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

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

06.01.11 - Защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

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

Кириченко Альбина Александровна

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; чернота пшеница яровой

- 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%.

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

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.

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.

Для выяснения параметров вредоносности черноты зародыша различной этиологии был заложен вегетационный опыт, результаты которого приведены в таблицах 2 и 3.

Данные таблицы 2 показывают, что семена без признаков заболевания содержали значительное количество скрытой инфекции (44%) тем же патогеном. Поражение семян чернотой зародыша, вызванной A.tenuissima, отрицательно сказывалось на энергии прорастания семян (на 13,3%) и увеличивало развитие корневых гнилей, особенно первичных корней (на 40,3%). Напротив, показатели развития проростков из внешне здоровых семян были несколько ниже, что согласуется с некоторыми литературными данными о более высоких посевных качествах семян с признаками черноты зародыша, вызванными грибами рода Alternaria (Наумова, 1970; Михайлина, 1973; Кузьмина, 1977; Койшибаев, 1989; Ганнибал, 2004).

Таблица 2 - Вредоносность черноты зародыша яровой пшеницы, вызванной грибом Alternaria tenuissima (вегетационный опыт)

Показатель	Внешне зараженные (50-60%)	Внешне здоровые (0%)	Контроль
Зараженность фитопатогеном, % Alternaria tenuissima Bipolaris sorokiniana	61,0 2,5	44,0 3	2 0
Энергия прорастания, %	24,9	21,6	30
Всхожесть, %	93,3	91,7	93,3
Сухая фитомасса 10 растений, г	0,32	0,27	0,30
Длина первичных корней, см	129	123	158
Развитие корневой гнили в среднем по растению, %:	3,8	2,7	0

Отмечена тенденция снижения развития корневой гнили пропорционально снижению зараженности семян A.tenuissima, что свидетельствует о вкладе указанного гриба в патогенез заболевания. Вызываемые A.tenuissima на колеоптиле проростков симптомы были типичными для обыкновенной корневой гнили.

Несколько иная картина наблюдалась при изучении вредоносности заболевания, когда основным возбудителем черноты зародыша был гриб B. sorokiniana.

Таблица 3 - Вредоносность черноты зародыша яровой пшеницы. Основной возбудитель B. sorokiniana (вегетационный опыт)

Показатель	Внешне зараженные (50-60%)	Внешне здоровые (0%)	Контроль
Зараженность фитопатогеном, %: Alternaria tenuissima. Bipolaris sorokiniana	4,5 26,0	4,0 6,5	2 0
Энергия прорастания ,%	3,4	20,0	30
Всхожесть, %	81,0	86,7	93,3
Сухая фитомасса 10 растений, г	0,21	0,27	0,30
Длина первичных корней, см	123	140	158
Развитие корневой гнили: в среднем по растению, %	12,5	2,2	0

Внешне больные семена имели энергию прорастания в 5,9 раза ниже, происходило так же снижение всхожести, снижение сухой фитомассы (на 22,2%), а развитие корневой гнили возрастало в 5,7 раза в среднем по растению. Вредоносность гельминтоспориозной черноты зародыша была значительной: корреляция со всхожестью и развитием корней была отрицательной и составила соответственно -0,96 и -0,66. Таким образом, наши данные подтверждают ранее полученные материалы по высокой вредоносности черноты зародыша, вызванной B. sorokiniana (Чулкина, 1985).

Вредоносность черноты зародыша сказалась на фитосанитарном состоянии почвы. Анализ содержания конидий B. sorokiniana в почве после вегетационного опыта показал, что 14 дней достаточно для формирования очага, который содержал жизнеспособные конидии фитопатогена на уровне и выше ПВ.

Существенных изменений технологических качеств зерна под действием его заражения возбудителями черноты зародыша отмечено не было. Были выявлены достоверные отклонения в содержании натрия и магния. Содержание натрия снижалось при инфицировании зерна чернотой зародыша на 11,5%, а магния, наоборот, возрастало на 4,5%. Изменений по содержанию основных витаминов (В1, В2, В3, В5) в зараженном зерне по сравнению с внешне здоровым не выявлено, однако концентрация витамина Е была достоверно ниже в пораженном зерне на 40%.

3. Биологические особенности возбудителей черноты зародыша

По морфологокультуральным признакам изученные нами штаммы A. tenuissima были разделены на четыре группы или морфотипа:

На искусственной питательной среде Чапека (ЧА) формируются зональные колонии, светло-серые в центре и более темные по краю, мицелий обильный, воздушный сверху и войлочный снизу. Из выделенных нами штаммов 40% принадлежат к этой группе. Морфотип формировал обильное спороношение, конидии разнообразных форм и размеров.

Формируется практически черный, плотный стелющийся мицелий бархатистой структуры, с обильным спороношением. Штаммы из этой группы составляли около 20% от общего числа.

Штаммы этой группы формировали зональные, темно-серые в центре и светло-серые по периметру чашки колонии, часто с розовой подложкой, обычно со слабо или средне развитым мицелием. На воздушном и субстратном мицелии наблюдалось спороношение средней интенсивности. Представители данной группы составляли 20% от общего количества изученных штаммов.

Колонии зональные, снизу темно-серые, сверху оливковые с густым бархатистым мицелием. На воздушном и субстратном мицелии морфотип дает обильное спороношение. Доля штаммов данной группы составила 20%.

У всех штаммов A. tenuissima конидиеносцы были одиночные, простые, прямые, редко извилистые, слабо разветвленные, с перегородками. Конидии в цепочках от 4 до 20 штук, прямые или слегка изогнутые, имели сходное строение и размеры. Форма конидий преимущественно обратнобулавовидная, суживающаяся к шейке.

Сравнивая полученные результаты измерений с классическим описанием вида Н.М. Пидопличко (1977) можно заключить, что размеры конидий входят в указанные пределы, однако отмечены некоторые особенности сибирской популяции A. tenuissima (таблица 4).

Конидии A. tenuissima сибирской популяции несколько короче и шире конидий описанных ранее штаммов, выделенных в европейской части страны, имеют большее число продольных и поперечных перегородок. Установленные различия свидетельствуют о региональных особенностях выделенных штаммов A. tenuissima.

Таблица 4 - Морфология конидий Alternaria tenuissima

№	Показатель	По Н.М. Пидопличко (1977)	Экспериментальные данные
1	Конидии	одиночные или в коротких цепочках	в длинных цепочках по 4-20 конидий
2	Поверхность конидий	гладкая, редко бородавчатая	бородавчатая, редко гладкая
3	Число перегородок: поперечных	4-7	1-8
	продольных	несколько	1-4
4	Размеры конидий, мкм	22-95 (54) X 8-19 (13,8)	20-47,2 (33,5) X 7,6-24,8 (15,8)

Мелкие конидии, активное спороношение и длинные цепочки спор говорят о микроэволюционном сдвиге сибирской популяции в сторону r-стратегии под влиянием контрастных погодных условий резко континентального климата Западной Сибири.

Изучение скорости радиального роста колоний A. tenuissima, выделенных из 6 районированных сортов яровой пшеницы, показало значительное разнообразие по этому показателю. Количественное соотношение групп штаммов и скорости радиального роста представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Характеристика штаммов Alternaria tenuissima по скорости радиального роста колоний на ЧА

№	Время заполнения чашки Петри	Морфотипы	Доля штаммов, %	Радиальная скорость роста, см/сутки
1	менее 10 дней	2	8	1,2
2	11-15 дней	2, 3; 4	48	0,7
3	16- 20 дней	1, 3, 4	26	0,5
4	21-25 дней	1, 3	8	0,4
5	более 25 дней	1	10	0,3

Различие в скорости радиального роста колоний между штаммами A. tenuissima достигали четырех раз. Быстро растущие штаммы A. tenuissima (менее 10 дней) относились к морфотипу 2. Медленно растущие штаммы (от 21 и более дней) относились преимущественно к морфотипу 1. Основная часть (74%) сибирской популяции A. tenuissima была представлена штаммами с умеренной скоростью роста. Скорость роста колоний A. tenuissima не зависела от сорта и органа, из которого были выделены штаммы.

Сравнительное исследование скорости радиального роста штаммов возбудителей черноты зародыша показало близкое к двукратному преимущество по этому показателю B. sorokiniana над A. tenuissima, что, возможно, дает ему преимущество при заполнении экологических ниш в благоприятных условиях.

Для установления температурного биологического оптимума для роста колоний A. tenuissima нами была проведена серия из 12 экспериментов, в которых измерения радиальной скорости роста штаммов A. tenuissima проводили в различных температурных условиях. Исследования показали, что оптимальными условиями для роста, формирования типичных колоний и спороношения A. tenuisima является температурный диапазон +20-30°С. При 20°С и 25°С колония заполняла всю площадь чашки на 15 день, при 30°С на 13 день. При температуре +10°С колония начинала формироваться лишь на 9 сутки. Рост мицелия проходил очень медленно, вся колония выглядела угнетенной. Заполнить всю поверхность чашки Петри колония смогла лишь на 77-83 сутки. При +40°С первые 5 суток наблюдался стремительный рост колонии, но затем, достигнув диаметра 4,0-6,6 см, к 13-15 суткам рост колоний полностью прекращался.

Исследования фитотоксических свойств возбудителей черноты зародыша представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Уровень токсикогенности возбудителей черноты зародыша

Характеристика штаммов	Доля штаммов, %
	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana
Не токсикогенные	54	17
Умеренно токсикогенные	38	83
Высоко токсикогенные	8	0

Подавляющее большинство исследованных штаммов B. sorokiniana относятся к умеренно токсикогенным, вызывающим угнетение роста корней и проростков на 30-70%. Нетоксикогенные штаммы встречались в составе исследованной популяции почти в 5 раз реже, а высоко токсикогенных штаммов у вида B. sorokiniana выявлено не было, что соответствует выявленным закономерностям для других видов паразитических грибов (Монастырский, 1997). Среди исследованных штаммов A. tenuissima более половины отнесены нами к нетоксикогенным, что согласуется с меньшей вредоносностью черноты зародыша альтернариозного типа по сравнению с гельминтоспориозным. Доля нетоксикогенных штаммов A. tenuissima была в 3,2 раза выше, чем у B. sorokiniana. Доля умеренно токсикогенных штаммов A. tenuissima была в 2,2 раза меньше, чем у B. sorokiniana, однако 8 % культуральных фильтратов обладали высокотоксичными свойствами, уменьшая длину органов до 80%. Такое значительное разнообразие в характеристике токсикогенности штаммов A. tenuissima затрудняет оценку ее вредоносности, поскольку, состав популяции под действием разнонаправленного естественного отбора может существенно варьировать в различных условиях. Оба вида чаще подавляют развитие подземных, чем надземных органов всходов и их экологические ниши на начальных фазах развития растений практически совпадают.

Результаты изучения интенсивности споруляции возбудителей черноты зародыша представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Интенсивность споруляции возбудителей черноты зародыша

Показатель	A. tenuissima	B. sorokiniana
Средняя интенсивность споруляции, тыс. конидий/см2 колонии	73,7	26,2
Пределы колебаний, тыс. конидий/ см2 колонии	3,2-382,7	13,8-45,6
НСР05 = 21,8

По интенсивности споруляции между штаммами получены значительные различия (более чем в 100 раз).

Коэффициент вариации составил 150, что свидетельствует о значительном разнообразии сибирской популяции A. tenuissima по активности размножения, характеризуя вид как rK- стратега.

Самая высокая интенсивность споруляции - более 100 тысяч конидий на 1см2 колоний - была отмечена у второго морфотипа A. tenuissima. Самая низкая активность размножения (менее 10 тыс. конидий/ см2 колонии) была выявлена у третьего морфотипа. Первый и четвертый морфотипы A. tenuissima занимали промежуточное положение по интенсивности споруляции. Таким образом, основная часть сибирской популяции A. tenuissima представлена активно размножающимися штаммами, что объясняет доминирование указанного фитопатогена в микофлоре семян яровой пшеницы.

Различия по интенсивности размножения между штаммами B. sorokiniana достигали 3,3 раза, коэффициент вариации составил 54, что свидетельствует о большем постоянстве этого признака по сравнению с A. tenuissima. В целом, вид A. tenuissima по средней интенсивности размножения превосходил B. sorokiniana в 2,8 раза, что свидетельствует о большей выраженности признаков r-стратегии у A. tenuissima по сравнению с B. sorokiniana, являющегося Кr- стратегом (Чулкина, 1991).

Для биологического обоснования сезонного прогноза болезни нами были изучены условия и сроки инфицирования колосьев возбудителями черноты зародыша яровой пшеницы (таблица 8).

Таблица 8 - Фитосанитарное состояние семян при разных сроках инфицирования колосьев (в среднем по пяти сортам), 2005-2007 гг.

Фенофаза пшеницы	Зараженность грибами, %	Чернота зародыша, %
	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana	развитие	распространеность
Конец цветения	66,5	0	3,5	7,4
Формирование зерна	85,2	1,7	5,8	12,0
Молочно восковая спелость	88,3	5,0	9,9	21,3
Полная спелость	93,1	5,9	10,5	22,7

Данные таблицы свидетельствуют, что заселение колосьев A. tenuissima в конце цветения обеспечило развитие заболевания до 3,5% при распространенности - 7,4%. В период формирования и созревания зерна происходит постепенный рост заселенности колосьев, а затем и семян A. tenuissima. B. sorokiniana вступал в патогенный комплекс позже, в среднем к фазе молочно-восковой спелости. Это связано с тем, что активная передача возбудителя в пространстве воздушно-капельным путем происходит в период налива зерна яровой пшеницы. Специфика погодных условий в этот период (август - сентябрь) способствует активной споруляции B. sorokiniana на прикорневых листьях - основном источнике воспроизводства фитопатогена и происходит заселение зерна (Чулкина, 1985; Ашмарина, 2005; Торопова, 2005).

Заселение колосьев и семян A. tenuissima меньше зависит от погодных условий. Заражение колосьев фитопатогеном происходит с растительных остатков в более широком временном диапазоне - с момента колошения и до уборки культуры. Этим объясняется превалирующая численность A. tenuissima на семенах районированных сортов во все годы исследований, несмотря на значительное разнообразие погодных условий.

Для установления связи между сроками заражения и местом локализации возбудителей черноты зародыша в органах зерновок яровой пшеницы, нами был проведен раздельный анализ частей зерновки на искусственной питательной среде. Результаты представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Сроки заражения органов зерновки возбудителями черноты зародыша, 2005-2007 гг.

Фаза развития	Заселенность фитопатогенами, %
	оболочка	эндосперм	зародыш
	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenuissima	Bipolaris sorokiniana
Цветение	63,8	0	55,6	0	35,3	0
Формирование зерна	75,8	1,1	69,5	0	47,7	0
Молочно-восковая	92,0	1,7	78,6	2,2	55,4	0
Полная спелость	100	2,4	87,9	4,4	72,2	6,7

Независимо от сроков заражения A. tenuissima выделялась из всех органов зерновки: оболочки, эндосперма и зародыша. A. tenuissima доминировал на оболочках зерновок, начиная с цветения культуры и до созревания семян, достигая 100% инфицирования. Заражение зародыша и эндосперма так же начиналось с фазы цветения и возрастало по мере созревания культуры более чем в 2 раза, однако эти органы заселялись возбудителем в 1,8 раза слабее, чем оболочки.

В отличие от A. tenuissima оболочка и зародыш заражались B. sorokiniana примерно с той же частотой, что и эндосперм. Наличие грибницы B. sorokiniana на оболочке зерновок было обнаружено, начиная с фазы формирования зерна. Более значительное присутствие этого возбудителя отмечено в зародыше, что подтверждает влияние фитопатогена на внешнее проявление черноты зародыша.

Для многолетнего прогноза заболевания существенное значение имеет изучение факторов передачи фитопатогенов во времени. В связи с этим мы проводили наблюдения за состоянием популяций B. sorokiniana и A. tenuissima на мембранных фильтрах в почве среднего уровня супрессивности. Результаты наблюдений за выживанием конидий A. tenuissima в почве в течение 32 месяцев представлены на рисунке 2.

А	Б

Рисунок 2 - Состав популяции возбудителей черноты зародыша в почве: А - Alternaria tenuissima, Б - Bipolaris sorokiniana

Впервые выявлено, что A. tenuissima может значительное время (1,5 года) сохраняться в почве, что свидетельствует об её высокой конкурентной способности в отношении почвенной микрофлоры. Конидии A. tenuissima начали прорастать практически сразу после начала эксперимента, раньше покоящихся структур B. sorokiniana, прорастание которых было отмечено только к третьему месяцу эксперимента.

Через 32 месяца после начала эксперимента соотношение конидий сдвинулось в сторону деградации и составляло 55 и 73% по B. sorokiniana и A. tenuissima соответственно. Это произошло из-за гибели всех проросших в течение опыта структур. Наличие в почве через 32 месяца конидий B. sorokiniana и A. tenuissima в состоянии фунгистазиса свидетельствует о способности обоих возбудителей черноты зародыша сохраняться в почве в течение длительного времени. Однако инфекционный запас A. tenuissima в почве к концу эксперимента был в 2 раза меньше, чем у B. sorokiniana, у которого деградировало только 20% конидий, что свидетельствует о меньшей адаптации A. tenuissima к выживанию в почвенных условиях по сравнению с B. sorokiniana.

Исследования длительности выживания возбудителей черноты зародыша на семенах показали, что B. sorokiniana способен сохраняться на семенах 3-5 лет, тогда как 80% популяции A. tenuissima отмирает на семенах через три года хранения.

4. Мероприятия по ограничению черноты зародыша яровой пшеницы

Для построения эффективной защиты растений необходим подбор районированных сортов, устойчивых к компонентам патогенного комплекса (Санин, 2007). Полностью устойчивых (иммунных) к возбудителям черноты зародыша современных сортов, разрешенных к возделыванию на территории Западной Сибири, за годы исследований нами не установлено.

Мониторинг возбудителей черноты зародыша на 9 сортах яровой пшеницы (таблица 10) показал существенные различия по восприимчивости к B. sorokiniana.

Таблица 10 - Зараженность семян сортов яровой пшеницы возбудителями черноты зародыша в Новосибирской области, 2002-2005 гг.

Сорт	Зараженность грибами, %
	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenuissima
	среднее	амплитуда	среднее	амплитуда
Лютесценс 70	7,0	2-22	38,0	27-60
Терция	3,0	1-7	37,0	15-67
Новосибирская 89	13,0	0-28	36,0	28-46
Ильинская	16,0	5-32	39,0	26-56
Новосибирская 22	6,0	1-19	46,0	18-52
Обская 14	12,0	2-16	60,0	55-61
Новосибирская 29	3,2	0-11	36,8	29-58
Омская 28	1,3	0-3	41,0	18-79
Алтайская 92	1,6	1-3	35,5	12-75
НСР05	1,9	3,8

Относительную устойчивость к B. sorokiniana показали сорта: Омская 28, Алтайская 92, Терция, которые поражались этим возбудителем ниже ПВ. Сортов с относительной устойчивостью к A. tenuissima выявлено не было, все исследованные сорта заселялись этим возбудителем в значительной степени примерно на одинаковом уровне.

Для определения перспективы создания сортов с высокой устойчивостью к возбудителям черноты зародыша нами была проведена фитосанитарная оценка сортообразцов яровой пшеницы в процессе селекции. Изучение 18 сортообразцов и 2 районированных сортов яровой пшеницы показало, что между ними имеются существенные (в 12 раз) различия в развитии черного зародыша. Было выявлено 3 относительно устойчивых к черноте зародыша сортообразца, на которых в течение трех лет развитие заболевания было ниже ПВ (5%). Корреляционный анализ позволил выявить существенную отрицательную связь развития черноты зародыша с массой 1000 зерен сортообразцов (r= -0,78), что свидетельствует о перспективности селекции сортов на устойчивость к заболеванию.

В качестве меры ограничения развития черноты зародыша были рассмотрены фитосанитарные предшественники, результаты учетов представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Развитие черноты зародыша в зависимости от предшественника, (2003, 2006 гг.)

Предшественник	Развитие болезни, %	Распространенность болезни, %
Пар	5,3	7,7
Пшеница	6,5	14,9
Кукуруза	3,9	7,2
Костер	15,4	36,3
Пласт мн. трав	5,1	9,9
Озимая рожь	6,3	11,7

По данным таблицы лучшими фитосанитарными предшественниками яровой пшеницы являются кукуруза, пар и пласт многолетних трав. Развитие черноты зародыша после этих культур не превышало порога вредоносности.

Самое значительное развитие черноты зародыша (более 3 ПВ) было выявлено после костреца безостого, что требует дополнительных исследований интенсивности размножения возбудителей заболевания на указанной культуре.



Рисунок 3 - Посевные качества семян в зависимости от фракционного состава

Из-за ежегодного заселения семян яровой пшеницы возбудителями черноты зародыша выше ПВ необходимо разрабатывать технологические приемы повышения качества посевного материала. Для этого была рассмотрена калибровка семян. Образцы пяти сортов яровой пшеницы были разделены на три фракции просеиванием через сита с шириной отверстий 2,0; 2,5; 3,5 мм, и проанализированы методом рулонов. Результаты анализа представлены на рисунке 3. Alternaria tenuissima заселяла преимущественно хорошо выполненные зерновки, что согласуется с литературными данными, о заселении грибами рода Alternaria более крупных зерен из центральной части колоса (Михайлина, 1973; Зюбровская, 1981; Коробова, Торопова, 1989). Калибровка семян яровой пшеницы улучшала как их посевные качества, так и фитосанитарное состояние в отношении B. sorokiniana.

Выбраковка семян с диаметром зерновок менее 2 мм обеспечивала повышение всхожести и улучшение фитосанитарного состояния семян по основному возбудителю черноты зародыша.

Исследование влияния предпосевного прогрева семян показало, что по сумме показателей лучшие результаты были получены при прогреве в течение часа при +30°С и +50°С. Происходило повышение посевных качеств семян и снижение их зараженности B. sorokiniana, что в дальнейшем подавляет развитие корневой гнили на подземных органах яровой пшеницы. Положительного влияния прогрева на зараженность семян A. tenuissima выявлено не было.

Изучение влияния протравителей на скорость радиального роста колоний показало: испытанные препараты дают умеренную биологическую эффективность против штаммов A. tenuissima в пределах от 60,8 до 68% по показателю скорости радиального роста колоний. Препараты оказывали влияние на морфолого-культуральные характеристики колоний грибов: изменялся цвет мицелия, характер поверхности колоний, структура мицелия.

Результаты изучения влияния препаратов на семенную инфекцию свидетельствуют о том, что под воздействием протравителей повысилась всхожесть семян от 5 до 15% (таблица 12). Максимальная всхожесть была достигнута в результате использования премиса в дозировке 1,2 л/т.

Таблица 12 - Биологическая эффективность протравителей семян против возбудителей черноты зародыша, (лабораторный опыт)

Вариант	Всхожесть, %	Распространенность корневой гнили, %	Биологическая эффективность, %
			A. tenuissima	B. sorokiniana
Контроль	85	85	50	18
Винцит, 1,5л/т	95	72	48	100
Витавакс200ФФ, 1,5 л/т	96	84	83	100
Премис, 1,2 л/т	98	46	62	71
Премис 200, 0,2л/т	94	51	79	100
ТМТД, 1,5 л/т	94	76	80	95
Раксил, 0,5 л/т	92	36	60	67
НСР05	4,1	7,7	-	-

Под влиянием препаратов произошло существенное оздоровление проростков, в среднем на 25%. Максимальное оздоровление проростков было отмечено при обработке раксилом и премисом 200. Зараженность семян A. tenuissima сократилась после применения препаратов в 1,9-5,6 раз. Фунгициды показали высокую биологическую эффективность против A. tenuissima в пределах от 48 до 83%. Самое значительное влияние на зараженность семян оказали витавакс 200 ФФ, премис 200 и ТМТД.

Трехлетние полевые опыты по изучению биологической и хозяйственной эффективности фунгицидов позволили установить, что предпосевная обработка всеми исследуемыми препаратами ограничивала вредоносность черноты зародыша, повышала посевные качества семян и улучшала фитосанитарное состояние подземных органов проростков яровой пшеницы.

Все изучаемые протравители оказали положительное влияние на полевую всхожесть семян в 2003 году, увеличив в среднем число всходов на 1 м2 на 45,5%. Максимальное увеличение полевой всхожести, по сравнению с контролем, отмечено на вариантах с раксилом и витаваксом 200 ФФ. Анализ фитосанитарного состояния подземных органов проростков пшеницы свидетельствовал о значительном оздоравливающем эффекте препаратов на первичные корни и колеоптиле растений. Биологическая эффективность фунгицидов составила от 44 до 95% и была близка по всем вариантам опыта.

Данные по фитосанитарному состоянию и урожайности растений пшеницы в конце вегетации представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Развитие обыкновенной корневой гнили и урожайность яровой пшеницы в зависимости от протравителей семян на фазе полной спелости по годам

Вариант	Развитие корневой гнили, %	Биологическая эффективность, %	Урожайность, ц/га	Сохраненный урожай, %
2003 год
Контроль	53,3	-	23,8	-
Витавакс 200 ФФ 1,5 л/т	27,7	48,0	44,0	84,9
Раксил 0,5 л/т	36,5	31,5	28,7	20,6
ТМТД 1,5 л/т	41,3	22,5	35,7	50,0
Винцит 1,5 л/т	39,0	26,8	29,6	24,4
Премис 1,2 л/т	35,6	33,2	32,8	37,8
НСР05	5,9		4,3
2004 год
Контроль	36,2	-	20,0	-
Премис 1,2 л/т	14,4	60,2	24,0	20,0
Раксил 0,5 л/т	12,2	66,3	22,1	10,4
НСР05	2,8		2,0
2007 год
Контроль	30,4	-	21,3	-
Премис 200, 0,2 л/т	16,0	47	31,2	46,5
Раксил 0,5 л/т	13,2	56	27,3	28,2
НСР05	5,8		6,0

Следует отметить, что биологическая эффективность в конце вегетации несколько снизилась по сравнению с фазой полных всходов, однако, несмотря на высокий уровень развития заболевания, обеспечила значительную долю сохраненной урожайности во все годы исследований.

Выявлена тесная отрицательная связь между развитием корневой гнили и урожайностью яровой пшеницы в полевых условиях. Коэффициенты корреляции по годам составили -0,81-0,85. Протравители показали высокую биологическую эффективность против корневой гнили (в среднем по годам и препаратам 43,5%) и обеспечили сохранение урожая в среднем на 35,9%.

Самую высокую биологическую и хозяйственную эффективность в 2003 году показал витавакс 200ФФ. По результатам испытаний 2004 и 2007 годов можно заключить, что биологическая эффективность протравителей не всегда полностью соответствует их хозяйственной эффективности. Более высокая биологическая эффективность была отмечена после протравливания семян раксилом, однако доля сохраненного урожая была выше на вариантах с премисом, что связано с его меньшей фитотоксичностью.

Все исследованные препараты обеспечили достоверное сохранение урожайности, создавая более благоприятные условия для формирования основных элементов структуры урожая.

Высокую экономическую эффективность показало протравливание семян премисом 200 (0,2 л/т). При низкой норме расхода препарата и высокой прибавке урожая (9,9 ц/га), прибыль от реализованной продукции и уровень рентабельности - максимальные в сравнении с другими препаратами.

Расчет биоэнергетической эффективности показал, что протравливание оказывает положительное влияние на приращение валовой энергии, в большей степени при использовании витавакса 200ФФ (1,5 л/т).

Выводы

По пятилетним данным установлено ежегодное до 7,9 раз превышение порога вредоносности чернотой зародыша в лесостепи Новосибирской области, обусловленное благоприятными для заражения зерна погодными условиями августа и сентября. Основными возбудителями заболевания являются Bipolaris sorokiniana (r=0,51-0,98) и Alternaria tenuissima (r=0,34-0,69).

Вредоносность черноты зародыша проявлялась на фазе всходов и определялась этиологией. Снижение всхожести (в 5,9 раз) и рост пораженности корневыми гнилями (в 5,7 раз) вызывал B. sorokiniana (r = -0,9590,012). Выявлена умеренная вредоносность Alternaria tenuissima, вызывавшего снижение всхожести (до 13,3%) и типичные симптомы корневой гнили проростков, доля фитотоксичных штаммов составила 46%.

Экспериментально доказано формирование очага корневой гнили на уровне и выше ПВ через 14 дней после посева зараженных чернотой зародыша семян. Установлена более высокая (в 2 раза) интенсивность прорастания и деградации конидий A. tenuissima в почве по сравнению с B. sorokiniana.

Выявлено значительное внутрипопуляционное разнообразие Alternaria tenuissima по сравнению с B. sorokiniana. Сибирская популяция A. tenuissima представлена четырьмя контрастными морфотипами, отличающимися по строению и пигментации мицелия, скорости радиального роста колоний, токсикогенности и интенсивности споруляции, выявлены отличительные особенности размеров и формы конидий сибирской популяции гриба.

Оба возбудителя черноты зародыша заражали все органы зерновок. A. tenuissima имел длительный период заражения колосьев, обладая большей экологической пластичностью, локализуясь преимущественно в оболочках зерновок. B. sorokiniana заселял колос в конце вегетации и располагался преимущественно в зародышах зерновок.

Выявлена относительная устойчивость к B. sorokiniana сортов Омская 28, Алтайская 92, Терция, которые в течение четырех лет поражались этим возбудителем ниже ПВ, а также в 12 раз большая устойчивость 15% изученных сортообразцов яровой пшеницы к черноте зародыша, коррелирующая с ростом массы 1000 зерен (r= 0,78).

Лучшими фитосанитарными предшественниками для ограничения развития черноты зародыша яровой пшеницы являются кукуруза, пар и пласт многолетних трав.

Выбраковка семян с диаметром менее 2 мм, а также прогрев семян в течение часа при +30 и +50°С обеспечивали повышение всхожести и улучшение фитосанитарного состояния семян.

Лабораторная биологическая эффективность 6 современных протравителей против A. tenuissima составила 48-83%, против B. sorokiniana 67-100%, протравители увеличивали лабораторную всхожесть семян до 15%, оздоравливали проростки в среднем на 25%.

Максимальная эффективность протравителей проявлялась на фазе всходов, увеличение полевой всхожести на протравленных вариантах составило в среднем по трем годам и шести препаратам 28,2%, а средняя биологическая эффективность против корневой гнили составила 84,9%.

Биологическая эффективность протравителей в конце вегетации составила в среднем по трем годам и шести препаратам 43,5%, что обеспечило сохранение урожая в среднем на 35,9%, преимущественно за счет увеличения числа продуктивных стеблей и озерненности колоса. Самую высокую экономическую эффективность показал премис 200 (0,2 л/т), а биоэнергетическую - витавакс 200ФФ (1,5 л/т).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для ограничения вредоносности черноты зародыша в лесостепи Западной Сибири рекомендуются следующие мероприятия:

1 Ежегодная фитоэкспертиза для выявления уровня инфицированности семян фитопатогенами и уточнения этиологии заболевания.

2 Выращивание сортов яровой пшеницы Омская 28, Алтайская 92, Терция по кукурузе, пару и пласту многолетних трав.

3 Выбраковка семян с диаметром менее 2 мм, а также прогрев семян в течение часа при +30 или +50°С.

4 Проведение предпосевного протравливания витаваксом 200ФФ (1,5 л/т), премисом 200 (0,2 л/т), раксилом (0,5 л/т).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Торопова Е.Ю. Этиология и вредоносность черного зародыша яровой пшеницы в северной лесостепи Приобья /Е.Ю. Торопова, А.А. Кириченко, Т.Ю. Сараева // Совершенствование современных фитосанитарных технологий: теория, методология, практика: материалы международной конференции первой в Сибири научной школы по защите растений. - Новосибирск: НГАУ, 2005. - С.57-63.

Торопова Е.Ю. Эффективность протравителей семян различного механизма действия в борьбе с обыкновенной корневой гнилью зерновых культур /Е.Ю.Торопова, А.Ф. Захаров, В.Е. Бояркин, А.А. Кириченко // Совершенствование современных фитосанитарных технологий: теория, методология, практика: материалы международной конференции первой в Сибири научной школы по защите растений. - Новосибирск: НГАУ, 2005. - С.99-107.

Кириченко А.А. Биологические особенности возбудителей черноты зародыша зерновых культур в лесостепи Приобья / А.А. Кириченко // Вестник Новосибирского ГАУ. - Новосибирск.- 2005. - №3. - С. 41-46.

Бондаренко Л.А. Экологические особенности микрофлоры семян зерновых культур разных экологогеографических зон России / Л.А. Бондаренко, Л.Н. Абиленцева, А.А. Кириченко // Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ: материалы X международной экологической студенческой конференции. - Новосибирский гос. ун-т. - Новосибирск: НГУ, 2005. - С.97-98.

Торопова Е.Ю. Биологические особенности микрофлоры семян зерновых культур из разных эколого-географических зон Сибири и Приуралья / Е.Ю. Торопова, А.А. Кириченко, Л.Н. Абиленцева, Л.А. Бондаренко // Достижения ...