Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1. Происхождение и пути распространения культурных видов лука 6
1.2. Общие сведения о болезнях лука репчатого и их вредоносности 9
1.3. Система мероприятий против болезней лука по данным научной литературы 19
2. Природно-климатическая характеристика курганской области 25
2.1. Климатические условия 25
2.2. Почвенный покров 28
2.3. Растительный покров 31
3. Объекты и методы исследований 35
3.1. Сорта лукав сортоиспытании на овощных сортучастках Курганской области 35
3.2. Биопрепараты, как объект исследования 35
3.3. Болезни лука в эксперименте и их этиология 40
3.4. Традиционные методы в эксперименте 42
4. Результаты исследований 45
4.1. Разработка собственных методов исследования для углубления эксперимента 45
4.1.1. Метод критериев адаптивности (объект - способ) 45
4.1.2. Метод шаблонов для измерения параметров луковиц 48
4.1.3. Способ стимуляции у лука сорта Штуттгартер ризен 55
4.1.4. Способы защиты лука-репки от пероноспороза 56
4.2 Диагностика наиболее вредоносных и распространенных
болезней лука в зоне исследований 58
5. Исследование новых и известных биологических препаратов в борьбе с болезнями лука сорта штуттгартер ризен 73
5.1 Стимулирующие свойства биопрепаратов 73
5.1.1. Стимулирующие свойства эраконда 73
5.1.2. Стимулирующие свойства силка 86
5.1.3. Стимулирующие свойства иммуноцитофита 91
5.2 Фунгистатические свойства биопрепаратов 97
5.2.1. Фунгистатические свойства эраконда 97
5.2.2. Фунгистатические свойства силка 104
5.2.3. Фунгистатические свойства иммуноцитофита 107
5.3 Проблема прогнозирования некоторых болезней лука 112
5.4 Биологическая и экономическая эффективность применения биопрепаратов в защите лука от болезней 116
Заключение 119
Выводы и предложения 121
Список использованной литературы
- Общие сведения о болезнях лука репчатого и их вредоносности
- Почвенный покров
- Болезни лука в эксперименте и их этиология
- Метод шаблонов для измерения параметров луковиц
Введение к работе
Актуальность темы. Лук - ценная продовольственная культура, однако он подвержен болезням, потери от которых достигают 50 %. Наиболее вредоносной является пероноспороз. Изучение пероноспороза (ложной мучнистой росы) в условиях Курганской области до настоящего времени не проводилось, а вредоносность недооценивалась. Это связано с наибольшим распространением этой культуры в частном секторе, отсутствием крупных специализированных овощеводческих и семеноводческих хозяйств. Кроме того, в настоящее время ощущается острый недостаток популярной научно-методической литературы и разъяснительной работы среди оющеводов-любителей. В связи с этим назрела необходимость изучения не только пероноспороза, но и некоторьк шпутствующих ему болезней в период хранения, в особенности серой шейковой гнили и белой гнили донца. Не следует также забывать, что лук - это овощная культура, на которой применение химических препаратов должно быть ограничено.
Исследования проводились в 2003-2005 годах в соответствии с планом научных работ Курганской государственной сельскохозяйственной академии им. Т.С. Мальцева, утвержденным Ученым советом академии, номер государственной регистрации 01.2.00109586.
Цель исследований. Изучить болезни репчатого лука и биологические меры борьбы с ними в условиях Курганской области.
Задачи исследования:
1. Изучить биоэкологическпе особенности возбудителей пероноспороза, белой гнили донца и серой шейковой гнили;
2. Модифицировать методы исследования пероноспороза применительно к условиям зоны исследования и особенностям эксперимента;
3. Изучить способы стимуляции ростовых процессов у лука репчатого с помощью биологических препаратов;
4. Предложить производству способы защиты лука-репки от пероноспороза и сопутствующих болезней во время хранения.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Модифицированные и новые методы работы с объектом исследований - луком репчатым;
2. Способы стимуляции роста и зашиты лука от пероноспороза с помощью регуляторов роста, проявляющих индуцирующие свойства.
Научная новизна. В этиологическом и диагаостическом плане впервые изучено заболевание лука пероноспорозом и сопутствующими болезнями в зоне исследований, предложены новые методические подходы к способам борьбы с ними и изучению явления стимуляции ростовых процессов.
Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы овощеводами в частном секторе, а также отдельными специализированными хозяйствами. Рекомендации можно использовать в защитных и карантинных мероприятий, научно-исследовательских учреждениях. Применение биопрепаратов в технологии возделывания лука-репки обеспечило окупаемость затрат от 35,9 рублей (иммуноцитофит) до 45,5 рублей (эраконд).
Апробация работы. Результаты проведенных исследований были доложены: на Международной конференции молодых ученых «Научные результаты -агропромышленному произюдству», посвященной 60-летию Курганской государственной сельскохозяйственной академии в 2004 году (г. Курган), на Международной конференции в ЧГАУ в 2005 году (г. Челябинск), на Международной научно-практической конференции «Достижения науки в реализацию национального проекта развития АПК» в 2006 году (г. Курган),
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 141 страницах. Работа состоит из введения, 5 глав, 16 разделов, выводов и предложений произюдству, иллюстрирована 33 рисунком, 22 таблицами, содержит 5 приложений. В списке литературы представлено 174 источника, в том числе 32 иностранньгх авторов.
Общие сведения о болезнях лука репчатого и их вредоносности
Исследования мировой коллекции лука, проведенные в последние годы, позволили получить обширный материал по эволюции, систематике, изменчивости биологических признаков, цитологии, анатомии, биохимии, иммунитета, селекции и семеноводства возделываемых видов лука. Селекции лука посвящены работы О.С. Водяновой, Е.С. Демидова, Е.Е. Крастиной, И.Г. Тараканова, Б. Балло, М.Ф. Перегудта, Б.Э. Рассела и др. [151;59;165; 166;170;159;92;113;103;105;61;18;135;167;28;50;73;91;112;71;52;145;117;27;74 ;93;4;58;43]. В монографии о луке И.И. Ершов [50;51] пишет, что в процессе вегетации и при хранении лук репчатый может поражаться различными заболеваниями: бактериальной гнилью, ложной мучнистой росой (пероноспорозом), головней, серой шейковой гнилью, ржавчиной, черной плесенью, серой плесенью, фузариозом, белой гнилью донца. Болезни, поражающие различные виды лука, наносят большой вред производству. Кроме того, в результате поражения производство теряет урожайность, товарные качества, лежкость и вкусовые качества лука [161;172;169;32;86;100;107;69;81]. Большой вред болезни наносят семенникам, в результате чего теряется их урожай, а семена становятся переносчиками инфекции. В год выращивания семян закладываются предпосылки потери урожая в последующие годы [64]. Рассмотрим наиболее опасные болезни лука по литературным данным.
Возбудитель бактериальной гнили Bacillus cepivorus Dill поражает лук репчатый и чеснок как в период вегетации, так и при хранении. Однако об этой болезни в научной литературе имеется довольно мало данных, хотя она хорошо описана в журнальной публикации В.Г. Иванюк, Н.П. Купреенко [54]. В период уборки это заболевание обнаружить весьма трудно. Только при продольном разрезе луковицы видно, что между здоровыми сочными чешуями присутствует слой с размягченной тканью. Это подтверждает К.А. Мамаев с соавторами [88]. При дальнейшем хранении чешуи ослизняются, приобретают желто-бурый цвет, а через два - три месяца хранения шейки больных луковиц полностью разлагаются и сгнивают, вызывая неприятный запах, о чем свидетельствуют данные И.И. Никитиной [96]. Семенная стрелка у таких растений отстает в развитии, листья увядают и приобретают гофрированную форму. Стрелки отмирают в области шейки и при падении на землю усыхают. Сухие стрелки обычно остаются стоять до конца вегетации. Это заболевание часто ошибочно принимали за пероноспороз, в частности в работах А.А. Казаковой за 1978 год [64]. В 1936 году П.П. Кюз [83] установил, что бактериальную гниль могут вызывать сапрофитные бактерии, способные выделять фермент протопектиназу, растворяющую межклеточное вещество, в результате чего происходит мацерация ткани. Возбудители мокрой гнили с семенами не передаются, а основным источником инфекции обычно считают растительные остатки. Бактерии проникают в растения через поврежденные ткани. Причиной инфекции могут быть и насекомые, в частности луковая муха, луковая журчалка, луковая нематода, луковые клещи, табачный трипе, поэтому лук не следует размещать повторно после растений семейства Лилейных и других овощных культур, которые поздно убирают, о чем сказано в работах Л.Г. Тер-Симонян и З.П. Блиновой за 1979 год [129].
Почти повсеместно одним из наиболее вредоносных заболеваний является ложная мучнистая роса. В годы эпифитотии ее коэффициент вредоносности достигает 0,89-0,92, а общая урожайность снижается более чем на 50%. Гриб Peronospora destructor Fr., вызывающий эту болезнь, поражает лук первого, второго и третьего годов жизни. Особенно опасна болезнь при выращивании лука на семена. Об этом хорошо сказано в описаниях В.А. Шкаликава [137], М.Н. Талиевой, Г.Г. Фурста [127]. Ложномучнисторосяной гриб относится к классу Oomycetes, порядку Peronosporales, семейству Peronosporaceae. На основании наблюдений многих исследователей, он может быть описан следующим образом. Мицелий несептированный, межклеточный, обильно ветвящийся, с нитевидными извитыми бугорчатыми гаусториями размером от 1,3 до 5,0 мкм. Конидиеносцы серо-фиолетовые, несептированные, выступающие из устьиц поодиночке или кучками, вздутые у основания, 7-18 - 122-820 мкм; в верхней части моноподиально разветвленные, конечные ветви конические, дугообразно согнутые, короткие, несущие стеригмы. На каждом конидиеносце образуется от 3 до 63 конидий. Размеры конидий 22,5-30 х 43,5-69; 18-29 х 40-72 мкм; 22-35 х 35-60 мкм; 20-28 х 45-66,3 мкм [48].
Почвенный покров
Первые элементарные сведения о почвах за Уралом содержатся в записках неизвестного путешественника, помещенных в месяцеслове за 1780 год. В них указывалось на распространение в пределах Ишимской степи черноземов, которые отличались повышенной солонцеватостью. Более подробно в XVIII в. распространение черноземов в Тобольском наместничестве охарактеризовано Б.Ф. Германом [49].
Дальнейшее изучение почвенного покрова связано со строительством Сибирской железной дороги в конце XIX века. В это время появилось довольно подробное описание почв Шадринского уезда.
В начале XX века начались исследовательские работы, организованные Переселенческим управлением. В этих работах принимали участие многие известные почвоведы того времени (М. Сиязов, 1908, Б.А. Скалов, 1909, Ф.И. Левченко, 1909, А.Я. Райкин, 1913 и др.). В результате этих исследований на территории Зауралья были выявлены границы природных зон и дана характеристика основных типов почв [12].
В 20-30-е годы окончательно определились границы почвенно-климатических зон и были выявлены основные генетические особенности почв Зауралья. Для детализации знаний о генезисе и свойствах черноземов Зауралья большое значение имели исследования почв, организованных в 1938 году сортоиспытательных участков. Впервые были получены обстоятельные данные по водно-физическим свойствам черноземов, детализированы другие признаки [31].
В послевоенные годы обращено большое внимание на изучение генезиса и географии почв Зауралья. В пределах Курганской области почвенные исследования проводились А.Ф. Бахаревой [12].
Для последующих десятилетий характерны работы по изучению агрохимических свойств черноземов. До последнего времени в печати совершенно отсутствовали данные по минералогическому и валовому составу, групповому составу фосфатов и качественному составу гумуса черноземов. В 80-х годах в области введены общесоюзная классификация и природно-хозяйственное районирование [49].
В 1988 году вышла из печати карта Курганской области, составленная почвоведами Курганского филиала Уральского государственного проектного института по землеустройству при участии Института почвоведения и фотосинтеза академии наук СССР [31]. Карта отражает принадлежность Курганской области к Западно-Сибирской провинции лесостепной зоны. На ней выделены три природно-сельскохозяйственных округа: 1) северный лесостепной, плоскоравнинный, суглинистый и глинистый, серо-лесной и лугово-черноземный; 2) западный лесостепной, равнинно-волнистый, суглинистый и глинистый выщелочено-черноземный и лугово-солонцевато-солонцово-черноземный; 3) восточный лесостепной, плоскоравнинный, суглинистый и глинистый, лугово-солонцевато-солонцово-черноземный. Первый округ включает, за исключением их южных частей, Катайский, Далматовский, Шадринский, Каргапольский районы, полностью -Шатровский и северные части Каргапольского и Белозерского районов. К третьему округу относятся Варгашинский, Половинский, Мокроусовский, Частоозерский. Лебяжьевский, Макушинский, Петуховский районы. Остальная часть области входит во второй (западный) округ [12].
В соответствии с современной классификацией и номенклатурой выделяются следующие типы почв: 1. Серые лесные; 2. Черноземы; 3. Лугово-черноземные; 4. Луговые; 5. Солоди; 6. Солонцы; 7. Солончаки; 8. Болотные; 9. Аллювиальные.
Почвенный покров характеризуется большим разнообразием типов почвообразования: черноземом, который занимает 60,6 %, в том числе обыкновенные солонцеватые - 18,0, карбонатные - 2,5, осолоделые - 7,1, выщелоченные - 33,1% [12]. На его формирование значительное влияние оказывают: климат, почвообразующие породы, условия дренированности, элементы рельефа и микрорельефа, биологические факторы, в том числе и антропогенные. Подстилающими почвы горными породами в пределах области являются горизонтально залегающие толщи палеогенового, неогенового и четвертичного возрастов.
Болезни лука в эксперименте и их этиология
Исследования болезней лука показали, что в условиях Курганской области в период вегетации наиболее распространены такие болезни, как ложная мучнистая роса и белая гниль донца. При хранении чаще всего поражается шейковой гнилью и белой гнилью донца.
Развитие заболеваний контролируется рядом эндогенных и экзогенных факторов (присутствие в среде прорастания различных органических и неорганических веществ, атмосферная влажность, температура и т.д.).
По данным М.Н. Талиевой [64], пероноспороз лука - это пример высокосбалансированного паразитизма, когда гриб более или менее длительно существует совместно с живыми элементами питающего его растения. По этиологии это заболевание носит инфекционный характер. Все ткани системно пораженных растений пронизаны мицелием гриба Peronospora destructor. Наиболее благоприятные условия для развития пероноспороза - температура 13-14С и высокая относительная влажность воздуха со значительной разницей температуры в ночное время. Как только создаются оптимальные условия режима влажности и температуры, гриб начинает интенсивно спороносить. Конидии гриба служат источником вторичной инфекции и распространяются воздушным путем с ветром.
Большинство исследователей единогласно признают условия относительной атмосферной влажности в качестве основного фактора, контролирующего и регулирующего распространение возбудителя пероноспороза, частоту проявления заболевания и продолжительность инфекционного периода. С эпидемиологической точки зрения для заражения растений атмосферные росы имеют большее значение, чем дожди. Наиболее благоприятная ситуация наблюдается около 5 часов утра, когда сочетание высокой атмосферной влажности (около 100%) и оптимальной температуры обеспечивает успешное прорастание конидий и заражение растений. В качестве примера развития пероноспороза можно привести схему, предложенную Саттоном [127] и иллюстрирующую влияние экзогенных факторов, контролирующих развитие Peronospora destructor (рисунок 1).
Белая гниль донца проявляется в период вегетации, но ее развитие происходит медленно. Это заболевание, вызываемое несовершенным грибом Sclerotium cepivorum Berk., носит инфекционный характер. Наиболее благоприятными условиями для распространения заболевания являются повышенные температуры и влажность воздуха. Оптимальная температура для заражения 28-32 С. Выпадение большого количества осадков также способствует лучшему развития заболевания [64;77].
Шейковая гниль обнаруживается на луке как в поле, когда луковица уже сформирована, так и при хранении. Возбудитель болезни Botrytis allii Munn. диффузно распространяется в шейку луковицы. Температурные пределы роста грибов, вызывающих шейковую гниль, составляют 3-33С, оптимальная температура - 20-25 С. Грибы предпочитают повышенную влажность воздуха (не ниже 70%). На распространение болезни в значительной степени влияют интенсивность процессов созревания растения и глубина покоя луковицы. Загущение посадок приводит к созданию повышенной влажности, что способствует быстрому заражению растений. Причинами распространения заболевания во время хранения является повышенная влажность и температура около 20С [97; 137].
Кроме того, на луковицах во время хранения наблюдается вторичное проявлении болезней в виде черной плесени. Возбудителем ее является гриб Stemphilium allii Old. По этиологии это сапротроф и поражает обычно после пероноспороза в виде черного сажистого спороношения. Споры развиваются в теплую погоду при избыточной влажности воздуха и почвы. Конидии гриба легко разносятся с потоками воздуха. Гниль передается от луковицы к луковице при контакте с помощью мицелия. Переносчиками болезни являются клещи, которые питаются спорами гриба [97]. исследовании основными объектами были: лук репчатый сорта Штуттгартер ризен, стимуляторы роста, такие как силк, иммуноцитофит, гибберсиб, эраконд в различной концентрации.
Цель опыта - определить влияние стимуляторов роста на массу луковиц и поражаемость растений лука болезнями в условиях 2003-2005 годов. В опыте проводились следующие наблюдения и учеты: а) Наблюдения за ростом и развитием растений лука после обработки препаратами; б) Проводился учет болезней по количеству больных растений и луковиц; в) Отмечалось влияние стимуляторов роста на массу луковиц.
Полевые опыты проводили по методикам Доспехова Б.А. в 2003-2005 годах на землепользовании села Лесниково Кетовского района Курганской области. Повторность опыта шестикратная, размер и учетная площадь делянок 0,72 м . Схема наложения опыта отражена на рисунке 2.
Метод шаблонов для измерения параметров луковиц
Модифицирована методика (объект-способ) стимуляции ростовых процессов у репчатого лука с помощью эраконда. Препарат на луке нами применен впервые. Оказалось, что это вещество растительного происхождения из группы полифенольных соединений обладает стимулирующими свойствами (см. формулу 3).
Формула 3 (объект - способ) 1. Способ стимуляции ростовых процессов у растений, в частности у лука-репки, включающий применение регуляторов роста, а в качестве активного регулятора используют эраконд в концентрации 0,1 % водного раствора. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор эраконда применяется путем внесения его в почву при появлении 4-5 листьев у лука. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход рабочего раствора 10 л/м при однократном применении.
Модифицирован способ защиты лука от пероноспороза с помощью силка. Препарат растительного происхождения обладает мощным фунгистатическим действием, которое реализуется за счет индуцирующего действия на генотип растения. Найдена наиболее эффективная концентрация силка (см. формула 4).
Формула 4 (объект - способ) 1. Способ защиты растений в частности лука от пероноспороза, включающий применение регуляторов роста, отличающийся тем, что в качестве активного регулятора применяют растительный препарат силк в концентрации водного раствора 0,1 %. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для полного подавления болезни применяют трехкратное опрыскивание растений (подкормка) в период всходов и через 10 дней после предыдущей обработки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход рабочей жидкости составляет 8 л/м .
Для защиты репчатого лука от пероноспороза была модифицирована методика, предусматривающая применение иммуноцитофита, обеспечивающего мощный фунгистатический эффект в концентрациях 0,1-0,4 % (формула 5). 1. Способ защиты репчатого лука от пероноспороза, включающий применение регуляторов роста, отличающийся тем, что для лучшего проявления индуцирования иммунитета применяют иммуноцитофит в концентрациях от 0,1-0,4 %. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что препарат вносят в почву в виде растворов в качестве подкормки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что препарат применяют в период образования 4-5 листьев при норме расхода рабочей жидкости 8 л/м .
Peronospora destructor Casp. По мнению ряда ведущих микологов и фитопатологов, высшие пероноспоровые грибы принадлежат к наиболее древним группам патогенов, отличающимся глубиной сложившихся взаимоотношений с растением. Облигатный паразитизм, свойственный этой группе организмов, характеризуется прочностью взаимоотношений паразита и хозяина. Гриб P. destructor поражает все органы лукового растения: луковицы, листья, цветоносные побеги (стрелки) и семена. Поражаются растения на всех стадиях роста - растения первого, второго и третьего года жизни - лук-севок, лук-матка и лук на семена.
Для определения степени поражения лука пероноспорозом в первый и второй годы жизни имеется шкала оценок (рисунок 6). По этой шкале непораженное растение обозначается баллом 0. Слабое поражение листьев и стрелки в виде пятна 1x1 см - баллом 0,1, поражение стрелок и листьев на 20-25 % - баллом 1, поражение на 40-50 % - баллом 2 и поражение более чем на 50 % оценивается баллом 3.
Эта шкала использовалась нами для диагностики пероноспороза и оценки вредоносности болезни. Поскольку в последнее время ведущими фитопатологами, в частности В.А. Чулкиной, балл 0,1 не выделяется, мы последовали их совету, сделав то же самое в отношении лука репчатого. В таком виде трехбалльная шкала становится более удобной для вычисления коэффициента выносливости по А.П. Голощапову [35].
