Агрохимия, 2019, № 11, стр. 57-62

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития сельскохозяйственного производства одной из наиболее распространенных и вредоносных групп болезней являются корневые гнили, ежегодно снижающие урожайность зерновых культур на 25% и более [1–4]. Под действием фитопатогенов происходит изреживание посева, угнетение роста и нарушение динамики органогенеза растений, ухудшается формирование всех системообразующих элементов структуры урожая, значительно снижается качество продукции, возможно ее загрязнение микотоксинами [5–9].

Этиология корневых гнилей в Сибири была установлена в 70–80 гг. ХХ века. Она представляла собой комплекс паразитических микромицетов, при доминировании наиболее патогенных видов – Helminthosporium sativum (syn. Bipolaris sorokiniana) и видов рода Fusarium (Fusarium avenaceum, F. oxysporum, F. graminearum, F. sambucinum и др.) [10]. В течение длительного времени отмечали абсолютное доминирование B. sorokiniana над остальными компонентами патокомплекса яровых пшеницы и ячменя в большинстве регионов Сибири и в Зауралье [2, 3].

Отмечены [7, 11–15] постепенные изменения структуры и численности популяций фитопатогенов и смена доминант. Преобладающими паразитными видами в агроценозах зерновых и зернобобовых культур стали фузариевые фитопатогены. Причины популяционных сдвигов в патокомплексах корневых гнилей разнообразны. Их связывают с изменением технологий возделывания сельскохозяйственных культур, выведением новых высоко продуктивных, но неустойчивых сортов, климатическими и погодными вариациями [16, 17].

В условиях высокой насыщенности севооборотов восприимчивыми культурами и пониженной супрессивности почв агроценозов численность возбудителей корневых инфекций на подавляющей доле посевных площадей Сибири значительно превышает пороговые показатели [18]. Заселенность почвы агроэкосистем в несколько раз больше, чем целинных и залежных участков с дикими злаками [19]. Поэтому срочно необходимо оздоровление почв путем повышения биологического разнообразия севооборотов, в особенности – активными фитосанитарными предшественниками. Для индуцирования супрессивности почвы необходимо также пополнение ее органической составляющей – растительными остатками и органическими удобрениями [20, 21]. Важной задачей является также повышение устойчивости и выносливости растений (генетической, физиологической) к фитопатогенам, особенно в критические периоды формирования элементов структуры урожая [21].

При оценке устойчивости селекционного материала к корневой гнили, помимо интенсивности симптомов болезни на всех инфицированных подземных органах целесообразно определять сортовую этиологию корневых инфекций, а также фитосанитарное состояние почвы в ризосфере оцениваемых растений за вегетационный период [16]. Это связано с тем, что поражаемые фитопатогенами органы не всегда являются местом их наиболее активного размножения, которое определяет фитосанитарное состояние почвы под последующими восприимчивыми культурами [10].

Цель работы (c учетом вышеизложенного) – оценка сортов яровой пшеницы на пораженность корневыми гнилями и влияния растения-хозяина на почвенную популяцию возбудителей.

Задачи исследования: 1 – проанализировать развитие корневых гнилей на подземных органах районированных и перспективных сортов яровой пшеницы, 2 – оценить сортовую этиологию болезни, 3 – определить численность конидий B. sorokiniana под сортами в ризосферной почве агроценоза.

МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили на селекционном участке ФИЦ “Институт цитологии и генетики СО РАН” в северной лесостепи Новосибирского Приобья на коллекции сортов ВИР (исключая сорта Новосибирская 15, Обская 2, Сибирская 17, Зауралочка), изучаемой в рамках выполнения бюджетного проекта ИЦиГ СО РАН № 0324-2019-0039. Площадь под каждым сортом составляла 2 м² в двукратной повторности. Предшественником был пар. Почва – выщелоченный чернозем. Оценку пораженности сортов корневыми гнилями на естественном инфекционном фоне проводили дифференцированно по органам (первичные корни, вторичные корни, эпикотиль, основание стебля), микологический анализ органов проводили на агаре Чапека (ЧА), заселенность ризосферной почвы конидиями B. sorokiniana определяли методом флотации в конце вегетации [22].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты оценки пораженности растений яровой пшеницы возбудителями корневых гнилей представлены в табл. 1.

Показано, что в конце вегетации подземные органы всех сортов были поражены корневыми гнилями выше биологического порога вредоносности (ПВ = 15%) в среднем в 2.3 раза. Наиболее сильная пораженность на уровне 2.9 и 2.7 ПВ была выявлена на сортообразце K65839 и сорте Новосибирская 15 соответственно. Самое низкое развитие корневых гнилей на уровне 1.7 ПВ было отмечено для сорта Сибирская 17, близкий показатель продемонстрировал сорт Manu (2.0 ПВ). Таким образом, исследования не позволили выявить сорта с высокой устойчивостью, развитие болезни на которых не достигло ПВ к концу вегетации. Все исследованные сорта требовали принятия дополнительных защитных мер для снижения пораженности корневыми гнилями. Для принятия обоснованных решений по защите сорта от корневых инфекций необходимо уточнение этиологии болезни, поскольку системы защитных мероприятий должны дифференцироваться в зависимости от видов фитопатогенов.

Исследованные сорта показали существенные отличия по этиологии корневых гнилей, а также по органотропной специализации возбудителей болезни. Например, в среднем все сорта были заражены грибами рода Fusarium в большей степени, чем микромицетом B. sorokiniana, причем на корнях разница составила почти 2 раза, а на основаниях стеблей – 1.5 раза. Сказанное согласуется с ранее проведенными исследованиями об относительной приуроченности грибов рода Fusarium к корневой системе, а B. sorokiniana – к соломистым околопочвенным органам [14]. Исключение составил сорт Remus, корневая система которого была заражена преимущественно (в 15 раз сильнее чем фузариями) грибом B. sorokiniana, а основание стебля заражалось этим фитопатогеном в 2.7 раза сильнее. Наиболее высокая зараженность корневой системы фузариевыми грибами была отмечена для сортов Новосибирская 15 и Зауралочка, оснований стеблей – K65839, а также ЛТЗ и Зауралочка. Меньше всего были заражены фузариями корни сортов Сибирская 17, Remus и Обская 2. В отношении B. sorokiniana наиболее устойчивыми были корни сортов Quarna, ЛТЗ, Сибирская 17 и Manu.

Что касается оснований стеблей, то по устойчивости следует выделить только сорт Manu, зараженность остальных сортов менялась от умеренной (K65839, Тобольская, ЛТЗ, Сибирская 17) до очень значительной (Remus). В целом следует выделить сорт Сибирская 17, показавший пониженную поражаемость фузариозно-гельминтоспориозными гнилями, имевший незараженные фитопатогенами корни и умеренно инфицированные основания стеблей. Сорт Manu имел пониженную пораженность корневыми гнилями за счет устойчивости к B. sorokiniana, тогда как зараженность грибами рода Fusarium была на среднем уровне для исследованных сортов. Сорт Remus заражался преимущественно B. sorokiniana, показывая относительную устойчивость, особенно корневой системы, к грибам рода Fusarium.

Для стабилизации фитосанитарного состояния агроценозов важно оценивать возделываемые сорта по интенсивности размножения на них фитопатогенов, а также по способности сортоспецифической ризосферной микрофлоры и/или экссудатов подавлять покоящиеся структуры микромицетов. Данные по заселенности ризосферной почвы под испытанными сортами пшеницы конидиями B. sorokiniana представлены в табл. 2.

Данные свидетельствуют, что заселенность почвы конидиями возбудителя гельминтоспориозной корневой гнили к концу вегетационного периода превышала зональный экономический порог вредоносности (ЭПВ) для выщелоченного чернозема (20–30 шт./г почвы) в 10–34 раза. Исходная, перед началом вегетации, заселенность почвы составляла 180–200 конидий/г почвы, т.е. также была значительной. Сорта имели существенные различия и по коэффициенту размножения B. sorokiniana. Самым значительным коэффициентом характеризовался сорт Новосибирская 15. Он обеспечил благоприятные условия для размножения B. sorokiniana на прикорневых листьях растения-хозяина. Значительно, в 3.6 раза, менее активное размножение фитопатогена было характерно для сортов Руслада и Manu.

Следует отметить, что достоверная связь пораженности подземных органов сортов с активностью размножения возбудителя на прикорневых листьях не установлена. Коэффициент корреляции между развитием корневой гнили и коэффициентом размножения был низким и статистически не достоверным. Интересно, что сорта с высокими коэффициентами размножения B. sorokiniana имели более низкую долю деградированных конидий в своей ризосфере. Коэффициент корреляции между общей численностью конидий и долей деградированных составил r = ‒0.864 ± 0.169 (Р < 0.01), что свидетельствовало о тесной связи этих показателей и существенном влиянии (коэффициент детерминации = 74%) сортовых особенностей на размножение и выживание фитопатогена. То есть сорта с высоким коэффициентом размножения B. sorokiniana будут оставлять после себя в почве значительный запас жизнеспособных структур фитопатогена, осложняя фитосанитарную ситуацию в последующие годы, поскольку длительность выживания конидий микромицета составляет 5 и более лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование не позволило выявить среди опытных сортов форм, иммунных и высокоустойчивых к фузариозно-гельминтоспориозным корневым гнилям. Все сорта поражались выше биологического порога вредоносности, однако различия в развитии болезни достигали 1.7 раза. Выявлено доминирование грибов рода Fusarium в патокомплексе корневых гнилей на большинстве сортов. В результате исследования отмечен сорт Сибирская 17. Он показал комплексную пониженную поражаемость фузариозно-гельминтоспориозными гнилями, имел незараженную фитопатогенами корневую систему и умеренно инфицированные основания стеблей. Установлено дифференцированное проявление устойчивости к гельмитоспориозной и фузариозной гнилям: к фузариозной гнили относительную устойчивость показал сорт Manu, к гельминтоспориозной – Remus.

Сорта по-разному воздействовали на численность конидий B. sorokiniana в ризосферной почве, коэффициент размножения микромицета за вегетацию изменялся от 1.2 до 4.3. Наиболее интенсивное размножение фитопатогена выявлено на сорте Новосибирская 15, численность конидий под которым достигла 34 ЭПВ; менее значительное, в 3.6 раза, размножение фитопатогена отмечено на сортах Руслада и Manu. Особенности сорта определяли не только численность, но и жизнеспособность конидий B. sorokiniana: отрицательный коэффициент корреляции между общей численностью и долей деградированных конидий составил r = –0.864 ± 0.169 (Р < 0.01).