Содержание к диссертации
Введение
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Роль мониторинга грибнвж болезней в системе интегрированной защиты сельскохозяйственных культур от вредных биообъектов 9
1.2. Современные инструментальные методы обнаружения спор фитопатогенных микроорганизмов, переносимых воздушным путем в приземном слое атмосферы 18
1.3. Роль отдельных атмосферных процессов в распространении фитопатогенного инокулгома в приземном слое воздуха 32
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 41
Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОБНАРУЖЕНИЯ ОЧАГОВ РЖАВЧИНЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ПИРИКУЛЯРИОЗА РИСА НА ПОСЕВАХ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ 51
3.1. Изучение закономерностей рассеяния урединиоспор непосредственно в посевах с целью разработки методики раннего обнаружения очагов поражения пшеницы ржавчиной title2 51
3.2. Разработка метода дистанционной оценки инфекционного потенциала ржавчины на посевах пшеницы с помощью
прибора ОЗР-1 мп 57
3.3. Обнаружение конидий Pyricularia oryzae в посевах риса
с помощью прибора ОЗР-1 мп 61
3.4. Определение суточной динамики рассеяния конидий возбудителя пирикуляриоза риса в приземном слое воздуха 65
3.5. Изучение зависимости заспоренности приземного слоя воздуха от пораженности посевов пшеницы ржавчиной 70
3.6. Исследование возможности обнаружения очагов поражения риса пирикуляриозом с помощью спороулавливающей аппаратуры 84
Глава 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ РЖАВЧИНЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ПИРИКУЛЯРИОЗА РИСА С ПОМОЩЬЮ АВТОМОБИЛЬНОГО ПРОБООТБОРНИКА ВОЗДУХА ПВА-1М 90
4.1 Методика проведения фитопатологических исследований с использованием автомобильного пробоотборника ПВ А- 1м 90
4.2 Изучение возможности использования спороулавливающей аппаратуры в системе фитосанитарной диагностики 98
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ 131
- Роль мониторинга грибнвж болезней в системе интегрированной защиты сельскохозяйственных культур от вредных биообъектов
- МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
- Изучение закономерностей рассеяния урединиоспор непосредственно в посевах с целью разработки методики раннего обнаружения очагов поражения пшеницы ржавчиной
- Методика проведения фитопатологических исследований с использованием автомобильного пробоотборника ПВ А- 1м
Введение к работе
Исследования проводились в Государственном научном учреждении "Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений" (ГНУ ВНИИБЗР Россельхозакадемии) в 2002-2005 гг. в рамках научно-технических программ: "Разработать научно-методические основы мониторинга полезных и вредных организмов в агроценозах" (Задание 1, номер государственной регистрации 01.200.2 00063) и "Разработать и усовершенствовать технические средства мониторинга полезных и вредных организмов для использования в современных технологиях контроля опасных фитосанитарных ситуаций" (Задание 2, номер государственной регистрации 01.200.2 00085).
Актуальность темы. На Северном Кавказе в структуре посевных площадей зерновые культуры занимают до 50 и более процентов. Такая концентрация посевов приводит к частым вспышкам особо опасных болезней зерновых колосовых.
Несмотря на то, что в последние годы произошли некоторые изменения в видовом составе вредных объектов, вредоносность таких традиционных для юга России заболеваний как бурая ржавчина пшеницы (возбудитель Puccinia triticina Erikss.) и пирикуляриоз риса (возбудитель Pyricularia oryzae Cav.) сохраняется на достаточно высоком уровне [13, 21, 57, 58, 61, 63].
Ржавчинные болезни пшеницы распространены повсеместно, уровень опасности, характеризуемый частотой эпифитотий, проявляется в разной степени в различных регионах, потери урожая в среднем составляют 15-30% [53].
В Краснодарском крае возделывается 90 % всего риса России. Распространенность пирикуляриоз риса колеблется от 2 до 30%, степень развития от 0,7 до 12 %; в очагах заражения максимально отмеченные показатели составляют 50 и 100%, соответственно, и тогда потери зерна составляют в среднем 30-40%, достигая максимума 80-90 % [34].
Распространение ржавчинных заболеваний пшеницы и пирикуляриоза риса во времени и пространстве осуществляется путем переноса инфекционных структур воздушными потоками. Существовавшая в нашей стране до конца 80-х гг. служба сигнализации и прогнозов решала задачи, связанные со своевременным определением угрозы возникновения эпифитотий. В настоящее время такой службы нет, а проблема осталась и требует практического решения. На основании вышеизложенного особую значимость приобретает необходимость интенсивного поиска новых подходов в борьбе с аэрогенными болезнями с.-х. культур.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка методов дистанционного обнаружения очагов поражения зерновых культур ржавчиной и риса пирикуляриозом по количеству инфекционных частиц в приземном слое воздуха. Поскольку механизмы распространения урединиоспор ржавчинных грибов, поражающих различные зерновые культуры очень близки, работа представлена на примере бурой ржавчины пшеницы (возбудитель Puccinia triticina Erikss.).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: изучить закономерности распространения инфекционных частиц непосредственно в посевах с помощью прибора ОЗР-1мп; разработать методику раннего обнаружения очагов инфекции по количеству спор на поверхности растений; - изучить влияние условий окружающей среды на характер распространения инфекционных частиц в приземном слое воздуха; определить взаимосвязь уровня заспоренности приземного слоя воздуха со степенью развития болезни; разработать метод обнаружения очагов инфекции с помощью автомобильного пробоотборника воздуха ПВА-Ім
Личный вклад. Автор участвовал в определении целей и задач исследований, разработке методики проведения опытов, осуществлении постановки экспериментов и получение опытных данных, проведении анализа, обобщения и оформления материалов для опубликования. Личный вклад в получении результатов диссертационной работы составляет 80 %.
Научная новизна. Впервые для проведения диагностики пораженности посевов сельскохозяйственных культур фитопатогенами предложен метод, основанный на использовании спороулавливающей аппаратуры, устанавливаемой на автомобиле.
Показана возможность прогнозирования появления ржавчины пшеницы на ранних этапах по количеству спор возбудителя этого заболевания на поверхности растений, а также обнаружения очагов поражения риса пирикуляриозом по числу конидий P. oryzae в приземном слое воздуха рисовой системы.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработан метод дистанционной диагностики очагов поражения пшеницы ржавчиной и риса пирикуляриозом с помощью спороулавливающей( аппаратуры, в основу которого положен контроль количества инфекционных частиц в воздухе и в травостое на фоне сопутствующих метеоусловий. Метод, как в целом так и отдельные его элементы, позволяет оценивать уровень пораженности посевов патогеном в оперативные сроки на больших площадях, что сокращает затраты на проведение фитосанитарной диагностики в 2-4 раза в сравнении с традиционными визуальными обследованиями.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях фитопатологической методической комиссии и ежегодных отчетных сессиях ГНУ ВНИИБЗР (2003-2006 гг.) и на шести научно-практических конференциях и совещаниях: четвертая региональная научно-практическая конференция молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 28-29 ноября 2002 г.); XXX научная конференции студентов и молодых ученых вузов южного федерального округа (Краснодар, март 2003 г.); пятая региональная научно-практическая конференция молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 18-19 декабря 2003 г.); научно-практическая конференция «Совершен-ствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края» (Краснодар, 18-20 марта 2004 г.); международно-практическая конференция «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэко систем» (Краснодар, 29 сентября - 1 октября 2004 г.); VI семинар-совещание «Средства защиты растений, регуляторы роста, агрохимикаты и их применение при возделывании сельскохозяйственных культур» (Анапа, 5-9 сентября 2005 г.).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе без соавторов - 6.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Метод ранней диагностики поражения пшеницы ржавчиной по результатам отбора проб воздуха в посевах и идентификации спор возбудителя в пробах, позволяющий прогнозировать развитие заболевания за 10-14 суток до первичного проявления симптомов на растениях.
2. Зависимость содержания спор возбудителей ржавчинных заболеваний пшеницы в приземном слое воздуха от степени развития заболевания и погодных условий, влияющих на рассеяние инфекционных частиц.
3. Метод дистанционного обнаружения очагов поражения пшеницы ржавчиной и риса пирикуляриозом по результатам оперативного контроля заспоренности приземного слоя воздуха возбудителями заболеваний.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 131 страницах машинописного текста, состоит из введения, аналитического обзора литературы, методики проведения исследований, 2-х глав по результатам исследований, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка и приложения. Список цитируемой литературы включает 182 наименований, в том числе 116 - зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 30 таблицами и 22 рисунками. Приложения включают акты производственной проверки.
Благодарность. За консультативную и практическую помощь в выполнении диссертационной работы автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Ю.Г. Соколову и научному консультанту В.П. Чуприне, конструктору и создателю приборов ОЗР-1мп и ГША-ІМ В.Т. Садковскому, Г.В, Волковой за помощь при организации и проведении автомобильных обследований, а также за всестороннюю поддержку и участие Т.В. Павловой, Н.М. Гопало, Л.К. Анпилоговой, И.И, Бегунову и В,Т. Гончарову.
Роль мониторинга грибнвж болезней в системе интегрированной защиты сельскохозяйственных культур от вредных биообъектов
Конец XX века - начало XXI века характеризуются все нарастающей дестабилизацией фитосанитарной ситуации в агроландшафтах. Её первопричина - снижение общей культуры земледелия, чрезмерная специализация, возделывание генетически однородных сортов, отход от научно-обоснованных систем ротации с.-х. культур и др.
В связи с этим актуальной задачей стала необходимость пересмотра всей стратегии защиты растений в направлении оптимизации использования пестицидов, снижения их отрицательного влияния на окружающую среду и непосредственно на человека [6,18, 37].
Решение такой задачи доступно при получении и использовании обширной, целенаправленно собираемой и обрабатываемой фитосанитарной информации о состоянии посевов основных сельскохозяйственных культур. Такая информация позволяет своевременно вносить коррективы в запланированные технологические процессы с целью интеграции их воздействия на формирующийся агрофон и фитосанитарную обстановку в нужном направлении или принимать дополнительные меры. Сбор и обработка такой информации являются главным содержанием фитосанитарной диагностики, а разрабатываемые фитосанитарные прогнозы, основанные на анализе этих данных — главной предпосылкой принятия оптимальных управленческих решений [18, 43, 64]. Так, важнейшим элементом тактики современной химической защиты является наличие надежных методов и критериев объективной оценки необходимости проведения тех или иных мероприятий в конкретных условиях [45]. При той или иной пораженности нужен четкий ответ - протравливать семена или нет, опрыскивать посевы или нет. На этой альтернативе строится вся тактика, стратегия, и в конечном итоге экономика защиты сельскохозяйственных культур от вредных биообъектов.
Современная защита растений должна базироваться на пяти основных принципах: агроэкологическая адаптивность; интегрированность; многовариантность; экологичыость и экономичность [124]. Именно такая защита растений входит в общую технологию возделывания сельскохозяйственных культур и направлена не столько на уничтожение отдельных вредных видов, сколько на общую оптимизацию фитосанитарного состояния посевов [52].
В экологизированных системах защиты растений от болезней и вредителей решающая роль принадлежит мониторингу динамики развития патогенов (патогенных комплексов) и численности фитофагов. Составной частью такого мониторинга является агробиологический контроль, включающий, кроме учета степени развития вредных видов, наблюдения за состоянием растений [52], а также учет факторов внешней среды.
Согласно существующим в настоящее время представлениям, система мониторинга вредных видов включает четыре основных блока [18]:
- диагностику (индикация и идентификация биообъекта, определение видового состава, фенологические наблюдения в системе «хозяин-патоген»);
- контроль (слежение за развитием и распространением биообъектов во времени и пространстве; наблюдение за состоянием внешней среды - агро-метеопараметры и синоптическая ситуация);
- прогноз опасности и последствий поражений - краткосрочный (оперативный) и сезонный (долгосрочный) прогнозы;
- рекомендации по защите посевов с.-х. культур от вредных биообъектов.
Материалы и методы исследований
Работа выполнена в период с 2002 по 2005 г.г. во Всероссийском научно-исследовательском институте биологической защиты растений. Исследования проводили на полях института, а также на производственных посевах пшеницы в базовых хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев и Ростовской области.
Наблюдения за первичным проявлением ржавчины пшеницы на стационарных участках проводили с момента возобновления вегетации озимых посевов весной путем ежедневных обследований растений. Это давало возможность установить время первичного проявления болезни.
Изучение закономерностей рассеяния урединиоспор непосредственно в посевах с целью разработки методики раннего обнаружения очагов поражения пшеницы ржавчиной
За годы исследований нами была проведена серия полевых опытов с целью обнаружения ржавчины пшеницы и пирикуляриоза риса с применением прибора ОЗР-1мп, позволяющим обнаруживать споры фитопатогенов, осевшие на поверхность растений. Отбор проб проводился согласно рекомендациям [166], время отбора пробы во всех опытах составляло 1 мин.
При изучении закономерностей рассеяния урединиоспор непосредственно в посевах в 2003 г. в хозяйстве СПК "Предгорье Кавказа" Северского района Краснодарского края 17 мая в период с 1100-1400 было обследовано 16 полей озимой пшеницы пяти сортов: Краснодарская 99, Крошка, Дея, Зимородок, Уманка. На посевах отбирали пробы прибором ОЗР-1МП. В период проведения опыта были зарегистрированы следующие метеоусловия: температура воздуха +18 С; относительная влажность воздуха - 40-50%; скорость ветра 5-8 м/с, восточного и северо-восточного направления. В ходе полевых учетов на растениях пшеницы были обнаружены видимые признаки поражений пиренофорозом и септориозом, следов ржавчинных заболеваний обнаружено не было, степень поражения листовыми пятнистостями не превышала 0,1-0,5%
Методика проведения фитопатологических исследований с использованием автомобильного пробоотборника ПВ А- 1м
Целью дистанционной диагностики посевов пшеницы и риса является своевременное обнаружение очагов поражения фитопатогенами и оценка уровня развития болезни в источнике инфекции. Разработанный нами метод автомобильных обследований основан на использовании спороулавливателя ПВА-Ім. Прибор предназначен для, определения количества спор фитопато-генных микроорганизмов содержащихся в приземном слое воздуха.
