Горох — ценная продовольственная и кормовая культура, которая произрастает почти во всех почвенно-климатических зонах Российской Федерации, по сравнению с остальными зернобобовыми. Посевные площади гороха на территории Ульяновской области составляют около 11 тыс.га. Благоприятные почвенно-климатические условия региона позволяют получать сравнительно высокий урожай семян — до 30 ц/га и более, однако достижение таких показателей затрудняется из-за повреждения и поражения вредными организмами, недобор урожая от которых может варьировать от 10 до 80 % [14].
Современная защита растений предусматривает систему многообразных экологически, экономически и токсикологически допустимых методов, поддерживающих численность вредных организмов ниже экономического порога вредоносности.
Агротехнический метод наиболее рационально совмещает вопросы защиты растений от сообществ вредных организмов в общей технологии возделывания гороха с экологически безопасной охраной окружающей среды. Развитие химического метода борьбы с вредными организмами базируется на принципах постоянного совершенствования эффективности, экологичности, избирательности и экономичности средств защиты в целях сохранения безопасности окружающей среды [15].
Следует отметить, что вредные организмы гороха имеют большое хозяйственное значение, в связи с чем потенциальные потери урожая этой культуры оцениваются от 40 до 60 % и значительно ухудшается качество продукции [2].
Актуальность. Использование качественного семенного материала обеспечивает стабильный и высокий урожай такой важной зернобобовой культуры, как горох. Возбудители многих болезней растений способны инфицировать семена, приводить к снижению их посевных качеств. Кроме того, больные семена могут быть источником инфекции. Поэтому знания симптоматики болезней семян, а также методов диагностики патологий — важная составляющая для фитопатологической экспертизы семян, по результатам которой проводят комплекс мероприятий по улучшению качества семенного материала.
Научная новизна заключается в том, что проведена фитопатологическая оценка семян гороха овощного применительно к условиям Ульяновской области, определены наиболее эффективные препараты для предпосевного протравливания семян гороха с целью снижения поражения растений болезнями.
Гипотеза: семенной материал, приобретенный в специализированных магазинах, не содержит патогенных микроорганизмов и не нуждается в дополнительной предпосевной обработке.
Объект исследования: семенной материал гороха овощного ( Pisum sativum L.) сорта Фокор.
Предмет исследования: патогенные микроорганизмы бактериального и грибкового происхождения — бактерии родов Pseudomonas и Xanthomonas и грибы родов Alternaria, Ascochyta и Mucor.
Цель проекта: выявить видовой состав патогенных микроорганизмов семян гороха.
Задачи проекта:
– провести фитопатологическую экспертизу семян гороха;
– определить зараженность семян болезнями в соответствии с ГОСТ 12044–93;
– определить стратегию защиты посевного материала от вредных микроорганизмов.
Методы исследования:
– обзор литературы;
– биологический метод выявления зараженности семян болезнями (Анализ семян во влажной камере);
– анализ зараженности семян болезнями в соответствии с ГОСТ 12044–93 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями;
– микроскопирование;
– обработка результатов;
– определение стратегии защиты семян и посадочного материала от патогенных микроорганизмов.
Диагностика болезней семян гороха
Интенсивное применение химических средств защиты растений ведет к обеднению микробиологического состава почвы, снижению ее антифитопатогенного потенциала (супрессивности) и накапливанию инфекционных возбудителей заболеваний в ней. К ним относятся различные виды фузариев, альтернария, аскохита и другие [13].
Аскохитоз (Ascochyta pisi Lib., A. Pinodes Jones) поражает листья, стебли и бобы. Его вредоносность выражается в снижении всхожести семян, гибели молодых проростков и всходов, в разрушении хлорофиллоносной паренхимы тканей, недоразвитости семян, что приводит к потере до 50 % зерна. Источником инфекции являются семена и растительные остатки, на поверхности которых гриб сохраняется в виде мицелия и пикнид. Хламидоспоры в почве длительный период (3–4 года) не теряют своей жизнеспособности [14].
Альтернариоз гороха вызывают грибы из класса Аскомицеты ( Ascomycetes ). Гриб проявляет свои паразитические качества на поврежденных и ослабленных растениях. Активное развитие гриба происходит на растительных остатках, при этом образуется бархатистый налет оливкового цвета, который представляет собой конидии и мицелий. Конидии черно-бурые или оливковые, обратнобулавовидные, с одной продольной и 3–6 поперечными перегородками, 30–50х4–18 мкм, могут формировать распадающиеся цепочки. В течение вегетационного периода распространение гриба происходит с помощью конидий. Источниками инфекции являются зараженные остатки растений и семена [7].
Бактериальный ожог гороха — бактериоз ( Pseudomonas syringae pv . pisi ( Sackett ) Young et al .) вызывает сосудистое заболевание гороха. Патоген поражает все наземные части растения (стебли, черешки, листья, прилистники, бобы). На листьях, стеблях и бобах формируются коричневые округлые пятна с темным центром, который окружен широкой каймой. Пятна желтые, округлые, слабо вдавленные на семенах. Бактерии проникают в сосудистые пучки и вызывают увядание. Сочетание жаркой погоды с обильными росами или затяжными дождливыми периодами способствует распространению и повышенной вредоносности. Первичная инфекция выживает в пораженных растительных остатках и в семенах гороха до следующего сезона [1].
Возбудители фузариоза ( Fusarim spp.) могут поражать растения на протяжении всего периода вегетации — от прорастания семян до полной спелости. В фазе всходов наблюдается загнивание корневой шейки, корней и семядолей. Больные растения отстают в росте, вянут и при сухой погоде быстро засыхают. Ежегодные потери зерна от корневых гнилей составляют 10–25 %.
Второй критической фазой развития растений гороха по отношению к возбудителям фузариоза является цветение — начало плодообразования. В этот период наиболее сильно проявляется фузариозное увядание, которое вызывается в основном F. oxysporum f. pisi. При трахеомикозном увядании рост растений подавляется, листья и верхушки стеблей желтеют и скручиваются. Сосуды пораженных растений приобретают светло-оранжевый или красно-коричневый цвет, что очень заметно на поперечном срезе стебля. Ослабленные растения практически не образуют клубеньков, снижая тем самым свою азотонакопительную функцию.
Фузариоз может также поражать бобы и семена в них, проявляясь в виде белого или розового налета мицелия гриба на пораженных органах.
Пораженные семена при созревании становятся мелкими, морщинистыми, их всхожесть и энергия прорастания существенно снижаются [14].
Зараженность семян приводит к снижению энергии прорастания и падению их всхожести; гибели или поражения корневой системы всходов; заражению микотоксинами; уменьшению количества продуктивных стеблей.
Посев зараженными семенами влечет передачу болезни на растения в период вегетации и тем самым создает очаги, которые обусловливают инфицирование (заражение) нового урожая. Кроме того, проростки и первичные корни имеют нежные покровы, через которые легко проникают возбудители заболеваний, сохраняющиеся в почве [6].
Высокое качество семян — одно из основных агрономических требований, обеспечивающее получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур [12]. Современная защита растений предусматривает систему многообразных экологически, экономически и токсикологически допустимых методов, поддерживающих численность вредных организмов ниже экономического порога вредоносности.
Фитопатологическая экспертиза семян — это определение в лабораторных условиях количественного и качественного состава патогенов, передающихся с посевным материалом.
Знание патологии семян и методов их санитарного анализа дает возможность предупреждения распространения новых патогенных агентов с семенами, избежать появления заражений в почве и потерь урожая [9].
Методика исследований
Биологический метод выявления зараженности семян болезнями
(Анализ семян во влажной камере)
Для нахождения и идентификации патогена используются различные методы, определения зараженности болезнями семян. Биологический метод выявления зараженности семян болезнями применяют для выявления внешней и внутренней зараженности семян болезнями. В своей работе мы применили биологический метод выявления зараженности семян болезнями. Данный метод основан на стимуляции развития и роста микроорганизмов в зараженных семенах. Зараженность семян мы определяли при проращивании их во влажной камере на фильтровальной бумаге. Преимущество данного метода состоит в том, что по результатам четко видно, какая инфекция и в какой степени присутствует на поверхности и внутри семян.
Подготовка и проведение анализа
Материалы, оборудование и реактивы: семена гороха овощного ( Pisum sativum L.) сорт: Фокор, чашки Петри, стеклянные стаканы, фильтровальная бумага, пипетки, пинцеты, пластиковый бокс, свежекипяченая вода, 1 %-ным раствор перманганата калия, этиловый спирт.
Перед фитоанализом все оборудование тщательно помыли, высушили и продезинфицировали этиловым спиртом.
Пластиковый бокс для проращивания семян мы тщательно помыли горячей водой с моющими средствами и продезинфицировали 1 %-ным раствором марганцовокислого калия и обработали этиловым спиртом.
На дно чашек Петри поместили фильтровальную бумагу в два слоя (приложение, рис. 1. б), которую затем увлажнили с помощью пипетки, слегка приоткрывая при этом с одного края крышку чашки. Увлажнение считают нормальным, если при наклоне чашки с марлевых кружочков или фильтровальной бумаги стекает несколько капель воды.
Из семян основной культуры нами были отобраны три рабочие пробы по 25 семян. Пинцетом разложили семена на ложе на расстоянии 1–2 см друг от друга в зависимости от их крупности. Закрытые Чашки Петри, с заложенными в них семенами поместили в пластиковый бокс для проращивания, которые оставили в темноте при переменной температуре 22–25 °С. В соответствии с ГОСТ 12044–93 на шестые сутки мы провели осмотр семян.
Анализ зараженности семян гороха болезнями
При проращивании семян во влажной камере заболевания, вызываемые бактериями, выявляют по размягчению и ослизнению тканей семени. Заболевания, вызываемые грибами на проросших и не проросших семенах, проявляются в виде пятен различной формы и окраски, налета грибницы, пикнид, уродливости, деформации или отмирания частей проростков.
Виды болезней семян гороха, выявляемые при проращивании во влажной камере: аскохитоз, бактериоз, альтернариоз, фузариоз и плесень.
Признаки бактериоза (возбудитель — бактерии родов Pseudomonas и Xanthomonas ): на семенах мы обнаружили эксудат желтого цвета.
Признаки альтернариоза (возбудитель — грибы рода Alternaria): на семенах наблюдали образование бархатистого войлока темно-серого цвета, состоящего из конидий гриба.
На семенах, пораженных аскохитозом (возбудитель — грибы рода Ascochyta) мы наблюдали загнивание ростка, иногда, при сильном поражении семена не прорастали.
Семена, пораженные фузариозом (возбудитель — грибы рода Fusarium), покрытые хорошо развитым пушистым белым или розово-белым мицелием, с тонкими серповидно-удлиненными конидиями нами обнаружены не были.
Также в двух пробах на некоторых семенах нами была обнаружена плесень ( возбудитель — грибы рода Mucor ) . Признаки плесени проявлялись в виде пушистого налета, белого цвета с темными точками. При увеличении мы наблюдали легко различимые одиночные спорангиеносцы.
Микроскопирование
Материалы и оборудование: культуры патогенных микроорганизмов, световой микроскоп Микромед С-13, предметные и покровные стекла, пипетки, свежекипячёная вода.
Для контроля правильности идентификации патогенов применили метод микроскопирования, который позволил установить родовую принадлежность грибов-возбудителей Alternaria и Ascochyta .
Результаты исследований
Данные анализа семян мы занесли в рабочую карточку. По каждой из трех проб подсчитали количество семян, зараженных каждой болезнью, и общее количество зараженных семян (Таблица 1). Далее мы высчитали средневзвешенный процент зараженности семян.
Средневзвешенную зараженность семян (Х) в % мы вычисляли по формуле:
Х = (N1*Z1+ N2*Z2+ N3*Z3)/(N1+N2+ N3);
Таблица 1
Результаты анализа семя гороха
|
№ пробы |
I |
II |
III |
Итого |
||||||
|
Проанализировано семян |
25 |
25 |
25 |
75 |
||||||
|
Заражено семян (N) |
10 |
12 |
18 |
40 |
||||||
|
Общий % заражения |
суммарный (Z)/ средневзвешенный (X) |
40 |
48 |
72 |
56 , 8 |
|||||
|
В том числе по болезням |
альтернариоз |
заражено семян |
6 |
6 |
9 |
21 |
||||
|
% |
24 |
24 |
36 |
28 |
||||||
|
аскохитоз |
заражено семян |
4 |
4 |
3 |
11 |
|||||
|
% |
16 |
16 |
12 |
15 |
||||||
|
бактериоз |
заражено семян |
0 |
1 |
3 |
4 |
|||||
|
% |
0 |
4 |
12 |
5 |
||||||
|
фузариоз |
заражено семян |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||
|
% |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||
|
плесень |
заражено семян |
0 |
1 |
3 |
4 |
|||||
|
% |
0 |
4 |
12 |
5 |
||||||
Выводы и рекомендации
В ходе исследования нами были сделаны следующие выводы:
– при проращивании семян гороха во влажной камере выявлены следующие болезни:альтернариоз, аскохитоз, бактериоз и плесень. Средневзвешенная зараженность семян составила 56,8 %.
– видовой состав патогенных микроорганизмов семян гороха овощного ( Pisum sativum L.) сорта Фокор составили следующие возбудители: бактерии родов Pseudomonas и Xanthomonas, грибы родов Alternaria, Ascochyta и Mucor;
– семенной материал, полученный от своего урожая или приобретенный в специализированных магазинах, не является защищенным от патогенных микроорганизмов и нуждается в предпосевной обработке — протравливании.
– гипотеза опровергнута.
Определение стратегии защиты семян и посадочного материала от патогенных микроорганизмов
Высокий и качественный урожай гороха практически невозможно получить без обработки семян протравителями и посевов пестицидами. Выбор протравителя должен быть основан на результатах фитоэкспертизы семян. На основании фитоэкспертизы семян принимают решения о необходимости протравливания (при зараженности семян комплексом фитопатогенов более 15 %), а на основании таксономического состава патогенов подбирают наиболее эффективный протравитель по семенам [3].
Протравливание семян — это важнейший этап в технологии возделывания позволяющий с небольшими затратами защищать культуру от семенной и почвенной инфекции, не только в стадии прорастания, но и в течение последующих этапов роста и развития. Зараженные семена имеют пониженную энергию прорастания и всхожесть, растения из сильно зараженных семян часто совсем не развиваются или бывают ослабленными, низко продуктивными. Кроме того, больные семена создают очаги инфекции, от которых заражаются здоровые, в первую очередь, соседние растения [11].
Подготовка семенного материала, а также выбор правильного протравителя — это возможность не допустить развитие болезни и получить хорошие здоровые всходы [10].
Для правильного выбора препарата необходимо знание биологии возбудителя. Уничтожить инфекцию, сохраняющуюся на поверхности семян, под пленкой, а также предупредить проникновение её из почвы можно с помощью контактных протравителей.
Действующее вещество протравителя должно соответствовать видовому составу фитопатогенных грибов, найденных при исследовании семян; выбранный препарат должен не только контролировать семенную инфекцию, но и на стадии прорастания защитить их от почвенной инфекции; продолжительность защитного действия протравителя должно быть максимально длительным.
В настоящее время предлагается сравнительно небольшой набор химических фунгицидов (Скарлет, Винцит, Виннер, ТМТД) для защиты гороха от возбудителей аскохитоза, плесневения семян и корневых гнилей. Инсектицидные протравители для защиты ряда культур от комплекса почвообитающих и наземных вредителей на горохе не зарегистрированы. В порядке эксперимента мы использовали два инсектицидных протравителя — Табу и Круйзер в смеси с фунгицидами.
Так, по результатам исследований, проведенным сотрудниками Всероссийского НИИ защиты растений МСХ РФ в 2014–2015 гг. на сорте гороха Фокор, установлено, что использование смесей Скарлет, 0,4 л/т + Круйзер, 0,8 л/т и ТМТД, 6 л/т + Табу, 0,8 л/т при протравливании семян способствовало повышению всхожести на 8,3–11,7 % по отношению к контролю и на 4,2–8,6 % по сравнению с раздельным применением препаратов [14].
Рекомендации
- При протравливании семян использовать разрешенные препараты согласно справочнику пестицидов и агрохимикатов 2022 [8].
- Перед посевом вносить в почву фосфорно-калийные удобрения.
- Соблюдать ранние сроки посева.
- Использовать смешанные посевы гороха с бобами, рыжиком, горчицей, что предотвратит полегание гороха и снизит и его зараженность аскохитозом.
- Своевременно убирать горох с последующим просушиванием.
- Убирать все послеуборочные остатки с последующей глубокой вспашкой.
Заключение
Высокое качество семян является одним из основных агрономических требований, обеспечивающих при прочих оптимальных условиях получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Семена зернобобовых культур служат источником распространения таких опасных заболеваний как корневые гнили, аскохитоз, бактериоз и другие пятнистости.
Кроме того, проростки и первичные корни имеют нежные покровы, через которые легко проникают возбудители заболеваний, сохраняющиеся в почве.
Преобладание в природе скрытой формы поражения семян затрудняет всестороннюю оценку их посевных качеств, что может отрицательно сказаться на ведении семеноводства. В связи с этим большое значение в повышении качества семян имеет предварительная диагностика зараженных семян, которая имеет исключительно важное значение наравне с определением всхожести семян.
Подготовка семян сельскохозяйственных культур к посеву должна начинаться с обязательного проведения фитопатологической экспертизы семян, которая включает в себя микробиологический анализ состава грибных и бактериальных фитопатогенов.
Имея данные о составе возбудителей, степени зараженности семян можно правильно и дифференцированно выбрать протравитель для каждой конкретной партии семян.
Одним из основных способов защиты семенного материала является предпосевное протравливание семян. Этот прием защищает растение не только на стадии прорастания, но и в течение последующих этапов роста и зачастую может отодвинуть срок последующих опрыскиваний. Протравливание следует рассматривать как обязательный прием по агротехнике возделывания зерновых и зернобобовых культур.
Литература:
- Афонин А. Н.; Гринн С. Л.; Дзюбенко Н. И.; Фролов А. Н. Агроэкологический Атлас России и сопредельных государств: сельскохозяйственные растения, их вредители, болезни и сорняки. [Версия 1.0]. 2006.
- ГОСТ 12044–93 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями.
- Денисенко Ю. Ю., Заостровных В. И. Биологические особенности вредных организмов на посевах гороха в условиях Кемеровской области // Наука и студенты: новые идеи и решения: сб. материалов XIII внутривузовской научно-практической конференции (г. Кемерово, 12 апреля 2014 г.); Кемеровский ГСХИ. — Кемерово: Издание ИИО Кемеровского ГСХИ, 2014. — С. 21–24., с. 21.
- Задорин А. Д. Эколого-генетические основы создания сортов зернобобовых и крупяных культур / А. Д. Задорин, В. С. Сидоренко // Вопросы физиологии селекции и технологии возделывания сельскохозяйственных культур. — Орел, 2001. — С. 83.
- Кирик М., Піковський М. / Діагностика хвороб насіння гороху та сої// Пропозиція. — 2017. — № 1. — С. 116–120
- Торопова Е. Ю., Порсев И. Н., Купцевич Н. А. Фитоэкспертиза семян как фактор оптимизации технологии посева зерновых колосовых культур и льна в Курганской области // Вестник Курганской ГСХА. 2012. — № 2(2). — С. 37–40., с. 39.
- Агроэкологический атлас России и сопредельных государств: сельскохозяйственные растения, их вредители, болезни и сорняки http://www.agroatlas.ru/ru/index.html (10.01.2022г.)
- Онлайн справочник пестицидов и агрохимикатов 2022 https://www.agroxxi.ru/goshandbook (10.01.2022г.)
- http://ab-centre.ru/page/selskoe-hozyaystvo-ulyanovskoy-oblasti (10.01.2022г.)
- http://agrotek.com/lab/examination-seeds/ (10.01.2022г.)
- http://gov.cap.ru/Content/orgs/GovId_685/signalizacionnooe_soobschenie_№ 1.pdf (10.01.2022г.)
- http://rsc05.ru/index.php/news/506–2019–01–19–06–20–26.html (10.01.2022г.)
- http://rudnya-tribuna.ru/news/media/2018/9/2/fitoekspertiza-semyan-zalog-zdorovogo-urozhaya/ (03.01.2022г.)
- http://vfermer.ru/rubrics/zaschita-rasteniy/zaschita-rasteniy_1306.html (10.01.2022г.)
- https://www.syngenta.kz/news/zernovye/semennaya-infekciya-zernovyh-kultur (10.01.2022г.)
