Введение
История становления сельскохозяйственной фитопатологии и современные тенденции ее развития
Сельскохозяйственная фитопатология — наука о болезнях сельскохозяйственных культур и способах подавления возбудителей заболеваний. Зарождение сельскохозяйственной фитопатологии в России связано, прежде всего, с именем профессора М. С. Воронина. С I860 но 1870 г. он читал курс микологии в Петербургском Университете. В 1884 г. был избран член-корреспондентом, а в 1898 г. — академиком Российской академии наук.
В 1902 г. в Петрограде была создана Центральная фитопатологическая станция. Руководил станцией профессор А. А. Ячсвский. Это был выдающийся ученый миколог и фитопатолог XX в. Позднее о нем напишут: "Организация защиты растений от болезней в широком масштабе является неоспоримой заслугой Артура Артуровича". [1]
В 1907 г. А. А. Ячевский основал Бюро но микологии и фитопатологии, одной из задач которого являлось изучение болезней растений и изыскание мер борьбы с ними. В Бюро особое внимание уделялось ржавчине хлебных злаков, болезням картофеля и других культур. А. А. Ячевский осуществлял большую пропагандистскую работу.
В 1912 г. соратником А. А. Ячевского, профессором А. С. Бондаревым, была опубликована книга "Болезни культурных растений и меры борьбы с ними". Она сыграла важную роль в формировании не одного поколения фитопатологов.
В 1929 г. был организован Всесоюзный (ныне Всероссийский) институт защиты растений (ВИЗР). В нем функционировал отдел фитопатологии во главе с учеником А. А. Ячевского, профессором II. А. Наумовым. Отдел вел исследования как биологического плана, так и по наиболее важным в экономическом отношении болезням: ржавчине хлебных злаков, головневым грибам, фузариозам зерновых культур, снежной плесени на озимых посевах. Большое внимание в работе отдела уделялось болезням картофеля, льна, подсолнечника. Были начаты исследования по болезням хлопка, табака, плодовых деревьев. ВИЗР стал организационным и методическим центром по сельскохозяйственной фитопатологии в стране.
В 30-е гг. прошлого века начала свою научную деятельность новая плеяда молодых фитопатологов, которые сыграли большую роль в становлении и развитии сельскохозяйственной фитопатологии. Это С. М. Тупиневич, М. В. Горленко, М. С. Дунин, К. Т. Сухоруков, В. Ф. Пересынкин, М. Н. Родигин, И. М. Поляков, II. А. Дорожкин и другие. В эти годы велись широким фронтом интенсивные исследования по ржавчине хлебных злаков, разрабатывались меры борьбы с головней, фузариозом и выпреванисм озимых, глубоко изучались фузариозный и вертициллезный вилт хлопчатника, болезни сахарной свеклы, льна, сои. Большое внимание уделялось болезням картофеля, в основном фитофторозу, вирусным и бактериальным болезням.
Во время войны 1941 — 1945 гг. исследования но сельскохозяйственной фитопатологии переместились на восток. В Алтайском крае сотрудники ВИЗР изучали болезни зерновых культур, Н. А. Наумов составил Определитель болезней культурных растений, а К. М. Степанов положил начало новому направлению в фитопатологии — эпифитотиологии. Проводилась иммунологическая оценка устойчивости многих сортов пшеницы к ржавчине и головне, разрабатывались меры борьбы с вирусными болезнями растений. В Средней Азии изучали болезни сахарной свеклы. Основное внимание уделяли мучнистой росе как наиболее вредоносному заболеванию. Были разработаны эффективные химические средства защиты свеклы от мучнистой росы и выведены устойчивые к болезни сорта.
В послевоенные годы стали активно создаваться зональные системы защитных мероприятий. Был создан специальный Проблемный совет под председательством В. Ф. Пересыпки на, па котором обсуждались вопросы совершенствования зональных систем по защите растений. Одновременно внимание фитопатологов было обращено на появление новых болезней растений. В 60-е гг. по территории России стал распространяться рак картофеля. В связи с этим были разработаны агротехнические и химические способы борьбы с болезнью, созданы ракоустойчивые сорта. В ряде южных районов стала распространяться ложная мучнистая роса подсолнечника. Фитопатологами были изучены способы распространения возбудителя болезни и предложены меры защиты культуры от заболевания. В 70-е гг. распространились такие заболевания, как карликовая головня пшеницы, черпая пыльная головня ячменя, диплодиоз кукурузы, коккомикоз косточковых. Были разработаны эффективные системы защиты от этих заболеваний. В этот период продолжалась активная деятельность фитопатологов по установлению порогов вредоносности возбудителей болезней и по разраотке шкал учета потерь урожая от ряда заболеваний. В эти же годы были разработаны комплексы мероприятий для защиты пшеницы от ржавчины в районах Северного Кавказа, Северного Казахстана и Западной Сибири; от корневых гнилей — для Алтайского и Красноярского краев, а также Кустанайской области Казахстана; от вилта хлопчатника — для республик Средней Азии.
В 80-е гг. в основных зонах товарного производства зерна стали широко внедряться интенсивные технологии возделывания зерновых культур. Основной упор в интенсивных технологиях делался на применение минеральных удобрений и пестицидов. Широкое внедрение интенсивных технологий сказалось на фитосанитарной обстановке. Усилилось распространение на зерновых культурах сенториоза, церкоснореллеза, ринхосиориоза и ряда других болезней. Весьма ощутимый вред зерновым стал наносить фузариоз колоса. Перешли к паразитическому образу жизни некоторые сапротрофные виды родов Altemaria, Epiccocum, Cladosporium и др. Перед фитопатологами была поставлена задача оценить влияние интенсивных технологий па фитосанитарную обстановку и разработать наиболее рациональные и экологически малоопасные системы применения химических средств защиты растений. В связи с этим были разработаны технологии применения удобрений и средств защиты растений, значительно повышающие урожай при минимальном использовании химических препаратов.
В последующие годы фитопатологические исследования были направлены на изучение биологии наиболее вредоносных патогенов и совершенствование систем интегрированной защиты растений от болезней. При этом большое внимание уделялось использованию болезнеустойчивых сортов и гибридов, современных агротехнических приемов, микробиологических и химических средств защиты растений. В XX в. стала развиваться компьютеризация фитопатологической науки. Создаются информационно-советующие системы, позволяющие оперативно принимать наиболее рациональные решения при построении экологически безопасной защиты растений. В диагностике болезней стали широко применяться методы, основанные на использовании фрагментов ДНК в качестве молекулярно-генетических маркеров. Молекулярногенетическая идентификация особенно важна в тех случаях, когда затруднена традиционная морфологическая идентификация возбудителей болезней или возникают спорные ситуации. Она стала широко применяться в фитопатологических исследованиях. Паука о болезнях растений подошла к рубежу молекулярной фитопатологии.
Фитосанитарный мониторинг болезней растений
Фитосанитарный мониторинг — важнейший элемент интегрированной защиты растений. На основе фитосанитарного мониторинга выявляется состояние посевов, распространение вредных организмов, степень поражения болезнями, осуществляется планирование защитных мероприятий. Назначение фитосанитарного мониторинга состоит в том, чтобы с достаточной полнотой собрать эту информацию и предложить наиболее рациональные подходы к профилактическим и защитным мероприятиям.
За последние годы фитосанитарное состояние посевов серьезно изменилось. Сказались общая экономическая обстановка в сельском хозяйстве, нарушение агротехнологий, ценовая политика на удобрения и средства защиты растений и ряд других причин. Не следует забывать и о глобальном потеплении, что привело к неизбежному сдвигу карты и распространению южных заболеваний на север. Например, издавна было известно, что основным местом локализации возбудителя фузариоза колоса — гриба Fusarium graminearum — являются юг России и Дальний Восток. Однако начиная с 2003 г. гриб F. graminearum появился в комплексе патогенов, вызывающих фузариоз зерновых культур, возделываемых на территории северо-запада РФ. В 2008 г. зараженность зерна в Калининградской и Псковской областях достигала 16-24%.
Значительные потери урожая пшеницы (от 31 до 53%) вызывают возбудители септориоза. Существует два основных вида возбудителя болезни: Stagonospora nodorum (телеоморфа — форма полового спороношения: Phaeosphaeria nodorum (Е. Miill.) Hedjiar. и Septoria tritici (телеоморфа Mycosphaerella graminiola). Первый (S. nodorum) распространен повсеместно, но доминирует и наиболее вредоносен в Северо-Западном и Волго-Вятском регионах, в странах Балтии. Второй (S. tritici) доминирует и более вредоносен в южных регионах: на Северном Кавказе, в нижнем Поволжье,[2]
на юго-востоке Украины, в Молдавии. Однако начиная с 2007 г. основным возбудителем болезни на Северо-Западе России стал южный вид Septoria tritici. Пораженность яровой пшеницы в фазу молочно-восковой спелости составляла в зависимости от сорта 51—100%, а степень развития — 8—30%. Возможно, наблюдаемое перемещение "южных" видов па север связано именно с глобальными изменениями климата.
Остановимся на нынешней фитосанитарной ситуации в посевах сельскохозяйственных культур. К наиболее распространенным и вредоносным грибным болезням зерновых культур относятся сспториоз, фузариоз, ржавчинные заболевания, гельминтоспориозы.
Септориоз на пшенице распространен повсеместно, но наиболее вредоносен в Центральном, Южном, Северо-Кавказском и Сибирском округах. Здесь за 20 лет произошло 5—8 эпифитотий, при которых терялось от 15 до 30% урожая. [3]
Фузариоз колоса поражает многие зерновые культуры. Заболевание охватывает все зерносеющие районы Северного Кавказа, Центрально-Черноземного (ЦЧО), Поволжского, Северо-Западного, Сибирского и Дальневосточного регионов. В годы эпифитотий потери урожая могут достигать 20—50%. [4]
Кроме этих потерь фузариевые грибы в процессе своей жизнедеятельности выделяют микотоксины, и зерно становится непригодным для использования в пищевых целях и на корм животным. В Краснодарском крае в период эпифитотии 1988—1989 гг. до 80% посевов озимой пшеницы было поражено фузариозом.
Частота обнаружения микотоксина дезоксиниваленола достигала 100%. В 2004—2006 гг. зараженность зерна снизилась до 3,0—10,8%. В эти же годы средняя зараженность зерна в ЦЧО составляла 0,5—9,7, в Центральном регионе — 3,6—4,6% и т.д.[5]
Ржавчинные заболевания находились некоторое время в состоянии депрессии. Исключение составляла стеблевая и бурая ржавчина ржи и корончатая ржавчина овса. Однако в последние годы в ряде районов Ставрополья возросла распространенность стеблевой ржавчины пшеницы, в Западной Сибири — бурой. Наблюдается нарастание желтой ржавчины пшеницы, особенно в южных регионах страны.
Из болезней пшеницы особо следует обратить внимание на широкое распространение за последние годы желтой пятнистости листьев пшеницы (пиренофороза). В Ставропольском крае пиренофороз занял доминирующее положение. По мнению специалистов Россельхозцентра, пиренофороз вытесняет из патогенного комплекса даже такое вредоносное заболевание, как септориоз. Возбудитель желтой пятнистости пшеницы гриб Pyrenophora tritici-repentiSy впервые обнаруженный в конце 1980-х — начале 1990-х гг. на Северном Кавказе, стал интенсивно распространяться по многим регионам. В 2005 г. пиренофороз был выявлен на производственных посевах в Ленинградской, Псковской и Новгородской областях. На некоторых сортах пшеницы развитие болезни в Северо-Западном регионе, например в 2007 г., достигло 70%!.
На ячмене повсеместно распространены гельминтоспориозы. В отдельные годы они до 20% снижают урожай этой культуры. В отдельных областях центральной России усилилось распространение снежной плесени на посевах озимых зерновых культур. В 2005 и 2007 гг. во Владимирской области поражение озимых зерновых достигало 70%.
[6]Среди болезней кукурузы наиболее распространенным и вредоносным считается пузырчатая головня. При поражении початков и стеблей кукурузы снижение урожая может достигать 25—30%.
Многими болезнями поражается подсолнечник. Только от грибных заболеваний потери урожая достигают 50%. [7]
На картофеле встречаются различные грибные, бактериальные и вирусные заболевания. Только от фитофтороза в годы эпифитотий потери картофеля могут достигать 50—60%. Потери урожая от ризоктониоза составляют 20—25%. [8]
За последние годы расширилось распространение бактериальных заболеваний растений. Наблюдаются эпифитотии сосудистого бактериоза капусты, до 100% распространилась угловатая пятнистость тыквенных культур, во многих областях центральной России проявился бактериальный ожог плодовых культур. Усиливается распространение и вредоносность фитоплазменных болезней растений.
Таким образом, фитосанитарная обстановка на посевах сельскохозяйственных культур явно неблагополучна. И задача специалиста по защите растений — разобраться в состоянии посевов и принять меры к оптимизации фитосанитарной ситуации.