Влияние фунгицидов на агрессивность и образование ооспор возбудителя фитофтороза картофеля и томата в Московской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.07, кандидат биологических наук Мамонов, Антон Геннадьевич

• Мамонов, Антон Геннадьевич
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Мамонов, Антон Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ И НОВИЗНА РАБОТЫ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Материалы.

2.2. Методы.

2.3. Полевые опыты.

2.4. Лабораторные опыты.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ.

3.1. Развитие фитофтороза на смежных посадках картофеля, обработанного фунгицидами, и томата.

3.2. Влияние различных концентраций фунгицидов на проявление агрессивности изолятов P. infestons in vitro.

3.3. Сравнение изолятов P. infestons, собранных с картофеля и томата в 2004, 2009, 2011 гг., по проявлению агрессивности на клубневых дисках различных сортов картофеля.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние фунгицидов на агрессивность и образование ооспор возбудителя фитофтороза картофеля и томата в Московской области»

Картофель - одна из наиболее ценных продовольственных культур в мире. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой (Саченко и др., 1994). Клубни картофеля содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14-22% крахмала, 1,4-3% белков, около 1% клетчатки, 0,2-0,3% жира и 0,8-1% зольных веществ. Картофель богат витаминами С, Вь В2, Вб, РР и минеральными веществами. Особенно богаты витаминами молодые клубни (Постников, Постников, 2006).

Картофель - культура разностороннего использования. Благодаря содержанию в клубнях крахмала, белка высокого качества и витаминов он является исключительно важным продуктом питания человека. В европейской кухне известно более 200 блюд из картофеля (Вавилов и др., 1986). Картофель используется как в свежем виде, так и для переработки на картофелепродукты (чипсы, картофель-фри, пюре), крахмал, спирт, а также на кормовые цели (Анисимов и др., 2009). Картофель занимает одно из первых мест по таким качественным показателям, как вкус, питательность и пригодность к переработке. Он превосходит все остальные сельскохозяйственные культуры по производству белка и преводсходит большинство культур по производству энергии (Van der Zaag, 1976). Выращивание картофеля имеет огромное значение для обеспечения питания людей во многих странах.

Картофель - хороший корм для скота. По переваримости органического вещества (83-97%) картофель, как и кормовые корнеплоды, стоит на первом месте среди растительных кормов. На корм используются клубни в сыром и запаренном виде, а также засилосованная ботва (Вавилов и др., 1986). Продукты переработки картофеля, такие как мезга и барда, также являются прекрасным кормом для скота и других видов домашних животных

Шпаар и др., 1999). При урожае 150 ц клубней и 80 ц ботвы с 1 га общая кормовая ценность картофеля составляет примерно 5500 кормовых единиц (Постников, Постников, 2006).

Картофель имеет также большое агротехническое и агроэкономическое значение. Почва после выращивания картофеля остается рыхлой и чистой от сорняков, поэтому он хороший предшественник для многих сельскохозяйственных культур: для всех зерновых, в том числе и для яровой пшеницы, кукурузы, зерновых бобовых; во многих районах страны картофель возделывается как парозанимающая культура и является предшественником озимых хлебов (Вавилов и др., 1986).

Расширение ареала выращивания картофеля в мире привело к накоплению большого числа вредных организмов, его поражающих. Огромные потери урожая картофеля наносятся бактериальными, грибными и вирусными болезнями, а также вредителями, которые приспособились к данной культуре.

На территории России картофель наиболее сильно поражают две основные болезнями - альтернариоз и фитофтороз. Ежегодные потери от них в случае возникновения эпифитотий могут достигать 40% и 70% соответственно (Смирнов, 2001). Поэтому для получения высоких урожаев картофеля необходима интегрированная система защиты современного уровня, которая обеспечивала бы профилактику и подавление всего комплекса вредоносных организмов. Она должна включать в себя последние достижения в области изучения биологических особенностей развития патогенов, комплекс организационно-хозяйственных и агротехнических мероприятий (Антоненко, 2012).

В сортах картофеля известно 11 генов вертикальной устойчивости, первые 4 встречаются только в отдельных сортах, а остальные имеются только в гибридах дифференциаторах. На рынке преобладают в большинстве случаев высокоурожайные восприимчивые сорта картофеля. Однако известные сорта картофеля значительно отличаются по уровню полевой устойчивости. Напротив, у полевых популяциях патогена имеются расы с любыми комбинациями 11 генов вирулентности. Таким образом, на первый план выходит взаимодействие горизонтальной устойчивости сортов картофеля и агрессивности как отдельных изолятов так и целых полевых популяций Phytophthora infestans (Mont.) de Вагу.

Для сдерживания развития фитофтороза и минимизации потерь урожая необходимо грамотное применение химических средств защиты растений. Вследствие значительных отличий оомицетов от истинных грибов в химическом составе, ультрастуктуре и метаболизме системные фунгициды, применяющиеся для защиты растений от многих грибных болезней, для оомицетов неэффективны. Поэтому в химической защите от фитофтороза использовали многократные (до 12 раз за сезон) опрыскивания контактными препаратами. Революцию в химической защите от фитофтороза совершили фениламиды, токсичные для оомицетов и системно передвигающиеся в растениях. Однако повсеместное их применение быстро привело к накоплению в грибных популяциях резистентных к фениламидам штаммов (Davidse et al., 1981), что усложнило применение защитных мероприятий. Вместе с тем, P. infestans является практически единственным псевдогрибным паразитом умеренного пояса, вред которого невозможно нейтрализовать нехимическими мероприятиями в условиях органического фермерства (VanBruggen, 1995).

В России картофель возделывали в крупных хозяйствах и личных приусадебных хозяйствах (ЛПХ), эта традиция сформировалась и развилась еще в первой половине двадцатого века - суровые годы после Октябрьской революции и Великой Отечественной войны. После распада СССР стали развиваться и крестьянские фермерские хозяйства (КФХ), по объемам сопоставимые с ЛПХ или несколько превышающие их. Очень часто эти разные хозяйства соседствовали друг с другом. В 1990-е годы на долю ЛПХ приходилось порядка 85% всех посадок картофеля, тогда как в настоящее время около 60% картофеля выращивается в агрохолдингах. Однако оставшиеся 40% посадок картофеля все же приходятся на ЛПХ и мелкие КФХ, сопоставимые по размерам. В силу особенностей данных форм земельной собственности существует ряд проблем, связанных с безопасным выращиванием картофеля и томата.

Во-первых, это небольших размеры участков в ЛПХ и нередко в КФХ (Филиппов, 2012). В связи с этим практикуется выращивание картофеля и томата в непосредственной близости друг от друга. Помимо этого, томаты часто выращиваются в пленочных теплицах, что не обеспечивает практически никакой пространственной изоляции посадок картофеля и томата. При этом известен и доказан факт того, что плоды томата являются основным источником высокоагрессивной инфекции и местонахождением ооспор P. infestans (Смирнов, 2003b). Данные факторы способствуют тому, что томаты, пораженные фитофторозом, становятся опаснейшим источником инфекции для посадок картофеля (Дьяков, Еланский, 2007).

Во-вторых, это отсутствие правильного культурооборота (Филиппов, 2012). Ввиду того, что ЛПХ и КФХ имеют небольшие размеры, то научно обоснованный культурооборот является нерентабельным и часто невозможным для владельцев таких участков. У дачника или владельца небольшого КФХ, получающего прибыль в летний сезон за счет продажи картофеля и томатов, обычно нет технических средств и возможности к выращиванию промежуточных культур, таких как озимые зерновые.

В-третьих, это неграмотное использование средств защиты растений. Владельцы ЛПХ и мелких КФХ зачастую используют одни и те же препараты против фитофтороза на картофеле в течение нескольких лет, не соблюдая сроки обработки, а также требования FRAC (Fungicide Resistance Action Committee) к антирезистентной стратегии, регламентирующей применение фениламидов. Обработки же томатов обычно не проводятся вовсе, ввиду того, что при таких обработках раствор фунгицида попадает напрямую на плоды, идущие в пищу, тогда как на картофеле обработке подвергается только ботва.

Данные проблемы создают очень благоприятные условия для переноса высокоагрессивных штаммов Р. {гг[е51ат с растений томата на картофель (Смирнов, 2010).

Важнейшими свойствами возбудителя фитофтороза являются проявление его агрессивности и образование ооспор (Апрышко, 2012). И несомненно фунгициды оказывают существенное влияние на проявление этих свойств. Этому аспекту исследований фитофтороза картофеля и томата посвящена наша работа. Нам представляется необходимым исследовать биологию (жизненный и инфекционный циклы) возбудителя фитофтороза в условиях смежных посадок картофеля и томата, уточнить потенциальную вредоносность патогена для производственных посадок картофеля.

АКТУАЛЬНОСТЬ И НОВИЗНА РАБОТЫ

Актуальность данной работы можно представить двумя основными тезисами.

1. Проблема фитофтороза в условиях смежных посадок картофеля и томата в ЛПХ.

В связи со спецификой отечественных приусадебных хозяйств зачастую посадки томата и картофеля либо соседствуют между собой, либо территориально пересекаются. Из-за их поражения фитофторозом в настоящее время проблема смежных посадок картофеля и томата на территории ЛПХ встает очень остро: в условиях Московского региона необходимо оценить вредоносность томатного очага инфекции (с учетом биологических особенностей патогена) для картофельных посадок.

2. Влияние фунгицидиых обработок картофеля на развитие фитофтороза при смежных посадках картофеля и томата.

Грамотное применение фунгицидов позволяет максимально снизить поражение посадок картофеля фитофторозом. Очень важно подобрать оптимальные фунгициды, позволяющие максимально защитить картофель в условиях ЛПХ, добиться снижения агрессивности патогена. Вместе с тем следует не забывать, что сведение к минимуму фунгицидных обработок является на данный момент очень важной задачей в связи с тенденцией к биологизации земледелия.

Научная новизна

Впервые проведено сравнение агрессивности картофельных и томатных изолятов на сортах картофеля с разным типом спелости и разной заявленной устойчивостью к фитофторозу.

2. Произведен анализ причин и факторов, оказывающих влияние на первичное проявление фитофтороза на картофеле и томате.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИСЛЕДОВАНИЙ Цель исследований

Оценка влияния фунгицидов на агрессивность и образование ооспор Р. т/е$1ат на картофеле и томате в условиях Московской области.

Задачи

1. Изучить влияние фунгицидов Ридомил Голд МЦ, Ширлан, Курзат Р, Танос на агрессивность и образование ооспор полевых популяций Р. infestans на картофеле и томате.

2. Сравнить показатели агрессивности изолятов Р. т/ез1ат, выделенных с картофеля и томата.

3. Уточнить значение основных факторов, влияющих на первичное проявление фитофтороза на картофеле и томате.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 3-м Всероссийском симпозиуме «Физиология трансгенного растения и фундаментальные основы биобезопасности» (октябрь 2010 г.), на Всероссийском симпозиуме «Растение и стресс» (ноябрь 2010 г.), на 4-й международной научной конференции «Микология, микотоксикозы и микозы» (апрель 2011 г., Сербия, г. Нови Сад), на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева (июнь 2011 г.).

Публикации. По материалам работы опубликовано 8 научных работ -три - в журналах из списка ВАК и одна - в зарубежном издании.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов и библиографического списка. Общий объём рукописи 190 стр., содержит 41 таблицу, 37 рисунков. Список литературы состоит из 240 источников, в том числе 123 - на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Плодоводство, виноградарство», Мамонов, Антон Геннадьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенными исследованиями мы подтвердили, что популяции Р. infestans с томата чаще всего более агрессивны и вредоносны и несут в себе большой потенциал для поражения картофеля в смежных с ним посадках (Еланский, 2012). Нельзя утверждать, что томатные популяции являются самыми вредоносными, но вне всяких сомнений они достаточно агрессивны и на картофеле. Применение фунгицидов на картофеле в ЛПХ в условиях смежных посадок картофеля и томата хоть и способно подавить инфекцию, снизить ее агрессивность, но не полностью и только в случае наступления неблагоприятных для возбудителя фитофтороза климатических условий. В случае, если в течение вегетационного сезона складываются условия, благоприятные для возбудителя, влияние фунгицидов становится не столь значимым, и полевые популяции довольно в значительной степени сохраняют потенциал агрессивности.

Факт того, что поражение растений томата происходит раньше, чем поражение картофеля, подтверждается не вполне. В конкретных ситуациях это может зависеть от инфекционного фона, от наличия гибридных ооспор, от климатических условий и, безусловно, от зараженности семенного материала томата и картофеля.

В этой связи в целом мы подтверждаем очень высокую вредоносность томатных популяций Р. т/ея1ат и их потенциальную опасность для посадок с картофеля. Инокулюм с томата может играть значительную роль при заражении посадок картофеля, наши данные это прямо и косвенно подтверждают. Но в ряде случаев не следует и преувеличивать степень этой опасности: иногда в современных условиях (2012 г.) агрессивность томатных изолятов может быть низкой, а проявление фитофтороза на томате может быть довольно слабым и запаздывать по сравнению с проявлением болезни на посадках картофеля. Это может быть связано с уменьшением выращивания томата в ЛПХ, в том числе и при смежных посадках с картофелем. При такой тенденции возможно ослабление первичной инфекции, в том числе и в виде ооспор, которые в период 1990-ых и начала 2000-ых годов активно формировались в плодах томата при довольно интенсивном выращивании этой культуры в ЛПХ в этот период.

Современные фунгициды, использованные в работе, показали свою эффективность, в том числе и в условиях смежных посадок картофеля и томата. Однако есть основания полагать, что наметилась тенденция к возникновению резистентности возбудителя к таким популярным препаратам как Ширлан и Ридомил Голд МЦ (их действующим веществам). Их применение в отдельных случаях было малоэффективно и не способствовало снижению поражения фитофторозом и прибавке урожая. Притом популяции Р. т/е$1ат в случае обработки картофеля этими препаратами не показывали должного снижения агрессивности и способности к размножению. В противовес этому более новые фунгициды Танос и Курзат Р с другим действующим веществом очень хорошо себя показали и способствовали снижению агрессивности популяций даже при условии смежных посадок картофеля и томата, способствующих усилению общей инфекционной нагрузки патогена. Фунгициды Танос и Курзат Р также показывали более высокие показатели биологической эффективности и давали большую прибавку урожая, чем фунгициды Ширлан и Курзат Р.

К сожалению, рассмотренная выше проблема не имеет в современных условиях окончательного решения. Она недооценивается. Это создает опасность для крупных картофелеводческих хозяйств, чьи посадки картофеля нередко граничат с сектором ЛПХ. В этой связи агрономам следует иметь в виду, что участки со смежными посадками картофеля и томата могут иметь значительный инфекционный фон по фитофторозу, представляющий собой серьезный источник инфекции. В таких случаях граничные участки крупных полей нуждаются в дополнительной защите, дополнительных превентивных обработках от фитофтороза.