Содержание к диссертации
Введение
1. Защита сои от наиболее распространённых болезней ... 10
1.1. Видовой состав, биоэкология возбудителей, распространённость и
вредоносность болезней 10
1.1.1. Болезни сои в различных зонах возделывания 10
1.1.2. Почвенные, или корне-клубневые, болезни 14
1.1.3. Наземно-воздушные, или листо-стеблевые, болезни 21
1.1.4. Трансмиссивные болезни 27
1.2. Устойчивость генофонда мировой коллекции ВИР к болезням 29
1.3. Использование агротехнических мероприятий в ограничении развития болезней 36
1.4. Комплексная система защиты сои от болезней 44
2. Объекты, условия и методы проведения исследований 48
2.1. Объекты исследований 48
2.2. Условия проведения исследований 52
2.3. Методы исследований 61
3. Болезни сои на дальнем востоке и в северной лесостепи западной Сибири 70
3.1. Видовой состав возбудителей болезней 70
3.2. Почвенные, или корне-клубневые, болезни 77
3.2.1. Распространённость и вредоносность корневых гнилей 77
3.2.2. Структура патогенного комплекса возбудителей корневых гнилей 87
3.2.3. Роль некоторых факторов внешней среды в развитии корневых гнилей 95
3.3. Наземно-воздушные, или листо-стеблевые, болезни 99
3.3.1. Пероноспороз, или ложная мучнистая роса 100
3.3.2. Септориоз, или ржавая пятнистость 104
3.3.3. Церкоспороз, или округлая серая пятнистость 109
3.3.4. Бактериальные болезни 111
3.4. Трансмиссивные инфекции 113
4. Разработка и усовершенствование методов создания искусственного инфекционного фона для изучения устойчивости сои к грибным болезням 117
4.1. Выявление эффективных методов оценки устойчивости 117
4.1.1. Накопление инокулюма 117
4.1.2. Методы создания инфекционного фона 122
4.2. Разработка методов массового заражения сои возбудителями грибных болезней 126
4.2.1. Хранение инокулюма. 126
4.2.2. Инфекционные нагрузки 131
4.2.3. Методы заражения растений 134
4.2.4. Взаимовлияние возбудителей при совместном заражении 136
4.2.5. Усовершенствование методики учёта болезней сои 138
4.2.6. Технология инфекционного фона 140
5. Устойчивость образцов сои из мирового генофонда к грибным болезням в степной зоне Приморского Края 145
5.1. Исходный материал для селекции сои на устойчивость к
септориозу, церкоспорозу и пероноспорозу 145
5.1.1. Устойчивость образцов сои в зависимости от их происхождения 145
5.1.2. Устойчивость образцов сои в зависимости от продолжительности вегетационного периода 149
5.1.3. Источники устойчивости сои к грибным болезням 156
5.2. Использование источников устойчивости к грибным болезням при селекции сои в Приморье 158
6. Устойчивость к болезням образцов сои из мирового генофонда вир в условиях северной лесостепи западной Сибири 165
6.1. Продолжительность вегетационного периода 165
6.2. Развитие болезней на образцах различных групп спелости 170
6.3. Хозяйственно-ценные свойства комплексно-устойчивых
к болезням образцов сои 179
7. Использование сортов, агротехнических мероприятий и средств защиты растений в ограничении болезней сои 192
7.1. Севообороты и предшественники в ограничении развития корневых гнилей 192
7.2. Фитосанитарная роль способов обработки почвы 199
7.3. Влияние сроков посева на распространённость и развитие болезней сои 204
7.4. Влияние норм и способов посева на распространённость и развитие болезней сои 212
7.5. Значение минеральных и органических удобрений в ограничении развития корневых гнилей 215
7.6. Влияние различных препаратов на развитие болезней сои и её продуктивность 218
8. Комплекс защитных мероприятий сои от болезней 226
Выводы 236
Предложения производству 239
Список использованной литературы
- Болезни сои в различных зонах возделывания
- Условия проведения исследований
- Структура патогенного комплекса возбудителей корневых гнилей
- Разработка методов массового заражения сои возбудителями грибных болезней
Введение к работе
Актуальность темы. Проблема повышения производства белка для питания человека и кормления сельскохозяйственных животных в настоящее время приобретает первостепенное значение (Вавилов, Посыпанов, 1983; Васякин, 1995,1999,2002,2003).
Основные посевы её находятся на Дальнем Востоке. В Приморском крае и Амурской области она является основной культурой, определяющей рост экономики хозяйств, площади под которой в 2005 г. составляют соответственно 137 и 283 тыс. га. Несмотря на сравнительно благоприятные почвенно-климатические условия для возделывания, средняя урожайность её пока крайне низкая и составляет 0,7-0,9 т/га.
До последнего времени в Западной Сибири посевы сои на зерно практически отсутствовали. Однако исследования показали, что условия северной лесостепи вполне пригодны для её возделывания (Заостровных, Бакач, 1991; Заост-ровных, 1997; Гамзиков, Васякин, Столяров и др., 1998; Кашеваров, Горин, Лях и др., 1999; Бейч, 2003; Кашеваров, Солошеико, Васякин, Лях, 2004).
Важнейшими факторами, ограничивающими рост урожайности этой культуры, являются вредные организмы сои - болезни, вредители, сорняки. Особую вредоносность в условиях Дальнего Востока и Западной Сибири представляют грибные болезни сои. Поражение патогенными грибами вызывает снижение урожая на 20-30% и ухудшает его качество.
Оптимизация фитосанитарного состояния посевов сои должна проводиться экологически безопасными методами, так как культура используется в пищевой промышленности и для кормления животных. Эта проблема может быть решена как при использовании сортов с различной степенью устойчивости (от иммунных до толерантных, адаптированных к экстремальным условиям среды, а также включающих хозяйственно-ценные признаки), так и разработкой комплекса защитных мероприятий, направленных на ограничение развития болез-
ней сои, с учетом достижений эпифитотиологии и агротехнического метода (Жученко, 1994; Чулкина, Торопова, Чулкин, Стецов, 2000; Заостровных, Дубо-вицкая, 2003; Заостровных, 2005).
Цель работы. Усовершенствовать комплекс защитных мероприятий сои от болезней в условиях Дальнего Востока и северной лесостепи Западной Сибири, обеспечивающий снижение потерь урожая, стабильное получение качественного зерна при уменьшении пестицидной нагрузки на агроценоз.
Задачи исследований:
выявить видовой состав, биоэкологические особенности развития и вредоносность различных эпифитотиологических групп инфекций;
разработать и усовершенствовать методы определения устойчивости сои к грибным болезням;
провести иммунологическое изучение генофонда мировой коллекции ВИР к наиболее распространённым болезням в условиях Дальнего Востока и северной лесостепи Западной Сибири и выделить устойчивые образцы сои для селекции;
установить влияние агротехнических приёмов и средств защиты растений на развитие болезней сои;
усовершенствовать комплекс защитных мероприятий сои от распространенных и вредоносных болезней.
Научная новизна. В условиях Дальнего Востока и северной лесостепи Западной Сибири определен видовой состав наиболее распространенных и вредоносных болезней сои. Предложен комплекс усовершенствованных мероприятий защиты сои от болезней, при ведущей роли селекции устойчивых сортов и агротехнических мероприятий, экологически безопасных для окружающей среды.
Разработаны и усовершенствованы методы создания инфекционного фона, определения и отбора устойчивого селекционного материала к грибным болезням. Впервые в условиях Дальнего Востока и северной лесостепи Западной Сибири изучено более 1700 образцов сои из мирового генофонда коллекции ВИР
по устойчивости к комплексу основных патогенов и хозяйственно-ценным признакам. На инфекционном фоне отобраны образцы с комплексной устойчивостью к Septoria glycines и Peronospora manshurica, а также к Peronospora manshurica и Cercospora sojina. Для условий северной лесостепи Западной Сибири выделены скороспелые, относительно устойчивые и толерантные к болезням образцы сои.
Выяснена фитосанитарная роль устойчивых сортов, агротехнических приёмов (степени насыщения специализированных севооборотов соей, предшественников, способов обработки почвы, использования минеральных и органических удобрений, сроков, норм и способов посева), а также средств защиты, которые обеспечивают повышение урожайности и качества зерна сои.
Защищаемые положения:
видовой состав болезней сои на Дальнем Востоке и в северной лесостепи Западной Сибири;
методика создания искусственного инфекционного фона для изучения устойчивости селекционного материала сои к болезням;
оценка образцов сои из генофонда мировой коллекции ВИР на устойчивость к основным фитопатогенам, как основа для создания высокопродуктивных и устойчивых сортов;
комплекс защитных мероприятий сои от болезней позволяющих снизить их вредоносность за счёт оптимизации фитосанитарного состояния посевов.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Производству предложен усовершенствованный комплекс мероприятий защиты сои от болезней, включающий устойчивые и выносливые сорта, агротехнические мероприятия и средства защиты растений. Проведена производственная проверка и внедрение этого комплекса на Дальнем Востоке на площади 25-50 тыс. га - 2003-2005 гг., в северной лесостепи Западной Сибири на площади 30 га - 2003-2004 гг. и 300 га - 2005 г.
Разработана методика выделения устойчивого к болезням исходного материала сои, которая используется в селекционных и научно-исследовательских учреждениях страны (Приморский НИИСХ, Всероссийский НИИ сои, Дальневосточный ГАУ, Сибирский НИИСХ и др.).
Выделены образцы и сорта сои с полевой устойчивостью к листо-стеблевым и корне-клубневым инфекциям, которые рекомендованы в качестве источников устойчивости при скрещиваниях и переданы - в научно-исследовательские институты сельского хозяйства (Приморский, Алтайский, Сибирский), в Иркутскую ГСХА, в производственно-научную систему "Семена и другие технологии". Выделенные селекционные образцы сои (2002-2004 гг.) использованы Кемеровским технологическим институтом пищевой промышленности для разработки напитков на молочно-соевой основе.
С участием автора работы выведены два сорта сои, включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ: раннеспелый Приморская 13 (1990 г.) и среднеспелый Венера (1987 г.), которые в настоящее время возде-лываются в Приморском крае на площади 40-50 тыс. га., обеспечивая урожайность 1,5-2,0 т/га.
Результаты исследований включены в рекомендации «Система ведения сельского хозяйства в Приморском крае» (Владивосток, 1981; Новосибирск, 1987), «Возделывание сои по интенсивной технологии в Приморском крае» (Новосибирск, 1986), «Система земледелия в Приморском крае» (Новосибирск, 1990), «Семеноводство с.-х. культур в Кемеровской области» (Новосибирск, 1999), «Рекомендации по возделыванию сои в Кемеровской области» (Кемерово, 2005), «Вредные организмы сои и система фитосанитарной оптимизации ее посевов» (Новосибирск, 2003 - монография).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседаниях Учёного Совета ВНИИ сои, Приморского НИИСХ (1972-1987 гг.), Кемеровского ГСХИ (1996-2005 гг.); на научно-методическом совещании по селекции зернобобовых культур в Сибири и на Дальнем Востоке
(Красноярск, 1978); заседаниях ДВО ВОГиС им. Н.И. Вавилова (Хабаровск, 1977; Уссурийск, 1979); Всесоюзном совещании по зональным системам мероприятий против вредителей и болезней (Хабаровск, 1979); Всесоюзной конференции по устойчивости растений к болезням (Ленинград, 1981); IV съезде генетиков и селекционеров Молдавии (Кишинев, 1981); Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов по защите растений (Сухуми, 1982); зональном совещании по проблемам соеводства (Благовещенск, 1983); VIII Всесоюзном совещании по иммунитету растений (Рига, 1986); научно-практических конференциях (Кемерово, 1997; Новокузнецк, 2000); Ш международной межвузовской конференции (Бийск, 1998); международных научно-практических конференциях (Благовещенск, 2003, 2004), на Всероссийском Форуме производителей и переработчиков сои «Перспективы развития соеводства в России» (Москва, 2005).
Личный вклад соискателя. Автор диссертации была ответственным исполнителем тематики исследований Приморского НИИСХ по проблеме 051.15 "Создать и внедрить высокопродуктивные сорта сои интенсивного типа...", заданиям 10.06.04 и 01.06.05 HI и Нбб, № гос. регистрации 76087785, а также -во ВНИИ сои, по заданию СО ВАСХНИЛ 0.51.15.05 "Разработать комплексные системы защиты сои от вредителей и болезней и дать рекомендации производству", № гос. регистрации 01823052555; в КемГСХИ руководителем федеральной тематики ВКП ОКП № гос. регистрации 01.2.00104940 "Новые генотипы растений с хозяйственно-ценными признаками...". Принимала участие и самостоятельно разрабатывала программы исследований, проводила опыты и наблюдения в полевых, лабораторных и вегетационных условиях, обобщала данные и составляла научные отчёты.
Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в монографии «Вредные организмы сои и система фитоса-нитарной оптимизации её посевов», которая отмечена золотой медалью Ш-ей Амурской межрегиональной выставки «Агропрод», в 65 научных работах, в
том числе в рецензируемых журналах - 15, получено два авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка, включающего 529 наименований, в том числе - 99 иностранных авторов. Работа изложена на 289 страницах машинописного текста, содержит 87 таблиц, 34 рисунка.
Рассматриваемый материал получен автором как самостоятельно, так и при проведении совместных исследований с соавторами опубликованных работ и выведенных сортов; Дубовицкой Л.К., Ващенко А.П., Фисенко П.П., Смирновым Ю.В., Мудрик Н.В.
Выражаю искреннюю благодарность научному консультанту доктору с.-х. наук, профессору Валентине Андреевне ЧулкиноЙ, а также глубокую признательность ректору КемГСХИ, профессору В.И. Мяленко, профессорам Александру Петровичу Ващенко, Николаю Ивановичу Корсакову, канд. биол. наук Антонине Михайловне Овчинниковой, Геннадию Петровичу Крапивину за ценные советы при проведении и обобщении результатов исследований.
Болезни сои в различных зонах возделывания
Корневые гнили сои сложной этиологии - это широко распространенные и вредоносные заболевания на Дальнем Востоке (Жуковская, 1977; 1982; Дубовицкая, 1984; Есипенко, 1984 ). Авторы подчеркивают значительную их вредоносность. Так, в годы с плотной популяцией патогенов в почве потери зерна составляют 0,2-0,3 т/га, а урожайность зеленой массы снижается на 30-40%. Заболевание корневой системы отмечалось также в Молдавии (Ганя, 1981), Абхазии (Вардания, 1972), Грузии (Енукидзе, 1981), Краснодарском крае (Подкина, Лавриченко, 1982).
Болезни корневой системы имеют значительную распространенность в зарубежных странах: Японии, Индии, Корее, Родезии, ФРГ, Канаде, США (Liu, 1948; French, Kennedy, 1963; Verma, Thapliyal, 1976; Klag, Papavizas, Bean 1978; Sato, Kitazawa, 1980), Иране (Hedjaroude, 1973), Непале (Manandhar, Sinclair, 1982), Франции (Regnault, 1983). В штате Айова (США) при изучении болезней на всходах сои, выявлены основные возбудители проростков, это грибы -Phomopsis longicolla, Pythium sp., Phytophthora sojae и Rh. solani. (Kizvi, Jang, 1996).
Сведения по микофлоре сои в мировой литературе указывают, что болезни корней развиваются в результате их поражения 13 видами возбудителей заболеваний. Согласно данным ряда исследователей, видовой состав возбудителей корневых гнилей сои характеризуется большим разнообразием и неодинаковым соотношением видов в различных зонах Российской Федерации (Вардания, 1974; Жуковская, 1977; Енукидзе, 1981; Подкина, 1981; Сидорова, 1983; Дубовицкая, 1984) и за рубежом (Hildebrand, Koch, 1947; Brown, Kennedy, 1965; Warren, Kommedahl, 1973; Meyer, Sinclair, Khare, 1974; Garcia, Mitchell, 1975; Klag, Papavizas, Bean 1978; Sato, Kitazawa, 1980; Reeve, 1983).
Как известно из литературных источников, основными возбудителями корневых гнилей являются грибы Fusarium solani {Mart.) App.et Wr., Fusarium oxysporum Schl. и Corynespora cassiicola {Berk, et Curt.) Wei. Они относятся к факультативным паразитам и способны длительный период времени выживать в почве на различных растительных остатках. Их морфологические особенности, а именно, наличие хламидоспор, обуславливают способность переносить неблагоприятные условия среды. В районах, где отмечается широкая распространённость корневых гнилей, развитие болезни зависит от физиологического состояния растений и условий среды. Так, для Fusarium solani {Mart.) App.et Wr., и Corynespora cassiicola {Berk, et Curt.) Wei. благоприятна повышенная температура и высокая влажность почвы. Наоборот, поражение Fusarium oxysporum усиливается при остром дефиците влаги в почве и повышенной температуре воздуха.
В США (штате Арканзас) значительный ущерб сое в отдельные годы наносится в связи с поражением ее почвенным патогеном Fusarium solani {Mart) Sacc. Наблюдения проведены на сортах сои FFR 561 и Asgrow 5403, отмечено, что при внесении удобрений развитие заболевания значительно снижалось (Howard, Chambers, Newman, 1999).
Исследованиями микофлоры корней сои в Приморском крае установлено, что в этиологии корневых гнилей большее значение имеют грибные патогены (Нелен, Жуковская, 1967; Жуковская, 1968; 1982; Овчинникова, 1971; Овчинникова, Шаблиовский, 1973). Так, в почвах соевых полей Приморья широко распространены виды рода Gliocladium, особенно G. roseum {Lk.) Thorn - один из доминирующих возбудителей корневых гнилей (Нелен, Жуковская, 1967; Жуковская, 1977, 1980). По данным этих же авторов, гриб характеризуется сильной патогенностыо.
Ряд авторов (Абрамов, 1931; Никитина, 1962; Гунина, 1968, Муравьева, 1975) отмечают распространённость увядания и новую форму проявления фузариоза сои на Дальнем Востоке, возбудителем заболевания которой является гриб Fusarium tracheiphilum (Erw.Sm.) Wr.
В Грузии поражение всходов сои и увядание растений вызывают Fusarium bulbigenum C.et Mass., Verticillium dahliae Kleb., Sclerotium rolfsii Sacc, Rhizoctonia bataticola Butl. (Енукидзе, 1981).
На Черноморском побережье Абхазии сою сильно поражают фузариоз, вертициллез и южная склероциальная гниль, в результате чего происходит гибель всходов и увядание растений (Вардания, 1970, 1971, 1972, 1974, 1975). Из пораженных корневыми гниями всходов и взрослых растений вышеназванным автором выделено три возбудителя: Fusarium solani, Fusarium avenaceum, Fusarium oxysporum.
В Молдавии из пораженных проростков сои было выделено 7 видов и разновидностей фузариумов, причем преобладающими и наиболее агрессивными были F.gibbosum var.bullatum и F.gibbosam var.acuminatum. В период цветения в посевах сои встречалось фузариозное увядание растений. Каждое из указанных заболеваний не являлось следствием поражения только одним видом, а чаще всего вызывалось комплексом видов грибов рода Fusarium в разных количественных соотношениях (Простакова, Ганя, 1979; Ганя, 1981).
Заболевание корневой системы и увядания растений в Краснодарском крае происходит в результате поражения следующими видами грибов: Fusarium sp., Pythium sp., Macrophominaphaseoli, Rhizoctonia solani (Подкина, 1981; Подкина, Лавриченко, 1982). Основной вид, вызывающий корневые гнили в крае, -Fusarium gibbosum Арр. et Wr. emend Eilai. Реже выделяются Fusarium oxysporum Schlecht и Fusarium avenaceum (Fr.) Sacc. (Подкина, 1987).
Условия проведения исследований
Обследование посевов сои с целью определения видового состава болезней и проведение экспериментальных исследований осуществлено в основных соесеющих зонах Дальнего Востока и северной лесостепи Западной Сибири.
В Амурской области все основные эксперименты проведены в южной зоне и лишь небольшая их часть - в северной и центральной. Климат области резко-континентальный с признаками муссонности в летнее время. Отличается большим разнообразием, но сравнительно благоприятен для возделывания сои с укороченным периодом вегетации. Самым тёплым месяцем в южной зоне области является июль, самым холодным - январь. Среднемесячная температура воздуха в июле колеблется от 16-18 С на севере, до 20-21 С - на юге. Осадков в среднем за год выпадает 480 мм, но по сезонам они распределяются неравномерно (ГТК = 1,1-2,9 по Г.Т. Селянинову, 1932). Наибольшее их количество приходится на период с апреля по октябрь (66-76%) (табл. 2.1). Выпадание атмосферных осадков в летние месяцы приводит к периодическому переувлажнению почв. Из всего комплекса климатических условий фактором, ограничивающим возделывание сои, является температура (Агроклиматические ресурсы Амурской области, 1973; Коротаев, 1974; Кузин, Шелевой, Макаров, Кузьмин, Малыш, 1978; Система земледелия..., 2003).
Сумма активных температур воздуха выше +10 С в южной зоне области составляет 2160...2300 С, центральной -2050...2160 С, северной- 1860-2060 С. Продолжительность безморозного периода - от 57 дней на севере, до 144 -на юге. По длительности безморозный период и период активной вегетации близки друг к другу. Таким образом, северная зона области является наиболее прохладной и влажной, здесь выпадает до 590 мм осадков за год.
Более благоприятной для производства сельскохозяйственной продукции является южная зона области, где в 2001 г. было сосредоточено 79% всех посевных площадей. Основные площади посева под соей размещаются на территории Зейско-Буреинской провинции Восточной бурозёмно-лесной области. Основные типы почв в южной зоне - лугово-чернозё мные (60,3%), луговые (12,3%), пойменные-аллювиальные (10,5%). Под соей здесь занято 38,6% посевных площадей. В центральной зоне - почвы луговые, бурые лесные, лугово-чернозёмные, серые лесные и подзолистые; под сою отводится 18,6%. Северная зона области не имеет особого значения в сельском хозяйстве, здесь производится лишь 0,6% сои.
Лугово-чернозёмные среднемощные и мощные почвы имеют мощность гумусового слоя (Aj+AB) 20-30 см и более соответственно, они наиболее плодородные в Амурской области. Естественное плодородие почв обоих видов высокое, содержание гумуса от 4 до 8%, а его запасы в метровом слое от 250 до 400 т на 1 га. В пахотном слое эти почвы имеют от кислой до близкой к нейтральной реакцию (рНш 4,8-5,9), повышенную гидролитическую кислотность (3,5-6 мг-экв), сумма поглощённых оснований также высокая (25-40 мг-экв на 100 г почвы). Степень насыщенности основаниями почвенного поглощающего комплекса находится в пределах 80-90%. В известковании, как правило, эти почвы не нуждаются.
Луговые глееватые и глеевые почвы имеют сильнокислую или кислую реакцию (рНксі 4,2-5,0), высокую гидролитическую кислотность (5-8 до 17 мг-экв), достаточно высокую сумму поглощённых оснований (22-30 мг-экв на 100 г почвы). Эти почвы для повышения эффективного плодородия нуждаются в известковании. Содержание гумуса в пахотном слое почв изменяется от 3,5 до 5,5%, а запасы его в метровом слое - от 190 до 320 т на 1 га. Содержание подвижного фосфора в слабоокультуренных почвах очень низкое, но на фоне систематического внесения фосфорных удобрений увеличивается до среднего и повышенного. Содержание обменного калия повышенное или высокое. Большая часть этих почв сильно переувлажнена и обычно используется под пашню только после проведения осушительных мероприятий (Голов, Костиков, Свежинцева, 1967; Иванов, 1976).
Период исследований в Амурской области (1972-1999 гг.) охватил всё многообразие гидротермических условий (табл. 2.2; 2.3). Из 26 лет - десять (1972, 1975, 1976, 1978, 1984, 1990, .1992, 1997, 1998, 1999) были переувлажненными, при этом превышение среднем но гол етней нормы осадков составляло от 100 до 200 мм. Три года (1974, 1986, 1988) характеризовались как острозашуливые, количество осадков в 1,5 раза было меньше нормы. К умеренно-засушливым можно отнести: 1973, 1987, 1991, 1993 гг., количество осадков уменьшалось на 10-20% по сравнению со средними многолетними данными
В Приморском крае посевы обследовали в северной-таежной, лесостепной, южной-таежной зонах, а основные исследования проведены в степной (Приморский НИИСХ).
Основной особенностью агроклиматических и погодных условий Приморского края является резко выраженный муссонный климат, приносящий в летний период большое количество неравномерно выпадающих осадков, при относительно высокой температуре воздуха (Колесников, 1956; Грицун, 1981). В первой половине лета растения, как правило, страдают от засухи, а во второй - от переувлажнения. Среднемноголетняя сумма осадков составляет 500-600 мм. Высокая относительная влажность воздуха (80-100%) в сочетании со значительными положительными температурами создают благоприятные условия для развития грибных, бактериальных и вирусных болезней сои. Сумма положительных температур за период вегетации в основных земледельческих районах составляет 2400-2600 С, продолжительность вегетационного периода - 130-140 дней, гидротермический коэффициент Селянинова на большей части территории - 1,6-2,0.
В таблицах 2.4 и 2.5 приведены агроклиматические показатели за годы (1976-1981) изучения мировой коллекции ВИР в Приморском крае.
При анализе всего периода исследований (1976-1987 гг.), в степной зоне края отмечалось значительное отклонение от нормы по выпадающим осадкам. Так, в 1978-1882 гг. имел место их недобор на 20-30% от среднемноголетней нормы (480 мм за май-октябрь). В этот период наблюдалась пониженная влажность воздуха, при сравнительно благоприятном температурном режиме, отклонения составили - 0,6-1,2 С от нормы. В 1983-1984 гг. осадки выпадали в соответствии со среднемноголетней нормой, при благоприятном температурном режиме; 1985-1987 гг. - были переувлажнёнными (на 10-25% больше нормы), при пониженном температурном режиме.
Структура патогенного комплекса возбудителей корневых гнилей
Биологическим анализом корневой системы сои установлено, что из комплекса фитоп ато генов, вызывающих корневые гнили, основными являются: грибы рода Fusarium [F. solani; F. oxysporum] и виды Corynespora cassiicola и Cylindrocarpon destructans.
Наиболее часто из пораженных корней во все фазы развития сои выделялись грибы рода Fusarium (в среднем за четыре года они составляли 36,3-51,3% от общего количества), что вызвало необходимость более детального изучения их видового состава (рис. 3.6). Представители этого рода относятся к сапротрофам, они обладают большим набором различных ферментов и токсинов, в связи с чем могут существовать на мёртвых субстратах (Билай, 1977). На корнях сои грибы этого рода были представлены семью видами и разновидностями из четырёх секций: из секции Roseum - F. avenaceum {Fr. Sacc), F. semitectum Berk et Rav.; из секции Discolor F. gibbosum App. et Wr. emend Bil.\ из секции Elegans - F. oxysporum Schlecht., F. moniliforme Sheldon , из секции Martlella - F. solani var. argillaceum (Fr.) Bit. Наиболее часто изолировали F. solani (17,7-30 %) и F. oxysporum (9,4-11,2 %), значительно реже - F. moniliforme (2,8-4,7 %) и очень редко - F. gibbosum и F. avenaceum. (табл. 3.8). период развития (всходы) из пораженных корней, наряду с грибами рода Fusarium (51,3%), но в меньшем количестве, выделялся гриб Corynespora cassiicola. Гриб изолировался из всходов только на голодной агаровой среде и спороносил на 12-е сутки культивирования. Из пораженных всходов выделяли также грибы Pythium ultimum (1,7%) и Gliocladiwn roseum (Lk.) Thorn. (5,6%). В более поздние фазы развития растений (цветение) доминировали также фузариозы (44,5%). Гриб Corynespora cassiicola выделялся значительно реже (3,5%). Гриб Cylindrocarpon destructans изолировался только в фазу цветения (16,6%) и перед уборкой (16,7%). В редких случаях выделялся также гриб Rhizoctonia solani (0,9%), но к периоду уборки его количество возрастало до 2,3%. Этот гриб хорошо изолировался из корней дикорастущей сои. К периоду уборки изменялись видовой состав и количественное соотношение грибов. Доминирующими в эту фазу были виды рода Fusarium (36,3%), Corynespora cassiicola (14,9%), Cylindrocarpon destructans (16,7%). Число видов рода Fusarium к концу вегетации уменьшалось на 15% в сравнении с изоляцией в фазу всходов. Во все фазы развития сои из пораженных корней выделялись грибы рода Penicillium (6,8-16,4%), Mucor (3,0-4,4%), Sclerotium (0,2-9,3%), Bipolaris sorokiniana (Sacc.) syn. Helminthosporium sativum (0,3-2,4%).
В фазу всходов из большинства пораженных растений одновременно выделяли возбудителей двух или трех видов грибов: F. solani, С. cassiicola, G. roseum; в период цветения и созревания - F. solani, С. destructans, С. cassiicola.
В условиях достаточного и избыточного увлажнения, с частой сменой тепла и холода, весной 1981 и 1982 гг. чаще изолировали грибы F. solani, G. roseum и Pythium ultimum. Теплая, с достаточным количеством осадков, погода в период всходов (1984 г.) способствовала усиленному распространению вида С. cassiicola; его встречаемость составляла 44,4% от общего количества выделенных грибов (табл. 3.9). В условиях необычного сухого и жаркого лета 1982 г., когда запасы продуктивной влаги понижались до 50-60% от НВ, в чистую культуру часто выделяли гриб F. oxysporum. В этих условиях (фаза цветения) его количество составляло 80-90% общего числа видов рода Fusarium.
В условиях теплого и дождливого лета, наряду с грибами рода Fusarium, в большом количестве изолировали гриб Cylindrocarpon destructans (48,4%), В результате наблюдений установлено, что гриб Thielaviopsis baskola (Berk.et Br.) Ferr. в массе заселял корни сои, которые повреждались личинками корневой мухи.
При анализе среза пораженного корня было установлено, что его одревесневшая часть окрашивается пигментами грибов, которые занимали доминирующее место в природной популяции. Так, например, при доминировании гриб Stilbum bulbkola окрашивал ткань в желтый тон, F.oxysporum - в фиолетово-розовый, C.cassiicola - в зеленовато-серый, C.destructans - в коричневый. Изменения окраски на срезе корня обнаруживали к началу созревания бобов и затем оно усиливалось к периоду уборки. При выделении грибов в чистую культуру из сосудисто-проводящей части корня выяснилось, что наибольшее значение к концу вегетации сои имеют виды рода Fusarium и Corynespora. Преобладающими тонами на срезе корня были зеленовато-серый и розовый. С коричневых участков пораженной ткани в массе выделялся гриб Cylindrocarpon destructans. Очевидно, что окраска ткани на срезе визуально характеризовала группу доминирующих грибов корневой ризосферы. Видовой состав грибов, выделенный из внутренних частей корня перед уборкой, не отличался от грибов, поражающих поверхностные ткани.
Разработка методов массового заражения сои возбудителями грибных болезней
Септориоз. В зависимости от объёма изучаемого материала, для приготовления суспензий использовали споровый экссудат с поражённых органов и чистую культуру возбудителя Septoria glycines {HemmL). Первоначально нами был испытан применяемый на других зернобобовых культурах метод приготовления инокулюма из поражённых органов растений (Голубев, 1973; 1976). Для получения спороношения септориоза собирали поражённые семядоли, листья, стебли. Их дезинфицировали 96 спиртом и тщательно измельчали в фарфоровой ступке или с помощью гомогенизатора PT-I, в котором измельчение тканей происходит в дистиллированной воде.
Полученную растительную массу разбавляли до необходимой концентрации и процеживали.
Описанный выше метод накопления инфекционного материала позволяет готовить ограниченное количество суспензии. Для селекционных целей, при массовом заражении образцов сои на инфекционном фоне, этот метод трудоёмкий и малопригодный. Во-первых, требуется заготавливать очень большое количество поражённых растительных остатков. Во-вторых, затрудняется выделение возбудителя из высохших растительных образцов, а для употребления зелёных поражённых частей растений необходимо их постоянное возобновление. Поэтому нами были изучены способы подготовки массового количества инфекционного материала при использовании чистых культур возбудителя заболевания септориоза.
Первоначально выделение чистой культуры на картофельно-глюкозном агаре проводили обычным методом пересева кусочка мицелия гриба. Через месяц размеры колоний, при таком посеве, достигали 30 мм в диаметре. Для заражения образцов инфекционного фона на площади 100 м суспензией оптимальной концентрации требуется 50-60 чашек Петри с культурой патогена. Поэтому накопление возбудителя инфекции этим методом оказалось нецелесообразно из-за небольшой его производительности и малых количеств полученного инокулюма. Недостаточная эффективность описанных методов накопления инфекционного материала привела к необходимости разработки другого способа, применительно к культуре сои.
Для повышения производительности в накоплении инокулюма была использована биологическая особенность возбудителя септориоза, который относится к пикнидиальным грибам и обильно спороносит на поверхности поражённых органов во влажной камере. На этой основе нами разработан ускоренный метод получения чистой культуры патогена, так как гриб, являясь факультативным паразитом, хорошо в ней растёт и размножается. Вначале автоклавировали пробирки с 1-3 мл дистиллированной воды (под давлением в одну атмосферу, в течение 15 минут). В пробирках готовили суспензию гриба, используя при этом спороношение с поражённых органов растений, предварительно заложенных во влажную камеру. Затем суспензию гриба из каждой пробирки разливали в две-три чашки Петри на КГА с таким расчётом, чтобы она покрывала равномерно всю поверхность агара. Внесение инокулюма в пробирки и разливку суспензии по чашкам Петри проводили в стерильных условиях, над пламенем спиртовки. Чашки Петри, засеянные таким образом, помещали в термостат при температуре 24-26 С, оптимальной для развития гриба. Через 3-4 дня происходило формирование множества мелких кожистых колоний. На 6-10-й день гриб распространялся на поверхности агара в чашках Петри, споры выходили из пикнид, образуя грязно-белый экссудат гриба. К этому времени чистая культура готова для приготовления суспензии.
Отличительной особенностью описанного метода является обильное развитие спороношения возбудителя септориоза в чистой культуре и почти полное отсутствие мицелия. Чистую культуру из чашек Петри вместе с тонким слоем агара переносили в фарфоровую ступку, тщательно растирали в дистиллированной воде. Полученную массу помещали в колбы, перемешивали, процеживали через двухслойную марлю или капрон и разбавляли дистиллированной водой до получения суспензии необходимой концентрации.
Приготовление суспензии из чистой культуры предлагаемым методом разливки очень эффективно, высокопроизводительно. Один лаборант за рабочий день засевает культурой гриба 200 чашек Петри, а для заражения образцов сои на инфекционном фоне площадью 100 м требуется всего 4-5 таких чашек Петри с чистой культурой гриба, то есть в 10 раз меньше, чем при пересеве кусочками мицелия. Этот метод даёт возможность проводить ускоренную массовую оценку селекционного материала на инфекционном фоне для выделения образцов, устойчивых к септориозу [Железко (Заостровных), 1979].
