Эпифитотиология ржавчины зерновых культур : Моделирование, мониторинг, контроль

• Автор: Санин, Сергей Степанович
• Шифр специальности: 06.01.11
• Научная степень: Докторская
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Существенные колебания по вегетационным сезонам урожая основных зерновых культур, возделываемых на полях России, влекут за собой нестабильность всего агропромышленного комплекса, вызывают экономическую и социальную напряженность. Важной причиной таких колебаний являются вспышки массового развития возбудителей болезней растений. Среди большого числа грибных, вирусных и бактериальных болезней, поражающих зерновые злаки, наиболее распространенными и вредоносными являются, безусловно, ржавчинные заболевания: бурые листовые ржавчины пшеницы и ржи (Puccinia recondita Rob. ex Desm; P. dispersa Eriks et Henn) стеблевая ржавчина пшеницы и ржи (P.graminis Pers. f. sp. tritici Eriks, et Henn; P. graminis Pers. f. sp. secalis Eriks et Henn), желтая ржавчина пшеницы (P. strii-formis West.). Возбудители этих болезней распространены повсеместно, занимая из года в год "доминирующее" положение в составе патогенных комплексов зерновых культур в большинстве сельскохозяйственных регионов России.
Инфекционное начало (уредоспоры) ржавчинных грибов распространяются воздушными потоками на десятки и сотни километров. При благоприятных для развития болезни погодных условиях массовое поражение зерновых культур может охватывать значительные пространства, принимая характер элифитотии. Частота элифитотий зависит от агроэкологических условий и варьирует по регионам страны от 1-2 до 5-6 раз в каждое десятилетие. Ежегодно ржавчина как дань забирает 10.0-15.0 % урожая зерна; в условиях эпи-фитотий потери урожая могут достигать 30.0-50.0 % (Чумаков, 1964; Степанов, Чумаков, 1967; Степанов, 1975; Егураздова, 1983; Санин и др., 1976, 1996).
8 связи с высокой вредоносностью и опасностью частого развития разрушительных элифитотий возбудители ржавчины зерновых культур отнесены в нашей стране к числу биообъектов федерального значения, наблюдения за которыми осуществляются на всех уровнях функционирования службы защиты растений.
Современная защита растений представляет собой комплексы взаимосвязанных мероприятий, включающих получение фитосанитарной информации,' системный анализ агроэкологической информации, постановку прогнозов разлития и распространения вредящих биологических объектов, принятие обоснованных решений по защите растений, проведение эффективных защитных ме-у.гриятий.
Компьютерная техника и передовые информационные технологии откры-н i аают широкие перспективы для создания в стране современных систем управления защитой растений от опасных фитосанитарных биообъектов и, в частно-I сти, возбудителей ржавчинных болезней зерновых культур.

Цель и задачи исследований Целью проведенных исследований являлось научно-теоретическое обоснование, разработка и создание систем моделирования, мониторинга и контроля эпифитотий ржавчинных болезней зерновых культур на территории России.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
1. Исследовать закономерности возникновения и развития эпифитотий ржавчины эндемичного и экзодемичного происхождения; изучить факторы, влияющие на развитие эпифитотий во времени и в пространстве, провести параметризацию этих воздействий, разработать системы математических уравнений, моделирующих эти процессы.
2. Обосновать функциональную и организационную структуры системы мониторинга эпифитотий ржавчины на территории России. Разработать необходимые для проведения мониторинга экспресс-методы диагностики источников инфекции, методы наблюдений (слежения) за развитием и распространением болезни, методы прогноза эпифитотий и последствий их развития. Предложить производству соответствующие методические пособия и рекомендации, обеспечивающие функционирование системы на федеральном, региональном и хозяйственном уровнях.
3. Обосновать концепцию управления защитой растений при контроле эпифитотий ржавчинных болезней зерновых культур. Разработать принципы регионального позицирования (районирования) средств и методов контроля эпифитотий; научно обосновать методологию и методы рационального применения фунгицидов, разработать и предложить производству высокопроизводительные технологии защиты растений при угрозе развития эпифитотий.
Научная новизна Решение поставленных рассматриваемой проблемой задач требовало в ряде случаев поиска неординарных методологических, методических и технологических решений. Были разработаны оригинальные методы определения количества инфекционного начала, образующегося в очагах поражения и поднимаемого в воздух с пораженных участков. С использованием этих методов было проведено параметрирование посевов пшеницы, зараженных ржавчиной, как источников фитосанитарно опасного биологического аэрозоля. Впервые с использованием самолетов - лабораторий были исследованы закономерности формирования споровых облаков в пограничном слое атмосферы, их вертикальная и горизонтальная структуры, высота и дальность переноса споровых масс. Изучены факторы, воздействующие на жизнеспособность спор при их переносе с воздушными массами. Показано наличие цикличности радиационных повреждений и пострадиационных восстановлений жизнеспособности спор.

Система уравнений 1.41-1.44 предназначена для оценки уровня развития болезни на любую дату вегетационного периода.
logit у (Т) = logit Хо + гТ, (141)
где у (Т) - степень развития болезни через Т дней после ДН, %; х0 - степень поражения растений на ДН, %; Т - заблаговременность прогноза, кол-во дней.
г = r0IKi (1.42)
Параметры г0 и К ( определяются по уравнениям :
Го = - 0,012 logit Хо + 0.04 j0 + 0.02 х2 - 0.13 (1.43)
К | = - 0.04 (р + 0.25) - 0.16t +Q.17ln(p + 0.25) + 2.85lnt- 4.5, (1.44)
где р - среднесуточное прогнозируемое количество осадков на период Т-10 дней после ДН (мм/дн.); t - среднесуточная прогнозируемая температура воздуха на период Т-10 дней после ДН.
Система уравнений 1.40-1.44 является базовой, разработанной для применяемых в экспериментах сочетаний сорт-раса (биотип) патогена. Для некоторых сортов и популяций эти уравнения не могут применяться без проведения соответствующей корректировки. Корректировка модели для новых сочетаний сорт-раса или сорт-популяция осуществляется введением поправочных индексов, устанавливаемых в каждом конкретном случае эмпирически, путем сравнения фактических уровней развития болезни с расчетными по предложенным выше уравнениям.
Описанные выше принципиальные подходы и методы с учетом индивидуальных биологических особенностей возбудителей были использованы для разработки систем уравнений, моделирующих во времени развитие бурой ржавчины пшеницы и ржи, желтой ржавчины пшеницы и некоторых других болезней (Пыжикова, Стрижекозин, Санин, 1986; Степанов, Куприянова, Санин, 1986; Агаев, Стрижекозин, Санин, 1982; Степанов, Назарова, Стрижекозин, Санин, 1986).
1.7 Вредоносное воздействие заболевания на растения
Та или иная интенсивность заражения растений - это только внешний признак уровня эпифитотийного развития заболевания. Чтобы оценить эпифи-тотию с хозяйственно-экономических позиций, что в конечном счете определяет необходимость и тактику проведения защитных мероприятий, следует знать степень (величину) вредоносного воздействия болезни на растения, то есть причиняемый ею урон урожаю. У разных фитопатогенных грибов при равной интенсивности развития болезни и прочих равных условиях величина снижаемого урожая неодинакова. Так, к примеру, максимальный уровень потерь уро-