российский заочный конкурс - Официальный сайт ГБОУ СОШ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
«ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА»
РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ КОНКУРС
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ
Номинация № 1. Исследовательские работы
Направление науки: Биология
Название работы
Вредоносность мучнистой росы (Blumeria graminis)
в агроценозах пшеницы в условиях Самарской области
Автор работы
Павловская Яна
Место выполнения работы
Школа № 2, 10 класс, г. Кинель
Научный руководитель
Жичкина Л.Н., доцент, канд. биол. наук
2003 г.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………………………………….3
Основная часть…………………………………………………………………………………...7
1. Методика и техника проведения исследований………………………………………….…7
2. Вредоносность мучнистой росы (Blumeria graminis (DC) Speer.) в Самарской области...9
2.1. Распространенность и интенсивность развития болезни в посевах озимой и яровой
пшеницы в 2003 г. …………………….………………………………………………………..9
2.2. Прогноз развития эпифитотии мучнистой росы и потерь урожая озимой и яровой
пшеницы в 2003 г.……………………………………………………………………………..11
Заключение…………………………………………………………………………………….11
Библиографический список…………………………………………………………………..12
Приложения……………………………………………………………………………………13
3
Введение
Мучнистая роса пшеницы (Blumeria graminis (DC) Speer.) (Erysiphe graminis
DC) порядок Erysiphales. Относится к числу крайне вредоносных заболеваний, особенно
когда она проявляется на ранних стадиях развития растений. Недобор урожая от мучнистой росы может достигать 10-15%, а иногда 30-35%. (Шкаликов, 2001). Заболевание оказывает влияние не только на урожайность, но и на качество (снижается процент белка,
крахмала).
Возбудитель мучнистой росы поражает свыше 200 растений из семейства злаковых. Облигатный паразит. Имеет узкую специализацию. Повсеместно мучнистая роса
распространена на озимой и яровой пшенице, ячмене, реже овсе, дикорастущих злаках. На
каждом виде злака своя специализированная форма гриба (Попкова, 1976). Пшеничная
форма, кроме пшеницы, способна вызывать заражение пырея ползучего и пырея бескорневищного. Специализация форм сумчатой и конидиальной стадии различна. Отдельные
биологические формы имеют более узкую специализацию в сумчатой стадии и несколько
шире в конидиальной. Например, аскоспорами пшеничной формы удается заразить только
пшеницу, а виды пырея (ползучий и бескорневищный) не заражаются, в то время как конидии вызывают их заражение.
Ежегодно в сильной степени мучнистая роса пшеницы отмечается на юге Украины,
в Киргизии, Липецкой, Ростовской, Закарпатской областях, в Белоруссии, на Северном
Кавказе (Левитин, Тютерев, 2003).
В цикле развития гриба имеется хорошо развитая поверхностная грибница, сумчатая и конидиальная стадия. (Пересыпкин, 1982). Грибница в начале бывает паутинистая,
белая, затем она уплотняется и образует войлочные выпуклые подушечки, темнеющие до
грязно белого или коричневого цвета (приложение 1). В большинстве случаев грибница
стелется на верхних частях пораженных органов хлебных злаков. От гиф мицелия вырастают гаустории (присоски), заполняющие большую часть эпидермальных клеток. Конидиальное спороношение разбросано по всей грибнице. Оно представлено короткими конидиеносцами и расположенными на них цепочками спор. Конидии бесцветные, одноклеточные, цилиндрические или бочонковидные, размером 16-27х7-14 мк. Конидии мучнистой росы образуются в большом количестве (за сутки до 25 тыс. на 1 см2 пораженного
листа). В течение вегетации можно наблюдать от 10 до 20 генераций патогена (Неклеса,
2002).
Плодовые тела сумчатой стадии закрытого типа – клейстокарпии. На поверхности
клейстокарпиев разбросаны короткие простые, бесцветные или коричневые придатки.
4
Плодовые тела округлые, коричневые. Сумок в плодовом теле много (9-30), они цилиндрические, эллипсоидальные или яйцевидные, размером 70-100х15-40 мк. Сумкоспоры
бесцветные, эллипсоидальные, одноклеточные, в числе 4-8, размером 20-23х10-13 мк.
(приложение 1).
В основном гриб поражает листья и листовые влагалища, но при сильном развитии
мучнистой росы могут поражаться и стебли, колосковые чешуи, ости. На всех указанных
органах первоначально появляется белый паутинистый налет, который затем уплотняется
и образует подушечки сероватого или буроватого цвета. Позднее в рыхлом сплетении мицелия легко просматриваются темные точки – плодовые тела сумчатой стадии.
Механизм вредоносности гриба состоит в том, что гаустории поглощают массу питательных веществ из эпидермальных клеток листьев и других органов; мицелий, стелющийся по поверхности пораженных органов, закрывает их полностью и таким образом
нарушает процессы фотосинтеза, энергия фотосинтеза уменьшается, а интенсивность дыхания возрастает. В результате этого листья и листовые влагалища преждевременно завядают и отмирают. При таком поражении наступает глубокое нарушение в развитии растений: снижается степень кущения и высота растений, задерживается колошение, наступает
преждевременное созревание зерна.
Воздействие мучнистой росы на кущение зависит от времени и степени заражения
растений. Так, кустистость растений яровой пшеницы с 4-6 стеблей у здоровых растений
снижается до 1-4 у пораженных. При сильном развитии мучнистой росы наступление фазы колошения задерживается на 2-3 дня, а срок созревания зерна сокращается (Шестиперова, Полозова, 1973).
В зимний период возбудители мучнистой росы сохраняются в форме мицелиальных подушечек на озимой культуре и плодовых тел на растительных остатках.
Литературные данные последних лет свидетельствуют о том, что во многих зонах
страны основным источником в сохранении инфекции мучнистой росы является мицелий
на живых тканях озимых культур. Меньшая роль в сохранении инфекции принадлежит
сумчатой стадии.
В зонах, где возделываются культуры озимой пшеницы и ячменя, главным очагом
инфекции яровых культур является озимая пшеница и озимый ячмень, на которых гриб
перезимовывает в форме мицелия. В этом случае яровые культуры поражаются рано и в
сильной степени. Сумчатая стадия, образующаяся на растениях в середине и в конце вегетации, служит основным очагом для заражения всходов озимых культур.
Цикл развития мучнистой росы в таких зонах можно представить следующим образом. Весной после таяния снега на листьях озимых (на перезимовавших мицелиальных
5
подушечках) образуются конидии, способные заражать здоровые и вновь отрастающие
листья. За счет образующихся новых поколений конидий в весенний период идет быстрое
нарастание инфекции. Конидии, занесенные с озимых культур ветром на всходы яровых
культур, вызывают их заражение. К середине лета развитие конидиальной стадии на озимых затихает, но разрастается на яровых.
В конце вегетации озимых и яровых культур закладывается сумчатая стадия гриба.
Аскоспоры в массе созревают той же осенью, освобождаются от плодовых тел и вызывают заражение всходов озимых. Особенно активная роль в заражении принадлежит спорам,
образующимся на полях яровых культур, так как поля из под озимых к моменту появления всходов, как правило, распахивают под зябь, а поля из-под яровых распахиваются
значительно позднее, после появления всходов озимых.
При осенних дождях плодовые тела сумчатой стадии набухают, лопаются, и освободившиеся аскоспоры ветром разносятся на значительные расстояния. Попав на листья
озимых, они прорастают и развивают в дальнейшем мучнистый налет, который уплотняется и сохраняет свою жизнеспособность до весны, а ранней весной формирует конидиальную стадию, способную осуществлять массовое заражение растений. Подобный
путь развития гриба характерен для зон возделывания озимой пшеницы и озимого ячменя.
В зонах возделывания только яровых культур инфекция сохраняется на стерне и
соломе в сумчатой стадии. Запас инфекции сокращается, заболевание проявляется позднее, так как первичное заражение происходит за счет заносной инфекции с полей не вспаханных осенью, со скирд, током и других мест, где остались на поверхности почвы зараженные растения. Аскоспоры, занесенные ветром на всходы яровых культур, прорастают.
Росток внедряется в ткань, затем на поверхности листа образуется мучнистый налет с конидиальной стадией, которая в дальнейшем и производит массовое заражение растений.
В зонах возделывания яровых культур мучнистая роса появляется значительно
позднее и не столь вредоносна. В конце вегетации на пораженных органах растений на
войлочном налете закладывается сумчатая стадия. Одна часть аскоспор вызревает осенью
и освобождается из плодовых тел. После зимы созревает другая часть аскоспор, которая
весной при освобождении из плодовых тел заражает появившиеся всходы яровых культур.
Экологическим факторам принадлежит большая роль в формировании, дозревании
и сохранении сумчатой стадии. Образование плодовых тел начинается с нижних листьев
растения. Даже при одновременном заражении листьев разного яруса плодовые тела закладываются на нижних листьях. Следовательно, на формирование сумчатой стадии оказывает влияние физиологическая зрелость тканей растений.
6
Большая роль в развитии мучнистой росы принадлежит питанию растений и сорту.
На фоне более интенсивного питания растений идет сильное развитие конидиальной и
сумчатой стадий. Повышенные дозы азота ускоряют появление клейстокарпиев. Угнетение развития мучнистой росы вызывают увеличенные дозы калия и фосфора.
Обильному образованию плодовых тел способствует повышенная влажность и
температура воздуха в летний период. Большое значение также имеет близость полей яровых и озимых культур, когда споры гриба беспрепятственно попадают с соседних полей
одноименных растений. В связи с этим в разные годы наблюдается неодинаковое количество сумчатой стадии и степень зрелости ее различна.
В условиях влажной осени большой процент плодовых тел смывается дождем на
почву и разрушается. Часть из них гибнет при сгнивании листьев, особенно нижних, лежащих на земле. Заделка пораженных растительных остатков на любую глубину способствует разрушению и гибели сумчатой стадии.
Наиболее благоприятные условия для перезимовки клейстокарпиев создаются в
копнах, скирдах, стогах, на токах, где они изолированы от попадания влаги и почвенных
микроорганизмов. Все эти особенности в развитии гриба необходимо учитывать при построении мер борьбы с заболеванием.
Оптимальной температурой для развития конидиальной стадии является 15-18оС.
При таких условиях инкубационный период длится 3-7 дней, а при более низких или высоких температурах – увеличивается.
В целях борьбы с возбудителем мучнистой росы рекомендуется проводить раннюю
зяблевую вспашку полей из под зерновых культур (до появления всходов озимых посевов); не допускается оставление в поле послеуборочных остатков; важно соблюдение севооборота (удаление полей озимой пшеницы от яровой); ранний посев яровых при правильном внесении удобрений и микроэлементов , возделывание устойчивых сортов.
Генетика устойчивости к возбудителю мучнистой росы изучена слабо. Чаще всего
сорта и образцы обладают комплексной устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине и используются в селекции в качестве донора устойчивости. Полевую устойчивость
к мучнистой росе имеют сорта озимой пшеницы Мироновская 808 м Смуглянка (Веденеева и др.,2002), а также орта: озимой пшеницы – Деметра, Дон 93, Белгородская 12, Краснодарская 90 и др.; яровой пшеницы – Ирень и др., ржи – Мотто, Сибирь, Валдай и др.
(Шкаликов, 2001).
7
Основная часть
1. Методика и техника проведения исследований
Исследования по изучению вредоносности мучнистой росы в агроценозах пшеницы проводились в 2003 г. в п. Усть-Кинельский, Кинельского района, Самарской области.
Для изучения были взяты сорт озимой пшеницы Поволжская 86 и сорт яровой пшеницы –
Кинельская 59 (приложение 2).
Учеты пораженности озимой и яровой пшеницы мучнистой росой проводили визуально по фактически занятой грибницей поверхности листьев и стеблей от начала ее появления до фазы молочной спелости. Просматривали по 30 растений пшеницы (3 пробы по
10 растений). Первый учет проводили в фазу кущения – начала выхода в трубку. Второй
учет в фазу колошения – начала цветения. Третий учет в период формирования зерна.
Распространенность, или частоту встречаемости болезни определяли по формуле:
P
n
* 100,
N
где Р - распространенность болезни; N - общее число растений в пробе, п – количество больных растений в пробе. Распространенность по сорту в % вычисляли как среднюю арифметическую учетных растений по всем повторениям (Экологический …)
Степень поражения растения определяли по модифицированной шкале Саари и
Прескотта (Методика …), разработанной для учета болезней зерновых колосовых, вызывающих пятнистости листьев, с учетом ярусности поражения (табл. 1).
Таблица 1
Модифицированная шкала Саари и Прескотта оценок
устойчивости зерновых к мучнистой росе
Поражение поверхХарактер проявления болезни
ности растения, %
1
0-10
2
От отсутствия инфекции до
слабого поражения нижней трети растения, нижние листья поражены умеренно
Степень устойчиБалл устойвости, восприимчивости
чивости
3
4
9-8
устойчивый
8
1
2
Растение поражено от основания до середины: нижние листья -–сильно, а вышерасположенные – умеренно и слабо
Значительная инфекция на
нижней трети растения, умеренная на средних листьях,
слабая инфекция на листьях,
расположенных выше середины
растения
Растение поражено до флагового листа; листья нижнего яруса
очень сильно и наблюдается их
гибель, листья среднего яруса –
умеренно или сильно, флаговый лист - слабо
Поражено все растение: до
предфлагового листа сильно;
флаговый лист – умеренно или
сильно, наблюдается гибель листьев в нижних и в средних
ярусах, инфекция на колосковых чешуях и остях
11-25
26-40
41-65
66-100
3
4
7-6
среднеустойчивый
5
средневосприимчивый
4-3
восприимчивый
2-1
сильновосприимчивый
Зная интенсивность поражения растений в определенной фазе их развития оценивали опасность аозникновения эпифитотии с помощью прогностических шкал приведенных в табл. 2 (Неклеса, 2002).
Таблица 2
Прогноз риска развития эпифитотии мучнистой росы озимой и яровой пшеницы
Интенсивность развития болезни в фазы вегетации (%)
кущения
выход в трубку
колошения
>1
>10
>20
05-1,0
1,1-10,0
11,0-20,0
<0,5
<1,0
<10,0
Прогноз фитосанитарной ситуации
Эпифитотия
Умеренное
развитие
Депрессия
Потери урожая озимой и яровой пшеницы от мучнистой росы определяли по шкале
табл. 3 (Экологический …). Имея данные об интенсивности развития болезни, можно прогнозировать ожидаемые потери урожая. На основании данных о возможных потерях урожая оценивают целесообразность обработок фунгицидами в конкретных условиях.
9
Таблица 3
Шкала потерь урожая от мучнистой росы
Максимальное развитие болезни, %
яровая пшеница
20
30
40
50
60
70
80
90
8,0
10,5
13,0
15,5
18,0
21,0
-
Потери урожая, %
озимая пшеница (развитие осенью)
слабое (10-15%)
сильное (20-30%)
9,0
12,0
11,0
14,0
13,0
16,0
15,0
18,0
16,5
20,0
-
2. Вредоносность мучнистой росы (Blumeria graminis (DC) Speer.)
в Самарской области
2.1. Распространенность и интенсивность развития болезни в посевах
озимой и яровой пшеницы в 2003 г.
Исследования проведенные в 2003 г. на посевах озимой (сорт Поволжская 86) и
яровой (сорт Кинельская 59) пшеницы показали, что в посевах озимой пшеницы распространенность мучнистой росы была больше и составляла в фазу молочной спелости 52,0%
(табл. 4). Следует отметить, что впервые на озимой пшенице мучнистая роса была отмечена в фазу выхода в трубку, распространенность болезни составляла 12,0%.
Таблица 4
Распространенность мучнистой росы в посевах озимой и яровой пшеницы в 2003 г. (%)
Культура, фаза развития
озимая пшеница
яровая пшеница
колошение
формирование зерна
кущение выход в
формирование зерна
(15.06.03 г.)
(22.06.03 г.)
трубку (21.06.03 г.)
(22.07.03 г.)
47
52
43
50
Учеты степени пораженности пшеницы мучнистой росой показал, что средняя степень пораженности яровой пшеницы была несколько выше, чем озимой и составляла 22%
в фазу кущения – выхода в трубку и 33% в фазу молочной спелости (табл. 5).
Таблица 5
Учет степени пораженности пшеницы мучнистой росой в 2003 г.
Сорт, фаза развития
Поволжская 86
(колошение)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
10
10
65
40
10
25
10
10
25
65
25
Средняя степень поражения листьев на растении, %
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
40
40
40
10
25
25
10
10
10
10
10
25
25
10
10
10
10
40
25
10
10
40
65
40
40
40
25
25
10
40
65
10
40
40
25
25
10
25
40
40
40
25
40
25
10
10
25
40
40
25
40
10
10
40
40
40
40
65
65
40
25
65
10
40
40
40
40
25
40
40
65
40
40
25
10
10
40
40
40
40
40
-
Среднее по
повторению
14
12
11
30
22
27
30
18
18
34
34
30
Среднее по
сорту
Тип поражения в баллах
12
6-7
26
5
22
6-7
33
5
10
Поволжская 86
(формирование
зерна)
Кинельская 59
(кущение – выход в трубку)
Кинельская 59
(формирование
зерна)
Повторение
11
Необходимо отметить, что в соответствии со шкалой Саари и Прескотта оба сорта
в начальный период развития болезни можно охарактеризовать как среднеустойчивые (6-7
баллов), а в период интенсивного развития болезни как средневосприимчивые (5 баллов).
2.2. Прогноз развития эпифитотии мучнистой росы и потерь урожая
озимой и яровой пшеницы в 2003 г.
Используя прогностические шкалы можно оценить возможность развития эпифитотии мучнистой росы и при необходимости запланировать применение фунгицидов. Степень развития мучнистой росы в фазу колошения на озимой пшенице составляла 12%, что
соответствует умеренному развитию болезни, тогда как степень развития мучнистой росы
в посевах яровой пшеницы в фазу кущения – выхода в трубку составляла 22% - это свидетельствует о эпифитотии болезни. Экономический порог вредоносности для мучнистой
росы составляет 15-20% развития болезни в фазу колошения, следовательно он превышен
в посевах яровой пшеницы.
Потери урожая при эпифитотийном развитии болезни могут достигать 30-35%. В
2003 г потери урожая от мучнистой росы в посевах озимой пшеницы составили 11%, яровой 13%. Средняя урожайность озимой пшеницы 30 ц/га соответственно потери 3,3 ц/га,
средняя урожайность яровой пшеницы 20 ц/га – потери 2,6 ц/га.
Заключение
В результате проведенных исследований было установлено, что в 2003 г. распространенность мучнистой росы в посевах озимой пшеницы была больше, чем в посевах
яровой пшеницы и составляла 52% и 50% соответственно.
Интенсивность развития мучнистой росы изменялась в течение вегетационного периода, если в фазу колошения на озимой пшеницы она составляла 12% (6-7 баллов), то к
периоду формирования зерна она увеличилась в 2,2 раза и составила 26%. Аналогичная
ситуация отмечалась в посевах яровой пшеницы в фазу кущения-выхода в трубку интенсивность развития болезни составляла 22%, а к периоду формирования зерна 33%, т.е.
увеличилась в 1,5 раза. В целом можно отметить, что интенсивность развития мучнистой
росы в посевах яровой пшеницы была выше, чем в посевах озимой пшеницы. Оба сорта
пшеницы (Поволжская 86 и Кинельская 59) можно охарактеризовать как средневосприимчивые (5 баллов) к мучнистой росе.
Потери урожая от мучнистой росы в посевах озимой пшеницы составили11%, в посевах яровой пшеницы 13%.
12
Библиографический список
1. Васин В.Г., Васин А.В., Ласкин О.Д. Сорта и гибриды полевых культур Самарской области и Среднего Поволжья. Кинель, 2001. - 225 с.
2. Веденеева М.П., Маркелова Т.С., Кириллова Т.В., Аникеева Н.В. Перспективы селекции болезнеустойчивых сортов пшеницы в Поволжье // Защита и карантин растений.
№ 11. 2002. С 15-16.
3. Левитин М.М., Тютерев С.Л. Грибные болезни зерновых культур // Защита и карантин
растений. № 11. 2003. С 55-99
4. Методика по оценке устойчивости сортов полевых культур к болезням на инфекционных и провокационных фонах. М.: Россельхозакадемия, 2000. - 88 с.
5. Неклеса Н.П. Мучнистая роса зерновых культур // Защита и карантин растений. № 4.
2002. С 46-47.
6. Пересыпкин В.Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. М.: Колос, 1982. – 512 с.
7. Попкова К.В. Практикум по сельскохозяйственной фитопатологии. М.: Колос, 1976. 336 с.
8. Шестиперова З.И., Полозова Н.Л. Мучнистая роса и пятнистости яровых зерновых
культур. Л.: Колос, 1973. - 56 с.
9. Шкаликов В.А. Защита растений от болезней. М.: Колос, 2001. - 248 с.
10. Экологический мониторинг и методы совершенствования защиты зерновых культур от
вредителей, болезней и сорняков. Методические рекомендации. С.-Пб. 2002. - 76 с.
13
Приложения
14
Приложение 1
Мучнистая роса пшеницы - Erysiphe graminis DC:
1 – общий вид поражения, 2 – конидиальное спороношение, 3 – сумчатое спороношение
(по З.И. Шестиперовой, Н.Л. Полозовой)
15
Приложение 2
Описание изучаемых сортов
Сорт озимой пшеницы Поволжская 86 выведен Поволжским НИИСС методом
отбора из сложной гибридной популяции с участием сорта Мироновская 808. Сорт включен в Госреестр по Средневолжскому региону и Самарской области в 1999 году.
Разновидность лютесценс. Колос призматический, крупный с остевидными отростками. Зерно красное, средней крупности, масса 1000 зерен от 43 до 48 г. Урожайность
зерна составила при сортоиспытании от49,0 до 53,4 ц/га. Хлебопекарные качества хорошие и отличные. Сорт включен в список ценных сортов пшеницы по качеству зерна.
Куст промежуточный. Соломина 95-100 см, стебель прочный, к полеганию устойчив. Лист средней ширины, неопушенный. Созревает на уровне Мироновской 808, весной
хорошо отрастает.
Сорт характеризуется высокой зимо-, морозостойкостью (на уровне Кинельская 4).
Засухоустойчив, устойчив к запалам. Слабо поражается бурой ржавчиной и мучнистой
росой. Агротехника возделывания сорта не отличается от других районированных сортов.
Сорт яровой пшеницы Кинельская 59 выведен Поволжским НИИСС, включен в
Госреестр по Средневолжскому региону и Самарской области в 1995 году.
Разновидность эритроспермум, лесостепной экотип. Колос цилиндрический, средней плотности, средней длины. Колосковая чешуя красноватой окраски, удлиненноланцетной формы с выраженной нервацией. Зубец чешуи острый, плечо прямое. Ости
средней длины, зазубренные, белые, расходящиеся в средней части. Зерно крупное (масса
1000 зерен 33,4-52,8 г) стекловидное, основание опушенное, бороздка неглубокая. Зерно с
высоким содержанием белка и клейковины. Пригоден для производства хлебобулочных и
кондитерских изделий.
Сорт среднеспелый. Форма куста полураскидистая. Соломина короткая. Лист
сильно опушен в период кущения. Засухо- и жаростойкость высокая. Сорт обладает полевой устойчивостью к поражению болезнями и вредителями. Устойчив к осыпанию, прорастанию зерна на корню и в валках. Агротехника общепринятая.