ 2, 3 15

Васса КНИИСХ 1, 2 20

Находка ВНИИЗК 2, 3 20

чивым температурным режимом, дождливой, поздней и затяжной. Первые две декады мая были аномально жаркими с частыми суховеями и малым количеством осадков. Засушливая погода мая неблагоприятно сказалась на развитии бурой ржавчины пшеницы. В 2013 и 2014 гг. метеоусловия весны сложились благоприятно для развития бурой ржавчины. Весна 2015 г. была ранней, неустойчивой, затяжной с интенсивными заморозками в конце марта - начале апреля. Холодная погода апреля сдерживала темпы роста и развития заболевания.

Таблица 2. Влияние смесей сортов озимой пшеницы с разной генетической основой на развитие бурой ржавчины

Вариант

Развитие болезни, % 2013 г. I 2014 г. I 2015г.'.

Биологическая эффективность, %

Краснодарская 99 Б 94,0 97,0 63,0 - - -

Иришка К 18,3 17,0 6,0 80,5 82,5 90,5

Смесь 1К:1Б 26,0 31,0 28,0 72,3 68,0 55,5

Смесь 4К:1Б 22,3 23,0 8,0 76,3 76,3 87,3

Сортосмеси и линейные сорта, входящие в их состав, размещали на делянках площадью 6 м2 в трехкратной по-вторности. Во все года исследований посев осуществляли по пару в условиях искусственно созданного инфекционного фона. Заражение растений проводили урединиоспо-рами гриба, учет пораженности и оценку вредоносности выполняли по существующим методикам [13, 14].

Для посева семена смешивали в соотношении 1Я:1Б и 4Я:1Б, а также проводили посев сортов в чистом виде. Подбор соотношения сортов был сделан на основе анализа данных, изложенных в ранее опубликованных работах [8]. В качестве контроля восприимчивости к бурой ржавчине использовали сорт Краснодарская 99.

Биологическую эффективность рассчитывали по формуле Эббота [15]:

Б. Э.=

пк-п0

П.

хЮО,

где Б. Э. - биологическая эффективность, %; Пк -процент развития или степень поражения растений в контроле; По - процент развития или степень поражения растений в опыте.

Хозяйственную эффективность рассчитывали по существующим методикам [15]. Достоверность раз-

личий между вариантами оценивали методом дисперсионного анализа [16].

Результаты и обсуждение. Предварительная иммунологическая оценка позволила выявить сорта с разными типами устойчивости к возбудителю бурой ржавчины (табл. 1). По ее результатам отобраны два сорта, которые отличались по устойчивости к бурой ржавчине и обладали сходными фенологическими характеристиками: Иришка - с возрастной устойчивостью (Я), Краснодарская 99 - восприимчивый (Б). Оба сорта высокоурожайные, формируют зерно высокого качества и занимают большие посевные площади в Северо-Кавказском регионе [17].

По результатам трехлетнего изучения (2013-2015 гг.) развитие бурой ржавчины на сортосмешанных посевах 1Я:1Б составило 26,0...31,0 %; 4Я:1Б - 8,0...23,0 %. Устойчивый сорт Иришка поражался бурой ржавчиной по годам исследований на 6,0.18,3 %, восприимчивый сорт Краснодарская 99 - на 63,0.94,0 % (табл. 2).

Развитие болезни, по сравнению с восприимчивым сортом, в смесях равных частей устойчивого и восприимчивого сортов озимой пшеницы снизилось в 2,3.2,6 раза, а сохраненный урожай колебался от 26,6 % до 76,9 %; четырех частей устойчивого и одной части восприимчивого - в 4,2.7,9 раза и сохраненный урожай был равен 34,5.91,0 %

(табл. 3).

Уменьшение пораженности фитопатогеном происходило в результате сокращения доли растений, восприимчивыхкотдельным компонентам популяции возбудителя, что снижало вероятность повторных инфекций в течение вегетационного сезона и тем самым замедляло скорость развития эпифитотии.

Различные погодные условия вегетационных сезонов 2013-2015 гг. отразились и на развитии болезни. Так, в 2013-2014 гг. при благоприятных для бурой ржавчины условиях на делянках восприимчивого сорта Краснодарская 99 развитие болезни составило 94 и 97 % соответственно, а в менее благоприятном для патогена 2015 г. оно снизилось до 63 %. На делянках устойчивого сорта в благоприятные для патогена годы развитие болезни составило 17.18 %, в неблагоприятном - 6 %. В варианте со смесью равных частей сортов развитие болезни во все годы эксперимента колебалось от 26 до 31 %. У смеси с соотношением 4Я:1Б в 2013-2014 гг. величина этого показателя была меньше на 3,7 и 8,0 % соответственно, чем у смеси 1Я:1Б. В 2015 г. на делянках этой же смеси развитие болезни составило 8 %, практически достигая показателя устойчивого сорта (6 %).

Во все годы исследований биологическая эффективность смешанных посевов была значительной. Так, в варианте со смесью сортов в равных частях в 20132014 гг. она составила 72,3 % и 68,0 % соответственно, в соотношении 4Я:1Б - 76,3 %, что на 4,2 % меньше, чем у устойчивого сорта. В неблагоприятном для болезни

2013 г. I 2014 г. \ 2015 г.

Таблица 3. Хозяйственная эффективность применения сортосмешанных посевов против возбудителя бурой ржавчины

Вариант Урожайность г/м2 Прибавка к восприимчивому контролю

2013 г. 2014 г. 2015 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г.

г 1 % г % г I %

Краснодарская 99 Б 290 350 533 - - - - - -

Иришка К 632 630 756 287 98,9 280 80,0 223 41,8

Смесь 1К:1Б 458 458 675 223 76,9 108 30,9 142 26,6

Смесь 4К:1Б 542 540 717 264 91,0 190 54,3 184 34,5

НСР05 32,3 27,8 9,6

2015 г., по сравнению с предыдущими годами, биологическая эффективность смеси сортов в равных частях снизилась до 55,5 %, 4Я:18 - возросла до 87,3 %, что на 3,2 % меньше, чем у устойчивого сорта.

Наибольшую в опыте прибавку сбора зерна смеси сортов в соотношениях 1Я:18 и 4Я:18 к восприимчивому контролю отмечали в 2013 г. (76,9 % и 91,0 % соответственно). В варианте с устойчивым сортом ее величина достигла 98,9 %. В 2014 и 2015 гг. прибавка урожая была меньше. В варианте с устойчивым сортом в 2014 г. прибавка к восприимчивому контролю составила 80,0 %, в смеси сортов в равных частях - 30,9 %, в соотношении 4Я:18 - 54,3 %. В 2015 г. при неблагоприятных для развития патогенна условиях был отмечен более высокий сбор зерна во всех вариантах, по сравнению с предыдущими годами (см. табл. 3). Поэтому величина прибавки к восприимчивому контролю на делянках с устойчивым сортом снизилась до 41,8 %, что

на 15,2 % больше, чем у смеси сортов в равных частях и на 7,3 %, по сравнению с вариантом 4Я:18.

Выводы. Таким образом, по результатам трехлетних испытаний смесей сортов озимой пшеницы, различающихся по устойчивости к Р. 1гШо1па, Иришка и Краснодарская 99, на жестком инфекционном фоне заболевания (развитие болезни составило более 90 %) установили значительное снижение интенсивности поражения растений бурой ржавчиной (от 2,2 до 7,8 раз, в зависимости от соотношения смеси). Прибавка урожая варьировала от 27 % до 91 %. Наибольшие показатели биологической (76,3...87,3 %) и хозяйственной эффективности (34,5...91,0 %) отмечены в варианте со смесью сортов озимой пшеницы в соотношении 4Я:18.

Смесь устойчивых и восприимчивых сортов (типа Иришка - Краснодарская 99 в соотношении 4:1 и 1:1) рекомендуется для производства с целью снижения степени развития Р. 1гШо1па на озимой пшенице.

Литература.

1. Kolmer J. A., Liu J. Q. Virulence and molecular polymorphism in international collections of the wheat leaf rust fungus Puccinia triticina. Phytopathology. 2000. No 90. Pp. 427-436.

2. Лебедев В. Б., Васильев А. Н., Якубова Е. В. Расчет возможных потерь яровой пшеницы от бурой ржавчины. Доклады ВАСХНИЛ. 1994. № 1. С. 14-16.

3. Castro A. Cultivar Mixtures// The Plant Health Instructor. 2001. DOI: 10.1094/PHI-A-2001-1230-01. Updated2007. [Электронный ресурс]. URL: http://www.apsnet.org/edcenter/advanced/topics/cultivarmixes/Pages/default.aspx (дата обращения: 25. 05. 2018).

4. Barrett John A. A. A model of epidemic development in variety mixtures // Plant Dis. Epidemiol. 1978. Pp. 129-137.

5. Mundt C. C., Brophy L. S., Kolars C. Effect of genotype unit number and spatial arrangement on severity of yellow rust in wheat cultivar mixtures//Plant Pathol., 1996. Vol. 45. No 2. Pp. 215-222.

6. Волкова Г. В., Шумилов Ю. В., Ваганова О. Ф. Сортосмешанные посевы - эффективный прием управления популяциями возбудителей ржавчины пшеницы. Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов: материалы VI Международной научно-практической конференции. Краснодар: типография КубГАУ, 2013. С. 50-52.

7. Зазимко М. И. Эффективность сортосмешанных посевов озимой пшеницы от болезней листьев. Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов: материалы VI международной научно-практической конференции. Краснодар: типография КубГАУ, 2013. С. 319-324.

8. Волкова Г. В., Добрянская М. В., Колачева Н. Я. Развитие бурой ржавчины в сортосмешанных посевах//Защита и карантин растений. 2001. № 10. С. 31-33.

9. Боровик А. Н. Изучение посевов сортосмесей озимой пшеницы // Земледелие. 2014. № 3. С. 12-14.

10. Роль сорта в защите озимой пшеницы / М. И. Зазимко, Д. П. Фетисов, С. С. Егоров и др. // Защита и карантин растений. 2008. №6. С. 11-13.

11. Прогноз потерь урожая от бурой ржавчины для сортосмешанных посевов пшеницы. Рекомендации / В. И. Терехов, Г. В. Волкова, П. А. Полушин и др. Москва: Тип. Россельхозакадемии, 2002. 15 с.

12. Бедловская И. В., Крыса А. В. Влияние сортосмешанных посевов озимой пшеницы на развитие болезней листьев и урожайность зерна озимой пшеницы в условиях учхоза «Кубань» Кубанского ГАУ// Труды КубГАУ. 2015. № 56. С. 68-73.

13. Анпилогова Л. К., Волкова Г. В. Методы создания искусственных инфекционных фонов и оценки сортообразцов пшеницы на устойчивость к вредоносным болезням (фузариозу колоса, ржавчинам, мучнистой росе). Рекомендации. Краснодар: РАСХН, ВНИИБЗР, 2000. 28 с.

14. Roelfs A. P., Singh R. P., Saari E. E. Rust deseases of wheat: concepts and methods management. Mexico: CIMMIT, 1992. 81 p.

15. Методические указания по регистрационным испытаниям фунгицидов в сельском хозяйстве / под ред. В. И. Долженко Санкт-Петербург: ВИЗР, 2009. 377 с.

16. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований): 5-е изд., доп. и перераб. М.: «Агропромиздат», 1985. С. 214-215.

17. Иришка озимая мягкая пшеница. [Электронный ресурс]. URL: http://ophkalinina.ru/irishka (дата обращения: 30.05.2018).

EFFICIENCY OF CROPS OF VARIETY MIXTURES OF WINTER WHEAT AGAINST THE AGENT OF LEAF RUST

G. V. Volkova, O. F. Vaganova, O. A. Kudinova

All-Russian Research Institute of Biological Plant Protection, Krasnodar, p/o 39, 350039, Russian Federation Abstract. The influence of crops of variety mixtures on the development of wheat leaf rust in the North Caucasus region was studied. The work was carried out in the experimental field of the All-Russian Research Institute of Biological Plant Protection in 2012-2015. Nine zoned varieties of winter wheat were used as a material for the research, among which, according to the results of the immunological assessment, two varieties, differing in the resistance to leaf rust, were selected for further study. They are resistant variety Irishka (R) and susceptible variety Krasnodarskaya 99 (S). These varieties have high economic value and similar phenotypic characteristics. For seeding, the seeds of the selected varieties were mixed and sown in a ratio of 1R:1S and 4R:1S in three replications. Pure varieties were the controls. Seeding rate was 20 g/m 2. The plot area was 6 m2. The observations were performed against an artificial infectious background. The authors took into account the degree of damage of plants by leaf rust and yield losses. It was noted the reduction of the disease development 2.3-2.6 times in the mixture of the equal parts of the resistant and susceptible varieties, compared to the susceptible variety. The amount of the saved yield ranged from 26.6 to 76.9 %, and the biological efficiency varied from 55.5 to 72.3%. In the variety mixture at a ratio of 4R:1S there was a decrease in damage 4.2-7.9 times, compared with the susceptible variety, the saved yield was equal to 34.5-91.0%. The biological efficiency of this ratio varied from 76.3 to 87.3%. The cultivation of the mixture of resistant and susceptible varieties (like Irishka and Krasnodarskaya 99 in the ratio of 4:1 and 1:1) is recommended for production practice in order to reduce the degree of development of P. triticina on winter wheat. Keywords: winter wheat; leaf rust; Puccinia triticina; crops of variety mixtures; biological efficacy.

Author Detalis: G. V. Volkova, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: galvol@bk.ru); O. F. Vaganova, research fellow; O. A. Kudinova, Cand. Sc. (Biol.), research fellow.

For citation: Volkova G. V., Vaganova O. F., Kudinova O. A. Efficiency of Crops of Variety Mixtures of Winter Wheat against the Agent of Leaf Rust. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 7. Pp. 14-16 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10703.