Распространенность и вредоносность черного зародыша зерновых культур

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

В современных условиях роль защиты растений от болезней все более возрастает. Адаптивный подход, широко декларируемый в современных системах земледелия, требует детального определения распространенности, развития и вредоносности наиболее обременительных заболеваний [1].

Черный зародыш — часто встречающееся заболевание зерновых культур, возбудителями которого являются токсикогенный микромицет Bipolaris sorokiniana Sacc. и грибы рода Alteniaria spp., способные поражать зерно и вегетативные органы растения [2].

Визуально болезнь наблюдается при почернении плодовой оболочки ближе к зародышу зерна. При благоприятных условиях развития патогена 50% зерна может быть поражено черным зародышем, но чаще проявление заболеваемости фиксируется на уровне 10-20% [3]. Черное зародышевое зерно физиологически недоразвито, имеет низкую энергию прорастания и всхожесть, что в свою очередь приводит к гибели всходов, изреживанию посевов и снижению количества и качества урожая [4]. Мука, полученная из зерна, пораженного черным зародышем, имеет черные вкрапления, что значительно снижает ее ценность при производстве хлебных и макаронных изделий. Многие исследователи связывают явление микотоксикозов с развитием черного зародыша у зерна [5]. Зерно теряет классность и, как следствие, значительно уменьшается цена реализации [6].

В современных экономических условиях активного вхождения России в международный рынок зерна и высокого внутреннего спроса первоочередной задачей аграриев является выращивание экологически безопасной продукции для населения. В этой связи важным показателем товарности зерна является отсутствие поражения его черным зародышем [7].

В условиях Республики Мордовия морфологические и биологические особенности данных групп возбудителей ранее были изучены на яровой пшенице [8, 9].

Однако на современных сортах озимых и яровых зерновых культур, возделываемых в регионе, исследований по изучению черного зародыша не осуществлялось. Актуальность наших экспериментов определена также повышением токсичности грибов из рода Alteniaria spp. и отсутствием рекомендаций по контролю возбудителей данного заболевания.

Цель исследований состояла в изучении распространенности и вредоносности черного зародыша на современных сортах зерновых культур, выращиваемых в Республике Мордовия, и уточнении его структуры патогенного комплекса.

Для достижения поставленной цели были отобраны и проанализированы пять партий зерна следующих зерновых культур, выращиваемых в Республике Мордовия за период 2016-2017 гг.: 

• озимая рожь сорт Марусенька;
• озимая пшеница — Московская 39 и Донэко;
• ячмень — Беатрис и Гелиос.

Степень пораженности зерна определяли по методу А.Т. Троповой, используя условную шкалу: 

• 0 баллов — здоровые семена (равномерная окраска зерновки, характерная для сорта);
• 0,1 балла — очень слабая степень поражения (едва заметное побурение в зоне зародыша или бороздки в виде отдельных точек);
• 1 балл — слабая степень поражения (зона побурения до одной трети зерновки);
• 2 балла — средняя степень поражения (зона побурения до половины зерновки);
• 3 балла — сильная степень поражения (зона побурения более половины зерновки).

Этиологию возбудителей черного зародыша и его влияние на посевные качества семян зерновых культур (фитоэкспертиза семян) проводили методом рулонов (ГОСТ 12044-93).

Макроскопический анализ (наружный осмотр) показал, что зерно всех культур имело поражение черным зародышем (табл. 1). Наиболее сильно поражались озимая пшеница сорта Донэко и ячмень сорта Гелиос, где доля поражения семян составляла 3,42 и 3,11% соответственно.

Таблица 1. Доля пораженных семян в зерновой массе, %

Одной из причин массового поражения культур служила высокая влажность воздуха при длительном периоде с умеренной температурой. За весь период вегетации ГТК составил 1,36, а показатели температуры оказались на 2 °C ниже среднесуточной температуры (табл. 2).

Таблица 2. Влияние температуры и ГТК на зараженность семян яровой пшеницы черным зародышем

С целью сравнения посевных качеств здоровых и зараженных семян черным зародышем в лабораторных условиях определяли энергию прорастания и всхожесть семян анализируемых культур (табл. 3).

Таблица 3. Посевные качества семян, пораженных черным зародышем, в среднем по повторностям

Для прорастания семян необходимо наличие трех факторов: вода, температура (тепло) и кислород воздуха. Поглощая воду, семена пробуждаются и набухают. При набухании семени вода входит в его составляющие и происходит образование проростков. При наличии в семени воды от 20 до 40% начинает развиваться проросток, а при 95% воды происходит его полное формирование. Вторым условием формирования проростков является температура. Прорастание (для всех видов растений) проходит в диапазоне температур от 0 до 25-26 °С. Позже, с момента появления проростка на поверхности почвы, возникает значение света.

Изучая влияние черного зародыша на скорость прорастания семян, были получены следующие результаты (рис.).

Так, в 1-й день озимой ржи проросло 40 шт., во 2-й день их число увеличилось до 46, 3-й — 50, 4-й — 52, 5-й — 63, 6-й — 75, 7-й — 78, 8-й — 86шт.

У зараженных семян в 1-й день количество проросших семян составило 30 шт., во 2-й — 42, 3-й — 50, 4-й — 55, 5-й — 60, 6-й — 65, 7-й — 69, 8-й — 74 шт. С аналогичной закономерностью происходило прорастание семян и других культур.

Исходя из морфологических особенностей возбудителей данного заболевания чаще всего доминирующее положение в соотношении возбудителей в наших исследованиях занимали виды рода Alternaria spp., а не гриб B. sorokiniana.

B исследованиях Т.Ю. Гагкаевой с соавторами [10] установлено следующее: при посеве альтернариозных семян в почву их всхожесть не понижается, на уровне контроля сохраняются число продуктивных колосьев и пораженность растений черным зародышем. Данные высказывания подтверждают и наши исследования (табл. 4).

Таблица 4. Формирование органов проростка у здоровых и пораженных черным зародышем семян

При изучении формирования органов проростка отмечались незначительные изменения между здоровыми и больными семенами на всех культурах.

Исследование комплекса возбудителей, обуславливающих проявление черного зародыша семян зерновых культур в условиях Республики Мордовия, показало, что ежегодно зерно инфицируется возбудителями черного зародыша и корневой гнили грибами рода Alternaria spp. и B. sorokiniana. При этом основным патогеном является гриб рода Alternaria spp.

Появлению высокой зараженности зерна черным зародышем способствует высокая относительная влажность воздуха в сочетании с умеренными температурами.

Семена озимой пшеницы сорта Донэко и ячменя сорта Гелиос поражаются черным зародышем чаще остальных исследуемых зерновых культур. Доля пораженных семян от представленных образцов составляла более 3%.

1. Лапина В.В. Агроэкологическое обоснование защиты яровых зерновых культур от корневых гнилей в условиях юга Нечерноземной зоны России: диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук / Лапина В.В. — Саратов, 2014. — 369 с. — Текст: непосредственный.
2. Кириченко А.А. Биологическое обоснование мониторинга прогноза и контроля черноты зародыша яровой пшеницы в Новосибирской области / А.А. Кириченко, Е.Ю. Торопова. — Текст: непосредственный // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 2007. — № 8. — С. 31-34.
3. Тюнин В.А. Природа и значимость «черного зародыша» семян мягкой яровой пшеницы / В.А. Тюнин, Е.Р. Шрейдер. — Текст: непосредственный // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 2010. — № 5 (209). — С. 57-61.
4. Говоров Д.Н. Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в 2015 г. в ФГБУ «Россельхозцентр» / Д.Н. Говоров, А.В. Живых. — Москва, 2015. — 717 с. — Текст: непосредственный.
5. Гапонов С.Н. Проблема «черного зародыша» и особенности технологии возделывания яровой твердой пшеницы / С.Н. Гапонов, В.М. Попова, Г.И. Шутарева [и др.]. — Текст: непосредственный // Аграрный вестник Юго-Востока. — 2016. — № 1-2 (14-15). — С. 27-28.
6. Агротехнический метод защиты растений: учебное пособие / В.А. Чулкина, Е.Ю. Торопова. — Москва: ИВЦ «МАРКЕТИНГ»; Новосибирск: Изд-во ЮКЭА, 2000. — 336 с. — Текст: непосредственный.
7. Киселева М.И. Дифференциация сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) по устойчивости к наиболее вредоносным возбудителям грибных болезней / М.И. Киселева, Т.М. Коломиец, Е.В. Пахолкова, [и др.]. — Текст: непосредственный // Сельскохозяйственная биология. — 2016. — Т. 51, № 3. — С. 299-309.
8. Жемчужина Н.С. Патогенные и фитотоксические свойства возбудителей корневой гнили и черного зародыша зерновых культур в некоторых районах России / Н.С. Жемчужина, М.И. Киселева, В.В. Лапина, С.А. Елизарова. — Текст: непосредственный // Аграрная наука. — 2019. — № 1. — С. 142-147.
9. Лапина В.В. Снижение вредоносности черного зародыша яровой пшеницы / В.В. Лапина. — Текст: непосредственный // Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И. Вавилова. — 2012. — № 5. — С. 28-30.
10. Гагкаева Т.Ю. Микробиота зерна — показатель его качества и безопасности / Т.Ю. Гагкаева, А.П. Дмитриев, В.А. Павлюшин. — Текст: непосредственный // Защита и карантин растений. — 2012. — № 9. — С. 14-18.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Вестник Алтайского государственного аграрного университета» (2020 г., № 6 (188)).