Введение

В последние годы вопросы защиты сельскохозяйственных растений в системе возделывания культур выдвигаются на передний план и являются особенно актуальными, так как уровень развития патогенной микрофлоры в почве и на семенном материале достиг критического значения. В семенном фонде большинства хозяйств, практически отсутствует здоровый материал, почти каждая партия семян в той или иной мере заражена различными патогенными микроорганизмами. Данная ситуация усугубляется из года в год, так как не соблюдаются основные элементы технологии возделывания культур [1].

Ежегодно только от болезней растений Россия теряет от 8,5 до 25 млн. т зерна, среднегодовое значение потерь за последние годы составляет 18,3 млн. т [2]. Известно, что через семена передается более половины всех болезней растений. Именно семена являются источником опасных и вредоносных заболеваний, наносящих существенный вред товарному производству. Поэтому во многих странах предпосевная обработка семян средствами защиты растений является не только необходимым, но и законодательно обязательным приемом защиты основных сельскохозяйственных культур от вредных организмов.

Сегодня практически нет незараженных семян и, в зависимости от погодных условий, в период вегетации семена могут быть заражены до 70%. Так, на ячмене преобладают Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker, виды родов Altemaria, Fusarium. Во влажные годы в общем комплексе грибов на семенах ячменя встречаемость Bipolaris sorokiniana может достигать 47,6%, видов р. А1-ternaria – 31,7%, p. Fusarium – 17,5%; на озимой пшенице – видов p. Alternaria – 51,7%, p. Fusarium – до 15%. Пораженность семян различных сортов яровой пшеницы находится в пределах 47,5 – 62,3%, из них p. Fusarium – 23 – 37,5%, р. Altemaria – 10 – 34,4% [3].

В повышении урожайности зерновых культур важное место принадлежит защите их от болезней, которые приводят не только к значительному снижению сбора зерна, но и к ухудшению его качества, а иногда и к гибели посевов [4].

Пшеница, ячмень, рожь и овес являются основными продовольственными и фуражными культурами нашей страны. Наиболее важной из них является пшеница, это основная продовольственная культура России. Посевы пшеницы занимают более 25 млн. га, ее ежегодные валовые сборы – 40 – 50 млн. т, в том числе товарного зерна – около 20 млн. т [5]. Выращивание этой культуры, в основном, сосредоточено в степной и лесостепной зонах страны с умеренным климатом.

Сдерживающим фактором повышения урожайности пшеницы являются паразитарные заболевания, среди которых особо вредоносны головневые, ржавчинные грибы, корневые гнили и мучнистая роса. В ряде районов с повышенной влажностью отмечается сильное развитие септориоза, фузариоза колоса и оливковой плесени. Нередко большой вред наносят бактериальные, вирусные и микоплазменные болезни. В отдельные годы пшеница страдает от непаразитарных заболеваний, являющихся следствием недостаточной засухоустойчивости и зимостойкости, а также от выпревания и вымокания. Причинами заболевания пшеницы могут также быть избыточная и недостаточная обеспеченность растений элементами питания, низкий уровень агротехники [4].

В нашей стране, в основном, распространены яровые сорта ячменя, поскольку они успевают созревать за короткое лето, хотя урожай ярового ячменя ниже, чем озимого, и составляет в разные годы от 1,2 до 1,8 т/га против 2, – 8 4,5 т/га – у озимого. В России озимый ячмень возделывают только на юге – в предгорьях Кавказа [5]. В 90-х годах прошлого столетия наиболее актуальное значение среди болезней ярового ячменя приобрели гельминтоспориозы, включающие в себя целый комплекс болезней, в частности, темно-бурую и сетчатую пятнистости, корневую гниль, «черный зародыш» зерна, а также ринхоспориоз, фузариоз. Прямые потери зерна ячменя, вызываемые этим патогенным комплексом, оцениваются в 20 – 50% и более [6].

Важным звеном в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур является внедрение в производство иммунных сортов. Однако эта работа в хозяйствах ведется крайне неудовлетворительно и новые сорта часто остаются неиспользованными.

Также неудовлетворительно ведутся работы по подготовке семенного материала. Зачастую посев проводится некондиционными семенами с низкими посевными качествами. Такие семена, попав в почву, очень долго не прорастают и являются источником питания для многих групп патогенов. Сформированный урожай имеет высокий процент обсеменения не только наружной, но и внутренней инфекции. Из-за финансовых затруднений до минимума снижены затраты на обработку семян химическими и биологическими препаратами [1].

Согласно утвержденному в России государственному стандарту, оригинальные и элитные семена не должны содержать головневую инфекцию. Однако из-за отсутствия должного контроля в виде фитоэкспертизы семян нередки случаи, когда даже элитные посевы все же содержат опасную инфекцию. Служба защиты растений осуществляет фитоэкспертизу семян с целью выявления реальной картины поражения семян и необходимости их протравливания. Однако уровень инфицированности семян грибами Bipolaris sorokiniana и Fusarium spp. и особенности их развития таковы, что не позволяют вводить какие-то пороги или ограничения при решении вопроса о целесообразности протравливания – все семена должны подвергаться обеззараживанию [7].

В контексте сказанного, мы, в условиях Челябинской области попытались выявить отдельные аспекты влияния черноты зародышей на хозяйственно – ценные признаки зерновых культур, а также эффективность применения некоторых препаратов.

1. Обзор литературы

1.1 Корневые гнили

Корневые гнили зерновых культур в настоящее время получили повсеместно широкое распространение. Поражаются как озимые, так и яровые культуры в течение всего вегетационного периода [8]. Видовой состав возбудителей корневых гнилей, как правило, приурочен к определенным эколого-географическим районам и чаще носит смешанный характер. Так, фузариозно-гельминтоспориозная корневая гниль с преобладанием видов p. Fusarium встречается в районах возделывания озимой пшеницы (Центрально – Черноземный район, Краснодарский и Ставропольский края, Ростовская область), а гельмин-тоспориозно-фузариозная с преобладанием гриба Bipolaris sorokiniana – на яровых культурах (пшеница, ячмень) – в Нечерноземной зоне (Северо-Западный, Центральный, Волго-Вятский районы) и в зоне преимущественного выращивания яровой пшеницы от Поволжья до Приморского края [3]. Усиление болезни наблюдается в условиях орошаемого земледелия.

Корневые гнили – это группа болезней пшеницы, ржи и ячменя со сходными признаками [9]. К ним относятся поражения всех подземных частей растений и гниль корневой шейки (узла кущения) до первого междоузлия стебля. Возникают они при неблагоприятных условиях для роста и развития растений.

Корневая гниль яровой пшеницы вызывается главным образом различными видами грибов из рода Fusarium и грибом Helminthosporium sativum. На пораженных корнях и корневой шейке встречаются также другие, преимущественно сапрофитные грибы (альтернария, пенициллиум, триходерма, мукоровые и др.), которые следует рассматривать как вторичных спутников болезненного процесса гнили корней. По основным возбудителям эти заболевания называют фузариозно-гельминтоспориозной корневой гнилью [10]. Для этого вида заболеваний характерно неравномерное распространение болезни по отдельным полям, причем сильно зараженные посевы могут граничить с относительно здоровыми. Основной источник инфекции – почва. Однако в годы с обильными осадками или в районах с влажным климатом возможна массовая передача инфекции через семена (гельминтоспориоз и фузариоз). Эпифитотиям корневых гнилей обычно предшествует длительный предэпифитотийный период, в течение которого происходит накопление инфекции в почве. Предпосылкой обычно служит перенасыщение севооборотов зерновыми культурами, восприимчивыми к заболеванию, а также погодные условия, способствующие сохранению почвенной инфекции. В таких условиях эпифитотии могут принимать хронический характер и повторяться ежегодно без существенных колебаний в распространении [9].

Болезнь внешне проявляется в виде побурения корней, подземного междоузлия, узла кущения, основания стебля. Корневые гнили могут вызывать гибель всходов, отставание растений в росте, щуплость колоса или полное отмирание продуктивных стеблей. Как правило, поражение и гибель проростков вызывает семенная инфекция, а отмирание продуктивных стеблей – почвенная [3].

Исследованиями К.Г. Кривовой и А.Н. Нестерова установлено, что основным возбудителем корневой гнили яровой пшеницы и ячменя в Северном Казахстане является гриб Helminthosporium sativum P.K. et. B. [11, 8].

Позднее было установлено, что на пшенице, ржи и ячмене развивается три вида возбудителей гельминтоспориозов – Bipolaris sorokiniana Shoemaker, Drechslera graminea Jto, Drechslera teres Jto (приложение А). Первый вид вызывает корневые гнили, щуплость и почернение зародыша (черный зародыш) всех перечисленных культур. Последующие два вида поражают ячмень, вызывая полосатую и сетчатую пятнистости. Все виды развиваются на семенах и резко снижают их посевные качества [12].

На ячмене это заболевание проявляется в течение всей вегетации. Патогены могут поражать проростки, которые буреют, деформируются и часто гибнут еще под землей. Сильно пораженное зерно теряет всхожесть. У больных растений наблюдается побурение колеоптиля, корневой шейки, первого влагалищного листа. Молодые растения с незначительными поражениями при благоприятных условиях справляются с инфекцией и впоследствии нормально развиваются, а при неблагоприятных условиях и сильном поражении растения могут погибнуть. В фазе трубки возбудители поражают подземное, первое надземное междоузлие и первый узел. В этой фазе вегетации болезнь наиболее опасна в связи с тем, что происходит нарушение взаимосвязи подземной (корни) и надземной части растений. При этом замедляются рост и развитие растений, что приводит к снижению веса зерна в колосе, отмиранию стеблей и белоколосости. По К.Г. Кривовой потери урожая от корневых гнилей в Северном Казахстане, в среднем, составляют 14–15%, что превышает потери от всех болезней, вместе взятых. Порог вредоносности корневой гнили на хлебных злаках составляет 5% в начале вегетации и 30% развития гельминтоспориозной гнили ячменя во время цветения [11, 13].

В ряде районов Алтая и Западной Сибири потери урожая составляют не менее 15%, при этом масса 1000 зерен снижается на 32 – 35%. В среднем вред от заболевания на яровой пшенице оценивается в 1,1 – 1,6% на каждый процент развития болезни после превышения порога вредоносности. На 40% может снижаться всхожесть семян [5].

Многочисленные литературные источники указывают на достаточно широкий спектр возбудителей корневой гнили пшеницы. Ранее в их числе называли представителей рода Helminthosporium, Fusarium, Ophiobolus, Cercosporella [14].

Для условий недостаточного увлажнения К.Г. Кривова и А.Н. Нестерова на пшенице выделили полупаразитарный гриб Helminthosporium sativum и некоторые виды рода Fusarium. Ряд авторов под руководством известного фитопатолога С.М. Тупеневича гриб Helminthosporium sativum называют основным возбудителем корневой гнили пшеницы. В руководстве для полевого определения болезней пшеницы, изданном по линии СИММИТ (2002) возбудителями болезни называют кроме Helminthosporium sativum и Fusarium также гриб Phytium [8, 11, 14].

В отношении ячменя указывается, что в Кустанайской области корневые гнили вызываются грибами родов Bipolaris и Drechslera [15]. По данным В.В. Постовалова в патогенном комплексе болезни ячменя в Курганской области превалируют виды родов Fusarium и Bipolaris sorokiniana. Исследования М.Н. Ткаченко показали еще более широкий состав возбудителей и сопутствующей микрофлоры корневой гнили ячменя в той же Курганской области – виды родов Fusarium, Helminthosporium, Altemaria, Penicillium, Rhizopus, Aspergillus, Tricho-thecium, но основными возбудителями признаются два возбудителя – Bipolaris sorokiniana и грибы рода Fusarium [16, 17].

Как уже отмечалось выше, Челябинская станция защиты растений в 2006 г. находит, что в комплексе патогенов, вызывающих корневые гнили в целом для зерновых культур преобладали грибы родов Alternaria, Helminthosporium, Fusarium, (Приложение А). С учетом этого обстоятельства мы обратили свое внимание на указанные объекты.

Патогенные свойства возбудителей обыкновенной корневой гнили обусловлены их способностью, вырабатывать гидролитические ферменты и токсины, например, Bipolaris sorokiniana – гельминтоспорол, гельминтоспорал, вик-токсин, цитокинин. При этом установлено, что метаболиты грибов оказывают токсическое воздействие на проростки и всходы в период активного роста мицелия при пониженной температуре (10–15 °С) и слабой концентрацией Сахаров в питательной среде (1 – 2%). Токсины Bipolaris sorokiniana можно отнести к регуляторам роста с высокой активностью [18].

Bipolaris sorokiniana развивается при температуре от 5–6 до 35–37 °С, оптимум 20 – 22 °С [14]. А максимальное заражение растений – происходит при температуре 15 °С и относительной влажности воздуха 95 – 98%. [4]. Интенсивное образование конидий начинается при относительной влажности воздуха 90% и температуре 22 – 28 °С.

Конидии при 22 – 24 °С образуются на четвертые сутки, а при 12 – 16 °С – на десятые. В ризосфере растений-хозяев под влиянием их корневых выделений температурные границы для прорастания конидий расширяются. Через 24 ч. 95% конидий проросло при температуре 3 – 5 °С. Конидии не теряют жизнеспособности в течение нескольких месяцев при минус 32 – 43 °С и даже при минус 50 °С поэтому хорошо переносят суровые сибирские зимы [18].

Мицелий и конидии являются основными формами размножения, распространения и перезимовки гриба. Весной мицелий трогается в рост и образует конидии. Заражение происходит внедрением мицелия и ростков прорастающих конидий в ткани корней и стеблей растения, где гриб образует эндогенный мицелий. Влажная погода способствует развитию конидиального спороношения в виде бархатистого налета на корнях, растительных остатках культуры и сорняков. Конидии аэрогенно или с каплями дождя разносятся на другие растения и в том числе, на формирующиеся колосья. Температура оптимум 19 – 26 °С обеспечивает грибу преимущественно более теплые зоны страны и большую вредоносность гриба в случаях более поздних сроков посева яровой пшеницы. Гриб хорошо развивается в почвах с реакцией от слабощелочной до нейтральной при влажности 60 – 80% от полной влагоемкости. Гельминтоспориоз наиболее активен на ослабленных растениях, которые гриб заражает в период прорастания семян и развития всходов. Распространяясь вверх по стеблю, гриб преимущественно локализуется в основании стебля и первом междоузлии. Патоген поражает пшеницу в течение всей вегетации пшеницы, а осенью и весной спороносит на стерне. Зимует гриб в сапрофитном состоянии на растительных остатках в почве. Сохраняется гриб также в виде конидий и хламидоспор в почве. При условии отсутствия минерализации растительных остатков, мицелий гриба способен сохранять свою жизнеспособность в течение 2–3 лет. Если в почве созданы условия для активных микробиологических процессов, то в течение вегетационного периода мицелий гельминтоспориоза почти полностью вытесняется из растительных остатков. Это фунгистатическое действие почвы сдерживает прорастание конидий патогена. Однако это фунгистатическое действие может сниматься воздействием корневых выделений вегетирующих растений, и тогда конидии гельминтоспориоза активно прорастают. Вот почему необходимо соблюдать правильный севооборот для очищения почвы от инфекции [14]. На перезимовавших пораженных остатках растений гриб может образовывать псевдотеции с сумками и сумкоспорами. В этой стадии его называют Cochliobolus sativum Drechsl. Болезнь вызывает нарушение физиолого-биологических функций растений – снижение содержания в листьях хлорофилла, изменение состава аминокислот, длительное содержание роста растений, ослабление минерального питания. Эти нарушения являются причиной снижения зерновой продуктивности растений и ухудшения качества зерна [4]. Helminthosporium sativum – паразит с широкой специализацией. Он поражает более 65 видов растений семейства злаковых, (мятликовых), особенно ячмень, твердые пшеницы, затем мягкую пшеницу. Очень слабо гриб поражает овес и практически не поражает кукурузу, просо, гречиху, подсолнечник, горох, люцерну и эспарцет. Заметим здесь, что в первые годы почвы целины были практически свободны от патогена [14].