Бурая ржавчина на озимой пшенице в Алматинской области, Карасайского района, поселок Алмалыбак

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
Одной из главных задач агропромышленного комплекса Казахстана является повышение урожайности и качества стратегически важных сельскохозяйственных культур. Годовое производство зерна пшеницы в мире составляет около 600 млн. т, предполагается, что к 2020 году потребность будет достигать уровня от 840 до 1000 млн. т. По мнению международных экспертов, посевные площади пшеницы в мире уменьшаются, а урожайность пшеницы в большинстве развитых стран уже достигла предельного уровня. По оценке экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (Food and Agriculture Organization – FAO), ежегодные мировые потери урожая от болезней и вредителей сельскохозяйственных культур выросли с 52,2 млн. условных зерновых единиц в 1986-1990 гг. до 70 млн. т в 1998-2005 гг. Аналогичная тенденция усиления их вредоносности наблюдается и в Казахстане. В период 2006-2010 гг. пшеницей в РК засевалось порядка 13 млн. гектаров и производится около 14 млн. тонн зерна. Потеря урожая – это экономический фактор, и он сильно влияет на устойчивость развития сельскохозяйственного производства.
Основными причинами недобора урожая в Казахстане являются болезни с воздушно-капельной инфекцией. Ржавчинные болезни пшеницы являются одной из главных причин снижения урожайности этой культуры. В истории земледелия известны огромные эпифитотии ржавчины на пшенице, охватывающие целые континенты, что приводило к катастрофическим неурожаям.
В связи активизацией напряженных очагов инфекции и необходимостью борьбы с ржавчиной в масштабе планеты международным сообществом была создана Глобальная инициатива по ржавчине пшеницы имени Лауреата Нобелевской Премии, отца «зеленой революции» доктора Нормана Борлауга (Borlaug Global Rust Initiative). Целью BGRI является снижение уязвимости пшеницы во всем мире к стеблевой, желтой и бурой ржавчине пшеницы, сдерживание угрозы ржавчины и увеличение потенциала урожайности пшеницы. Этой организацией проводятся ежегодные технические совещания, в ходе которых ученые координируют свои действия и усилия по борьбе с ржавчиной пшеницы.
Болезнью обусловливающей недоборы урожая озимой пшеницы в Казахстане, является бурая ржавчина (Puccinia recondita Rob.et Desm f. tritici Eriks.). При эпифитотийном развитии бурой ржавчины в отдельности и совместно с септориозом потери урожая пшеницы могут достигать 15-25%. В северном регионе Казахстана в 1990-2001 гг. 6 раз наблюдалось эпифитотийное развитие бурой ржавчины и септориоза, что привело к снижению урожая и качества зерна до 20-30%. Заболевание встречается на всей территории Казахстана, где возделывают яровую и озимую пшеницу, в т.ч. и в засушливых областях – Кызылординской, Шымкентской, Карагандинской и Семипалатинской. При поражении растений на 20% урожай снижается на 8-15%, масса 1000 зерен – на 7%. С 2003-2004 гг. эта болезнь стала также распространена на юге и юго-востоке Казахстана.
Целью дипломной работы является обследование полей озимой пшеницы на распространенность и развитие бурой ржавчины.
Задачи исследований:
- провести фитосанитарное наблюдения на посевах озимой пшеницы за развитием и распространением болезни;
- изучить роль районированных сортов озимой пшеницы к устойчивости бурой ржавчине;
- определить биологическую эффективность применяемых химических препаратов против бурой ржачины озимой пшеницы
Литературный обзор
Пшеница – самая древняя и распространенная культура. По данным Вавилова культурная пшеница происходит из юго-западной Азии, региона, известного как плодородный полумесяц. Судя по сравнению генетики культурной и дикой пшеницы, наиболее вероятная область происхождения культурной пшеницы расположена близ современного города Диярбакыр в юго-восточной Турции. Н.И. Вавилов считал основной родиной пшеницы Армению [1].
Пшеница была одним из первых одомашненных злаков, её культивировали ещё в самом начале неолитической революции. Можно с уверенностью утверждать, что древние люди могли использовать в пищу дикорастущую пшеницу, однако особенность дикой пшеницы – её зёрна осыпаются сразу же после созревания, и их невозможно собрать. Вероятно, по этой причине древние люди использовали в пищу незрелые зёрна. Напротив, зёрна культурной пшеницы держатся в колосе до тех пор, пока не будут выбиты при обмолоте. Анализ древних колосков, найденных археологами, показывает, что в период от 10200 до 6500 лет назад пшеница была постепенно одомашнена – постепенно повышался процент зёрен, несущих ген, дающих устойчивость к осыпанию. Как видно, процесс одомашнивания занимал очень длительное время, и переход к своевременному состоянию происходил скорее под влиянием случайных факторов, а не был результатом целенаправленной селекции [5].
Исследователи отмечают, что селекция первых сортов осуществлялась по прочности колоса, который должен выдерживать жатву, по устойчивости к полеганию и по размеру зерна [3]. Это вскоре привело к утрате культурной пшеницей способности размножаться без помощи человека, так как её способность к распространению зерен в диких условиях была сильно ограничена [1, 4].
Время появления культурной пшеницы точно не установлено, но это произошло не позднее 10-го – первой половины 8-го тысячелетия до н.э. сначала, по меньшей мере, в трех местностях в северном Леванте: близ населенных пунктов Иерихон, Ирак-эд-Дубб и Тель-Асвад [6], а несколько позже и в юго-восточной Турции [7]. Несколько округляя, можно считать, что пшеницу возделывают не менее 10 тыс. лет [2].
Распространение культурной пшеницы из региона её происхождения отмечается уже в 9 тысячилетии до н.э., когда она появилась в районе Эгейского моря. Индии пшеница достигла не позже 6000 г до н.э., а Эфиопии, Пиренейского полуострова и Британских островов – не позже 5000 г до н.э. Ещё через тысячу лет пшеница появилась в Китае [4]. Предполагают, что одомашнивание пшеницы могло происходить в разных регионах, но дикая пшеница произрастает далеко не везде, и археологические доказательства её раннего одомашнивания где-либо кроме Ближнего Востока отсутствуют [8].
В 7-м тыс. до н.э. культуры пшеницы стали известны племенам культуры Неа-Никомедия в Северной Греции и Македонии, а также распространились в Северную Месопотамию – хассунская культура [9], культура Джармо [10].
К 6-му тыс. до н.э. культура пшеницы распространились в южные области (буго-днестровская культура [11], культура Караново в Болгарии [12, 13], культура Кёрёш в Венгрии, в бассейне реки Кёрёш) [14].
В 6-м тыс. до н.э. племена тайссийской культуры принесли культуру пшеницы в Северо-восточную Африку (Средний Египет) [15].
О древности в Ираке свидетельствует новейшие данные Р.М. Мунчаева (1972). В результате исследований в Северном Месопотамии он обнаружил на глубине около 2 м зерна злаковых культур (в том числе и пшеницы), относящиеся к 4210 лет до н.э. О возделывании пшеницы в древние времена на Украине свидетельствуют новейшие исследования археолога Б.А. Шрамко (1966). При раскопках на левом берегу Днепра вблизи с. Бельска (Котелевский район Полтовской области) он обнаружил семена пшеницы, хранившиеся в глиняном сосуде около могильника, относящегося к VII веку до н.э. Они пролежали 2500 лет и хорошо сохранили внешний вид [18].
Сейчас пшеница распространена во всех странах мира, от Полярного круга до Южной Африки и Южной Америки. Озимую пшеницу возделывают главным образом в южных, умеренных и субтропических широтах. В районах умеренного климата она может культивироваться там, где зимой бывает устойчивый снежный покров и температура воздуха ниже – 15°С под снегом или без него держится непродолжительное время (Жуковский, 1964) [18].
Лидерами по выращиванию пшеницы являются Китай, Индия, США и Россия [16].
По различным оценкам, мировое производство пшеницы в 2005 составило 613-613,5 млн. тонн. В ЕС в 2005 было произведено 123 млн тонн, Китае – 96 млн тонн, Индии – 72 млн тонн, США – 57 млн, Австралии – 25 млн тонн, Украине – 18 млн тонн, в Аргентине – 12 млн тонн, России – 48 млн тонн.
В 2008 году по урожаю пшеницы 1-е место заняли США – 68 млн тонн, Россия заняла 2-е место – 63 млн тонн.
По данным ФАОСТАТ, на 2012 площадь посевов пшеницы составляет 215,5 млн. га – это самая большая площадь среди всех сельскохозяйственных культур.
Хорошие условия для озимой пшеницы складываются на юге Казахстана, в Среднеазиатских республиках, в Закавказье и Центрально-Черноземной зоне [17].
Академик Н.И. Вавилов (1957), исследуя вопрос с ботаническом составе культурных растений, их происхождении и приспособленности к условиям обитания, выделил на земном шаре ряд агроэкологических областей, в том числе и Ирано-Туркестанскую, в которую входят Иран, Северный Афганистан, Синьцзян, а также засушливые низинные и предгорные районы Киргизии и Казахстане [19].
Озимая пшеница в Казахстане возделывается в основном в южных и юго-восточных областях – Алматинской, Жамбылской, Южно-Казахстанской и Талдыкорганской [19], где сосредоточено около 90% всех посевов [20].
В Казахстане в послевоенные годы эта культура занимала 500-600 тыс. га, а урожайность ее колебалась от 4-5 до 14-15 ц/га. Средняя ее площадь в 1956-1991 г. достигла 954 тыс. га, урожайность – 11 ц/га, валовой сбор – 1051,2 тыс. т. К 1991 г. ее площадь составила уже 1202 тыс. га [19].
В структуре валовой продукции сельского хозяйства доля зерна в 2008 г. достигла 28,7%, а валовой продукции растениеводства 52,3%. В 2008 г. Казахстан занимал 9 место в мире по объему экспорта пшеницы, что составляет около 3,5% мировой торговли. Экспорт пшеницы составляет в зависимости от размера урожая – 25-40% от объемов производства. Производство пшеницы в течение 3 последних лет держится на уровне 10-12 млн. тонн, что позволяет Казахстану удовлетворять внутренний спрос, а также ежегодно экспортировать 3-5 млн. тонн. Основная масса производимой пшеницы приходится на три северных региона (Акмолинская, Костанайская и Северо-Казахстанская области) которые производят 75-85% общего её объема [20].
Посевы озимой пшеницы очень часто поражаются болезнями и вредителями. Ввиду этого урожай ее значительно снижается. Только от заболеваний ржавчиной, по неполным данным, ежегодный недобор урожая зерна озимой пшеницы по стране составляет 5%.
Распространение и вредоносность бурой ржавчины пшеницы
Одной из основных причин недобора урожая в Казахстане являются болезни с воздушно-капельной инфекцией. Ржавчинные болезни пшеницы являются одной из главных причин снижения урожайности этой культуры [21].
Бурая ржавчина специфическое заболевание пшеницы встречается в Аргентине, Бразилии, Западной Европе, Канаде, Китае, США, где она вызывает эпифитотии. Также оно встречается в Алтайском крае, Грузии, Закавказье, Зауралье и Западной Сибири, Поволжье, Приморском крае, Северном Казахстане [22].
В Европе бурая ржавчина является главным образом эндемичным заболеванием с эпифитотическими характеристиками, аналогичными желтой ржавчине, но при требованиях к температуре, более близких к таковым у черной ржавчины. Поэтому нет ничего удивительного в том, что эпифитотии бурой ржавчины нередко связаны с эпифитотиями желтой или черной ржавчины [32].
Заболевание очень широко распространено. Как указывают В.П. Турапин и В.А. Мостовой, оно встречается на всей территории Казахстана, где возделывают озимую пшеницу. В южном и юго-восточном регионах на озимой пшенице бурая ржавчина распространена незначительно, проявляется в отдельные годы очагами, в слабой или умеренной степени [23].
Гриб впервые был обнаружен Г.С. Неводовским на мягкой пшенице в
Илийском районе Алматинской области. В уредино- и телейтостадиях встречался на видах пшеницы T. Compactum Host.,T. Dicoccum Sphrank и T. spelta L., а при искусственном заражении поражал озимую рожь. В качестве промежуточных хозяев указаны виды Thalictrum и Leptopyrum [23].
По данным В.П. Турапина и В.А. Мостового, василисник не имеет особой роли в резервации и передачи инфекции бурой ржавчины на пшеницу [23].
В.А. Мостовой с соавторами изучали пути заноса урединиоспор возбудителя бурой ржавчины по облачной системе и с атмосферными осадками [23].
Развитие болезни обычно начинается с появления изолированных очагов. Через какое-то время эти очаги расширяются, сливаются с другими и заражение распространяется равномерно по всему полю. Относительно дальнейшего развития бурой ржавчины в полевых условиях имеется очень мало данных. Честер (1943) утверждает, что развитие идет в логарифмической прогрессии в тех случаях, когда ранней весной устанавливается благоприятная погода. Детальных количественных данных при этом не сообщается [32].
В Средней Азии и Южном Казахстане по сведениям Гузь Л.Н. бурая ржавчина обнаружена на 19 видах растений, относящихся к 13 родам семейства злаковых. В условиях опыта при искусственном заражении заболевание развивалось на 35 видах злаков [25].
Ежегодно потери от одного вида ржавчины составляют 10-15% урожая зерна, а в условиях эпифитотий могут достигать 30-50% [26].
Несмотря на прогресс, достигнутый в изучении структуры и изменчивости популяций возбудителя бурой ржавчины гриба Puccinia triticina Erikss. И природы устойчивости растений пшеницы, и успехи практической селекции на устойчивость, это заболевание по-прежнему уносит 15-25% урожая культуры. Потери урожая от бурой ржавчины весьма значительны даже в развитых странах с высоким уровнем земледелия и химизации производства. В США не смотря на успехи в создании устойчивых к болезни коммерческих сортов, в 1992-1998гг. они составили 1,6-4,8%, в Калифорнии в 1996 г. достигли 12%, в Оклахоме в 1997 г. – 10% [24].
По данным С.Е. Грушевой этот вид ржавчины наиболее распространен и вызывает большие потери урожая пшеницы. Различают две формы бурой ржавчины пшеницы, отличающиеся между собой способностью заражать в эцидиальной стадии различные виды растений: обычная форма, распространенная в европейской части СНГ и некоторых других районах, может заражать василисник (Thalictrum), однако этот промежуточник не имеет значения в развитии бурой ржавчины пшеницы. В то время сибирская форма имеет промежуточник лещицу (Isopyrum fumarioides) [33].
Достоверные сведения об эпифитотиях бурой ржавчины в Европе довольно скудны. Можно привести некоторые общие указания. 1904 г. – эпифитотия бурой ржавчины совместно с эпифитотией желтой ржавчины в Центральной Европе (юго-восток Германии, Австрия, Венгрия); 1922 г. – эпифитотия по всей Европе (Честер, 1946); 1924 г. – аналогично 1922 г.; 1930 г. – аналогично 1922 г.; 1932 г. – эпифитотия бурой ржавчины, связанная с таковой черной ржавчины (Болгария, Германия, Венгрия, Румыния); 1940 г. – значительное заболевание на востоке Европы (Чехословакия, Румыния); совпадающее с распространением черной ржавчины; 1958 г. – сильное заболевание в Венгрии, Польше, Югославии; 1961 г. – в некоторых странах значительное распространение после мягкой зимы; эпифитотия часто совпадала с сильными поражением посевов желтой ржавчиной [32].
В Канаде потери зерна пшеницы от бурой ржавчины по отдельным сортам достигают 58%. Высокие потери зерна от этих заболеваний и в странах СНГ. По данным ВИЗР средний недобор зерна озимой пшеницы достигает 7,6% [25].
В 1941 г. бурая ржавчина с интенсивностью 40-50% наблюдалась в Костанайской области. В бывшем Целинном крае потери от нее в 1960 г. составили 26-31% урожая зерна, а на позднеспелых сортах происходило почти полное их уничтожение. В 1968 г. при сильном ее поражении (100%) болезнью недобор зерна составил 4-5 ц/га [27, 28].
По данным А. А. Эльчибаева [29], на севере республики бурая ржавчина на пшенице проявляется почти ежегодно. Так, в 1968 г. заболевание было выявлено на 60,4%, в 1969 г. – 34,3%, 1970 г. – 68,6% обследованной площади. На востоке республики М. Койшибаевым с соавторами [30, 31] установлено, что при пораженности листьев бурой ржавчиной в фазу колошения растений, умеренном их развитии, потери урожая составляли 15-16%, а при более сильном – достигали 20-23%.
В.П. Турапин и В.А. Мостовой указывают, что в Северном Казахстане возбудитель бурой ржавчины дает около 10 уредогенераций [23].
Возбудитель бурой ржавчины способен сохраняться зимой мицелием в тканях растений. На юге Казахстана перезимовку гриба покоящимся и спорулирующим мицелием в тканях озимой пшеницы и отрастающих дикорастущих злаков наблюдала Гузь Л.Н. [25].
В условиях низкой температуры или под снежным покровом может перезимовывать покоящийся мицелий. Имеются некоторые указания на зимовку в стадии уредоспор. В США жизнеспособные уредоспоры были собраны в марте, до таяния снега. В России уредоспоры сохраняли жизнеспособность под снегом с ранней осени до февраля. После хранения спор в течение недели при -6,5° и до -10° Мехта (1923) обнаружил 30% проросших. Относительное значение перезимовки гриба в стадии уредоспор не установлено [32].
Русаков (1929, по Честеру, 1946) сообщал из Ейска (на берегу Азовского моря) о перезимовке небольшого количества ржавчины. Локальная инфекция носила очень регулярный характер, была зарегистрирована ловушками спор и отмечалась в условиях высокой влажности. На юго-востоке Сибири, в районе р. Амур вспышки бурой ржавчины возникали в результате распространения массы спор из Китая. В Румынии Савулеску (1953) считает, что инокулюм бурой ржавчины распространяется с далеких расстояний в тех случаях, когда наблюдались незначительные очаги болезни осенью или после очень суровой зимы. Он установил связь между развитием болезни в начале лета и частотой ветров весной [32].
Как указывает Билай В.И. с соавторами пикноспоры и образующий их мицелий также имеют разные половые знаки и при слиянии спермациев с мицелием образуется двух-ядерный мицелий (слияние ядер не происходит) [25].
Возбудитель относятся к грибам класса Базидиомицеты, подклассу Телиомицеты, порядоку Ржавчинные (Uredinales), семейству Pucciniaceae, роду Puccinia.
Возбудителем бурой ржавчины пшеницы является гриб Puccinia triticina Rob. Ex Desm. f. sp. tritici (Erikss). Он способен поражать растения в течение всего периода вегетации [34].
В результате поражения снижаются урожай зерна, его качество, всхожесть семян. Зараженные растения менее устойчивы к засухе, заморозкам, склонны к полеганию и неравномерному созреванию зерна. При сильном развитии болезни потери урожая могут достигать 25-30%.
Поражаются в основном листья и листовые влагалища. Симптомы болезни проявляются в виде мелкихокруглых красновато-бурых уредопустул, беспорядочно рассеянных по верхней стороне листа. Основной вред причиняет уредостадия. Образующиеся в конце вегетации черные мелкие телейтопустулы являются одной из форм сохранения инфекции в межвегетационный период.
Основными источниками инфекции бурой ржавчины служат пораженные посевы и падалица. Возбудитель перезимовывает на зараженных с осени посевах и падалице и весной возобновляет свое развитие. Дополнительным резерватором инфекции являются дикорастущие злаки. Заражение может вызвать также заносная инфекция – уредоспоры, переносимые воздушными потоками на значительные расстояния из районов сильного поражения посевов.
Возможность массового поражения посевов пшеницы бурой ржавчиной определяется сочетанием определенных условий – наличием инфекционного начала возбудителя, восприимчивостью районированных в данной зоне сортов, сроком первичного заражения растений, условиями погоды в течение вегетации, агротехническими приемами.
В зависимости от устойчивости сорта меняется способность патогена вызывать заражение, плодовитость гриба, скорость его развития и, соответственно, вредоносность заболевания. Чем раньше происходит заражение посева, тем больший период времени развивается патоген, выше степень поражения растений, существеннее потери урожая зерна.
.....