Клубневая (стеблевая) нематода: стратегия борьбы с вредителем

Фитопаразитические нематоды являются существенным фактором, ограничивающим производство картофеля и качество клубней во всех регионах выращивания картофеля. Паразитические нематоды вызывают ежегодные потери урожая во всем мире в размере 78 миллиардов долларов, а средние потери урожая составляют 10 - 15%. Основными лимитирующими видами являются картофельные нематоды Globodera rostochiensis и G. pallida, галловая нематода Meloidogyne spp., корневая нематода Pratylenchus spp., нематода картофельной гнили Ditylenchus destructor и ложногалловая нематода Nacobbus aberrans.

В РФ цистообразующие нематоды являются карантинными объектами и, кроме того, проблема с ними решается созданием устойчивых сортов. А вот недостаточный входной контроль качества импортного семенного материала и довольно ощутимые изменения климата привели к существенному распространению и повышению ущерба от клубневой нематоды Ditylenchus destructor, которую традиционно в РФ называют стеблевой, хотя она стебли повреждает очень редко.

В надземных частях растения, как правило, нет явных симптомов, хотя сильно зараженные клубни дают начало слабым растениям, которые обычно погибают. D. destructor паразитирует главным образом в клубнях (например, картофель и георгины), луковицах (например, луковичные ирисы, тюльпаны и гладиолусы) и корнеплодах (например, сахарная свекла и морковь).

Нематоды проникают в клубни картофеля, как правило, через столоны и чечевички. Нематод в больших количествах можно найти на границе здоровой и пораженной, буреющей ткани. Если небольшую пробу из такой части клубня поместить в воду, большое количество мелких нематод можно увидеть с помощью простого увеличительного стекла.

Первыми признаками заражения D. destructor являются небольшие белые или светлоокрашенные пятна, которые можно увидеть сразу под кожей клубня. В дальнейшем пятна становятся больше и постепенно темнеют (становятся сначала серыми, затем темно-коричневыми и черными) и приобретают губчатую структуру.

Это результат главным образом вторичного заражения бактериями, грибами и сапрофитными нематодами. При тяжелом поражении на клубнях можно видеть слабо вдавленные участки с потрескавшейся, сморщенной, похожей на пергамент кожей. Кожа не поражена нематодами, но истончается и трескается по мере того, как лежащие под ней зараженные ткани высыхают и съеживаются. В конечном счете весь клубень может мумифицироваться. Такие полностью поврежденные клубни не тонут в воде.

Нематоды продолжают размножаться в клубнях после сбора урожая и могут достигать больших количеств. Признаки инфицирования после хранения могут стать более заметными.

Надземные симптомы могут возникать редко и включают карликовость, утолщение и ветвление стебля, а также деформацию, скручивание и обесцвечивание листьев.

Ditylenchus destructor распространен в регионах с умеренным климатом. Спектр хозяев данной нематоды широк и охватывает свыше 90 видов растений, в числе которых декоративные растения, сельскохозяйственные культуры и сорняки. Основным хозяином является картофель. Другими типичными хозяевами являются:

• батат,
• клубневый ирис,
• одуванчик,
• хмель,
• тюльпан,
• гладиолус,
• георгин,
• вика,
• сахарная, кормовая и столовая свекла,
• морковь,
• петрушка и все виды клевера.

В отсутствие высших растений D. destructor легко размножается на мицелии примерно 70 видов грибов и, по имеющимся данным, разрушает гифы культивируемых грибов.

D. destructor – мигрирующий эндопаразит корней и подземных модифицированных частей растений, таких как клубни картофеля, луковичные ирисы и чеснок. Нематоды поражают подземную и лишь изредка надземную часть растений. Они проникают в клубни картофеля через чечевички, а затем начинают быстро размножаться и проникают в весь клубень. Они могут продолжать жить и развиваться внутри собранных клубней.

Основной путь распространения – зараженные клубни картофеля или другие подземные органы растений-хозяев, например, луковицы и корневища (особенно ириса). Перенос через зараженную почву является еще одним важным средством распространения. Поливная вода также может переносить нематоды.

В отличие от близкородственного вида D. dispsaci, D. destructor не способен противостоять чрезмерному высыханию и по этой причине обычно важен только в прохладных и влажных почвах. Без устойчивой стадии покоя вид зимует в почве в виде взрослых особей или личинок и может даже размножаться за счет питания альтернативными сорняками-хозяевами и грибным мицелием.

Он также может перезимовать в виде яиц. Они вылупляются весной, и личинки сразу же могут паразитировать на растениях - хозяевах.

Период выживания D. destructor зависит от почвенных и климатических условий и характера растительности. Из-за доступности источников питания эта нематода выживает в течение длительного времени в сельскохозяйственных почвах, хотя при низкой плотности популяции. В большинстве случаев низкая плотность популяции может не привести к обнаруживаемому повреждению культурных растений.

Гниение или высыхание клубней приводит к снижению численности нематод, и нематоды могут покинуть разлагающиеся растительные ткани и переместиться в почву. Нематода перемещается в почве только на небольшие расстояния. Возможно некоторое пассивное рассредоточение преимущественно в результате обработки почвы или операций по перемещению грунта, например, во время сбора урожая.

В почве выживание D. destructor зависит от влажности. Вне тканей хозяина нематода не выживает при влажности ниже 40%. Яйца могут выдерживать низкие температуры, и, скорее всего, яйца перезимуют. Нематода сохраняется в почве, где выращиваются только культуры, не являющиеся хозяевами, в течение многих лет.

Долгосрочное выживание вредителя зависит от доступности источников питания, будь то ткани растения-хозяина или грибов. Многие культуры, которые выращиваются в севооборотах с картофелем, являются растениями-хозяевами, такие как:

• пшеница,
• ячмень,
• рожь,
• сахарная свекла,
• белая горчица.

Многие виды сорняков обеспечивают сохранность D. Destructor – пырей, паслен черный, одуванчик.

Эффективная борьба с картофельными нематодами в целом сложна из-за особой биологии этих паразитов растений: они обитают в почве, имеют короткий жизненный цикл, быстро размножаются и образуют большую популяцию. Существует лишь несколько генотипов растений, устойчивых к ним, а химические нематициды имеют ограниченный эффект из-за взаимодействия с компонентами почвы или (В РФ) их запрещено использовать из-за их побочных эффектов для человека и окружающей среды.

Поэтому, чтобы добиться успеха, стратегии борьбы с нематодами, поражающими картофель, следует тщательно планировать. Для оптимизации эффективности управления рекомендуется использовать несколько методов управления. Информация, необходимая для надлежащего управления нематодами, включает:

• правильную диагностику видов нематод и их изолятов;
• взаимосвязь между плотностью заселения и потерями урожая;
• биология нематод (жизненный цикл, экологические требования, паразитизм);
• диапазон хозяев;
• динамика численности;
• эффективность методов контроля;
• экономическая целесообразность методов контроля.

Диагностика клубневой нематоды в настоящее время не вызывает сложностей, следует руководствоваться подробными специальными регламентами (Стандарт ЕППО PM 7/87 Diagnostics Ditylenchus destructor and Ditylenchus dipsaci).

Вороночный метод Бермана является эталонным методом извлечения нематод из почвы и растительного материала (луковицы, корни, картофельные очистки и семена). Материалы:

• нож, ножницы или блендер;
• фильтр для молока из ваты или эквивалент (например, марля, фильтровальная бумага, бумажное полотенце);
• воронка из стекла с куском трубки из мягкого полиэтилена, прикрепленной к ножке и закрытой пружинным или винтовым зажимом.

Рекомендуемый наклон воронки составляет около 30°. Перечень оборудования:

• пластиковая посуда или посуда из нержавеющей стали (форма для пирога);
• подставка для удержания воронки;
• подставка, такая как пластиковое сито или проволочная корзина с отверстием, достаточным для прохода нематод (например,250 мкм);
• сито с отверстием 20 или 25 мкм;
• стеклянный стакан объемом 100 мл;
• препарирующий, обратный или комбинированный микроскоп;
• предметное стекло для подсчета;
• предметное стекло микроскопа.

Процедура:

• Очистите и измельчите растительные ткани, листья, корни, луковицы или клубни кусочками по 1 см или измельчите в блендере в течение 1 минуты в зависимости от источника растительного материала; семена остаются неповрежденные или могут быть разрезаны продольно для облегчения удаления нематод.

• Поместите растительный материал на ватный молочный фильтр, помещенный в подставку (сито).

• Осторожно погрузите подставку с образцом в воду из воронки/чашки. Нематоды покидают растительную ткань, проходят через молочный фильтр из хлопковой ваты и опускаются на дно воронки или чаши соответственно.

• Соберите нематод через 24-72 ч, открыв пружинный или винтовой зажим на стержне воронки или собрав нематоды из чашки в стеклянный стакан.

• Дайте нематодам отстояться в стеклянном стакане и удалите надосадочную жидкость или пропустите суспензию в стакане через сито толщиной 20 или 25 мм, чтобы уменьшить объем воды.

• Исследуйте нематод на предметном стекле при увеличении 25-409 с помощью препарирующего или инверсионного микроскопа или перенесите нематод с помощью манипуляционной иглы на предметное стекло микроскопа для осмотра при большем увеличении в составном микроскопе.

Воронку иногда заменяют экстракционной чашкой (чашка Остенбринка). Комья земли измельчают, камни и остатки растений удаляют. Почву (50 мл) равномерно распределяют на кружке из однослойного бумажного полотенца и помещают в крупноячеистое пластиковое сито, стоящее в сосуде.

В сосуд добавляют воду, пока почва не будет полностью смочена, но не покрыта водой. Сосуд накрывают крышкой от большой чашки Петри, чтобы уменьшить испарение воды, и оставляют минимум на 24 часа, после чего землю удаляют, а суспензию с нематодами выливают из сосуда в чашку Петри для изучения с помощью стереомикроскопа. Вместо почвы можно использовать измельченную растительную ткань.

Взрослые особи D. destructor – крохотные, червеобразные, 0,8–1,4 мм длиной, 23–47 мкм шириной, вентрально слегка дуговидно изогнуты. У взрослых особей морфометрические характеристики существенно варьируют в зависимости от их хозяина и возраста.

Самцы и самки по общему виду схожи. Боковое поле с шестью инцизурами, число которых уменьшается до двух возле головы и на хвосте. Кутикулярные кольца и кольца головы тонкие, голова часто уже, чем прилегающее тело, растровая электронная микроскопия позволяет различить около четырех колец головы.

Стилет 10 – 12 мкм длиной, известны описания экземпляров со стилетами длиной 14 мкм. Конус стилета составляет 45–50% длины стилета, узлы выраженные, округлые и скошены кзади. Средний бульбус мускулистый, с утолщениями стенок полости (или вальвы) около 3 мкм длиной. Передний бульбус слегка находит на кишку с дорсальной стороны, хотя время от времени описываются экземпляры со смещенным железистым бульбусом. Экскреторная пора расположена напротив желез пищевода.

Клубневую нематоду по морфологическим признакам достаточно сложно отличить от близкородственных видов (табл.). Однако это не проблема – есть диагностикумы для идентификации нематод  методом ПЦР.

^{_{Описание клубневой нематоды D destructor, источник: презентация С.А. Банадысева}}

Невозможно уничтожить нематоду, которая уже поселилась в клубнях. Ранее, 40-50 лет назад, проводились эксперименты замачивания зараженных клубней в растворе инсектицидов. Фостил, используемый для замачивания картофеля перед посадкой, оказался эффективным. Карбатион [метам] также был эффективен, но фитотоксичен и снижал всхожесть.

Погружение клубней картофеля в тионазин обеспечивало выход клубней, свободных от нематод. В настоящее время большинство указанных препаратов запрещены к применению в растениеводстве и сама обработка методом замачивания трудно реализуема в крупных хозяйствах.

полного очищения добиться невозможно. Контроль с помощью севооборота затруднен, поскольку D. destructor является полифагом. Важно тщательно бороться с сорняками из-за многоядности нематод. Популяции увеличиваются под такими культурами, как клевер и люцерна, и сохраняются среди восприимчивых полевых сорняков.

Опыты по севообороту в Литве показали, что после монокультуры таких растений-хозяев, как гречиха, морковь и люпин, в течение 3 лет в почве, сильно зараженной D. destructor, на четвертый год получен урожай незараженного картофеля. Такие мероприятия, как тщательная сортировка семенного картофеля и ранняя уборка картофеля, использование люцерны в качестве предшественников или подзимний посев ржи с последующей поздневесенней посадкой картофеля, приводят к значительному снижению зараженности. Настоящий черный пар, т.е. без появления любых растений на поле в течение всего вегетационного периода, также радикально снижает численность нематод.

Определенный эффект дает применение больших норм минеральных удобрений. Амидные формы азотных удобрений несколько снижают заболеваемость семенного картофеля D. destructor, тогда как аммиачно-нитратные удобрения способствовали размножению нематод. Растворы азотных, фосфорных и калийных удобрений оказывают ингибирующее и нематицидное действие на имаго, личинки и яйца D. destructor.

Наибольшую активность проявляют гидроксид аммония, нитрат аммония, сульфат аммония и хлорид калия; суперфосфат менее активен. Наиболее восприимчивыми к ингибированию оказались личинки, а наиболее устойчивыми к ингибированию – яйца. Внесение безводного аммиака в почву перед посадкой (осенью или весной) по своей эффективности сопоставимо с применением фумигантных нематицидов, которые считаются наиболее эффективными средствами контроля во всем мире, но в настоящее время запрещены к применению в РФ.

Почвенные фумигантные нематициды обеспечивают наиболее высокий уровень контроля, но весьма дорогостоящи. Ассортимент фумигантов зарубежных странах представлен в таблице. Стоимость гектарной обработки – на уровне 200 долларов. Сокращение популяций нематоды многократное, но не тотальное. В дальнейшем популяция восстанавливается, поэтому фумигацию нужно периодически повторять. По экспертным оценкам, более 90% полей картофеля в основных картофельных регионах США (штаты Айдахо, Вашингтон, Орегон, Северная Дакота) подвергаются фумигации.

Фумиганты-нематициды, такие как 1,3-дихлорпропен (Телон II) и метам-натрий (Вапам HL) вносятся в почву в жидкой форме, затем они испаряются и распространяются в виде газа. Нематоды поглощают фумиганты-нематициды через полости тела, поэтому проглатывание не требуется. Они действуют эффективно, когда нематоды подвергаются смертельной дозе как можно дольше.

Неудачи в контроле часто связаны с плохой дисперсией или удерживанием фумиганта, а также с неспособностью разместить продукт там, где это необходимо. Перед применением почва должна быть разрыхлена на глубину не менее 30 см и освобождена от крупных комков. Нужно тщательно перемешать растительные остатки и распределить их равномерно. Температура почвы на глубине внесения должна составлять от 5 до 25 °С. Влажность почвы должна быть на уровне 80 % от полной влагоемкости. Вносить фумиганты лучше глубокорыхлителями с прикрепленными распылительными форсунками на глубину 35-40 см. Нормы фумигантов достигают 500 л/га.

Гранулированные и жидкие нефумигантные нематициды также эффективны против клубневой нематоды, но гораздо менее эффективны по сравнению с фумигантами. В предшествуюший советский период применяли фосорганические активные вещества. Так, гранулы гетерофоса, внесенные перед посадкой семенного картофеля, зараженного D. destructor, снижали зараженность до 3,8 и 2,7% по сравнению с 25% в необработанном контроле, положительно влияли на количество стеблей и их высоту. Наиболее часто используемыми нефумигантными нематицидами в картофеле являются этопроп (Mocap), оксамил (Видат), флуенсульфон (Нимиц) и флуопирам (Велум Прайм). В РФ разрешено использовать препараты на основе оксамила и флуопирама. Это гранулы или жидкие продукты, которые просачиваются через почву вместе с водой. Их вносят в почву, перед посадкой или при посадке, за исключением оксамила и флуопирама, которые также можно вносить на листву в период вегетации.

Оксамил не является настоящим нематицидом, поскольку он не убивает нематод сразу при контакте. Вместо этого проявляется «наркотическое» действие, временно парализуя их, прекращая питание, задерживая вылупление и линьку яиц. Эти эффекты могут быть смертельными, если поддерживать высокие концентрации нематицидов в течение длительного времени, что приводит к смерти от голода или отравления.

Но нематоды оживают, если воздействие кратковременно и/или в низких концентрациях. Оксамил быстро разлагается в почве, поэтому он не сохраняется долго. Это одна из причин, почему внесение Видата в борозды при посадке должно сопровождаться несколькими внекорневыми обработками для достижения полного подавления нематод в течение всего сезона.

К примеру, американские рекомендации предусматривают первоначальное внесение 10% препарата 18 л/га в течение 7 дней после посадки, затем четыре внесения по 2 л/га каждое с интервалом в 14 дней. Внесение оксамиловых продуктов в борозды не является обязательным, но производителям следует тщательно взвесить риски, прежде чем отказаться от этого применения.

Многие виды нематод особенно активны, когда корни и клубни картофеля находятся на ранних стадиях роста. Фактически, с корневыми нематодами невозможно эффективно бороться, если первое применение оксамила не будет произведено до закладки клубней. Другими словами, большее количество внекорневых подкормок не компенсирует отсутствие применения оксамила до всходов. Также есть экономические ограничения. В условиях санкций только однократное внесение импортного Видата обходится в 1000 долларов/га.

С официальной регистрацией препарата на основе флуопирама (Веранго компании Байер) экономика химического контроля нематоды возвращается на адекватный, приемлемый уровень. Cелективно ингибирует цепочку дыхания во 2-ом комплексе в митохондриях нематод. Нематоды быстро обездвиживаются (в течение 30 мин), и затем наступает их гибель.

Флуопирам контролирует галловых, цистообразующих, проникающих, стеблевых и других нематод. Благодаря системным свойствам и фунгицидной активности применение Веранго в почву позволяет контролировать в том числе и грибные заболевания.

Веранго хорошо распределяется в верхних слоях почвы (в сравнении с конкурентами, которые либо промываются из почвенного горизонта, либо остаются только в верхнем слое почвы, что препятствует контакту с корнями растений). Веранго долгое время находится в корнеобитаемом слое и защищает от нематод. Можно применять не только при посадке, но и в период вегетации. Производитель рекомендует дополнять внесение флуопирама препаратом на основе спиротетрамата и имидаклоприда (Мовенто Энерджи). Такое сочетание получило признание и очень широко используется в зарубежных странах.

Фактические возможности биологической защиты от клубневой нематоды включают биофумигацию и грибные препараты. Активность большинства биофумигантных культур, к сожалению, не распространяется на нематоду. Только некоторые сорта редьки масличной реально подавляют нематоду.

А вот грибов - нематофагов великое множество, описано около 700 видов. По способу нематоцидного действия выделяют грибы-ловушки для нематод или хищные грибы и эндопаразитические грибы. Разновидности хищных грибов представлены в таблице, на микрофотографиях наглядно показан процесс питания грибов-нематофагов.

Было много попыток разработать и коммерциализировать грибные нематофаги, но на практике лишь немногие биопродукты успешно выведены на рынок. Сказывается сложность экологии почвы (температура, влажность, текстура и структура, почвенная микрофлора) на сельскохозяйственных полях.

Технология эффективного применения грибных нематофагов должна основываться на учете и понимании типа биоконтролирующего агента, способа действия и системы возделывания, совместимости с существующими методами защиты растений, а также на приемлемой цене.

На рынке РФ представлен такой препарат – Нематофагин -Микопро. В его составе консорциум штаммов нематофаговых грибов рода Arthrobotrys oligospora с титром не менее 3*106 КОЕ/г. Заявляется эффективность уничтожения нематод всех стадий развития в почве более 86%, такой уровень не достигается на практике даже внесением почвенных жестких фумигантов. Рекомендуется заделать в почву до посадки картофеля. Не вызывает привыкания у вредителя. Экологически безопасен и безвреден для человека, пчел, животных. Препарат совместим с биологическими препаратами, инсектицидами и удобрениями, нежелательно применять одновременно с фунгицидами. Гектарная стоимость внесения хищных грибов пока сопоставима или даже выше стоимости нефумигантных нематицидов.

Клубневая (стеблевая) нематода является трудноискоренимым вредителем картофеля. По ряду причин распространение и вредоносность этого патогена в РФ существенно увеличиваются. Радикально снизить поражение клубней позволяют химические и грибные нематициды, но эффект подавления временный даже при внесении фумигантов.

Необходимо постоянно, своевременно и тщательно обследовать семенной материал, чтобы не допускать появления клубневой нематоды на полях предприятия. Это наиболее эффективный и рациональный способ контроля данной проблемы.