Содержание к диссертации
Введение
1 Видовой состав и биологические особенности возбудителей болезней картофеля в условиях Курганской области
1.1 Состояние изученности вопроса 8
1.2 Методика исследований 15
1.3 Результаты исследований 18
2 Поражаемость картофеля болезнями при разных сроках посадки
2.1 Состояние изученности вопроса 34
2.2 Методика исследований 38
2.3 Результаты исследований 41
3 Поражаемость болезнями различных сортов картофеля 57
3.1 Состояние изученности вопроса 57
3.2 Методика исследований 64
3.3 Результаты исследований 65
4 Влияние минеральных удобрений на поражаемость картофеля болезнями
4.1 Состояние изученности вопроса 76
4.2 Методика исследований 82
4.3 Результаты исследований 83
5 Эффективность фунгицидов в борьбе с болезнями картофеля
5.1 Состояние изученности вопроса 92
5.2 Методика исследований 98
5.3 Результаты исследований 99
6 Экономическая и биоэнергетическая эффективность методов защиты картофеля от болезней
Выводы 114
Предложения производству 116
Список литературных источников 117
Приложения 135
Введение к работе
Несмотря на многовековую историю борьбы с вредными объектами, инфекционные болезни растений имеют высокую распространенность и вредоносность, вызывая значительные потери урожайности сельскохозяйственных культур во всем мире (Новожилов и др., 1993; Жученко, 1994; Танский и др., 1998; Шпаар, 2003; Санин, 2003).
Картофель по объему производства занимает второе место в мире после зерновых культур, а Россия лидирует по посевным площадям и валовым сборам картофеля, уступая лишь Китаю. На долю нашей страны при численности населения 2,5 % от населения мира, приходится 17 % посевных площадей картофеля, 11 % мирового валового сбора - при очень низкой урожайности (около 10 т/га), в основном из-за плохого качества семенного материала и по другим причинам. В АПК России 93 % площадей картофеля находятся в индивидуальном секторе (Тульчеев, 2006).
По данным департамента сельского хозяйства на территории Курганской области общая посевная площадь картофеля в 2006 году составляла 28,3 тыс. га. На долю частного сектора приходилось 27 тыс. га, что равнялось 95,4 % от общей площади. Средняя урожайность в хозяйствах всех категорий не превышает 20,9 т/га. (Госкомстат..., 2006).
Картофель относится к числу культур, в сильной степени поражаемых болезнями, которые нередко являются причиной резкого снижения урожая. Болезни поражают картофель, как во время вегетации, так и в период хранения. Возбудителями болезней картофеля являются грибы, бактерии, вирусы и микоплазменные организмы. Значительный ущерб экономике многих картофелеводческих стран мира наносят такие распространенные болезни как фитофтороз, макроспориоз, ризоктониоз, обыкновенная парша, вызываемые микроскопическими грибами, актиномицетами и другими (Шестеперов, 2005).
Недобор урожая от поражения фитофторозом, сухой пятнистостью, ризоктониозом, бактериозом и другими болезнями составляет в среднем 30 %
от валового сбора. Отход клубней из-за гнилей в период хранения увеличивается на 5-20 % и более (Супрун, 1986).
Посадочный материал, пораженный патогеном в слабой степени и высаженный в почву, становится причиной значительного выпада растений и сокращения урожая картофеля (Тютерев и др., 2000). Отсюда вытекает важность вопроса защиты картофеля от вредных организмов, в первую очередь возбудителей различных заболеваний, влияние которых негативно сказывается и на количестве, и на качестве урожая.
Актуальность работы. В связи с необходимостью расширения продовольственной базы все большее значение приобретает развитие картофелеводства в Зауралье. Получение высоких и стабильных урожаев картофеля ограничивается рядом определенных абиотических и биотических факторов среды, в частности, развитием комплекса вредоносных заболеваний, суммарные потери клубней от поражения которыми в отдельные годы достигают 29 %. Исходя из вышеизложенного, защита картофеля от фитопатогенов является обязательным звеном в технологии возделывания культуры, которая должна включать в себя научно обоснованные приемы, способствующие подавлению возбудителей болезней или ограничению их развития.
В настоящее время основными приемами защиты картофеля от болезней признаны возделывание устойчивых сортов, оптимальные сроки посадки, использование минеральных удобрений и применение химических средств защиты растений. Однако необходимо учитывать и тот факт, что клубни картофеля ежедневно используют в пищу в переработанном виде. Поэтому основное внимание здесь должно быть уделено безопасным методам защиты и среди них, в первую очередь, агротехническим.
В условиях Зауралья течение многих инфекционных болезней имеет свои особенности. Состав патогенных комплексов, уровень вреда, причиняемого вегетативным органам и клубням неодинаковы даже в пределах одного агроэкологического района. Успех защитных мероприятий в
значительной степени зависит от знания видового состава и биологических особенностей возбудителей болезней, факторов внешней среды, оказывающих влияние на их развитие. В связи с этим особое внимание заслуживает и конкретизация уже существующих общепринятых приемов защиты картофеля, адаптированных к условиям нашей зоны.
Исследования проводились в 2000-2002 и 2004-2006 годах в соответствии с планом научных работ Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С.Мальцева, утвержденным Ученым советом академии (протокол № 4 от 15.12.2000 г.), номер государственной регистрации 01.2.00109586.
Цель и задачи исследований. Целью исследований язлялось уточнение видового состава болезней картофеля, биологических особенностей их развития в условиях Курганской области и разработка мер борьбы с ними. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
- уточнить видовой состав возбудителей болезней картофеля в
условиях Курганской области и симптомы их проявления;
изучить биологические особенности развития наиболее вредоносных болезней картофеля в полевых условиях;
установить влияние сроков посадки на поражаемость картофеля болезнями;
дать оценку устойчивости сортов картофеля, находящихся на сортоиспытании в Курганской области к болезням;
выявить влияние минеральных удобрений на развитие болезней картофеля;
оценить действие ряда фунгицидов в качестве средств борьбы с болезнями картофеля;
дать экономическую и биоэнергетическую оценку внедряемых приемов защиты картофеля от болезней.
Научная новизна. Уточнен видовой состав возбудителей болезней картофеля, проявляющихся на посадках картофеля в условиях Курганской
области, изучены биоэкологические особенности наиболее вредоносных возбудителей болезней, установлено влияние сроков посадки картофеля, сортов, минеральных удобрений и фунгицидов на развитие болезней картофеля и урожайность.
Практическая значимость. Были получены экспериментальные данные, позволяющие с научно обоснованных позиций разработать методы борьбы с болезнями картофеля, используя устойчивые сорта, оптимальные сроки посадки, минеральные удобрения и фунгициды, для того, чтобы снизить вредоносность заболеваний и повысить рентабельность производства картофеля в условиях Курганской области.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на региональной научно-практиесксй конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В. Е. Квитко (г. Курган, 2001), Международной научно-практической конференции «Научные результаты - агропромышленному производству», посвященной 60-летию образования Курганской ГСХА имени Т.С. Мальцева (г. Курган, 2004), X научно-методической конференции «Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения (г. Челябинск, 2005), II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования» (г. Самара,2005), региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы растениеводства Зауралья» (г. Курган, 2005), Международной научно-практической конференции «Достижения науки в реализацию национального проекта развития АПК» (г. Курган, 2006).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 159 страницах компьютерного набора, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству и приложений. Содержит 38 таблиц, 23 рисунка. Список использованной литературы включает 187 наименований, в том числе 24 иностранных авторов.
Методика исследований
Исследования проводились в 2000-2002 гг. на Курганском государственном овощном стационарном сортоиспытательном участке, в 2004-2006 гг. на картофельном поле Курганской ГСХА, 2005-2006 гг. на базе КФХ «Мечта-1» Притобольного района, в ОАО Агрокомбинате «Заря» Далматовского района Курганской области и лаборатории микробиологии кафедры экологии и защиты растений Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С. Мальцева.
Рельеф сортоучастка и картофельного поля представлен надпойменной террасой реки Тобол с общим, очень пологим, склоном на юг. Почва -чернозем выщелоченный, среднемощныи, легкосуглинистый, гумусовый слой 35-45 см. Объёмная масса пахотного слоя близка к единице. Содержание гумуса в пахотном слое 6-7 %, запасы в метровом слое 150-300 т на га, рН водной вытяжки в верхней части профиля составляет 6,4-6,9, а в нижней части до 7,3-8,0. Содержание фосфора 17,6 мг/100 г почвы; содержание калия 90,5 мг/100 г почвы (Егоров и др., 1995).
Рельеф участков в хозяйствах представлен широковолнистой слабовсхолменной равниной, постепенно понижающейся. Хорошо развит мезорельеф и слабо микрорельеф. Почвенный покров состоит исключительно из черноземов выщелоченных, средневыщелоченные, среднемощные. В основном это карбонатный легкий суглинок, подстилаемый супесью и песком. Перегнойный слой по повышениям средний и мощный. Гумуса в перегнойном слое почвы - 7,3-6,3 %. Содержание фосфора 2,4-3,5 мг/100 г почвы; подвижного азота от 17,9 до 9,24 мг на 100 г почвы (Порсев и др., 2002; Егоров и др., 1995).
Климат данной территории характеризуется резко выраженными чертами континентальное. Зима обычно холодная и малоснежная, лето умеренно теплое и сухое с резкими колебаниями температуры в течение суток. Характерной чертой климата является недостаточное увлажнение с периодически повторяющимися засухами.
Запасы влаги в черноземах выщелоченных и обыкновенных, солонцеватых на дату перехода через 10С выше нуля в среднем составляет 140 мм. Тепловые водные ресурсы благоприятны для возделывания овощных и пропашных культур (Агроклиматические..., 1977). По данным Курганского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды метеорологические условия в годы проведения исследований отличались по количеству выпавших осадков в течение вегетации, по температуре воздуха и почвы. Расчет гидротермического коэффициента проводили по существующей формуле (Кузнецов, 1994). Описание природных условий зоны и погодных условий вегетационных периодов даны в приложении А и Б.
Закладку опытов осуществляли по методике опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве и методике государственного сортоиспытания овощных культур в четырехкратной повторности с учетной площадью делянок - 6,3 м2 (Методика..., 1992; Методика..., 1975). Предшественники -свекла и картофель. Срок посадки 12-15 мая. Способ посадки картофеля -широкорядный 70x30 см, норма посадки - 2,9 т/га, глубина - 6-8 см. Для закладки опытов использовали сорт Сосновский. Фон - без удобрений. Уход за растениями осуществляли с применением агротехнических приемов, принятых в зоне деятельности сортоучастка (Полевой журнал, 1985).
Для выявления болезней проводили систематические маршрутные обследования посадок и учеты на стационарном участке по рядам растений картофеля (Рекомендации..., 1984). В итоге устанавливали время появления первых признаков болезни и динамику ее развития. При этом растения осматривали на корню (Поляков и др., 1984). Для определения эпифитотиологических групп болезней картофеля применяли классификацию, предложенную В.А. Чулкиной, Е.Ю. Тороповой, Г.Я. Стецовым (Чулкина и др., 1998).
Для установления окончательного диагноза болезни использовали методику определения болезней по внешним признакам, которая сводится к наружному осмотру больного растения (Хохряков, 1984).
Для выделения видового состава фитопатогенов, присутствующих на растениях картофеля, использовали микроскопический метод, в частности влажные камеры. Это наиболее простой способ вызвать спороношение гриба. Использовали чашки Петри, выстланные стерильной фильтровальной бумагой, смоченной стерильной водой. Небольшие фрагменты пораженных патогеном органов на границе здоровой и больной ткани (листья, стебли, клубни) картофеля, тщательно промытые в проточной, затем в дистиллированной воде и стерилизованные в спирте раскладывали на фильтровальную бумагу. Инкубировали в термостате при температуре 23-27С. Через 15-20 часов культивирования выросшие грибы идентифицировали в чашках Петри (Жербеле, 1963; Сидорова, 1965).
Изучение морфологических признаков полученных грибных образцов проводили в чашках Петри и путем приготовления микроскопических препаратов методом «раздавленной» капли. Описывали вид, размер, структуру, цвет мицелия и спороношения (Кирай, 1974).
Результаты исследований
Оптимальные сроки посадки картофеля имеют свои преимущества: картофель меньше страдает от весенней засухи, на длинном дне быстрее формируются приземистые мощные растения, лучше развивается корневая система, интенсивнее идёт клубнеобразование, клубни получаются крупные и содержат больше крахмала.
В условиях Курганской области сроки посадки картофеля определяются физиологически спелым состоянием почвы, то есть прогреванием ее до +8С. Этот период попадает на первую декаду мая. Однако ранние всходы в отдельные годы могут попасть под весенние заморозки -2 или -3С, что может привести к их гибели. В конечном итоге это приводит к недобору урожая, как от вредных объектов, так и от погодных условий или несоблюдении агротехнических операций, особенно в критические моменты роста и развития картофеля.
В годы исследований гидротермический коэффициент во второй декаде мая варьировал от 0,04 до 4,0, в третьей декаде мая - от 0,88 до 3,67. Это объясняется умеренными температурами и определенным количеством осадков в конце мая, что позволяло обеспечивать всхожесть и прорастание растений картофеля.
Фитофтороз можно охарактеризовать как заболевание, достаточно быстро распространяющееся в пространстве. Степень влияния погодно-климатических условий года как фактора на распространенность данной болезни составляла 86%, сроков посадки - 3%.
Среди абиотических факторов, влияющих на развитие патогенов, решающее значение имеют погодные условия и климат. Климат влияет на распространение возбудителей и интенсивность развития вызванных ими болезней, что отмечено в работах Кранца и Сайделя (Kranz, 1988; Seidel, 1981). По экспериментальным данным, полученным в наших опытах распространение фитофтороза на Курганском ГСУ в значительной степени зависело от погодных условий.
В 2000 году симптомы заболевания обнаруживались уже при первом учете более чем на 50% растений, при последующих - практически на всех обследуемых растениях. Наименьшее распространение болезни отмечено при сроке посадки 15 мая (61,6%), наибольшее - при сроке 25 мая (64,8%). Растения ранних сроков посадки к моменту поражения фитофторозом успевали сформировать мощные приземистые кусты, которые были более устойчивыми, чем растения, посаженные в более поздние сроки. В 2001 году на посадках картофеля проявление фитофтороза отмечалось лавинообразным характером при сроке посадки 15 мая. При сроках 20 и 25 мая наблюдалось снижение распространения, выпадение осадков благоприятствовало распространению болезни, в связи с этим при сроке 30 мая происходило последующее нарастание болезни на посадках картофеля. В августе сохранялась теплая погода с умеренным увлажнением. В 2002 году распространение болезни имело скачкообразный характер. Наибольшее распространение фитофтороза отмечено - при сроке посадки 20 мая. На остальных сроках посадки распространенность болезни оставалась незначительно ниже уровня контроля (61,1 и 62,1%).
Динамика распространенности Фитофтороза и распределения летних осадков (Курганский ГСУ, 2000 г.) По рисунку заметна определенная закономерность проявления фитофтороза в конкретных погодных условиях. Можно отметить нарастание болезни в августе, то есть во второй половине лета, что подтверждается многочисленными данными о проявлениях болезни (Смирнов, 2001; Еланский, 2005; Дорожкин, Вельская, 1975). Наибольшее поражение фитофторозом отмечалось на картофеле при сроке посадки 30 мая, что объясняется не сформированными молодыми растениями, доступными для заселения патогенами.
НСРр5 для частных различий 6 7 12,2 11,7 Оценка параметров развития фитофтороза на листьях картофеля при различных сроках посадки не показала существенность отличий по вариантам. По годам она была существенной. Доля влияния года как фактора являлась преобладающей и при первом учете составляла 68 %, при втором и третьем - 72 % и 84 %, срока посадки, как фактора - 1 %, 1 % и 2 %, соответственно. Наиболее сильно фитофтороз развивался на листьях картофеля в 2001 году на всех вариантах опыта, наименьшее развитие он получил в 2002 году. В отечественной литературе значение температуры и влажности для развития Ph. infestans широко освещено в работах А.А. Ячевского (1930), Н.А. Наумовой (1935), Н.А. Дороховой (1940), Н.С. Новотельновой (1937,1974), М.В. Бордуковой (1940).
Болезнь отлично приспособлена к сезонным изменениям микроклимата, что отражает корреляционная зависимость развития фитофтороза на листьях и погодные условия вегетационных периодов 2000, 2001 и 2002 годов.
Состояние изученности вопроса
Возделывание устойчивых сортов является одним из самых экологически безопасных, жономичных и биологически эффективных способов интегрированной защиты растений. Устойчивость растений - это их способность оставаться здоровыми под действием различных стресс-факторов, как абиотических., так и биотических, не изменять присущую им продуктивность. Степень устойчивости может быть различной и проявляться либо в слабом развитии болезни, либо в полном ее отсутствии (Косогорова, 2002).
Ван дер Планк ряд работ посвятил постановке полевых опытов по изучению селекции и выбору лучшего типа устойчивости растений в конкретных условиях (Ван дер Планк, 1966).
Устойчивость растений против фитопатогенных грибов основана на морфологических, анатомических и гистологических структурах, биохимических и химических реакциях и других защитных механизмах. Она так же генетически обусловлена, как и способность возбудителя поражать определенный вид или сорт растения.
Устойчивость и восприимчивость растений не являются постоянными величинами, а варьируют в определенных, генетически обусловленных рамках. Модифицирующее влияние имеют и внешние условия, как температура, влажность, свет и снабжение элементами питания. Они изменяются с возрастом растения - стадийная устойчивость, возрастная устойчивость (Kranz, 1996; Vanderplank, 1989).
У растений имеются общие и специфические механизмы устойчивости, которые их защищают от поражения. Успешное поражение растений вредными организмами возможно только тогда, когда возбудитель преодолевает или обходит факторы устойчивости. Факторы устойчивости могут действовать на разных стациях заражения. Причины действия разных факторов устойчивости растений пока недостаточно выяснены (Тютерев, 2002; Защита..., 2003).
Изучением механизмов действия индукторов болезнеустойчивости на картофеле занимаются зауральские ученые (Голощапов и др., 2000; 2001; 2002; Порсев, 1999).
Исключительная экологическая надежность устойчивых сортов делает их фундаментальным компонентом интегрированной защиты растений даже при частичной устойчивости (Шпаар, 1993; Сусидко, 1997; Макарова, Одинцова, Гончарова, 2002). Однако районированные в настоящее время сорта обладают устойчивостью чаще к одной болезни или их ограниченному числу. Поэтому остро стоит проблема комплексной устойчивости сортов к наиболее опасным болезням (Соколов, Павлюшин, 1997). Общепризнано, что возделывание сортов каргофеля, обладающих частичной устойчивостью к фитофторозу и другим грибным заболеваниям, является одним из наиболее важных компонентов защиты этой культуры (Colon, 1995; Peters, 1999).
В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, включен 191 сорт картофеля, в том числе 26 сортов впервые. Сорта после испытаний в различных регионах России, показывшие лучшие результаты по сравнению с контрольными, допускаются к реализации. Именно районированные сорта являются самыми лучшими и надежными в определенных конкретных почвенно-климатических условиях. Правильно подобранный сорт для конкретного района возделывания дает прибавку урожая без каких-либо других дополнительных усилий и затрат как минимум на 30 10 % (Постников, 2002).
Сорта картофеля отличаются сроками созревания, вкусовыми качествами, содержанием крахмала, Сахаров, витаминов и других биологически полезных веществ, устойчивостью к возбудителям болезней и вредителям, засухе и т.д. Сорта различаются по особенностям клубней: по их форме, размеру, окраске, цвету мякоти, глубине расположения глазков, строению кожуры, количеству клубней в гнезде, их компактности или разбросанности. В настоящее время сорта картофеля подразделяются на 6 групп в зависимости от сроков формирования урожая и начала естественного увядания ботвы: очень ранние, ранние, среднеранние, среднеспелые, среднепоздние, поздние. Число дней от посадки до формирования хозяйственно-значимого урожая составляет: очень ранние - 55-60, ранние -60-70, среднеранние - 70-80, среднеспелые - 80-100, среднепоздние - 100-110, поздние - 110-120 (Постников, 2002).
Своевременно высаженный картофель ранних сортов раньше заканчивает вегетацию и поэтому в меньшей степени поражается фитофторозом (Гаитова, 2003).
Картофель средне- и позднеспелых сортов, предназначенный для длительного хранения, убирают после полного усыхания ботвы. К этому периоду клубни физиологически созревают, кожура приобретает прочность, и, следовательно, повышается их устойчивость к механическим и микробиологическим повреждениям. Однако часто из-за неблагоприятных погодных условий или сильного развития фитофтороза необходима более ранняя уборка (Мякиньков, Лаврик, Поморцева, 2003).
В средней полосе России, где больше всего культивируется картофеля, полностью созреваюі лишь ранние и среднеранние сорта: Весна, Изора, Новоусманский, Брянский ранний, Домодедовский, Жуковский ранний, Любимец, Удача, Эффект, Лукьяновский и другие. Их используют в пищу, начиная с июня, а убирают в июле-августе, не ранее чем через 90-100 дней после посадки (Зейрук, 1994). Ранние и среднеранние сорта имеют низкое содержание крахмала в клубнях (10-13 %), но обладают великолепным вкусом, в них очень много витамина С (Яшина. Склярова, 2000). Раннеспелые сорта требуют большего внимания при выращивании, сильнее поражаются болезнями надземной массы и клубней, урожай у них всегда меньше. Но все эти недостатки окупаются ранней продукцией, ценной в пищевом от ношении. Наиболее урожайными сортами являются средне-ранние и среднеспелые (Болотских, 2002).
Среднеспелые и среднепоздние сорта (Бронницкий, Голубизна, Лорх, Раменский, Сотка, Кардинал и др.) пригодны для осеннего потребления и для закладки на зимнее хранение. Их убирают соответственно через 100-110 и 120 дней после посадки. При сухой погоде и отсутствии фитофтороза срок уборки отодвигается до первой или второй декады сентября (Зейрук, 1994). Они отличаются высокой крахмалистостью (14-25 %) и лучшими вкусовыми качествами, среди них часто встречаются формы с рассыпчатыми клубнями. Кроме того, среднеспелые и поздние сорта, как правило, более устойчивы к болезням и лучше хранятся.
Недостатком многих среднепоздних сортов является замедленное созревание клубней, из-за чего приходится использовать приемы, ускоряющие созревание (десикация ботвы, внекорневая подкормка фосфорно-калийными удобрениями и др.). На вкусовые качества клубней влияют сроки созревания, применение удобрений, погодные условия зоны возделывания и минеральное питание (Яшина, Склярова, 2000). В каждом хозяйстве необходимо выращивать два-три сорта картофеля разных сроков созревания, а соотношение их устанавливают из потребности. Большинство сортов приспособлено к условиям той или иной зоны и не дает хороших результатов в других условиях. На этом основано районирование картофеля. В пригородной зоне специализированные хозяйства обеспечивают городское население ранним картофелем. Поэтому в составе сортов 40-45 % общей площади занимают раннеспелые, 45-50 % среднеспелые и 5-Ю % позднеспелые сорта (Болотских, 2002).
