Использование сортосмешанных посевов в защите озимой пшеницы от бурой ржавчины

ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ

doi: 10.24411/0044-3913-2020-10510 УДК 632.938

Использование сортосмешанных посевов в защите озимой пшеницы от бурой ржавчины*

СЧ О СЧ 1Л

Г. В. ВОЛКОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: galvol.bpp@yandex.ru) О. А. КУДИНОВА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник О. Ф. ВАГАНОВА, научный сотрудник

Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений, Краснодар, п/о 39, 350039, Российская Федерация

Исследования проводили с целью изучения эффективности двухкомпонент-ной смеси в различных соотношениях сортов озимой пшеницы в ограничении развития бурой ржавчины. Эксперименты выполняли в Краснодарском крае в 2017-2019 гг. Метеоусловия в годы исследований были в целом благоприятными для развития заболевания. Смесь формировали из двух сортов озимой пшеницы - Лауреат (устойчив (Я) к бурой ржавчине) и Краснодарская 99 (восприимчив (S) к Р. triticina). При посеве семена сортов смешивали в соотношении 1Яи 4Я:^, а также высевали в чистом виде. Во все годы исследований, несмотря на высокий инфекционный фон развития болезни на восприимчивом сорте (от 44 % до 76 %), на сорте Лауреат оно не превышало 5 %. При соотношении сортов 1Я:^ развитие болезни снизилось до 12...19 %, а в варианте 4Я:^ - до 8,2.4,5 %. Биологическая эффективность изучаемого агро-приема во всех вариантах сортосмесей была высокой (56,8.94,0 %). Прибавка урожая, по сравнению с контролем, при соотношении сортов 1Яменялась по годам в диапазоне от 2,2 до 18,0 %. В варианте 4Яона была значительно выше (от 22,9 до 30,8 %). Для снижения развития бурой ржавчины в посевах озимой пшеницы в производственных условиях можно рекомендовать выращивание смеси устойчивых и восприимчивых сортов (типа Лауреат и Краснодарская 99) в соотношении 4Я:^.

Для цитирования: Волкова Г. В., Кудинова О. А., Ваганова О. Ф. Использование сортосмешанных посевов в защите озимой пшеницы от бурой ржавчины // Земледелие. 2020. № 5. С. 38-40. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10510.

По данным экспертно-аналитичес-кого центра агробизнеса, Краснодарский и Ставропольский край, а также Ростовская область входят в топ-3 регионов по валовому сбору озимой пшеницы в России, их доля в 2018 г составила суммарно 35 % от общероссийского объема производства [1]. Бурую ржавчину (возбудитель Риоа1п1а triticina Erikss.) относят к значимым болезням пшеницы в этих регионах, что связано с рядом факторов: большие площади возделывания пшеницы, благоприятные для патогена климатические условия юга России, близость к генетическому центру происхождения пшеницы [2]. Обработка фунгицидом - эффективный метод контроля болезней [3], но в связи с тенденцией к экологизации сельского хозяйства, в последние годы особое внимание уделяют биобезопасным методам контроля фитопатогенов [4]. Использование сортосмешанных посевов не только экологически безопасно, но и экономически эффективно. Принцип метода заключается в смешивании семян двух сортов, один из которых устойчив к патогену, а другой восприимчив к нему. Таким образом увеличивается генетическое разнообразие посевов монокультуры и вредоносность заболевания снижается. Происходит это благодаря пространственной изоляции восприимчивых растений, а также барьерному эффекту, обеспечиваемому устойчивыми растениями,

*Исследования выполнены согласно Государственному заданию № 075-00376-19-00 Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме № 0686-2019-0008.

заполняющими промежутки между восприимчивыми [5, 6]. Тем не менее, для предотвращения отбора сложной расы патогена и поддержания потенциальной урожайности, рекомендуется регулярно менять состав смеси с использованием новых устойчивых и высокоурожайных сортов [7].

Самая ранняя работа о возможности использования неоднородности культур для контроля болезней принадлежит Tozzetti, который в восемнадцатом веке наблюдал сокращение ржавчины в смесях пшеницы и овса [8]. В последние годы с целью контроля фитопатогенов смеси используют в посевах пшеницы, ячменя, овса, риса, соевых бобов, картофеля, нута, масличного рапса, полевого гороха, хлопка, трав и различных древесных культур [9]. Использование сортосме-шанных посевов пшеницы помогает справляться не только с биотическими, но и с абиотическими стрессами [10, 11, 12]. При этом исследователи экспериментируют с выбором эффективного соотношения компонентов, пробуя различные варианты. Например, в Непале двухкомпонентная сортосмесь озимой мягкой пшеницы в соотношении снижала вредоносность желтой ржавчины с последующим увеличением урожайности [13]. По данным исследователей из Бразилии, с помощью двухкомпонент-ной сортосмеси в аналогичном соотношении удалось уменьшить развитие нескольких болезней пшеницы -бурой ржавчины, желтой пятнистости листьев и мучнистой росы [14]. В России такие работы немногочисленны [15], одними из первых их начали сотрудники ВНИИ биологической защиты растений. В ходе многолетних исследований, учеными института уже отработан методический подход в части подбора и соотношения смеси сортов. Показана эффективность двухкомпонентных сортосмесей для снижения развития бурой ржавчины, пиренофороза и других болезней пшеницы [16, 17]. Однако в связи с постоянной сортосменой в регионе и потерей устойчивости районированными генотипами, необходимо продолжать такие исследования с новыми сортами озимой пшеницы.

Цель исследований - изучить эффективность использования двух-компонентной смеси новых сортов озимой пшеницы в различных соотношениях для ограничения развития бурой ржавчины.

Рисунок. Инфекционный питомник Р. МНста: А— общий вид; Б — пораженное растение.

Для ее достижения решали следующие задачи: подбор сортов озимой пшеницы с различной устойчивостью к патогену и сходными фенотипи-ческими характеристиками; анализ биологической и хозяйственной эффективности использования двух-компонентных сортосмесей озимой пшеницы против бурой ржавчины в различных соотношениях.

Исследования проводили на опытном поле ВНИИ биологической защиты растений в 2017-2019 гг. Почва типичная для центральной зоны Северо-Кавказского региона - чернозем выщелоченный. В пахотном слое почвы (0...20 см) содержание гумуса (по Тюрину, ГОСТ 26213-94) составляет 3,39 %, общего азота - 0,20 %, подвижного фосфора (по Чирикову, ГОСТ 26204-91) и калия (по Мачигину, ГОСТ 26205-91) - 18,2 и 30,6 мг/100 г соответственно. Мощность гумусового горизонта - 80.150 см, реакция почвы слабокислая - 5,5.6,5 ед. рН, гидролитическая кислотность - 2.4 мг-экв./100 г почвы, степень насыщения почвы основаниями - 85.95 % [18].

Условия вегетационного сезона в

Для составления сортосмеси, исходя из проведенной ранее иммунологической оценки, отобрали два сорта озимой пшеницы - Лауреат и

Краснодарская 99, которые районированы на юге России. Сорт Лауреат устойчив (Я) к бурой ржавчине (развитие болезни до 5 %, тип реакции 1.2 балла). Сорт Краснодарская 99 восприимчив к Р. иШапа (развитие болезни достигает 80 %, тип реакции 3.4 балла) [19].

персионного анализа по Б. А. Доспе-хову (М., 2011).

Развитие болезни на восприимчивом сорте в годы исследований в условиях искусственного инфекционного фона было высоким (больше 70 %), за исключением 2017 г., когда сказалось влияние пониженных температур и осадков в период развития болезни (табл. 1). В 2017 г. устойчивый сорт сдерживал развитие бурой ржавчины на 89,5 %, сохранив при этом 44,3 % урожая (табл. 2) при поражении болезнью на уровне 4,6 %, что в 9,6 раза ниже, чем на восприимчивом сорте Краснодарская 99 (44,0 %).

При соотношении степень

поражения растений была в 2,3 раза ниже, чем у восприимчивого сорта а в соотношении 4R:1S она уменьшилась до 8,2 %, что в 5,4 раза ниже контроля Разница между вариантами сортосмеси по биологической эффективности ограничения развития болезни составила 24,6 % в пользу соотношения 4R:1S.

Аналогичную тенденцию наблюдали в 2018-2019 гг. Несмотря на жесткий инфекционный фон, на

Вариант Развитие болезни Биологическая эффективность

Краснодарская 99 44,0 71,0 76,0 - - Лауреат (Я) 4,6 4,0 4,2 89,5 94,4 94,1

Смесь 19,0 15,0 12,0 56,8 78,9 84,0

Смесь 8,2 5,3 4,5 81,4 92,5 94,0

При посеве семена сортов смешивали в соотношении и 4R: 1 S, а также высевали в чистом виде на делянках площадью 6 м2 в трехкратной повторности. Оценку эффективности осуществляли в условиях искусственно созданного инфекционного фона (см. рисунок). Заражение растений проводили урединиоспорами гриба, собранными с пораженных листьев пшеницы в ходе ежегодных маршрутных обследований посевов. Учет развития болезни осуществляли по действующим методикам [20].

Биологическую и хозяйственную эффективность рассчитывали согласно «Методическим указаниям по регистрационным испытаниям фунгицидов в сельском хозяйстве» [21]. Достоверность различий между вариантами оценивали методом дискотором развитие болезни на восприимчивом сорте составляло 71 % и 76 % соответственно, у устойчивого сорта Лауреат оно не превышало 5 %. В варианте смеси 4R:1S, как и в 2017 г., развитие болезни в эти годы сохранялось на уровне устойчивого сорта, а биологическая эффективность превысила 90 %. При соотношени такой эффект сохранился, но с небольшим снижением, что связано с увеличением числа восприимчивых растений на единицу площади.

Во все годы изучения наибольшая прибавка урожая зерна к восприимчивому контролю зафиксирована при соотношении сортов 4R:1S (22,9.30,8 %). В смесях равных частей устойчивого и восприимчивого сортов озимой пшеницы во все годы прибавка урожая к восприимчивому

Урожайность, г/м2 Прибавка к восприимчивому контролю

Вариант 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г.

г 1 % г % г I %

Краснодарская 99 600 616 600 - - - - - Лауреат (Я) 866 816 756 266 44,3 200 32,4 156 26,0

Смесь 667 630 710 67 11,2 14 2,2 110 18,0

Смесь 767 806 732 167 27,8 190 30,8 132 22,9

НСР05 18 9 16

сл 2 О м о

контролю была ниже, чем в соотношении 4R:1S, на 2,2...18,0 %.

Результаты этого эксперимента согласуются с данными наших более ранних исследований, в которых самую высокую биологическую эффективность и прибавку урожая также наблюдали при соотношении сортов 4R:1S [16]. По сведениям зарубежных коллег [13] из вариантов двухкомпонентной сортосмеси 9S:1R, 8S:2R, 5S:5R лучший эффект обеспечило соотношение устойчивого и восприимчивого сорта 5S:5R, что также согласуется с нашими данными.

Таким образом, в результате трехлетнего изучения влияния смесей восприимчивого и устойчивого сортов озимой пшеницы на их поражен-ность бурой ржавчиной установлено, что посев сортосмеси способствует значительному снижению развития болезни от 2,3 раз (в 2017 г) до 16,9 раз (в 2019 г) и повышению урожайности к восприимчивому контролю на 2,2.30,8 %. Наибольший эффект обеспечивает соотношение устойчивого и восприимчивого сортов в соотношении 4R:1S. Биологическая эффективность в этом варианте была выше, чем при посеве смеси сортов

прибавке урожая к восприимчивому контролю составила 22.176 г/м2. Смесь устойчивых и восприимчивых сортов (типа Лауреат - Краснодарская 99) в соотношении 4R:1S можно рекомендовать для использования в сельскохозяйственном производстве с целью снижения развития бурой ржавчины в посевах озимой пшеницы.

Литература.

® от фузариоза колоса // Доклады Россий0 ской академии сельскохозяйственных ™ наук. 2012. № 4. С. 13-16.

mixtures for disease resistance //Annu.Rev. Phytopathol. 1985. Vol. 23: P. 251-73. doi: 10.1146/annurev.py.23.090185.001343.

Variety mixtures

in the protection of winter

wheat from brown rust

G. V. Volkova, O. A. Kudinova, O. F. Vaganova

All-Russian Research Institute of Biological Plant Protection, Krasnodar, p/o 39, 350039, Russian Federation

Abstract. The aim was to study the effect of a two-component mixture of different proportions of winter wheat varieties to reduce the development of brown rust. The study was carried out in Krasnodar Krai in 2017-2019. Weather conditions of the growing seasons during the study were generally favourable for the development of the disease. The mixture was formed from two varieties of winter wheat: Laureat (resistant (R) to brown rust) and Krasnodarskaya 99 (susceptible (S) to Puccinia triticina). Seeds of the varieties were mixed in the ratio of 1R:1S and 4R:1S. The varieties were also sown separately. For the entire duration of the experiment, despite the strong development of the disease in a susceptible variety (from 44% to 76%), in Laureat variety it did not exceed 5%. With the ratio of varieties of 1R:1S, the development of the disease decreased to 12-19%, and in 4R: 1S variant - to 4.5-8.2%. The biological efficiency of the studied agricultural technique for all varieties was high (56.8-94.0%). The yield increase, compared with the control, with the ratio of varieties of 1R:1S varied over the years in the range from 2.2% to 18.0%. In4R:1S variant, it was significantly higher (from 22.9% to 30.8%). To reduce the development of brown rust in winter wheat crops under production conditions, it is recommended to grow a mixture of resistant and susceptible varieties (such as Laureat and Krasnodarskaya 99) in the ratio of 4R:1S.

Author Details: G. V. Volkova, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: galvol. bpp@yandex.ru); O. A. Kudinova, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow; O. F. Va-ganova, research fellow.

For citation: Volkova GV, Kudinova OA, Vaganova OF. [Variety mixtures in the protection of winter wheat from brown rust]. Zemledelije. 2020;(5):38-40. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10510.