Биологические основы развития и контроля возбудителя фомопсиса подсолнечника в условиях Краснодарского края Диденко Антон Олегович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 Обзор литературы 11

1.1 Распространение и вредоносность фомопсиса в России и других странах, возделывающих подсолнечник 11

1.2 Морфология и биология развития гриба Diaporthe (Phomopsis) helianthi Munt.-Cvet., Mihaljc. & M. Petrov 18

1.3 Источники сохранения и распространения возбудителя фомопсиса подсолнечника 30

1.4 Защита подсолнечника от фомопсиса: состояние и проблемы 36

ГЛАВА 2 Условия и методы проведения исследований 44

2.1 Место проведения исследований 44

2.2 Климатические условия проведения исследований 44

2.3 Объекты и методы проведения исследований 49

ГЛАВА 3 Распространённость фомопсиса в агроклиматических зонах краснодарского края 66

ГЛАВА 4 Параметры определяющие развитие возбудителя фомопсиса подсолнечника 81

4.1 Изучение влияния разных температур и постоянной освещенности (3000 люкс) на рост мицелия географических изолятов Diaporthe (Phomopsis) helianthi 81

4.2 Влияние метеорологических факторов на структуру инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы 87

4.3 Семена как резерват и источник распространения фомопсисной инфекции 99

4.4 Образование аскоспор Diaporthe (Phomopsis) helianthi in vitro 106

4.5 Сорные и дикорастущие растения как потенциальные резерваты фомопсиса подсолнечника 109

ГЛАВА 5 Эффективность применения экологически малоопасных средств против фомопсиса подсолнечника 113

5.1 Влияние обработки семян экологически малоопасными средствами на развитие возбудителя фомопсиса и урожайность подсолнечника 113

5.2 Влияние обработки семян и вегетирующих растений экологически малоопасными средствами на развитие возбудителя фомопсиса и урожайность подсолнечника 126

ГЛАВА 6 Экономическая эффективность применения экологически малоопасных средств защиты от фомопсиса подсолнечника 134

6.1 Экономическая эффективность применения экологически малоопасных средств на подсолнечнике при обработке семян и при комплексной обработке семян и вегетирующих растений 134

6.2 Оценка экономической эффективности производственного внедрения экологически малоопасных средств в хозяйствах Краснодарского края 141

Заключение 145

Рекомендации производству 148

Список литературы

• Морфология и биология развития гриба Diaporthe (Phomopsis) helianthi Munt.-Cvet., Mihaljc. & M. Petrov
• Климатические условия проведения исследований
• Влияние метеорологических факторов на структуру инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы
• Влияние обработки семян и вегетирующих растений экологически малоопасными средствами на развитие возбудителя фомопсиса и урожайность подсолнечника

Введение к работе

Актуальность темы исследований. Из болезней подсолнечника наиболее распространёнными и вредоносными являются белая гниль, ложная мучнистая роса, серая гниль и фомопсис (Артохин, Игнатова, 2015). Фомопсис подсолнечника (возбудитель – гриб Diaporthe (Phomopsis) helianthi Munt.-Cvet., Mihaljc. & M. Petrov) является в России карантинным заболеванием и встречается во всех регионах возделывания культуры (Арасланова, Челюстникова, Антонова, 2013). При поражении подсолнечника фомопсисом до фазы цветения потери урожая могут составлять 50-87 %, в начале цветения – 20-30 %, а в фазе молочной спелости – 10-20 % (Васютин и др., 2003).

В связи с острой необходимостью снижения пестицидной нагрузки на агроценоз, резистентностью патогенов и повышенного спроса на чистую продукцию, особого внимания заслуживает выбор и использование экологически малоопасных средств, с целью защиты подсолнечника от фомопсиса и повышения его урожайности.

Степень разработанности темы. Анализ российской и зарубежной
научной литературы свидетельствует о том, что основополагающие работы по
вопросам морфологии и биологии развития возбудителя фомопсиса

подсолнечника были проведены во второй половине XX века (Muntanola-Cvetkovic et al., 1981, 1981a, 1985, 1988, 1991, 1996; Acimovic, 1981; Acimovic, Straser, Drazik, 1982; Acimovic, Vorosbaranyi, 1985; Maric et al., 1982; Assemat, Fayret, 1987; Vukojevic et al., 1995; Скрипка, 1996) и в начале XXI века (Андросова и др., 2007; Androsova et al., 2008)

В России было выпущено несколько методических рекомендаций по
выявлению, идентификации, учёту и ликвидации очагов фомопсиса

подсолнечника (Скрипка и др., 1988; Якуткин, 1991; Костенко и др.,1996; Якуткин, 1998). К сожалению, они не исключают имевшихся противоречий в фундаментальных представлениях зарубежных и отечественных исследователей, сложившихся по морфологии формирования и эмиссии аскоспор возбудителя фомопсиса подсолнечника, что обусловило необходимость издания пособия по новым аспектам диагностики патогена (Андросова, Диденко, 2011). На данный момент оно является последним.

Защита масличного подсолнечника от фомопсиса с помощью химических средств рассматривается в работах многих исследователей (Acimovic, 1983, 1985b; Iliescu, Propescu, 1985; Kovacs, Tuske, 1984; Farady, 1988; Казанцева и др., 1998; Пивень и др., 2002; Пивень и др., 2005). Значительно меньше о применении микробиологических препаратов (Лабутова и др., 2002; Маслиенко, 2005; Шипиевская, 2006).

Недостаточно изучена зависимость структуры инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы от гидротермических факторов. Слабо изучено действие экологически малоопасных

средств полифункционального действия на снижение вредоносности фомопсиса и на элементы структуры урожая подсолнечника. Нет данных о применении излучения лазера как ростостимулятора и индуктора иммунитета физической природы на подсолнечнике.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось установление основных параметров, определяющих развитие возбудителя фомопсиса подсолнечника, и научно обоснованное применение экологически малоопасных средств защиты для его контроля в условиях Краснодарского края.

Для выполнения поставленной цели планировалось решение следующих задач:

1. Изучить распространенность и развитие фомопсиса в основных подсолнечникосеющих зонах Краснодарского края.

2. Изучить рост мицелия географических изолятов Diaporthe (Phomopsis) helianthi in vitro в зависимости от температуры.

3. Установить влияние метеорологических факторов на структуру приземного инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника.

4. Изучить особенности развития возбудителя фомопсиса на семенах и передачу инфекции прорастающим из них растениям подсолнечника.

5. Выявить виды сорных и дикорастущих растений, которые могут быть потенциальными резерватами фомопсиса подсолнечника.

6. Оценить эффективность применения экологически малоопасных средств полифункционального действия против фомопсиса, повышения урожайности подсолнечника и дать экономическое обоснование их использования.

Научная новизна исследований. Проведено картирование

средневзвешенной распространенности возбудителя фомопсиса подсолнечника по основным подсолнечникосеющим зонам (северная, центральная и южнопредгорная) Краснодарского края (2005-2009 гг. и 2011-2012 гг.).

Установлено, что растения, появившиеся из семян подсолнечника поражённых возбудителем фомопсиса, могут, как погибать в фазе 2-3-х пар настоящих листьев, так и продолжать расти и болеть.

Впервые установлено изменение структуры инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы под влиянием засухи.

Впервые возбудитель фомопсиса подсолнечника выявлен на дикорастущем растении Inula helenium L. (девясил высокий).

Впервые показано, что обработка семян и растений излучением лазера низкой интенсивности (=632,8 или 650 нм) существенно снижает пораженность фомопсисом и повышает урожайность подсолнечника.

Впервые показано, что обработка семян и растений регулятором роста Иммуноцитофит (д.в. этиловый эфир арахидоновой кислоты) существенно снижает пораженность подсолнечника фомопсисом.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в получении новых знаний в области биологии развития возбудителя фомопсиса подсолнечника, а именно:

- в установлении способности гриба в условиях засухи продуцировать
больше одноклеточных аскоспор, чем двуклеточных, сохраняя общее количество
инфекционных структур;

- в установлении непостоянства длины рострума перитеция в зависимости
от прочности и толщины преодолеваемой им ткани.

В список растений считающихся потенциальными резерватами возбудителя фомопсиса подсолнечника включён девясил высокий (Inula helenium L.).

Производственной практике предложены результаты фитосанитарного мониторинга в виде карты средневзвешенной распространенности фомопсиса подсолнечника на территории Краснодарского края для разработки прогноза развития заболевания и защитных мероприятий.

Показана перспектива применения излучения лазера и препарата Иммуноцитофит для снижения развития фомопсиса, увеличения урожайности подсолнечника и высокая рентабельность их использования.

Предложено методическое пособие, в котором учтены новые особенности морфологии возбудителя фомопсиса подсолнечника в виде описания, обобщающих рисунков и цветных цифровых фотографий. Материалы пособия полезны специалистам карантинной службы защиты растений, студентам и аспирантам аграрных университетов, научным сотрудникам исследовательских институтов.

Методология и методы исследований. Теоретической и

методологической основой диссертационной работы являлись научные труды отечественных и зарубежных ученых. При выполнении научной работы были использованы общепринятые теоретические (статистический анализ) и экспериментальные (полевые и лабораторные) методы исследований.

Положения, выносимые на защиту:

адаптивность возбудителя фомопсиса к экстремальным условиям среды и потенциальная опасность возникновения эпифитотии заболевания в ряде подсолнечникосеющих районов Краснодарского края;

изменение структуры инфекционного фона Diaporthe (Phomopsis) helianthi в приземном слое атмосферы под действием неблагоприятных метеорологических факторов (засуха), что выражалось в увеличении количества одноклеточных аскоспор до 97-98 % от общего числа и уменьшении количества двуклеточных до 2-3 %;

Inula helenium L. – новый потенциальный резерват возбудителя фомопсиса подсолнечника;

применение экологически малоопасных средств полифункционального действия для контроля возбудителя фомопсиса и получения экономически оправданной прибавки урожая подсолнечника.

Степень достоверности и апробация результатов. Объективность и достоверность результатов подтверждена многолетними экспериментальными данными, полученными в лабораторных, опытно-полевых и производственных условиях с применением современных методик и их статистической обработкой.

Основные результаты исследований диссертационной работы были
представлены на российских и международных конференциях: II Всероссийской
научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение
агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2008 г.); V Международной научно-
практической конференции «Биологическая защита растений, перспективы и
роль в фитосанитарном оздоровлении агроценозов и получении экологически
безопасной сельхозпродукции» (Краснодар, 2008г.); Международной научной
конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в
развитие инноваций аграрной науки» (Москва, 2009 г.); I Международной
научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодёжи –
путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2009 г.); III Всероссийской
научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение
агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2009 г.); VI Международной
научно-практической конференции, посвященной 50-летию ВНИИБЗР

«Биологическая защита растений, как основа экологического земледелия и фитосанитарной стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010 г.); V Международной научно-практической конференции, посвящённой 90-летию образования Кубанского Государственного университета (Краснодар, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Фотоника в сельском хозяйстве и природопользовании» (Москва, 2012 г.); VII Международной научно-практической конференции «Современные мировые тенденции в производстве и применении биологических и экологически малоопасных средств защиты растений» (Краснодар, 2012 г.); Научно-образовательной конференции молодых учёных «Инновационные биотехнологии в АПК» (Краснодар, 2015 г.).

Награждён медалью «За успехи в научно-техническом творчестве молодёжи» как победитель I Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях», Москва ВВЦ, 2009 г. (удостоверение № 96 от 25 июня 2009 г.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них 5 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 1 методическое пособие.

Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, проведении лабораторных и полевых опытов, в формулировании основных выводов и подготовке публикаций.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 202 страницах, содержит 14 таблиц, 47 рисунков и 8 приложений. Список литературы состоит из 256 научных источников, из которых 126 иностранных авторов.

Диссертационная работа выполнена при поддержке международного гранта МНТЦ (ISTC) № 3034 (2009-2013 гг.) и индивидуального гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК» (2011-2013 гг.).

Благодарности. За содействие и помощь в выполнении диссертационной работы автор выражает искреннюю признательность научному руководителю, кандидату биологических наук, ведущему научному сотруднику лаборатории интегрированной защиты растений ФГБНУ ВНИИБЗР В.М. Андросовой. За ценные советы и замечания автор благодарен: зам. дир. по науке и инновациям, к.б.н. В.Я. Исмаилову; д.б.н., зав. лаб. иммунитета зерновых культур к грибным болезням Г.В. Волковой; зав. лаб. создания микробиологических средств защиты растений, к.б.н. А.М. Асатуровой; зав. лаб. интегрированной защиты растений, к.б.н. Л.П. Есипенко; к.б.н., доценту ФГБОУ ВПО КубГАУ И.И. Иващенко.

Морфология и биология развития гриба Diaporthe (Phomopsis) helianthi Munt.-Cvet., Mihaljc. & M. Petrov

Осенью 1960 г. на территории Югославии во время микроскопического исследования поражённого стебля подсолнечника из провинции Воеводина, была обнаружена конидиальная стадия возбудителя фомопсиса (Acimovic et al., 1981). Значительно позже (сентябрь 1971 г.) заболевшие патогеном растения были обнаружены в городе Зренянин, а в 1979 г. в окрестностях города Кикинда (вблизи границы с Румынией) было найдено 120 га подсолнечника, пораженного фомопсисом. На заболевание долго не обращали должного внимания, пока оно в 1979-1982 гг. не вызвало колоссальные потери урожая, которые на отдельных полях подсолнечника достигали 100 % (Mihaljcevic et al., 1980; Maric et al., 1980; Acimovic et al., 1981; Muntanola-Cvetkovic et al., 1981; Acimovic et al., 1982; Maric et al., 1982). В период с 1977 по 1982 гг. урожайность масличного подсолнечника от поражения фомопсисом снизилась с 2,6 до 1,4 т/га (Mihaljcevic, Muntanola-Cvetkovic, 1989), а посевы культуры были сокращены с 350 до 80 тыс. га (Acimovic et al., 1981).

Стоит отметить, что в это же время в Югославии проводились интенсивные селекционные работы по созданию первых гибридов подсолнечника с использованием линейного материала из США, в частности синтетической линии HA-61. Вероятно, с этим материалом и был завезён в Югославию возбудитель фомопсиса (Якуткин, Павлюшин, 1999).

Заболевание масличного подсолнечника похожее на фомопсис было обнаружено в США в 1975 г., когда в штате Миннесота его распространённость достигла 40 % (Laville, 1986). По характеру поражения растений подсолнечника симптомы заболевания на первый взгляд напоминали те же, что вызывает Phoma macdonaldii Boerema, и можно было предположить, что это фомозное почернение стебля. Однако предварительные результаты показали, что гриб, выделенный из больных растений подсолнечника, похож на тот, что был обнаружен в Югославии. Начиная с 1980 г. фомопсис начал причинять значительный вред посевам подсолнечника и в других штатах: Огайо, Северная Дакота и Техас (Herr et al., 1983; Herr et al., 1983; Hajdu et al., 1984; Yang et al., 1984).

Только в 1981 г. югославскими исследователями Мунтанолой-Цветкович М., Михалевичем М. и Петровым М. был установлен точный таксономический видовой статус возбудителя фомопсиса подсолнечника (Muntanola-Cvetkovic et al., 1981). В период с 1981 по 1988 гг. болезнь была отмечена в Венгрии (Nemeth. et al., 1981; Voros et al., 1983), Румынии (Iliescu, Csep, 1982; Vranceanu et al., 1983; Ciurea et al., 1985; Gheorghies, Roman, 1988), Болгарии (Mihailova, 1984; Encheva, Shindrova, 1990), Франции (Lamarque, Perny, 1985; Mercardier, 1992), Италии (Zazzerini et al., 1988; Zazzerini, Mototti, 1996) и других странах Западной и Центральной Европы. Во Франции эпифитотия фомопсиса в 1985 г. вызвала огромные потери на площади подсолнечника в 15 тыс. га (Regnault, 1985;). В 1987 г. в некоторых южных регионах страны поражение культуры заболеванием колебалось от 50 до 100 % (Mennessier, 1987a). В период с 1985 по 1987 гг. потери урожая подсолнечника от поражения фомопсисом достигали 1,0 т/га, а сбор масла снизился на 40 % (Mennessier, 1987; Carre, 1993). С момента первого (1984 г.) появления патогена на юго-западе Франции, заболевание уже к концу 1993 г. отмечалось во всех основных районах выращивания подсолнечника (Delos, Moinard, 1995). В Румынии, Венгрии, Болгарии, США и других странах быстрое распространение возбудителя фомопсиса привело к резкому снижению урожайности и сокращению посевных площадей (Iliescu et al., 1985; Granger, 1988; Csengeri, 1989, 1990). В Словакии фомопсис подсолнечника был включен в перечень вредоносных карантинных объектов в 1995 году (Kormanova et al., 1995). Заболевание постоянно встречалось в посевах подсолнечника, а в некоторых районах страны распространённость фомопсиса часто превышала 60 % (Bokor et al., 2004). На Ближнем Востоке фомопсис был отмечен в Иране (Madjidieh-Gassemi, 1988), Пакистане (Butta et al., 1993, 1997) и Турции (Acimovic, 1988). В Африке болезнь была выявлена в Марокко (Achbani, Tourvieille, 1993). В Северной Америке помимо США, заболевание было найдено также и в Мексике (Diaz Franco., 1997). В Южной Америке возбудитель фомопсиса подсолнечника был выявлен в Аргентине (Verschoor et al., 1998), Венесуэле (Aponte et al., 1994) и Уругвае (Huguet, 2006).

В Советском Союзе фомопсис подсолнечника был впервые отмечен на гибриде Солдор в приграничных районах территории Молдавии и Закарпатской области Украины в 1985 г. (Богданова и др., 1986; Богданова и др., 1988; Бондаренко, 1988; Лiсовий, 1997). В 1989 г. заболевание было зарегистрировано в трёх областях Украины: Одесской, Кировоградской и Запорожской (Шинкарёв, 1991). В 1988-1989 гг. распространённость болезни в южных районах Молдавии достигала 9,3 %, а в северных варьировала от 10 до 70 % (Скрипка, 1993). Фомопсис подсолнечника был включён в карантинный перечень СССР в 1986 г. (Якуткин, 1990; Якуткин, Ломовской, 1991; Скрипка, 1991). Исследователями Шинкаревым В.П., Тереховым В.И. и Соколовым Ю.Г. (1991) было установлено, что скорость распространения болезни в период 1986-1989 гг. достигала 80-100 км/год, а количество пораженных растений выросло в 100-4000 раз.

Климатические условия проведения исследований

Согласно агроклиматическому районированию, территория, где проводили большую часть исследований по диссертационной работе, относится к центральной зоне Краснодарского края. В неё входят: Приморско-Ахтарский, Брюховецкий, Выселковский, Тимашевский, Кореновский, Усть-Лабинский, Динской, Тбилисский, Кавказский, Гулькевический, Курганинский и Новокубанский районы, а также города Кропоткин, Армавир, Краснодар. Климат в центральной зоне края умеренно-континентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет от +10 до +11,8 C. Среднемесячная температура самого жаркого месяца – июля составляет 22-24 C, а наиболее холодного месяца – января составляет 1,5-3,5 C. Продолжительность безморозного периода составляет 175-225 дней. Характерным для климатических условий данной местности является умеренно мягкая зима, с частыми оттепелями. Весна ранняя, затяжная с медленным нарастанием тепла. Лето жаркое, часто засушливое.

Последние весенние заморозки отмечены в первой половине апреля, первые осенние – во второй половине октября. Переход температуры воздуха через +5 C, наблюдается 20-25 марта, и его продолжительность составляет 230-244 дня, а переход среднесуточной температуры воздуха через +10 C наступает 12-18 апреля и длится 184-193 дня. Сумма эффективных температур составляет 3543-3618 C.

Коэффициент увлажнения (КУ) равен 0,30-0,40. Годовая сумма осадков составляет 643 мм с большими отклонениями (510-858 мм).

Наибольший дефицит влаги обычно наблюдается в середине лета (июль-август). Осадки в этот период выпадают чаще всего в виде ливней, и большая их часть расходуется на поверхностный сток и испарение. Относительная влажность воздуха в июле-августе опускается до 60-65 %, а в отдельные дни до 20-30 % и ниже. В центральной зоне Краснодарского края, как и по всей территории края, отмечается интенсивная грозовая деятельность с сильными ливнями, шквалами и градом. Почвенный покров территории центральной зоны края представлен черноземом выщелоченным сверхмощным слабогумусным. Почвенно-климатические условия центральной зоны наиболее благоприятны и позволяют получать высокие урожаи всех сельскохозяйственных культур. Хозяйства центральной зоны специализируются на производстве зерна озимой пшеницы и кукурузы, а также выращивании технических культур, основными из которых являются подсолнечник, сахарная свекла и соя (Фридланд, 1985). Анализ метеорологических условий за период (2005-2012 гг.) проведения маршрутных обследований в районах северной, центральной и южно-предгорной зон Краснодарского края представлен в главе 3.

По данным метеостанции ФГБНУ ВНИИБЗР погодные условия за период вегетации подсолнечника в 2008-2011 гг. были типичными для центральной зоны. Однако они отличались по годам среднесуточной температурой воздуха, количеством выпавших осадков и относительной влажностью воздуха (Приложение 1).

Средняя температура воздуха только в мае 2010 (18,8 C) и 2011 (17,0 C) гг. превышала среднемноголетнюю норму (16,8 C) (рисунок 1). В 2008-2011 гг. 15 5 май средняя температура воздуха в июне была выше среднемноголетней нормы (20,4 C), минимум - на 1,7 C (2008 г.), а максимум - на 4,1 C (2010 г.). В июле средняя температура воздуха также была выше среднемноголетней (23,2 C), минимум – на 1,1 C (2008 г.), а максимум – на 3,4 C (2011 г.). Средняя температура воздуха была ниже среднемноголетней (22,7 C) только в августе 2009 (21,4 C) г., а в остальные годы (2008, 2010 и 2011 гг.) она была выше минимум – на 1,3 C (2011 г.), а максимум – на 4,8 C (2010 г.) (рисунок 1). Наименьшее количество осадков было отмечено в мае 2010 г. – 8,1 мм, а наибольшее в мае 2009 г. – 89,4 мм, при среднемноголетней норме – 53,0 мм. Количество осадков в 2008 и 2011 гг. составляло 71,3 и 79,4 мм соответственно. В июне наименьшее количество осадков выпало в 2011 г. – 18,8 мм, а наибольшее в 2010 г. – 75,7 мм, при среднемноголетней норме – 67,0 мм. Количество осадков в 2008 и 2009 гг. составляло 71,4 и 53,6 мм соответственно. В июле наибольшее количество осадков было отмечено в 2009 г. – 75 мм при среднемноголетней норме – 60,0 мм. Количество осадков в другие годы (2008, 2010 и 2011 гг.) варьировало от 22,2 до 31,7 мм. В августе наименьшее количество осадков было отмечено в 2009 (11,4 мм) и 2010 (13,1 мм) гг. при среднемноголетней норме – 48,0 мм. Количество осадков в 2008 и 2009 гг. составляло 22,6 и 30,2 мм соответственно (рисунок 2). 100 80 70 60 50 40 30 20 10 l.llllllll.l июль

Краснодар, 2008-2011 гг. Относительная влажность воздуха в мае в годы (2008-2011 гг.) проведения исследований была выше среднемноголетней нормы (67 %), минимум – на 6 % (2010 г.), а максимум – на 16 % (2011 г.). В июне, так же как и в предыдущем месяце, относительная влажность воздуха была выше среднемноголетней (66 %), минимум – на 5 % (2009 г.), а максимум – на 10 % (2011 г.). В июле относительная влажность воздуха была выше среднемноголетней (64 %), минимум – на 3 % (2008 г.), а максимум – на 10 % (2010 г.). Однако в 2009 г. относительная влажность воздуха была ниже среднемноголетней на 1 %. В августе относительная влажность воздуха только в 2011 г. (71 %) была выше среднемноголетней (64 %), тогда как в другие годы (2008-2010 гг.) она не превышала 60 % (рисунок 3). 80 60 -50 30 10

Влияние метеорологических факторов на структуру инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы

Лёт аскоспор наблюдался на всем протяжении вегетации подсолнечника, несмотря на частую аномально жаркую погоду и длительные периоды без осадков (рисунок 21). При анализе погодных условий (май-август) установлена тенденция уменьшения количества прошедших дождей за период регистрации лета инфекционных структур гриба. Если в 2008 г. дождь шел 36 раз, в 2009 г. – 32 раза, в 2010 г. – 25 раз, а в 2011 г. всего 19 раз. Таким образом, установлено, что лёт аскоспор возбудителя фомопсиса подсолнечника носит прерывистый характер, что обусловлено его приуроченностью к выпадению осадков. Инфекционные структуры, как правило, начинают лететь через двое – четверо суток после выпадения дождя. Для начала лёта аскоспор достаточно выпадения минимального количества осадков (менее 0,05 мм).

Впервые установлено изменение структуры инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника в приземном слое атмосферы в условиях засухи. Это выражалось в увеличении количества одноклеточных аскоспор до 97-98 % от общего числа и уменьшении количества двуклеточных до 2-3 %. В результате чего общее количество инфекционных структур остается практически тем же. Полученные данные свидетельствуют о высокой адаптивности гриба к неблагоприятным метеорологическим факторам (засуха) и его способности сохранять свою вредоносность в экстремальных погодных условиях.

Семенная инфекция многих болезней играет важную роль в их распространении. Часто недооценка этого приводит к серьезным последствиям, как это было с возбудителем фомопсиса, который в короткий срок распространился по всему миру и вызвал существенные потери урожая подсолнечника.

По данным некоторых авторов, скорость распространения возбудителя фомопсиса составляет 100-200 км/год. Принимая это во внимание, трудно объяснить факт появления этого патогена в США, Аргентине через непродолжительное время после его выявления в Югославии. Аналогичная ситуация – Ставропольский и Краснодарский края, где первые очаги фомопсиса были отмечены через 3-4 года после выявления его в Молдавии (Попович, 1998).

Ряд исследователей, анализируя эти обстоятельства и последовательность продвижения болезни, высказывали предположение о возможности возбудителя фомопсиса сохраняться и распространяться семенами (Якуткин, 1993; Скрипка, 1993).

В результате проведенных исследований у ученых сформировались два противоположных мнения о роли семян в распространении возбудителя фомопсиса подсолнечника.

Исследователями из ВНИИ карантина растений в лабораторных условиях была получена совершенная стадия гриба D. helianthi на семенах и проростках подсолнечника. Сразу после этого семена приобрели статус источника инфекции (Сметник, 1998). Другие российские исследователи, изучив прорастание инфицированных семян, установили, что при полном поражении зародыша семянки не прорастают, а в случае частичного поражения его, либо отдельных участков семядолей, либо только семенной оболочки из семян вырастают чаще всего здоровые растения. Развитие больных растений наблюдается с очень низкой частотой, но они быстро погибают в фазе 2-3 пар настоящих листьев. В результате проведенных опытов этой группой ученых был сделан вывод о невозможности передачи возбудителя фомопсиса от поражённых семян растению в год посева (Слюсарь и др., 1998).

По данным Якуткина В.И. (1998), при посеве зараженных семян заболевание проявляется значительно позже – в фазу полного цветения или созревания.

Исследования по изучению возможности семян подсолнечника, поражённых фомопсисом, передавать инфекцию прорастающим из них растениям и формировать телеоморфную стадию возбудителя болезни были проведены в 2008-2009 гг.

Пораженные патогеном семена подсолнечника брали в хозяйствах Краснодарского края, использующих свой семенной материал ежегодно. В 2008 году это семена сортов СПК, Флагман, Мастер и гибрида Мегасан, а в 2009 году – сортов Березанский, Армада и Мастер. Доля поражённых семян в этих партиях достигала 5 - 6 % (1-год), 7 %, 28 % и 8 % (2-год) соответственно.

Пораженные (опыт) и непоражённые (контроль) проросшие семена высаживали в разных изолированных боксах теплицы рядами по 20-25 растений каждого варианта. Этим достигалось повышение в варианте числа больных, но способных к росту растений. Полив растений проводился под корень, исключая попадание капельной влаги на листья (таблица 11).

Влияние обработки семян и вегетирующих растений экологически малоопасными средствами на развитие возбудителя фомопсиса и урожайность подсолнечника

Таким образом, было показано, что в районах центральной зоны Краснодарского края: Новокубанский (19,3 %), Динской (19,8 %), Брюховецкий (28 %) и районах южно-предгорной зоны: Белореченский (21 %) и Лабинский (22 %). В этих районах существует потенциальная опасность возникновения эпифитотии фомопсиса в случае достаточного запаса инфекционного начала патогена и наличия благоприятных для его развития погодных условий.

Изучены 7 изолятов Diaporthe (Phomopsis) helianthi, выделенные из пораженных растений подсолнечника собранных в разных районах возделывания: в Краснодарском и Ставропольском краях, в Ростовской и Волгоградской областях. Установлено, что при оптимальной для роста гриба температуре 25 С на пятые сутки культивирования мицелий всех изолятов покрывал полностью поверхность среды в чашках. При неблагоприятной для роста гриба температуре 30 С высокая скорость роста колоний наблюдалась у изолятов № 49, № 52, № 48 и № 53, а при угнетающей рост гриба температуре 32 С только указанные изоляты покрывали полностью поверхность среды в чашках. Температура 35 С была экстремальной для роста колоний всех изолятов, развитие которых полностью прекратилось на пятые сутки. На основании полученных данных можно ожидать, что изоляты № 48 (Гулькевичский район, Краснодарский край), № 49 (Михайловский район, Волгоградская область), № 52 (Ипатовский район, Ставропольский край) и № 53 (Староминской, Краснодарский край) смогут переносить высокие температуры и в природных условиях, сохраняя при этом свою агрессивность.

Впервые установлено влияние неблагоприятных метеорологических факторов (засуха) на структуру инфекционного фона возбудителя фомопсиса подсолнечника. Происходило увеличение количества одноклеточных аскоспор до 97-98 % от общего числа и уменьшение количества двуклеточных до 2-3 %, оставаясь в том же общем количестве. Полученные данные свидетельствуют о высокой адаптивности гриба к экстремальным погодным условиям (засуха).

Инфекционные структуры (аскоспоры) фомопсиса подсолнечника, как правило, начинают лететь через 2-4 суток после выпадения дождя. Для начала лёта аскоспор достаточно минимального количества осадков (менее 0,05 мм).

Установлено, что растения, появившиеся из семян подсолнечника поражённых возбудителем фомопсиса, могут, как погибать в фазе 2-3-х пар настоящих листьев, так и продолжать расти и болеть.

На поражённых семенах образуется телеоморфная (совершенная) стадия гриба, как после воздействия низких температур, так и в стационарных условиях хранения, что делает их источником первичного распространения не только системной, но и аэрогенной инфекции в год посева.

Показано, что в среде из семян подсолнечника на поверхности семян образуются мицелий, пикниды и перитеции с – конидиями и аскоспорами в них соответственно. Перитеции образуются под скоплением мицелия, клетки которого заполнены жировыми телами. Стоит отметить, что у них и перитециев, образованных в мягких тканях поражённых проростков (листке, стебельке и корешке) практически отсутствовали рострумы, в то время как на семенах и стеблях их длина могла достигать 200 и более мкм. Длина рострума зависит от прочности и толщины преодолеваемой им ткани.

Установлено, что на среде из семян подсолнечника в период её подсыхания начинают появляться аскоспоры, причём в основном одноклеточные. Полученные данные соответствуют установленной способности гриба в экстремальных условиях (засуха) продуцировать значительное количество одноклеточных структур (97-98 % от общего количества аскоспор). Впервые Inula helenium L. (девясил высокий) отнесен к потенциальным резерватам фомопсиса подсолнечника по морфолого-культуральным признакам гриба, выделенного из симптомов поражения на растении. Исследования по изучению эффективности экологически малоопасных средств показали, что при средней степени развития возбудителя фомопсиса подсолнечника высокую защитную активность проявляли препарат 147 Иммуноцитофит и излучение лазера. Их применение снижало вредоносность патогена на 83-97 % и на 78-93 % соответственно, в зависимости от устойчивости сорта (Р-453 и Мастер) или гибрида (Меркурий). Защитные свойства препарата Иммуноцитофит и излучения лазера были обусловлены их иммуностимулирующим действием и фунгистатическим эффектом. Обработка семян и растений препаратом Иммуноцитофит повышала урожайность подсолнечника относительно контроля на 0,39-0,49 т/га вследствие увеличения диаметра корзинки на 16,9-18,7 %, а массы 1000 семян на 4,1-4,7 %, в зависимости от сорта или гибрида. Обработка семян и растений излучением лазера повышала урожайность подсолнечника относительно контроля на 0,42-0,52 т/га вследствие увеличения диаметра корзинки на 18,5-18,7 %, а массы 1000 семян на 4,4-4,9 %, в зависимости от сорта или гибрида. Все указанные показатели в упомянутых вариантах статистически достоверно отличались от контроля.

Снижение пораженности подсолнечника фомопсисом и повышение урожайности культуры в результате обработки семян и растений излучением лазера показано впервые. Впервые показано, что обработка семян и растений регулятором роста Иммуноцитофит существенно снижает пораженность подсолнечника фомопсисом.

Производственные испытания обработки семян и растений (фазы образования корзинки и цветения) подсолнечника излучением лазера против фомопсиса показали биологическую эффективность 68 % (в химическом стандарте 62 %). В среднем за два года в сравнение с химическим стандартом была получена прибавка урожая (0,12 т/га), доход от реализации которой составил 1440,0 руб./га. Рентабельность применения этого экологически малоопасного средства составила 100,6 %, что на 24,9 % выше, чем при применении химического стандарта.