Снижение численности золотистой картофельной нематоды (Globodera rostochiensis Woll.) химическими препаратами в условиях Среднего Урала

Мировое сельское хозяйство в конце XX — начале XXI столетий платит вредителям сельскохозяйственных культур дань, достигающую 1/5 части урожая и более (Степановских A.C., 2003).

Уменьшить потери урожая от вредителей, болезней и сорняков вплоть до их полной ликвидации призвана защита растений.

Защита растений в широком понимании — это раздел прикладной биологии, разрабатывающей теоритические основы и методы предотвращения и снижения потерь растениеводческой продукции от вредных организмов.

В последние годы во многих странах наблюдается заметное развитие фитогельминтологии, одной из областей защиты растений, которая изучает фитогельминтов или паразитических нематод растений.

На II Международном нематологическом конгрессе, в работе которого приняли участие более 400 ученых из 54 стран, было отмечено, что свыше 3000 видов фитогельминтов, поражая практически все виды культурных растений, уничтожают ежегодно около 10% мировой растительной продукции. Общие потери оценены в 100 млрд. долларов.

Снижение урожая полевых, овощных, технических, кормовых, плодово-ягодных культур, обусловленное фитогельминтозами, составляет от 6 до 25%. В отдельных случаях потери урожая достигают 70−90%.

Фитогельминты паразитируют в различных органах и тканях сельскохозяйственных культур, декоративных растений, лесных пород. Из-за сильного поражения этими патогенами многие растения погибают, на зараженных площадях продолжительное время не культивируют экономически важные культуры.

Фитогельминты переносят вирусы и усугубляют грибные и бактериальные болезни, особенно корневые гнили. Фитогельминтозы резко снижают эффективность применения минеральных удобрений и орошения, приводят к массовой гибели растений в засуху и при их перезимовке, гниению продовольственных запасов. Паразитические нематоды ухудшают семенные и товарные характеристики растительной продукции, вызывают тяжелые отравления мелкого и крупного рогатого скота. Многие случаи «почвоутомления» связаны с фитогельминтами.

Подавление крупных популяций фитогельминтов с помощью нематицидов позволяет добиться повышения урожайности многих сельскохозяйственных культур в несколько раз (Шестеперов A.A., 1995),.

Борьба с фитогельминтами — одна из самых сложных проблем защиты растений. Одной из задач агрономического уровня является разработка стратегий и тактики защиты сельскохозяйственных культур от возбудителей фитогельминтозов, как элементов интегрированных систем защиты растений от вредителей, болезней и сорняков.

Почва, как основа сельскохозяйственного производства, содержит большое количество фитогельминтов. Среди них круглые черви, или нематоды, после простейших (водорослей, бактерий и грибов), наиболее богатая по численности и видовому разнообразию группа почвенных животных. Общая биомасса нематод достигает около 50 кг/га. Существует около 20 ООО описанных видов нематод, из которых примерно 20% или около 4 ООО видов являются паразитами растений.

Считается, что в мире общие потери урожая, вызванные паразитизмом нематод, составляют около 78 миллиардов долларов США в год. Установлено, что все известные растения, культурные и дикие, являются хозяевами одного или более видов паразитических нематод растений (Вайшер Б. и др., 2001).

К числу наиболее опасных болезней картофеля относится глободероз, вызываемый двумя видами цистообразующих нематод: золотистой картофельной Globodera rostochiensis (Wollenweber, 1923) Behrens, 1975 и бледной Globodera pallida (Stone, 1973) Behrens, 1975. Последний вид до настоящего времени на территории России не обнаружен.

В Европе на первом месте по приносимому вреду стоит картофельная цистообразующая нематода С1оЬос1ега го$ 1осЫет1 $. По данным, полученным Гоффартом (1968), урожай ранних сортов картофеля снижается нематодой на 68−92, среднеранних — 52−76, среднепоздних — до 75, поздних до 73%.

На юге Англии вредоносность цистообразующей картофельной нематоды определяется в 10% потери урожая. Для всей Англии в целом убытки, вызванные нематодой, оцениваются в 2 миллиона фунтов стерлингов (Деккер X. 1972).

На частных огородах севера Германии, где нет плодосмена, потери урожая картофеля от С1оЬос! ега го81осЫет1 $ составляют до 80%. (Тишлер В., 1971).

Как отмечает М. А. Матвеева (1989), золотистая глободера способна снижать урожаи товарных клубней картофеля ранних и среднеспелых сортов на 70 — 80%, поздних до 30%. При сильном заражении в очагах с монокультурой картофеля может наблюдаться полная потеря урожая товарных клубней восприимчивых сортов.

В России картофельная нематода особенно вредоносна на приусадебных участках и полях с урожайными специализированными севооборотами, где картофель выращивается бессменно или возвращается на прежнее место на второй — третий год. В среднем потери урожая составляют 30%, но при благоприятных условиях известны случаи, когда они достигали 80−90% (Савотиков Ю.Ф. и др., 1986).

В Латвии, Литве, Калининградской и Калужской областях урожай картофеля на сильно зараженных участках составляет всего 16−18% от среднего по республике и области в год, а иногда не превышает количества посаженного картофеля. На территории Московской, Ленинградской, Псковской, Курской, Белгородской, Тульской, Амурской областей потери от нематод особенно велики при высокой плотности популяции (Кактыня Д.К., 1973. Матвеева М. А., 1989).

Золотистая картофельная нематода (<�Э1оЬос1ега гояЮсЫепягя \^о11.) на территории Свердловской области впервые обнаружена в 1980 году в.

Каменском районе при обследовании заготовленной от населения партии картофеля, предназначенной для вывоза за пределы области. В почве С1оЬос1ега го8ШсЫет18 первоначально обнаружена в 1981 году на 292 приусадебных участках, а в 1982 году в коллективном хозяйстве, этого же района на площади 773 га.

Исследования особенностей развития аоЬос1ега гоя^сЫеж!,*- и ее реакции на различные сельскохозяйственные мероприятия в экологических условиях Среднего Урала совершенно отсутствуют.

В списке пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, отсутствуют химические препараты для борьбы с золотистой картофельной нематодой. В связи с этим исследование особенностей развития 01оЬос1ега го81осЫет18 в условия Среднего Урала и поиск путей снижения ее численности является актуальным.

Целью настоящих исследований являлась экологическая оценка степени зараженности территории Свердловской области 01оЬос! ега гоз^сЫеп81з и поиск химических препаратов для снижения плотности ее популяции в условиях Среднего Урала.

Задачи исследований.

Провести обследование территории Свердловской области на зараженность аоЬос1ега гозЮсЫетгз и выявить основные факторы, влияющие на ее распространение. Определить степень зараженности территории области нематодой и выявить основные факторы, влияющие на ее численность в почве. Изучить возможность снижения плотности популяции нематоды с помощью химических препаратов перкальцит, базамид/ и комплекса базамид + мочевина и их влияние на рост и развитие растений картофеля в условиях Среднего Урала.

Научная новизна.

В условиях Среднего Урала впервые проведено системное обследование сельскохозяйственных угодий на зараженность аоЬос1ега гозЮсЫетгз. Выявлены абиотические и антропогенные факторы, оказывающие влияние на нематоду. Показана их роль в распространении нематоды и увеличении ее численности. Кроме золотистой картофельной нематоды (Globodera rostochiensis Woll., патотип Rol), в почвах на Среднем Урале впервые выявлены овсяная цистообразующая {Heterodera avenae Wollenweber, 1924), свекловичная {Heterodera schachtii Schmidt, 1971), земляничная (.Aphclenchoides fragariae, Cristie, 1932), табачная {Heterodera tabakum B. et. J. Lowensbery, 1954), клеверная (Heterodera trifolii Goffart, 1932), тысячелистниковая (Anguina millefolii (Low, 1874) Filipjev, 1936) нематоды. Видовая принадлежность выявленных нематод определена Пятигорской карантинной лабораторией (г. Пятигорск), Курской зональной карантинной лабораторией (г. Курск) и Карантинной лабораторией НИИ карантина растений (г. Москва). Выявлены территории с наиболее высокой плотностью, определена степень зараженности почвы Globodera rostochiensis. Показаны возможность использования для снижения плотности популяций Globodera rostochiensis в условиях Среднего Урала препаратов перкальцит и базамид, а также комплекса базамид + мочевина, их влияние на рост и развитие растений картофеля.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты крупномасштабных исследований зараженности региона золотистой картофельной нематодой и выявление видового состава фитоге льминтов.

2. Влияние различных факторов (природных и антропогенного) на распространение и численность золотистой картофельной нематоды в условиях Среднего Урала.

3. Снижение плотности популяции золотистой картофельной нематоды химическими препаратами перкальцит, базамид, а также комплексом базамид + мочевина с учетом их влияния на рост и развитие растений картофеля в условиях Среднего Урала.

Практическая значимость работы Результаты исследований могут быть использованы:

— при планировании производства и обеспечения картофелем населения на Среднем Урале, разработке интегрированной системы борьбы с глободерозом в регионе, включающей в себя организационные и карантинные мероприятия, систематическое наблюдение за состоянием посевов, проведение обследования методом отбора и микроскопического анализа почвенных проб, составление картограмм зараженности территорий нематодой, выращивание непоражаемых нематодой сортов картофеля, применение для защиты от глободероза препаратов перкальцит, базамид и комплекса базамид + мочевина;

— для разработки рекомендаций по предотвращению распространения, снижению плотности популяции золотистой картофельной нематоды и ее вредоносности в коллективных, фермерских и крестьянских хозяйствах, производственных кооперативах, объединениях и населением области, занимающихся выращиванием картофеля;

— при проведении дальнейших исследований по определению видового состава фитогельминтов в почвах Среднего Урала, определению практического значения выявленных нематод, роли фитогельминтов в агробиоценозе, выявлению влияния различных экологических факторов на их жизнедеятельность, выбора путей и совершенствования методов снижения плотности популяций нематод и их вредоносности.

Апробация работы и публикация результатов исследований.

Основные положения диссертации доложены Всероссийскому совещанию: «Итоги работы Государственной службы по карантину растений за 1998 и задачи на 1999 год» (Москва, 1999), Совету общественной безопасности при Губернаторе Свердловской области «О продовольственной безопасности Свердловской области и мерах по улучшению снабжения населения качественными продуктами питания» (Екатеринбург, 2002), Коллегии Министерства сельского хозяйства и продовольствия Свердловской области «О концепции обеспечения продовольственной безопасности населения Свердловской области на период до 2015 года».

Екатеринбург, 2003), межрайонным семинарам и совещаниям руководителей, главных агрономов, специалистов по защите растений коллективных хозяйств, производственных и сельскохозяйственных кооперативов и объединений, фермерских и крестьянских хозяйств (19 982 003), членам садоводческих товариществ и кооперативов, жителям населенных пунктов на сельских сходах (2001;2004). По материалам исследований опубликовано 5 научных работ.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований включены в Решение совета общественной безопасности Свердловской области «Анализ состояния и пути обеспечения продовольственной безопасности населения Свердловской области» (Екатеринбург, 2003), в «Концепцию обеспечения продовольственной безопасности населения Свердловской области на период до 2015 года» (Екатеринбург, 2003), используются в работе Государственной инспекцией по карантину растений Российской Федерации в Свердловской области, Министерством сельского хозяйства и продовольствия правительства Свердловской области, руководителями и специалистами районных управлений сельского хозяйства, сельскохозяйственными и производственными кооперативами и объединениями, фермерскими, крестьянскими хозяйствами и населением области, внедрены в СПК «Глинский» Режевского района Свердловской области используется при чтении лекций по курсу «Карантин и защита растений» в Уральской государственной сельскохозяйственной академии и в средствах массовой информации.

Благодарности. Автор выражает искреннюю, глубокую благодарность своему научному руководителю — профессору Уральской государственной сельскохозяйственной академии, доктору сельскохозяйственных наук Кандакову Н. В. за высококвалифицированные консультации и помощь в планировании работы, своему научному консультанту — кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику Уральского государственного университета им. А. М. Горького Федосеевой Г. П. за консультации и предоставление возможности проведения полевых и вегетационных опытов. Автор признателен профессору Уральского государственного университета им. А. М. Горького, кандидату биологических наук Комову C.B. за консультации по вопросам экологии и помощь в аналитическом осмыслении работы. Автор выражает благодарность коллективу Ботанического сада УрГУ и специалистам Госинспекции по карантину растений по Свердловской области в частности Багаутдиновой Равиле Исаевне, Кузьменко Татьяне Сергеевне и Числову Михаилу Егоровичу.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора исследований по изучаемому вопросу, объектов и методов исследований, экспериментальной части результатов исследований, выводов, списка литературы, приложений. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста, включает 33 таблицы, 15 рисунков, приложение. Список цитируемой литературы включает 121 источник, из них 3 на иностранном языке.

Выводы.

На основании проведенных полевых и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Обследование в течение 20 лет пахотного фонда Свердловской области на зараженность золотистой картофельной нематодой впервые на Среднем Урале выявило цистообразующую нематоду {Heterodera avenae Wollenweber, 1924), свекловичную {Heterodera schachtii Schmidt, 1971), земляничную {Aphclenchoides fragariae, Cristie, 1932), табачную {Heterodera tabakum B. et. J. Lowensbery, 1954), клеверную {Heterodera trifolii Goffart, 1932), тысячелистниковую {Anguina millefolii (Low, 1874) Filipjev, 1936) нематоды. Цисты этих нематод обнаружены в единичных экземплярах в пробах почвы, взятых на территории лесостепного агроклиматического района.

2. Установлено, что за период с 1982 г. по 2003 г. количество очагов заражения увеличилось с 295 до 4447, охваченная ими площадь с 722,7 га до 1275,1 га. Наиболее пораженными являются территории Красноуфимского (666,7 га) и Каменского (103 га) районов Свердловской области, а также городов Екатеринбург (230,8 га) и Первоуральск (114,5 га).

3. В Свердловской области антропогенный фактор — основной в распространении золотистой картофельной нематоды. Главными источниками заражения являются административные территории городов Екатеринбурга, Первоуральска.

4. Разнообразие типов почв Свердловской области не является ограничивающим фактором для существования и распространения золотистой картофельной нематоды, так как возделывание картофеля осуществляется практически на всех типах почв.

5. Климатические условия Свердловской области во всех агроклиматических районах не лимитируют выращивание картофеля, а следовательно существование и распространение золотистой картофельной нематоды. Продолжительность безморозного периода и сумма эффективных температур позволяют патотипу Яо 1 золотистой картофельной нематоды пройти полный цикл развития и дать одно поколение.

6. Сумма эффективных температур почвы на глубине (20 см) за вегетационный период с даты перехода температуры через 7,5 0 С весной и осенью с 1994 по 2003 г. могла выступать ограничивающим фактором в увеличении численности золотистой картофельной нематоды в горнолесном, лесном и лесостепном районах.

7. Запас продуктивной влаги (мм) в слое почвы (0−20 см) под картофелем в отдельные периоды вегетации может снижаться до нижней границы выносливости (менее 20% или 23−25 мм запаса продуктивной влаги) для золотистой картофельной нематоды и тем самым задерживать увеличение ее численности. За 10-летний период с 1994 по 2003 год такие критические периоды отмечены во всех агроклиматических районах в мае, июне, июле и августе.

8. Установлено, что сильная степень заражения (свыше 5000 личинок в 100 см³ почвы) характерна для небольших по площади участков частного сектора. Пахотный фонд коллективных хозяйств заражен в средней и слабой степени.

9. Показано, что золотистая картофельная нематода при плотности популяции 9−10 тыс. яиц и личинок в 100 см³ почвы может до 50% снижать урожайность картофеля на территории Свердловской области.

10. Исследование влияния перкальцита рекомендуемого как средство снижающего численность нематоды в почве, показало, что в условиях Среднего Урала его нематицидное действие не проявляется. В тоже время на чистой от нематоды почве он может увеличивать урожайность картофеля на 10−25%, усиливая ростовые процессы на поздних стадиях развития.

11. Исследование влияния базамида, препарата разрешенного к применению на территории России для обеззараживания почвы от широкого спектра патогенов, достаточно эффективно и для золотистой картофельной нематоды патотипа Яо 1. Снижение ее численности может достигать 95−98%.

12. Установлено, что при сильной степени зараженности обработка почвы базамидом может увеличивать урожайность нематодоустойчивых к нематоде (Невский) и устойчивых (Гранат) сортов картофеля в 2 раза, при средней степени заражения на 50%, при слабой степени заражения менее 50%.

13. Установлено стимулирующее влияние базамида на разных стадиях ростовых процессов у картофеля.

14. Использование комплекса базамид + мочевина показало его высокую эффективность. Обработка зараженной почвы разными дозами комплекса снижала численность живых цист от 1,5 до 10 раз в разных вариантах.

15. Показано, что наиболее интенсивное уменьшение численности живых цист происходило при самых низких дозах базамида — 10 г/м2 и 80 г/м2 мочевины. По мере повышения концентрации базамида в комплексе количество жизнеспособных цист увеличивалось, что позволяет выдвинуть предположение о нивелирующем действии мочевины на нематицидный эффект базамида.

2 2 2.

16. Определено, что при дозах базамида 10г/м, ЗОг/м, 40г/м в комплексе с мочевиной затраты на применение комплекса базамид + мочевина окупились стоимостью прибавки урожая картофеля.

17. Учитывая высокие темпы распространения золотистой картофельной нематоды на Среднем Урале необходимо усилить разъяснительную работу об опасности этой инфекции, путей ее распространения. Необходимо внедрение в практику выращивания картофеля в коллективных и индивидуальных хозяйствах интегрированной системы мероприятий по снижению ее численности вплоть до полной ликвидации.