Распространенность и вредоносность черного зародыша зерновых культур

09.09.2020
Угрозы
7697
npk-x.ru
Фото:npk-x.ru
Альтернариоз зерновых культур

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

Введение

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.

betaren.ru
Фото:betaren.ru
Черный зародыш зерна (слева), грибы рода Alternaria под микроскопом

Объекты и методы исследования

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

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).

Протокол фитоэкспертизы семян: как читать?

Результаты исследований

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, %

КультураСортГод урожаяУрожайность, т/гаДоля пораженных семян
масса, т/га%
Озимая рожьМарусенька20162,960,0511,71
20173,520,0812,31
Озимая пшеницаМосковская 3920163,230,0682,12
20173,930,1182,99
Донэко20164,820,1332,76
20175,220,1793,42
ЯчменьБеатрис20163,260,0702,14
20173,970,1152,90
Гелиос20163,320,0862,59
20173,820,1193,11

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

ГодТемпература, °CГТКЧерный зародыш, %
распространенностьразвитие
201617,80,729,53,6
201715,31,3620,812,9
Среднее16,51,0415,18,2
chelagro.ru
Фото:chelagro.ru
Черный зародыш зерна

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

КультураПовторностьЭнергия прорастания семян, %НСРВсхожесть семян, %НСР
здоровыебольныездоровыебольные

Озимая рожь 

(Марусенька)

1605631,9817637,5
253518272
350448674
Среднее 5450 8374 

Озимая пшеница

(Московская 39)

1917921,1948711,3
285789188
389819289
Среднее 8879 9288 

Озимая пшеница

(Донэко)

1868426,9938925,6
289869592
388829586
Среднее 8884 9189 
Ячмень (Беатрис)1433645,0766350,5
256427768
352407370
Среднее 5039 7567 
Ячмень (Гелиос)1403820,1736934,1
249336659
353397565
Среднее 4737 7164 

ТОП основных вопросов по защите семян озимых зерновых культур

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.).

Рис. Средние показатели скорости прорастания семян

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

СеменаКореньПроросток
длина, мммасса, гдлина, мммасса, г
Озимая рожь Марусенька
Здоровые129,10,08162,10,09
Больные135,50,09154,80,07
НСР38,80,0660,30,05
Озимая пшеница Московская 39
Здоровые138,20,11172,20,11
Больные124,10,10169,20,11
НСР38,60,0337,80,03
Озимая пшеница Донэко
Здоровые134,50,09197,20,10
Больные149,10,09198,80,11
НСР33,90,0138,30,03
Ячмень Беатрис
Здоровые141,10,16176,40,15
Больные137,40,15160,80,13
НСР35,90,0471,80,06
Ячмень Гелиос 
Здоровые125,10,17160,10,14
Больные127,20,15131,20,12
НСР52,40,0456,60,05

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

Выводы

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%.

© CIMMYT
Фото:© CIMMYT
Черный зародыш зерна
Литература
  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)).

Узнавайте первыми актуальные агрономические новости России и мира на наших страницах

Больше о сорняках, болезнях и вредителях

Всё о сорняках, болезнях и вредителях
VK_DMCA