Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Эколого-биологические условия развития и вредоносность возбудителей карликовой и твердой головни озимой пшеницы (Обзор литературы) 7
1.1. Районы распространения болезни и изученность возбудителей головни озимой пшеницы 7
1.2. Вредоносность болезни и токсичность возбудителей головни зерновых культур 14
1.3. Источники заражения пшеницы головней и пути распространения инфекции 21
1.4. Меры борьбы рекомендуемые против головни озимой пшеницы 23
Глава 2. Методики и место проведения исследований 29
2.1. Почвенная характеристика опытного участка 29
2.2. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований 30
2.3. Методики проведения полевых и лабораторных исследований, схемы опытов 35
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 45
3.1. Оценка пораженное озимой пшеницы карликовой и твердой головней в различных агроклиматических зонах 45
3.2. Морфологические особенности возбудителей головни 51
3.3. Влияние метеорологических факторов на проявление твердой и карликовой головни озимой пшеницы 54
3.4. Устойчивость сортов озимой пшеницы к проявлению карликовой головни 59
3.5. Влияние химических протравителей семян на проявление карликовой и твердой головни озимой пшеницы 62
Глава 4. Экологизация защиты растений и возможности применения биометода в борьбе с головней озимой пшеницы 70
4.1. Использование биологических препаратов для защиты озимой пшеницы от карликовой и твердой головни 70
4.2. Влияние биопрепаратов на прорастание спор патогена 83
4.3. Влияние препаратов на рост и развитие растения озимой пшеницы 85
4.4. Влияние биопрепаратов на урожай озимой пшеницы и определение его структуры 90
Глава 5. Экономическая эффективность применения биопрепаратов на озимой пшенице 95
Выводы 97
Предложения производству 101
Библиографический список 102
Приложения 1
- Районы распространения болезни и изученность возбудителей головни озимой пшеницы
- Оценка пораженное озимой пшеницы карликовой и твердой головней в различных агроклиматических зонах
- Использование биологических препаратов для защиты озимой пшеницы от карликовой и твердой головни
Введение к работе
В Ставропольском крае среди зерновых продовольственных культур ведущее место занимает озимая пшеница. В комплексе агротехнических приемов выращивания этой культуры, обеспечивающих получение высоких и устойчивых урожаев, важное значение имеет защита посевов от различных болезней, в том числе и от головневых заболеваний.
До настоящего времени головня представляет большую угрозу посевам зерновых культур, особенно широкое распространение имеет твердая головня на озимой пшенице. В 1957 г. на территории Ставропольского края выявлена малоизвестная болезнь озимой пшеницы, получившая название карликовой головни. Эта болезнь снижает урожай и качество зерна культуры, так как поражает завязи и вызывает гибель растений во время перезимовки и в фазу трубкования, загрязняет зерно телиоспорами гриба, пока имеет ограниченный ареал.
Болезнь, как правило, развивается на высоте 200 м и выше над уровнем моря. Она постоянно встречается в Александровском, Минераловод-ском, Предгорном и др. районах, отмечена также на полях хозяйств примыкающих к г. Ставрополю.
Снижение массы пораженных карликовой и твердой головней растений варьирует от 25 до 60%.
Учитывая отсутствие устойчивых сортов, наличие инфекции, очень узкий спектр эффективных препаратов, имеющих место нарушений протравливания семян всегда можно ожидать расширения ареала и усиления вредоносности болезни.
Актуальность темы: карликовая и твердая головня принадлежат к наиболее вредоносным болезням озимой пшеницы. При высоком числе пораженных колосьев не только резко снижается урожай, но и теряются продовольственные качества зерна вследствие заспорения здоровых зерен телиоспорами гриба. Видовой состав возбудителей головни и распространение видов по агроклиматическим зонам Ставропольского края
5 видов по агроклиматическим зонам Ставропольского края недостаточно изучены.
ь В систему защиты от головневых заболеваний, наряду с агротехниче-
скими и химическими методами в последние годы рядом исследователей рекомендуется включать биологические препараты и биологически активные вещества, что недостаточно обосновано и требует дальнейшей проверки.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось
изучение особенностей развития, распространения и вредоносности возбу-
дителей карликовой и твердой головни на территории Ставропольского края и усовершенствование приемов защиты озимой пшеницы от этого заболевания. В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:
ности возбудителей карликовой и твердой головни по агроклиматическим зонам Ставропольского края;
- установить зависимость между степенью заспорения семян,
пораженностью растений возбудителями головни и потерями урожайности
зерна;
I - изучить морфологические и биологические особенности возбудите-
лей на естественном и искусственном фонах;
определить влияние возбудителя карликовой головни Т. controversa на начальный рост и развитие растений озимой пшеницы;
провести сравнительный анализ эффективности биологических препаратов и химических протравителей против головни, с целью их
'$ включения в систему мероприятий по защите культуры от болезней;
дать оценку фунгицидной активности биологических препаратов, и биологически активных веществ (БАВ) на возбудителей карликовой и твердой головни;
определить структуру урожая.
Научная новизна:
уточнен видовой состав возбудителей головни, особенностей их развития и распространения по агроклиматическим зонам Ставропольского края;
проведена оценка устойчивости современных сортов к карликовой и твердой головне озимой пшеницы;
- установлено стимулирующее действие некоторых биологических
препаратов на возбудителей карликовой и твердой головни;
- изучено влияния биологических и химических препаратов на возбу
дителей головни озимой пшеницы;
Практическая значимость. На основании результатов исследований производству предложена усовершенствованная система защиты озимой пшеницы от карликовой и твердой головни, включающая дифференцированное применение химических протравителей с учетом степени заспорения семян головней, а также использование некоторых биопрепаратов при незначительном заспорении семян твердой головней.
Районы распространения болезни и изученность возбудителей головни озимой пшеницы
Твердая головня поражающая озимую пшеницу, распространена во всех частях света. Карликовая головня обнаружена в Германии, Швейцарии, Австрии, Румынии, Болгарии, Чехословакии, Югославии, Венгрии и других странах. Но в отличие от твердой головни она приурочена больше к возвышенным местам (200-1000 м над уровнем моря).
В бывшем СССР карликовая головня отмечена в Армении, Закарпатской Украине, Хмельницкой области, Молдавии, а также в Чечено-Ингушетии, Азербайджане и Казахстане (Калашников, 1971).
По данным И.В. Каратыгина (1986) карликовая головня обнаружена в посевах пшеницы в странах Азии, Южной Америки и Африки. До настоящего времени заболевание отсутствует в КНР, где является объектом строгого карантина. Возбудитель болезни пока не выявлен в Испании и Великобритании. В Южной Америке заболевание встречается между 30 и 40 южной широты в Аргентине и Уругвае. Во многих случаях отмечается, что болезнь приурочена к возвышенным, предгорным районам культивирования пшеницы. В частности, в Ставропольском крае болезнь чаще поражает посевы пшеницы, расположенные на высоте от 150 и выше над уровнем моря. Tilletia controversa выявлена также и в субальпийском поясе Армении, 2600 м над уровнем моря (Сторчевой, 1962; Захарова, 1963; Каратыгин, 1986).
Что касается твердой головни, то она захватывает более обширный ареал: Северо-запад и Нечерноземная зона России, Урал, Сибирь, Дальний Восток, Северный Казахстан, Средняя Азия, Белоруссия, Молдавия, Украйна, Закавказье.
В южных районах России твердая головня вызывается несколькими видами грибов, и встречаются они в Ростовской, Астраханской, Волгоградской областях, Краснодарском и Ставропольском краях, республиках Северного Кавказа (Каратыгин, 1986).
Используя литературные данные, В.Ф. Пересыпкин (1987) считает, что большинство территорий ареала карликовой головни относится к зоне умеренного увлажнения (450-550 мм в год), хотя в отдельных случаях болезнь выявлялась и в местах с недостаточным увлажнением (до 350 мм в год) и относительно обильным количеством осадков (до 800 мм в год).
В известных нам источниках неоднократно подчеркивается неравномерное распространение заболевания по районам возделывания пшеницы, очаговый характер ее проявления. Так, в США и Канаде заболевание больше распространено в западных штатах Тихоокеанского побережья и значительно реже в восточных штатах (Purdy et al.,1963).
В пределах Ставропольского края болезнь обнаружена на озимой пшенице в посевах расположенных на Ставропольской возвышенности и отрогах Большого Кавказского хребта. В результате обследований проведенных в 1957-1961 гг. выявилось два основных очага болезни в окрестностях г. Ставрополя и в Александровском районе. Спорадический характер проявления и отсутствие болезни в ряде районов, где имеются налицо все условия для ее развития, дают основания предположить, что эта болезнь получит дальнейшее раепространение (Сторчевой, 1972; Гаврилов и др., 1997).
По многолетним наблюдениям, в Краснодарском крае ежегодно на посевах озимой пшеницы развиваются многие виды головневых болезней. Кроме традиционных видов (Tilletia caries, Tilletia triticoides, Tilletia intermedia и Tilletia levis), резко возросла заспоренность карликовой головней (Tilletia controversa), особенно в районах предгорной зоны, где в зимний период 1996-1997 гг. на талой почве долго (до 2 месяцев) сохранялся снежный покров, способствовавший заражению растений. Число спор возбудителя в этих условиях в большинстве партий составляло 10-90% от общего числа, приходящихся на одно зерно. В отдельных партиях присутствовала только карликовая головня (Монастырская, Пикушова, Бегунов, Киреенкова, 1998).
Кроме пшеницы возбудитель карликовой головни был отмечен на пырее ползучем в ряде стран Европы. Интерес к карликовой головне на пырее был проявлен селекционерами в связи с привлечением этого растения для скрещивания с пшеницей. К.Е. Мурашкинский (1937) дает сводку распространения карликовой головни пырея ползучего (Agropyrum repens (1) Р.В.) в Европе. Им отмечается приуроченность болезни к горным районам Германии, Швейцарии, Австрии, Румынии. К растениям, восприимчивым к этому возбудителю, относят виды из родов Aegilops, Agropyron, Alopecurus, Arrhenatherum, Beckmannia, Bromus, Dactylis, Elymus, Elytrigia, Festuca, Holcus, Hordeum, Kolleria, Lolium, Secale, Triticum, Haynaldia. В естественных условиях проявление Tilletia controversa на этих растениях, кроме пшеницы, довольно ограничено (Каратыгин, 1986).
В России карликовая головня на пырее обнаружена на Северном Кавказе, на Урале, на Алтае и Дальнем Востоке. В исследованиях А.Л. Сторчевого (1972) есть указание на то, что в Ставропольском крае возбудитель карликовой головни обнаружен в небольших очагах на Elytrigia repens и Aegilops cylindrica. При этом гриб с пырея при искусственном заражении частично переходил на пшеницу. Таким образом, редкая встречаемость карликовой головни на дикорастущих злаках приводит к заключению, что они, по видимому, не представляют собой существенного источника образования телиоспор, инфицирующих пшеницу (Каратыгин, 1986).
Оценка пораженное озимой пшеницы карликовой и твердой головней в различных агроклиматических зонах
В последнее время на посевах пшеницы в Ставропольском крае получили повсеместное распространение твердая и в отдельных районах карликовая головня. В комплексе мероприятий по возделыванию культуры важное место занимает защита растений от этих болезней.
В связи с тем, что видовой состав возбудителей недостаточно изучен по агроклиматическим зонам, требуется проведение фитоэкспертизы семенного зерна на наличие головневой инфекции.
Ежегодно проводимая фитоэкспертиза семян показывает, что в крае нет партий зерна чистых от патогенов. Основная инфекция, обнаруживаемая в посевном материале озимой пшеницы это твердая головня - возбудители (B.Tilletia caries Tul, Т. levis Kuehn, Т. triticoides), пыльная головня пшеницы - (в. Ustilago tritici), и карликовая головня пшеницы (в. Tilletia controversa Kuehn).
В 2002 году по результатам фитоэкспертизы всего проанализировано 387 образцов на 83,5 тыс. тонн. Твердая головня выявлена в 60,5 тыс. тонн проверенного зерна (72%), в 19 районах края. Споровая нагрузка небольшая, в среднем от 1 до 30 спор на одно зерно. Максимальная нагрузка - 2000 спор в СПК «Барханчакский» Ипатовского района в партии на 100 тонн на сорте Безостая-1 и на сорте Донская безостая - 357 спор, вес партии 100 тонн. В СПК «Колос» Александровского района - нагрузка - 522 споры в партии 20 тонн (табл. 5).
Заспоренность зерна твердой головней от 1 до 100 спор на одно зерно составляет 98,5%, от 100 до 500 спор 1,1%, больше 500 спор 0,4%.
В последнее время в крае идет постепенное накопление инфекционного начала карликовой головни. В представленных на фитоэкспертизу образцах присутствие спор карликовой головни обнаружены в 18,5 процентах проверенных образцах, в 15,4 тыс. тонн семян. В сравнении с прошлым годом зараженность увеличилась в 2,8 раза. Споры карликовой головни выявлены в 11 районах края. Наибольшая нагрузка спор на одно зерно на госсортоучастке Андроповского района - 61,5 спор в партии 30 тонн. АОЗТ «Колос» того же района - 21 спора в партии 20 тонн. Средняя нагрузка спор по краю составила 1,5 шт. на одну зерновку. Фитоэкспертизу прошли семенные партии зерна из 26 районов края.
В следующем году в результате проведенной фитоэкспертизы проанализировано 384 образца на 88,3 тыс. тонн (31% от плана высева). Твердая головня была выявлена в 58,23 тыс. тонн проверенного зерна (66%), в 19 районах края. Споровая нагрузка небольшая, в среднем от 1,5 до 20 спор на одну зерновку. Максимальная нагрузка - 800 спор, в партии 300 тонн сорт Безостая-1, отмечена в ООО «Заветное» Георгиевского района.
Карликовая головня обнаружена в семи районах края в 4,371 тыс. тонн (4%) со средней нагрузкой на одну зерновку 1,5 спор. По сравнению с прошлым годом нагрузка уменьшилась в 3,5 раза.
О распространенности болезни можно судить по рисЛ. Так, обследовалась большая часть посевов озимой пшеницы в крае, и выяснилось, что зараженность посевов твердой головней была выше во все годы исследований, чем карликовой головней.
В 2004 г. было отмечено снижение степени заспоренности семян карликовой головней. Из проанализированных фитопатологами 116,9 тыс. тонн семян озимой пшеницы, спорами карликовой головни были заражены 3,6 тыс. тонн. Телиоспоры карликовой головни были выявлены в 13 образцах со степенью заспоренности от 1,5 до 7,5 спор на одну зерновку. Доля зараженных карликовой головней семян составила 2,7%, от проверенных. Анализ позволяет констатировать высокую долю зараженности семян патогенами вызывающими головневые заболевания, что вызвано влажными погодными условиями вегетационного периода.
Как видим из таблицы 6, головневые заболевания всегда представляют большую угрозу посевам зерновых культур. Зараженная площадь пыльной головней составила 99,0 тыс. га со средней пораженостью растений 0,1 %. Выше порога вредоносности пыльная головня отмечена в Левокумском районе - 0,5 тыс. га и Кочубеевском - 0,3 тыс. га, то есть на 0,9 % зараженной площади.
Использование биологических препаратов для защиты озимой пшеницы от карликовой и твердой головни
На поверхность почвы цинк поступает в форме оксидов, гидроксидов и солей различных кислот (главным образом, сульфидов, сульфатов и карбонатов). Далее в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории, происходит концентрация или рассеивание элемента (Серебренникова, 1980). Однако обычно большая часть поступившего металла концентрируется в верхних гумусовых горизонтах за счет связывания с органическим веществом почвы, аккумулирования в гидроксидах железа и аллюминия, а также связывания с карбонатами почвы (Зырин, 1979; Александрова, 1980; Ильин, 1991; Колесников и др. 2000).
Согласно И.О. Алексееву (1987), классификация форм цинка строится с учетом метода выделения форм и перехода соединений элемента в различные растворители: 1) водорастворимые; 2) обменноспособные; 3) легкорастворимые; 4)кислоторастворимые; 5)фиксированные и прочнофиксированные. Н.Г. Зырин и др. (1972) среди форм цинка выделяли: 1)мобильные соединения непосредственно источник и резерв питания растений - водорастворимые, ионообменные, непрочнофиксированные формы соединений;
2)фиксированные соединения - хемосорбционные ионы, труднорастворимые соли, входящие в состав комплексных соединений и стабильных органических веществ; 3)изоморфные примеси в минералах.
Соотношение между различными формами цинка определяется многими факторами: почвенно-климатическими условиями, видовым составом растений и животных, микробиологической активностью и антропогенным воздействием на почвы. К почвенным факторам можно отнести состав и свойства материнской породы, генезис почв, процессы почвообразования и массо-обмен в почвах, реакцию среды и окислительно-восстановительные свойства почв (Ладонин, 2002; Панников, 1987).
Все соединения цинка, за исключением находящихся в кристаллической решетке почвенных минералов, в различной степени используются растениями, однако наиболее доступной для них является подвижная форма цинка. Наименьшим содержанием подвижной формы цинка отличаются карбонатные черноземы (около 15% от валового содержания цинка в почве), немного больше его в нейтральных дерново-подзолистых и дерново-карбонатных почвах (21%). Наибольшая же доля подвижного цинка (около 35 %) характерна для кислых дерново-подзолистых и торфяно-глеевых почв, а также бурой лесной почвы (Mansell, 1990; Алексеев, 1985; Вайчис, 1998)
Б.А. Ягодин (1996) к факторам, контролирующим подвижность цинка в почвах, относят: реакцию почвенного раствора, содержание органического вещества и окислительно-восстановительные условия. Подвижность цинка увеличивается с повышением кислотности почвы. Влияние подщелачивания на мобильность этого элемента зависит от состава катионов почвенного раствора и поглощающего комплекса: в солонцеватых почвах, содержащих натрий, образуются растворимые цинкаты натрия; в карбонатных почвах, где в избытке кальций, — нерастворимые цинкаты кальция. Поэтому во многих исследованиях отмечается отрицательная связь со степенью насыщенности почв кальцием (Шустов, 1995; Ягодин, 2002).
Кроме того, реакция среды влияет и на интенсивность сорбции цинка минералами. Сорбция тяжелых металлов минералами уменьшается с увеличением кислотности почвы. Основным методом снижения подвижности цинка на загрязненных почвах посредством образования гидроокисей и карбонатов является повышение показателя рН почвы путем известкования, хотя этот метод эффективен не для всех почв и растений (Графская, Величко, 1998; Овчаренко, 1998; Шильников и др., 1957).
Отрицательное воздействие на концентрацию подвижных форм цинка оказывает содержание фосфора в почве. Фосфаты почвы, образуя труднорастворимые соединения с цинком, снижают его подвижность. Поэтому одностороннее внесение фосфорных удобрений (за исключением фосфата аммония) способно негативно сказаться на доступности цинка растениям, а на карбонатных почвах даже вызвать снижение продуктивности у чувствительных видов растений. Внесение же в почву азота, наоборот, увеличивает долю подвижных форм цинка (Пейве, 1961; Петербургский, 1971).
Доля подвижных форм снижается также с возрастанием гумусирован-ности почвы, что объясняется способностью гуминовых и фульвокислот образовывать устойчивые комплексы с цинком.
