Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Замалиева
Фания Файзрахмановна
Биологическое обоснование защиты от повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля в Республике татарстан
Специальность
06.01.11 - защита растений, 06.01.05 - селекция и семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Санкт-Петербург-2008
Диссертационная работа выполнена в ГНУ Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Элеонора Алексеевна Власова
доктор биологических наук
Эрнст Валентинович Трускинов
доктор биологических наук,
Владимир Александрович Колобаев
Ведущее учреждение:
Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства им.Лорха
Защита диссертации состоится л_______________2009 г. в ____ часов на заседании Диссертационного совета Д 006.015.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений по адресу:
196608 , г.Санкт-Петербург - Пушкин, шоссе Подбельского,д.3.
Факс (812)4705110; email vizrspb@mail333.com
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений.
Автореферат разослан л____ ________________ 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат биологических наук Г.А. Наседкина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Отечественные сорта картофеля имеют низкую конкурентоспособность в связи с отсутствием качественного семенного материала (Анисимов, 2001). По этой основной причине в Россию в последние два десятилетия производится массовый завоз семенного картофеля из-за рубежа. Низкое качество отечественного семенного картофеля обусловлено высокой степенью зараженности его вирусами, вызывающими снижение потенциальной урожайности сорта на 50-80%. Способ семеноводства картофеля на оздоровленной от вирусов основе, успешно применяемый в зарубежных странах, в России начал бурно внедряться в 80-х годах. Однако, несмотря на первоначальные успехи, в 90-х годах внедрение нового способа семеноводства в большинстве регионов затормозилось. Основной проблемой стало быстрое повторное заражение вирусами оздоровленного материала в открытом грунте - уже на второй-третий год размножения степень скрытой зараженности вирусами возрастала до 30-80%.
Причиной подобных неудач стало отсутствие научно обоснованной системы защиты от повторного заражения вирусами в семеноводстве картофеля на оздоровленной основе, отсутствие технологии ускоренного размножения, обеспечивающей получение здорового материала. В странах с развитым картофелеводством для семеноводства предусмотрено использование побережий северных морей с низкой численностью основных переносчиков - крылатых тлей. В условиях Республики Татарстан с относительно высокой численностью крылатых тлей необходимо было найти дополнительные способы защиты от повторного заражения вирусами.
Эффективную систему защиты можно разработать только на основе предварительного изучения и тщательного анализа комплекса взаимосвязанных биологических процессов, происходящих в процессе повторного заражения вирусами семенного материала. Для этого необходимо определить источники инфицирования оздоровленного материала, выявить влияние на интенсивность нарастания зараженности вирусами степени исходной зараженности семенного материала, площади его выращивания, сроков созревания сорта и его устойчивости к заражению вирусами. Необходимо выявить зависимость нарастания повторной зараженности вирусами семенного материала от суммарной векторной интенсивности крылатых тлей, динамики их лета, совпадения сроков их массового лета с уязвимыми фазами роста растений картофеля. Необходимо более детально представлять процесс распространения вирусной инфекции крылатыми тлями в полевых условиях. В целом, назрела необходимость теоретического обоснования биологических процессов, сопровождающих нарастание степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в зоне его выращивания.
Наиболее полное и достоверное выявление существующих взаимосвязей оказалось возможным в производственном размножении большого набора сортов, репродуцируемых на больших площадях в течение нескольких лет, выявление подобных закономерностей на небольших опытных делянках было усложнено.
С системой защиты неразрывно связана технология ускоренного размножения оздоровленного картофеля от пробирочных растений до товарных посадок, которая должна обеспечивать получение здорового семенного материала с низкой себестоимостью, в больших объемах, позволяющих при необходимости сократить длительность репродуцирования семенного материала в открытом грунте и снизить уровень повторной зараженности вирусами на конечном этапе.
В настоящее время нормы допустимой скрытой зараженности вирусами для семенного картофеля в российских ГОСТах существуют только для исходного материала (тепличного и полевого), необходимо их разработать для всей цепочки схемы семеноводства. В отечественных схемах семеноводства существует необходимость создания на законодательной основе возможности неоднократного выращивания репродукции в одном и том же классе, при соответствии его по степени скрытой зараженности вирусами соответствующим требованиям, что будет обеспечивать максимально полное использование потенциала оздоровленного материала.
Работа проводилась согласно Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации № Госрегистрации 15070.5027031284.06.8.002.1.
Цель и задачи исследований. Целью нашей работы являлось биологическое и фитопатологическое обоснование защиты от повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в условиях Республики Татарстан.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1. Выявить основные источники повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля в защищенном и открытом грунтах.
2. Провести мониторинг основных переносчиков вирусов картофеля - крылатых тлей - за период с 1993 по 2007 гг и выявить возможности прогноза развития их численности в условиях текущего вегетационного периода.
3.Провести всесторонний анализ процесса повторного заражения вирусами оздоровленного материала в производственных условиях за период с 1997 по 2007гг.
4. Выявить закономерности распространения вирусной инфекции крылатыми тлями, определяющие нарастание степени повторной зараженности вирусами оздоровленного семенного картофеля.
5. Обосновать систему защиты оздоровленного семенного картофеля от повторного заражения вирусами в условиях Республики Татарстан.
6.Разработать ресурсосберегающую технологию ускоренного размножения оздоровленного картофеля в защищенном и открытом грунте, максимально обеспечивающую сохранение его в здоровом состоянии.
7. Обосновать принципы моделирования схем семеноводства картофеля, связанные с интенсивностью нарастания степени повторной зараженности вирусами оздоровленного материала.
Научная новизна.
Обоснованы причины опережающего распространения У- вируса картофеля и более низкой распространенности вируса скручивания листьев картофеля (ВСЛК) и вироида веретеновидности клубней картофеля (ВВКК) на посадках оздоровленного картофеля в условиях открытого грунта.
Показано, что основными источниками повторного заражения неперсистентными вирусами оздоровленного картофеля в открытом грунте являются внутренние источники в виде недостаточно оздоровленных сортов, сорные растения не имеют большого практического значения. Выявлено, что в защищенном грунте наибольшую опасность для повторного заражения оздоровленного картофеля представляет вирус метельчатости верхушки картофеля (ВМВК), переносчиком которого является почвенный гриб Spongospora subterranea Wallz.
Показано, что ведение семеноводства картофеля на оздоровленной основе в условиях республики усложнено в связи с высокой суммарной векторной интенсивностью основных переносчиков вирусов - крылатых тлей в течение вегетационного периода и ранними сроками наступления критического порога их численности. Выявлены критические погодные условия, существенно влияющие на размножение колоний тлей, позволяющие прогнозировать развитие численности крылатых тлей в течение вегетационного периода.
Выявлены закономерности, определяющие процесс нарастания степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля :
- при низкой (нулевой) степени исходной зараженности оздоровленного картофеля происходит снижение зависимости роста степени зараженности вирусами от векторной интенсивности крылатых тлей;
-исходная степень зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода возрастает в кратных величинах - соответственно количеству зараженных от источника инфекции здоровых растений, коэффициент роста зараженности вирусами зависит от устойчивости сорта и векторной интенсивности крылатых тлей;
- рост степени зараженности вирусами, заносимыми от внешнего источника заражения, зависит от площади посадок оздоровленного картофеля;
- динамика роста повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в репродукционном размножении представлена двумя этапами - длительным периодом скрытого роста до достижения 1-2%-го уровня и коротким периодом роста до полного 100% -го заражения.
Научно обоснована система семеноводства картофеля для Республики Татарстан. Показаны основные дополнительные приемы защиты от повторного заражения вирусами в условиях высокой векторной интенсивности крылатых тлей - достижение полного отсутствия внутренних источников заражения вирусами и увеличение площади посадок первого полевого поколения оздоровленного картофеля.
Разработана технология ускоренного размножения оздоровленного картофеля, снижающая опасность повторного заражения вирусами семенного материала. Выявлена закономерность сохранения стабильной долевой структуры урожая картофеля в определенных интервалах изменения массы посадочных клубней и густоты их посадки.
Обоснованы основные принципы моделирования перспективных схем семеноводства картофеля, учитывающие нарастание повторной зараженности вирусами оздоровленного материала.
Практическая значимость. Биологически обоснованная возможность выращивания оздоровленного семенного картофеля, удовлетворяющего по скрытой зараженности вирусами требованиям российских и международных стандартов, в условиях Республики Татарстан - с относительно высокой численностью переносчиков вирусов крылатых тлей, - что имеет теоретическое и практическое значение для применения в других региональных центрах России по производству оздоровленного семенного картофеля.
Внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан - при непосредственном участии Татарского НИИСХ в производстве оздоровленной суперэлиты и научном обеспечении внедрения, - способствовали полному обеспечению потребностей хозяйств республики в оздоровленном семенном картофеле с низкой скрытой зараженностью вирусами (по результатам ИФА менее 5%) и двукратному повышению средней урожайности картофеля с 11т/га в 2002 году до 23 т/га - в 2008 году. С 2005 года оздоровленный семенной материал отечественных сортов с низкой степенью скрытой зараженности вирусами и высоким потенциалом продуктивности, производимый в Татарском НИИСХ, поставляется в 16 регионов России и за пределы РФ - в страны СНГ.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований и выводы докладывались на научно-практической конференции Новое в семеноводстве картофеля (Минск, 2000, Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Замалиева Ф.Ф. Влияние густоты посадки и массы исходных семенных клубней на коэффициент размножения оздоровленного материала), на Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы защиты картофеля, плодовых и овощных культур от болезней, вредителей и сорняков (Минск, 2005, Замалиева Ф.Ф., Назмиева Р.Р., Сафиуллина Г.Ф. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе в Среднем Поволжье), на научно-практической конференции Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля. (Москва, 2006, Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р. Внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан), на Международной научно-практической конференции Современное состояние картофелеводства и их научное обеспечение (Алматы, 2006, Замалиева Ф.Ф., Назмиева Р.Р., Сафиуллина Г.Ф. Внедрение в производство усовершенствованной системы семеноводства картофеля в РТ), на Международном конгрессе Картофель. Россия - 2007 (Москва, 2007, Замалиева Ф.Ф., Сташевски З., Сафиуллина Г.Ф., НазмиевааР.Р., КаримовааВ.Б., Салихова З.З., Пикалова И.В., Гимаева Е.А., Вологин С.Г., Прищепенко Е.А., ГаранинааЛ.А., Давлетшина Э.Ф., Кадырова Г.Д. Семеноводство картофеля в Среднем Поволжье), 17-th triennial Conference of European Association for Potato Research: Potato for a changing world (Brasov, 2008, Zamalieva F.F., Stasevski Z., Safiulina G.F. Potato seed production in Tatarstan: posters. Zamalieva F.F. Soil-born viruses in Tatarstan: posters).
Автор диссертации - лауреат Государственной премии РТ в области науки и техники 2005 года по теме: Разработка и внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан.
Публикации. Материалы исследований изложены в 71 публикациях, в том числе 7 статей в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ, 3 статьи - в зарубежных изданиях, изданы рекомендации по выращиванию оздоровленного семенного картофеля.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Основные причины интенсивного повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля в условиях Республики Татарстан - наличие внутренних источников заражения в оздоровленном материале и высокая суммарная векторная интенсивность крылатых тлей.
2.Ведущие факторы защиты от повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля в условиях республики - достижение полного отсутствия внутренних источников заражения вирусами и увеличение площади посадок первого полевого поколения оздоровленного материала, снижающие зависимость роста зараженности от векторной интенсивности крылатых тлей.
3.Принципы моделирования перспективных схем семеноводства, учитывающие нарастание степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля.
Диссертационная работа является обобщением двадцатилетних исследований по семеноводству картофеля, выполненных автором самостоятельно или при его непосредственном участии. В исследованиях принимали участие сотрудники Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Гаранина Л.А., Прищепенко Е.А., Гарифуллина Ф., Богданова Г.В., Зайнуллин А.А.,Зайнуллина А.С., Пикалова И.В., Вологин С.Г.,Сташевски З., Каримова В.Б., Давлетшина Э.Ф., Гимаева Е.А., Кадырова Г.Д., Салихова З.З. Выражаю им искреннюю благодарность за совместную многолетнюю работу по семеноводству картофеля, результаты которой изложены в этой работе. Выражаю искреннюю благодарность Капитоновой Н.П. - создателю первой лаборатории биотехнологии картофеля на оздоровленной основе в Татарском НИИСХ в 1985-1990гг.
Особо большой вклад в развитие научной и материально-технической базы центра биотехнологии картофеля ТатНИИСХ, обеспечившего в дальнейшем переход на промышленные масштабы производства оздоровленного семенного картофеля, сделал Гареев Р.Г. (1949-2004гг) - директор Татарского НИИСХ с 1996 по 2004гг.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 328 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству. Работа содержит 33 таблицы, 24 рисунка, 21 приложение. Список использованной литературы содержит 328 наименований, из них 64 на иностранном языке.
материал и методы проведения исследований
Разработка системы защиты оздоровленного картофеля от повторного вирусного заражения в условиях Республики Татарстан
Мониторинг вирусных болезней картофеля проводили на посадках картофеля в хозяйствах республики в 1993-2001гг. Листовые пробы для анализов отбирали в июле месяце по диагонали картофельного поля в количестве 50-100 штук. Серологический анализ проводили в лаборатории капельным методом и методом ИФА.
Мониторинг почвенных вирусов картофеля проводили в 1987-1995гг. Для идентификации вирусов использовали метод индикаторных растений, метод приманочных растений, ИФА, метод электронной микроскопии.
Изучение динамики нарастания повторного зараженности вирусными болезнями оздоровленного семенного картофеля проводили на производственных посадках оздоровленного семенного картофеля в условиях естественного инфекционного фона с 1997 по 2007 годы. Питомники размножения оздоровленного семенного картофеля находились в Лаишевском районе зоны Предкамья РТ: с 1993 по 2005 год - в стационарной точке учета Сокуры, в 2006 году - в стационарной точке учета Кабаны, расположенных на расстоянии 5 и 2 км от села Большие Кабаны, соответственно.
Оздоровленные меристемные линии сортов картофеля (сортолинии) получали в отделе сельскохозяйственной биотехнологии ТатНИИСХ и приобретали от других научных учреждений, после тестирования на отсутствие инфекций, размножали черенкованием в лабораторных условиях, получали в защищенном грунте от них тепличные миниклубни. Далее, в полевых условиях, оздоровленный семенной картофель выращивали в питомниках по следующей схеме: тепличные миниклубни - первое полевое поколение (ППП) - суперсуперэлита (ССЭ) - суперэлита (СЭ).
Питомники располагали с пространственной изоляцией - на расстоянии 1-3 км от населенных пунктов и от других картофельных посадок. Площади питомников и выращиваемые в них сорта, менялись ежегодно - они представлены в результатах работы.
Технология выращивания - голландская с использованием комплекта импортной полевой техники производства фирм Гримме, Амазоне. Нормы внесения минеральных удобрений определяли расчетно-балансовым методом на получение урожая 25 тонн/га на основе агрохимических анализов почвы. Посадку проводили в оптимально ранние сроки - обычно во второй декаде мая, удаление ботвы проводили механическим способом или химической десикацией реглоном - в момент достижения 80% клубней размера семенной фракции - 30-60мм - в наибольшем поперечном диаметре. Семенной материал выращивали с соблюдением всех рекомендованных защитных мероприятий от заражения болезнями, от вредителей и крылатых тлей.
Диагностику вирусных болезней картофеля проводили в секторе диагностики болезней картофеля ЦСХБ ТатНИИСХ. Листовые пробы для проведения ИФА отбирали по диагоналям картофельного поля в зависимости от размеров участка - по 50-200 листьев. Скрытую зараженность картофельных растений определяли до 2001 года капельно-серологическим методом (по М.С.Дунину и Н.Н.Поповой, 1967) - на вирусы M, X, S и Y и на M+X+S (поливалентная), с 2001 года - методом иммуноферментного анализа (ИФА) на диагностических наборах, изготовленных в лаборатории биотехнологии ВНИИКХ на вирусы - M+X+S (поливалентная) и YBK-вирус (по методикам И.Г.Атабекова,1985, А.Ф.Бобковой, 1983), с 2002 года - на диагностических наборах для ИФА фирмы Биореба (Швейцария).
Тестирование сорняков на скрытую зараженность У- вирусом картофеля проводили методом обратнотранскриптазной ПЦР в секторе диагностики ЦСХБ ТатНИИСХ. Применялись наборы коммерческой фирмы Е (г.Пущино,Россия), использовали оригинальные праймеры, разработанные сотрудником ЦСХБ Зайнуллиным А.А.
Мониторинг основных переносчиков вирусов картофеля - крылатых тлей - проводили на основании систематических наблюдений за динамикой лета и видовым составом крылатых тлей в питомнике размножения оздоровленного семенного картофеля Татарского НИИ сельского хозяйства с 1993 по 2007 годы.
Учеты крылатых тлей проводили методом желтых водных ловушек Мерике (А.Г. Зыкин, 1970; L.Broadbent. 1948; W.Moericke., 1951; H.Muller und Unger, 1955; Л.Иотов, 1967). На участке черного пара размером не менее 5х5метров рядом с картофельным участком устанавливали две пластмассовые чашки диаметром 24 см и высотой 7-8 см, окрашенные изнутри на 2 см от дна ярко-желтой краской. В чашки наливали воду (немного выше края желтой краски), добавляли щепотку стирального порошка. Сбор насекомых проводили через 1-2 дня. Уловы тлей определяли и классифицировали по видам в лаборатории ЦСХБ ТатНИИСХ по описаниям Г.Х.Шапошникова (1964), В.А.Шмыгли, Б.С.Герасимова, И.П. Дамрозе (1969,1975), А.Г. Зыкина (1970).
Определяли распространенность вирусной инфекции на сортовой репродукции (или степень зараженности вирусами репродукции) по формуле:
Р=n 100
N
где P - распространенность болезни (%); N - общее количество растений в пробах; n - количество больных растений в пробах.
Средневзвешенную степень зараженности вирусами картофельного поля определяли по следующей формуле:
СВЗ= SnPn
Sобщ
где СВЗ - средневзвешенная степень зараженности вирусами картофельного поля, Sn - площадь. занимаемая отдельным сортом, га; Pn - распространенность болезни на сорте, %; Sобщ - общая площадь картофельного поля, га. Необходимость в использовании СВЗ возникла при обсуждении коллекционных участков, в которых с различной, обычно небольшой площадью, высажено большое количество сортов, которые заражены в различной степени. СВЗ использована нами для создания объединенной характеристики поля - до и после процесса переноса инфекции.
При обсуждении результатов производственного размножения возникла необходимость применения сокращенных наименований часто используемых словосочетаний и применения показателей изменения вирусной зараженности в репродукциях семенного картофеля:
КРВЗ - коэффициент роста вирусной зараженности - кратность возрастания зараженности вирусами за определенный период. Определяли делением конечной степени зараженности сортовой репродукции в конце изучаемого периода на его первоначальную - в начале изучаемого периода.
КП - критический порог численности крылатых тлей, эквивалентный 50 экземплярам персиковой тли, определенный с помощью коэффициентов вредоносности по Банадысеву С.А.(2003), известных для отдельных видов тли, после достижения которого рекомендуется удалять ботву семенного картофеля в течение 10-12 дней.
СВИТ - суммарная векторная интенсивность крылатых тлей за вегетационный период - общее количество крылатых тлей - переносчиков вирусов картофеля, отловленных за вегетационный период, и переведенных при помощи коэффициентов вредоносности в единицы, эквивалентные персиковой тле.
ОСВИТ - общая суммарная векторная интенсивность крылатых тлей за несколько вегетационных периодов, в течение которых выращивался семенной картофель данной репродукции в открытом грунте.
Разработка технологии ускоренного размножения оздоровленного семенного картофеля в условиях Республики Татарстан
Факторы, повышающие коэффициенты размножения семенного картофеля, изучали на трех стадиях выращивания оздоровленного материала - пробирочные растения, тепличные миниклубни и клубни первого полевого поколения (исходный материал). Исследования проводили в 1998Е2000 гг. в защищенном грунте - в марлевых изоляторах, находящихся на территории ТатНИИСХ, в открытом грунте - в питомнике размножения оздоровленного картофеля, расположенного вблизи н.п.Сокуры Лаишевского района.
Схема вегетационного опыта 1. Изучение влияния густоты посадки пробирочных растений картофеля сорта Невский на коэффициент размножения оздоровленного материала в условиях защищенного грунта:
1 вариант - густота посадки 25 растений/м2 (20х20 см)
2 вариант - густота посадки 50 растений/м2 (15х15 см)
3 вариант - густота посадки 100 растений/м2 (10х10 см)
Размножение и выращивание пробирочных растений проводили согласно Методическим указаниям по оздоровлению и ускоренному размножению картофеля (1976, 1985) и Инструкции по технике проведения работ по микроклональному размножению картофеля (1998). Был проведен структурный анализ полученного урожая тепличных миниклубней, с разделением на следующие фракции: 1 - 5 г; 6 - 10 г; 11 - 20 г и более 20 г.
Опыты по изучению коэффициентов размножения тепличных миниклубней и исходных клубней проводили в открытом грунте в питомнике размножения оздоровленного материала ТатНИИСХ. Почва опытного участка светло-серая лесная, средне-суглинистая. Удобрения вносили на планируемую урожайность 20 тонн. Посадку проводили вручную в предварительно нарезанные борозды. Агротехника выращивания картофеля - общепринятая для республики с элементами голландской технологии. Опыты двухфакторные, повторность четырехкратная. В каждой повторности высажено по 50 клубней сорта Невский. Размещение делянок систематическое.
Схема опыта 2. Изучение влияния густоты посадки и массы тепличных миниклубней на коэффициент размножения оздоровленного картофеля в открытом грунте:
Сорт Невский - тепличные миниклубни.
Фактор А - густота посадки: 48; 57; 72 ; 95 тыс. клубней на 1 га (схема посадки: 70 х 30, 70 х 25, 70 х 20 и 70 х 15 см соответственно).
Фактор В - масса тепличных миниклубней: 2; 6; 10; 15 г.
Схема опыта 3. Изучение влияния густоты посадки и массы исходных семенных клубней на коэффициент размножения оздоровленного картофеля в открытом грунте:
сорт Невский - исходные клубни ( клубни первого полевого поколения)
Фактор А - густота посадки: 45; 55; 65; 70 тысяч клубней на 1 га (схема посадки: 70 х 31, 70 х 26, 70 х 21, 70 х 20 см)
Фактор В - масса исходных клубней: 20; 40; 60; 80 г.
Опыты закладывали и проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А.Доспехова (1985) и ВНИИКХ (1961). Уборка опытов проводилась в августе-сентябре месяцах вручную. Учет урожая проводился поделяночно: выкапывали 50 кустов, подсчитывали количество и взвешивали массу полученных клубней. Одновременно с учетом общей массы клубней определяли их фракционный состав. Полученные клубни были разделены на следующие фракции: менее 25 г; 25-50 г; 51-80 г; более 80 г. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием компьютерных программ Agros, по Г.Ф.Лакину (1990), расчеты экономической и энергетической эффективности - на основе технологических карт по действующим нормативам и расценкам.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Мониторинг источников повторного заражения вирусами
оздоровленного семенного картофеля в Республике Татарстан
Для предотвращения повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля необходимы сведения об основных источниках инфекции в данной природно-климатической зоне. По расстоянию, на которое источники инфекции удалены от посадок картофеля их можно подразделить на внешние и внутренние. Внешние источники - производственные посадки картофеля с высокой степенью зараженности вирусами, личные подсобные участки; внутренние источники - больные растения внутри посадок оздоровленного семенного картофеля. В республике нами выявлены следующие возбудители вирусных болезней на картофеле: У- вирус картофеля (УВК), М- вирус картофеля (МВК), Х-вирус картофеля (ХВК), S-вирус картофеля ( SВК), вирус скручивания листьев картофеля (ВСЛК), вирус метельчатости верхушки картофеля (ВМВК), вирус погремковости табака (ВПТ), а также вироид веретеновидности клубней картофеля (ВВКК).
Анализируя данные по распространенности вирусов на производственных посадках картофеля в коллективных хозяйствах в 1993-2001гг, мы обнаружили, что до 1998 года отечественный семенной картофель в хозяйствах республики, практически независимо от репродукции, был заражен вирусами на 60-100%, причем, наиболее распространенными были ХВК и МВК, что совпадает с данными исследований, проведенных в республике в конце 60-х годов (Н.И.Благовещенский, Н.П.Капитонова, 1970). Оздоровленный семенной картофель, производимый лабораторией ТатНИИСХ и поступающий в хозяйства с 90-х годов, в последующие годы обнаруживал тенденцию к преобладающему заражению У-вирусом картофеля.
Два почвенных вируса были обнаружены нами на частных посадках картофеля: ВПТ (переносчики - нематоды семейства Trihodoridae ) - в окрестностях г. Казани на участках с легкими по механическому составу почвами, ВМВК (переносчик - гриб Spongospora subterranea) - во всех обследованных районах - независимо от типа почв. На посадках общественного сектора почвенные вирусы были обнаружены в единичных случаях. Зараженность клубней ВПТ составляла на отдельных участках от 33 до 43%. При этом некротические повреждения, вызванные ВПТ, стабильно проявлялись в потомстве у 60-70% растений, но внутри клона некрозы проявлялись в среднем у 22-28% клубней. В отдельные годы признаки некрозов внутри клона полностью исчезали, но на следующий год могли вновь проявиться у 50% клубней. Наиболее чувствительным к заражению ВПТ оказался сорт Невский: на поверхности клубней наблюдались четкие кольца диаметром до 0,5 см и кольцевидные некротические узоры.
Симптомы ВМВК обычно наблюдали у 3-15% клубней. Реакция на заражение вирусом в виде четких кольцевых некрозов на поверхности клубней наблюдалась у сортов Бронницкий, Жуковский ранний, Невский, Резерв. Нами впервые на европейской территории был обнаружен и описан случай проявления на картофеле симптомов птичьего глаза, вызываемого, по нашим данным, при первичном заражении ВМВК. В отдельные годы в январе наблюдалось массовое проявление симптомов птичьего глаза на клубнях, достигавшее уровня 50-60% выборки, что свидетельствует о высокой степени скрытой зараженности почвенным вирусом переносчика и картофеля в условиях Татарстана. Обнаружено, что в защищенном грунте может происходить заражение оздоровленных клубней вирофорным грибом Spongospora subterranea без видимых симптомов вирусного заражения. В этом случае симптомы имеют вид пустул без развития вокруг него волдыреобразного кольца. Поэтому первичные симптомы поражения ВМВК в защищенном грунте могут быть не замечены, проявляясь только на следующий год в поле в виде вторичных симптомов - кольцевых узоров на клубнях.
Вироид веретеновидности клубней картофеля (ВВКК) был обнаружен нами только на материале, выращенном из инфицированных пробирочных растений завозного происхождения. В условиях открытого грунта нами не отмечалось массового перезаражения оздоровленного материала от источников - зараженных вироидом растений. При инфицировании вироидом ВКК в условиях республики, происходит сильное угнетение растений картофеля, сопровождающееся снижением или полным отсутствием клубнеобразования, что вызывает в дальнейшем самоуничтожение потомства больных растений.
В производственном размножении мы также не наблюдали интенсивного повторного заражения оздоровленного семенного картофеля персистентным вирусом скручивания листьев картофеля (ВСЛК). Основной причиной этого являются низкая численность переносчика вируса - персиковой тли. Следующей причиной, по нашему мнению, является сильное угнетение зараженных растений картофеля, происходящее в континентальных условиях республики - как и в случае с ВВКК, что вызывает низкий коэффициент размножения больных растений и в итоге - самоуничтожение зараженных растений в потомстве.
Внутренним источником инфекции являются сорта, которые после прохождения всех этапов оздоровления методом апикальной меристемы, оказались больными.
В результате проведенной с 1997 по 2007гг проверки методом ИФА и ПЦР пробирочной коллекции растений картофеля из 70 сортов, представленных 165 линиями была выявлена зараженность вирусами X, S, M, У, L - у 41 линии (24,8%), вироидом веретеновидности клубней картофеля - у 44 линий (26,7%). Таким образом, было выбраковано 85 (51,5%) больных сортолиний, здоровыми оказались 80 (48,5%) сортолиний из коллекции пробирочных растений. Среди вирусных болезней в пробирочной коллекции наибольшее распространение имел У - вирус картофеля, достаточно часто обнаруживали МВК, значительно реже обнаруживали ХВК, ВСЛК и SВК.
В 2000-2002 гг на зараженность УBK методами ИФА и ПЦР были протестированы сорные растения с картофельного поля и дикорастущие древесные культуры, окружающие оздоровленные картофельные посадки, в том числе: осот полевой, куриное просо, вьюнок полевой, дикая редька, паслен черный, дуб, осина, сосна, береза, ольха. У-вирус картофеля в них не обнаружен. Наши данные подтвердили выводы, сделанные Ю.И.Власовым (1974), что дикорастущие растения, как источники У- вируса для картофеля не имеют большого практического значения.
Мониторинг основных переносчиков вирусов
картофеля Ц крылатых тлей в условиях Республики Татарстан
Наибольшую численность - до 70-80% от общего количества крылатых тлей, отловленных на картофельном поле, составляли три вида - бобовая (до 68,8%), крушинная (до 27,6%) и крушинниковая тли (до 25,2%) (табл.1):
Таблица 1
Основные виды крылатых тлей - переносчиков
вирусов картофеля, отловленные на стационарном участке
в п.Сокуры Лаишевского района за период наблюдений с1993 по 2006гг
Вид тлей | Относительная вредоносность | Количество*, штук | Доля от общего коли-чества тлей, % |
Aphis fabae Scop. ( Бобовая тля) | 0,1 | 3- 2407 | 1,2-68,8 |
Aphis nasturtii Kltb. (Крушинная тля ) | 0,4 | 5-784 | 2,0-27,6 |
Aphis frangulae Kltb. (Крушинниковая тля) | 0,4 | 0-684 | 0-25,2 |
Aulacorthum solani Kltb. (Обыкновенная картофельная тля) | 0,4 | 0-45,3 | 0-9,8 |
Macrosiphum euphorbiae (Большая картофельная тля) | 0,1 | 0-20 | 0-9,7 |
Myzus persicae Sulz. (Персиковая тля) | 1,0 | 0-5 | 0 - 0,1 |
Всего: | 82-5233 | 100,0% |
*Представлен диапазон изменения численности крылатых тлей от минимума до максимума на одну ловчую чашку Мерике за период наблюдений с 1993 по 2006гг.
Отсутствие высокой численности персиковой тли в условиях республики объясняет ограниченное распространение ВСЛК. Стабильное присутствие в популяциях крушинной и крушинниковой тлей - представляет опасность распространения М и У вирусов картофеля. В условиях республики большое значение в заражении У -вирусом картофеля , наряду с крушинной и крушинниковой тлями, приобретает бобовая тля, которая обладает более низкой эффективностью передачи вируса, но имеет обычно самую высокую численность Общая численность крылатых тлей за изученный период колебалась от 82 до 5233 штук/чаш за сезон (табл.2).
Таблица 2
Сравнительные данные лета крылатых тлей
в стационарной точке учета Сокуры Лаишевского района РТ за 1993 - 2006 гг
Годы | Общее количество крылатых тлей за вегетационный период, шт. | Суммарная векторная интенсивность крылатых тлей | Сроки наступления критического порога численности тлей | Общее количество крылатых тлей, попавших в чашку на момент наступления КП, шт | В том числе переносчиков вирусов картофеля | ||
в единицах, эквивалентных персиковой тле | Кратно КП | штук | % | ||||
1993 | 244,0 | 12,0 | 0,2 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
1994 | 760,0 | 53,0 | 1,1 | Начало I декады августа | 748 | 467 | 62 |
1995 | 82,0 | 10,0 | 0,2 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
1996 | 263,0 | 23,0 | 0,5 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
1997 | 3753,0 | 499,0 | 10,0 | Начало III декады июня | 550 | 338 | 70 |
1998 | 1613,0 | 190,0 | 3,8 | II декада июля | 438 | 351 | 80 |
1999 | 5233,0 | 831,0 | 16,6 | I декада июля | 493 | 360 | 73 |
2000 | 514,0 | 27,0 | 0,55 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
2001 | 1627,0 | 128,0 | 2,56 | Начало II декады июля | 809,5 | 525 | 65 |
2002 | 1132,0 | 45,0 | 0,9 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
2003 | 2137,0 | 219 | 4,4 | Начало III декады июля | 1280 | 782 | 61 |
2004 | 205,0 | 45,6 | 0,9 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
2005 | 3022,0 | 525,0 | 10,5 | III декада июня | 462,5 | 443 | 96 |
2006 | 201,0 | 40,0 | 0,8 | Численность крылатых тлей ниже критического порога | |||
В 7 из 14 изученных лет, суммарная векторная интенсивность крылатых тлей была ниже критического порога. В годы с высокой численностью тлей суммарная векторная интенсивность лета тлей превышала КП численности (эквивалентный 50 экземплярам персиковой тли): 1997г - в 10 раз, 1998г - в 3,8 раза, 1999г - в 16,6 раз, 2001г - в 2,56 раз, 2003 г - в 4,4 раза, 2005г - в 10,5 раз. Критический порог численности тлей наступал чаще всего во 2-3 декадах июля, самое ранее наступление КП отмечалось в 3 декаде июня - в 1997 и 2005 годах.
Начало лета тлей в условиях республики зависит от стабильной температуры в мае-июне. Суммы эффективных температур на начало лета крылатых тлей, в годы без возвратных похолоданий в мае, находились в пределах 328-415С. Самое раннее начало лета тлей наблюдалось в третьей декаде июня 1995 года, самое позднее - во второй декаде июля 1994 года.
Обнаружены два особо важных критических момента в развитии численности тлей в условиях республики: первый - это возвратные похолодания после теплых дней в мае месяце и второй - ливневые дожди или сильные ветра в период расселительного лета переносчиков с первичного хозяина, происходящего обычно в июне. Резкое снижение численности тлей, происходящее в этих случаях, мы связываем с тем, что гибель на начальных этапах размножения единичных перезимовавших особей тлей-родоначальниц, становится равноценной гибели сотен и тысяч экземпляров крылатых тлей на конечном этапе развития колоний. Таким образом, эти погодные условия предопределяют процессы размножения тлей на ранних этапах развития колоний и поэтому позволяют заранее прогнозировать развитие численности тлей в текущем вегетационном сезоне.
Учитывая, что по правилам семеноводства ботву семенного картофеля рекомендуется удалять не позднее, чем через 10-12 дней после достижения критического порога численности крылатых тлей - нам необходимо было ее удалять: в 1997 и 2005гг - 5-7 июля, в 1998 и 2001гг - 20-25 июля, в 1999 - 12-15 июля. Однако, эти сроки являются неприемлемыми в условиях республики, потому что клубнеобразование у картофеля начинается только во второй декаде июля. Поэтому в условиях республики возникает противоречие между сроками накопления хозяйственно значимого урожая семенного картофеля и сроками наступления критического порога численности крылатых тлей. Необходимо было найти дополнительные способы предотвращения повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля, обеспечивающие получение здорового семенного картофеля, не сокращающие объемы производства семенной продукции.
Закономерности роста повторной зараженности вирусами
оздоровленного картофеля в условиях Республики Татарстан
В таблице 3 представлена конечная степень зараженности вирусами сортов за два-три года размножения по схеме семеноводства от первого полевого поколения до ССЭ или СЭ и общая суммарная векторная интенсивность крылатых тлей за эти годы.
Общая суммарная векторная интенсивность крылатых тлей (ОСВИТ) за три года предварительного выращивания СЭ составила: в 2003 году - 7,8 КП, в 2004 году - 6,1 КП, в 2005 году - 15,7 КП, в 2006 и 2007гг - 12 КП. Таким образом, ОСВИТ с 2003-2004гг до 2005-2007гг возросла с уровня 6-7,8 КП до 12-15,7 КП. За этот период удалось снизить зараженность у СЭ сортов: Жуковский ранний - с 31,4% до 25%, Адретта - с 41,0% до 0, Удача - с 12,5% до 2,1%, Чародей - с 25% до 4-6,25%, Невский - с 45% до 1,7-2,3%, Ресурс - с 29% до 0-6,2%, Лорх - с 29-56% до 16,6%. Таким образом, с 2003 по 2007гг ОСВИТ повышалась, а зараженность вирусами суперэлиты сортов постепенно снижалась. То есть, в производственном размножении удалось постепенно снизить зависимость нарастания степени зараженности вирусами сортов от векторной интенсивности крылатых тлей.
Таблица 3
Степень повторной зараженности вирусами суперэлиты
сортов картофеля в производственном размножении, %
№ | Годы выращивания | 2001-2003 | 2002-2004 | 2003-2005 | 2004-2006 | 2005-2007 |
ОСВИТ | 7,8КП | 6,1КП | 15,7КП | 12,2 КП | 12 КП | |
1 | Жуковский ранний | 31,4* | - | - | 31,0 | 25,0 |
2 | Весна | - | - | - | - | 20,8 |
3 | Белоярский ранний | 27,0* | - | - | - | - |
4 | Адретта | 41,0 | - | - | - | 0 ** |
5 | Удача | - | - | 12,5 | - | 2,1** |
6 | Розара | - | - | 4,0** | 12,5 | - |
7 | Юниор | - | - | Выбракован* | - | - |
8 | Елизавета | - | - | 25 | - | - |
9 | Пранса | - | 50,0 | - | - | - |
10 | Сантэ | - | 6,25 | - | - | - |
11 | Чародей | - | 25,0 * | 4,0** | 6,25 | - |
12 | Невский | 45,0 | 16,6 | 4,1** | 1,7** | 2,3** |
13 | Рождественский | - | - | 25,0 | - | - |
14 | Ресурс | 29,0 | - | - | 0** | 6,25 |
15 | уговской | - | - | Выбракован* | - | Выбракован |
16 | орх | 29,0 | 56,0 | 16,6 | - | - |
17 | Скарб | - | - | 4,1** | - | - |
ОСВИТ - общая суммарная векторная интенсивность крылатых тлей за годы размножения семенного материала в открытом грунте, выраженная в кратных коэффициентах по отношению к критическому порогу; * - степень зараженности вирусами на стадии ССЭ; **- выделены положительные результаты, когда зараженность вирусами у СЭ составила не более 5%.
Мы проанализировали также коэффициенты роста вирусной зараженности у различных сортов в производственном размножении за период наблюдений с 2001 по 2006 годы (таблица 4). Нарастание вирусной зараженности от нуля до 1-2% проходит незаметно, так как мы пока неспособны обнаружить низкую степень зараженности, поэтому представленные в таблице коэффициенты роста определены после превышения указанного уровня степени зараженности. Из данных таблицы можно заметить, что в 2001 году коэффициенты роста повторной вирусной зараженности были высокими, что объясняется особыми условиями года, связанными с высокой векторной интенсивностью тлей и совпадением лета с активным ростом растений. В 2005 году высокий КРВЗ у сорта Леди Розетта связан с поздним сроком созревания сорта и растянутым летом многочисленных крылатых тлей. Можно отметить относительно более высокие КРВЗ у сортов Луговской и Юниор - 7,2 и 7,6, свидетельствующие о неустойчивости этих сортов к вирусному заражению. Остальные сорта имели следующие значения КРВЗ : Жуковский ранний - 1,7-3,8; Адретта - 1,2-2,5; Удача - 2,0; Розара - 2,0-6,0; Пранса - 3,0; Сантэ - 3,6; Невский - 1-3,7; Рождественский - 3,0-4,0; Лорх - 2,1-2,8; Чародей -1-6. Невысокие КРВЗ у большинства сортов после достижения 1-2% зараженности, свидетельствуют о том, что устойчивость этих сортов к вирусному заражению находится примерно на одном уровне с сортом Невский. Значит, высокую степень зараженности на конечном этапе получения суперэлиты (таблица 3) у сортов Жуковский ранний - 25%, Лорх - 16,6%, Розара, - 12,5%,Рождественский - 25% - можно объяснить только более быстрым ростом зараженности на предыдущих этапах процесса скрытого заражения (до достижения уровня 1-2%). Основным отличием этих сортов было то, что размножение большинства из них на стадии ППП, в отличие от Невского, проводилось на небольших площадях. То есть, здесь необходимо отметить, что площадь посадки на стадии ППП имеет определенное значение в процессе нарастания вирусной зараженности.
Таблица 4
Коэффициенты роста вирусной зараженности
у оздоровленных сортов картофеля за период с 2001 по 2006гг
№ | Годы | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 |
СВИТ | 2,56 КП | 0,9 КП | 4,3 КП | 0,9КП | 10,5 КП | 0,8 КП | |
1 | Жуковский ранний | - | 2,3 | 1,7 2,2 | - | - | 3,8 |
2 | Белоярский ранний | 14,5* | - | - | - | - | - |
3 | Адретта | - | 1,2 | 2,5 1,6 | - | - | - |
4 | Удача | - | - | - | - | - | 2,0 |
5 | Розара | - | - | - | - | 2,0 | 3,0 6,0 |
6 | Юниор | - | - | - | 7,6* | - | - |
7 | Пранса | - | - | - | 3,0 | - | - |
8 | Сантэ | - | 3,6 | - | - | - | - |
9 | Невский | - | 2,0 1,0 | 3,7 1,0 | - | - | 1,0 |
10 | Рождественский | - | - | 3,0 | - | 4,0 | - |
11 | уговской | - | 7,2* | 2,8 | - | - | - |
12 | орх | - | 2,1 | 2,8 | - | - | - |
13 | Снегирь | 11,4* | - | - | - | - | - |
14 | Елизавета | 18,2* | - | - | - | - | - |
15 | Петербургский | 18,9* | - | - | - | - | - |
16 | еди Розетта | - | - | - | - | 14,0* | - |
17 | Чародей | - | - | 1,0 | 6,0 |
СВИТ - суммарная векторная интенсивность крылатых тлей за вегетационный период, выраженная в кратных коэффициентах по отношению к критическому порогу;
*- повышенные значения коэффициентов роста вирусной зараженности.
Рассмотрим подробнее нарастание вирусной зараженности в репродукционном размножении от ППП до СЭ на примере сорта Невский, который занимал самые большие площади в производственном размножении на протяжении длительного времени. Из таблицы 5 видно, что циклы размножения оздоровленного сорта Невский, начатые в открытом грунте с 2001 и 2002 года заканчивались получением суперэлиты с высоким уровнем зараженности - в 2003г - 45,8%, в 2004 г - 20,8%, соответственно. Лишь циклы размножения, начатые в 2003 и 2004гг закончились получением суперэлиты с зараженностью на низком уровне (1,7-4,1%). На рисунке 1 представлены четыре трехлетних цикла размножения семенного картофеля сорта Невский - с 2001 по 2003гг, с 2002 по 2004гг, с 2003 по 2005гг, с 2004 по 2006гг. В каждом цикле можно увидеть динамику изменения вирусной зараженности оздоровленного семенного картофеля во время 3-хлетнего размножения от первого полевого поколения до суперсуперэлиты и далее до суперэлиты и сопуствующую ей векторную интенсивность тлей - по оси абсцисс показана численность переносчиков вирусов картофеля крылатых тлей в годы выращивания, выраженная в единицах, эквивалентных персиковой тле. Сопоставив все данные на рисунке, можно отметить три важных момента.
Во-первых, рост зараженности происходит у сорта Невский, чаще всего, в кратных коэффициентах, находящихся в интервале от 1 до 5. В годы с низкой численностью переносчиков (2002г, 2004г, 2006г) коэффициент роста вирусной зараженности небольшой - 1-2, в годы с высокой численностью переносчиков вирусов (2001г,2003г,2005г) коэффициент роста вирусной зараженности был выше - 3-5. Таким образом, рост вирусной зараженности сорта в течение вегетационного периода происходит с кратным коэффициентом, величина которого прямо пропорциональна векторной интенсивности крылатых тлей.
Таблица 5
Изменение вирусной инфицированности (ВИ) у сорта Невский
в производственном размножении по репродукциям с 2001 по 2006 годы
Годы | Векторная интенсив-ность Экв.ед. | Репро-дукция | Площадь, га | Началь-ная заражен-ность, %±m | Конеч- ная заражен-ность, %±m | Коэффи-циент роста вирусной заражен-ности |
2001 | 130 | ППП | 0,8 | 5,2 ±2,2 | 20,8 ±4,1 | 4,0 |
С-с-э | 2,6 | 18,0 ± 3,8 | 86,3 ±3,4 | 4,8 | ||
С-э | 18,0 | 23,0 ± 4,2 | 88,6 ±3,2 | 3,8 | ||
2002 | 45 | ППП | 1,0 | 2,2 ± 1,5 | 4,1 ±2,0 | 2,0 |
С-с-э | 7,7 | 12,5 ± 3,3 | 15,6 ±3,6 | 1,0 | ||
С-э | 17,6 | 86,3 ± 3,4 | 100,0 | 1,2 | ||
2003 | 215 | ППП | 1,7 | 0,0 | 0,0 | неизвестен |
С-с-э | 5,0 | 4,1 ± 2,0 | 16,6 ±3,7 | 4,0 | ||
С-э | 41,0 | 12,5 ± 3,3 | 45,8 ±5,0 | 3,7 | ||
2004 | 45 | ППП | 2,4 | 0,0 | 0,0 | неизвестен |
С-с-э | 16,6 | 0,0 | 0,0 | неизвестен | ||
С-э | 36,4 | 16,6 ± 3,7 | 20,8 ±4,1 | 1,0 | ||
2005 | 525 | ППП | 1,0 | 0,0 | 0,0 | неизвестен |
С-с-э | 20,0 | 0,0 | 1,7 ±1,3 | >1,7 | ||
С-э | 43,0 | 0,0 | 4,1 ±2,0 | >4,1 | ||
2006 | 40 | ППП | 0,3 | 0,0 | 0,0 | неизвестен |
С-с-э | 6,0 | 0,0 | 0,0 | неизвестен | ||
С-э | 43,0 | 1,7 ± 1,3 | 1,7 ±1,3 | 1,0 |
Примечание: %±m - доля зараженности с соответствующей ошибкой.
Во-вторых, чем выше исходная зараженность первого полевого поколения, тем выше зараженность семенного картофеля в конце размножения. Так, в четырех циклах размножения исходная зараженность возрастает от 5,2 до 45,8%, от 2,2 до 16,6%, от 0 до 4,1% и от 0 до 1,7%. Здесь очевидна положительная зависимость между исходной и конечной степенью вирусной зараженности материала.
Третий момент, наиболее важный для семеноводства, заключается в том, что при низкой степени исходной зараженности в двух последних циклах размножения, степень зараженности возрастала незначительно даже при очень высокой численности крылатых тлей-переносчиков вирусов, которая наблюдалась в 2005 году. То есть, при низкой степени исходной зараженности материала положительная зависимость между нарастанием степени зараженности вирусами и численностью крылатых тлей исчезала.
Рис. 1. Зависимость скорости реинфекции оздоровленного семенного картофеля от исходной зараженности и суммарной векторной интенсивности крылатых тлей.
Примечание: в 2000-2001гг указана средневзвешенная зараженность миниклубней на поле, где произрастал Невский - 5,2%, в 2001-2002гг указана зараженность после проведения тщательной браковки и снижения зараженности сорта до 12,5%.
Таким образом, на основании проведенных наблюдений в производственном размножении оздоровленного картофеля, мы выделили основные факторы и закономерности, от которых зависит интенсивность повторного заражения вирусами сортовой репродукции:
- Устойчивость сорта к заражению вирусами;
- Площадь посадки оздоровленного картофеля - особенно в первый год размножения в открытом грунте;
- Степень исходной вирусной зараженности оздоровленного картофеля;
- Суммарная векторная интенсивность крылатых тлей, динамика их лета, сроки наступления критического порога численности в текущем вегетационном периоде;
- Совпадение сроков массового лета тлей с фазами активного роста сортов картофеля;
- Кратный рост степени повторной вирусной зараженности в течение вегетационного периода, величина которого зависит, в основном, от устойчивости сорта картофеля и векторной интенсивности тлей;
7. Снижение зависимости нарастания повторной вирусной зараженности оздоровленного картофеля от численности тлей, происходящее при низкой степени исходной зараженности оздоровленного картофеля.
Теоретическое обоснование закономерностей в процессе нарастания
степени повторной зараженности вирусами оздоровленного семенного картофеля
Для объяснения всех полученных закономерностей необходимо теоретическое обоснование, объясняющее процессы распространения вирусов крылатыми тлями и роста степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля, происходящие в репродукционном размножении семенного материала. Рассмотрим отдельные этапы этого процесса с применением методов моделирования биологических процессов и математических расчетов.
Динамика нарастания степени повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля при его репродуцировании
Представим модель роста степени повторной зараженности вирусами сорта Невский с ежегодным коэффициентом, равным 4, на протяжении 12 лет (таблица 6, рисунок 2).
Таблица 6
Модель ежегодного 4-кратного роста повторной
зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение 12-летнего периода
Год размножения | Степень зараженности посадок в период вегетации, % | Периоды накопления вирусов |
1 | 0,000006 | Длительный скрытый |
2 | 0,000025 | |
3 | 0,0001 | |
4 | 0,0004 | |
5 | 0,0015 | |
6 | 0,006 | |
7 | 0,025 | |
8 | 0,1 | |
9 | 0,4 | |
10 | 1,6 | Короткий обнаруживаемый |
11 | 6,3 | |
12 | 25 |
Исходная зараженность приближена к нулевому значению - 0,000006%, что составляет одно больное растение на 333 гектара. Можно заметить, что ежегодный кратный рост вирусной зараженности остается скрытым для нас в течение первых 9 из 12 лет, благодаря низкому значению степени зараженности и, соответственно, низкой вероятности ее выявления. На практике мы чаще всего наблюдаем только конечную лавинообразную часть процесса нарастания степени вирусной зараженности - ее последние этапы, длительностью 3-4 года, когда степень зараженности начинает превышать 1-2%. Предыдущий девятилетний период остается для нас периодом скрытого накопления зараженности. Сравнивая рисунок 1, на котором представлены четыре цикла нарастания степени зараженности вирусами у сорта Невский в производственном размножении с созданной нами моделью, можно заметить, что эти циклы являются составными частями модели нарастания зараженности, представленной на рисунке 2. В зависимости от степени исходной зараженности и коэффициента роста зараженности в отдельные годы, эти кривые могут быть совмещены с определенным участком модели - в начальной или конечной ее части. Таким образом, модель роста степени зараженности вирусами, рассчитанная с постоянным коэффициентом роста равным 4, является отражением ее нарастания у семенного материала при репродуцировании, наблюдавшимся в производственной практике.
Исходя из полученных результатов, можно сделать следующий вывод - рост степени зараженности вирусами оздоровленных посадок картофеля в условиях республики происходит с определенной кратностью к начальной степени зараженности - в течение вегетационного периода, и по законам геометрической прогрессии - при репродуцировании по годам.
Рис.2. Модель нарастания степени зараженности вирусами семенного картофеля за 12 лет с ежегодным коэффициентом роста равным 4 .
Кратность роста зараженности вирусами у сорта на практике бывает разной и может меняться в определенных интервалах, но она не возрастает в течение вегетационного периода в геометрической прогрессии пропорционально росту численности тлей. Это подтверждается значениями КРВЗ относительно устойчивых к заражению вирусами сортов, полученных нами на практике за период с 2002 по 2006гг (табл.4). Рассмотрим далее обоснование причин кратного роста степени зараженности вирусами в течение вегетационного периода.
Кратность роста повторной зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода
При изучении процесса распространения вирусов крылатыми тлями в течение вегетационного периода были использованы три важных принципа.
Первый принцип - статистически более вероятно, что ближайшие к источнику инфекции растения, будут поражены намного чаще, чем более удаленные от него. На соседние с больным растения происходит наибольшее количество залетов тлей, инфицированных вирусом. Поэтому, вероятность того, что большинство тлей переносят вирусную инфекцию, в первую очередь, на ближайшие здоровые растения - намного выше, чем на растения, находящиеся на большем расстоянии от источника инфекции. Подобное заражение ближайших окружающих растений вокруг источника, описывается даже при передаче персистентного вируса ВСЛК (Bradley R.H.E.,1959). Для сохранения вируса в растении и его дальнейшего размножения необходимо, чтобы в растение попало определенное количество вируса, а эта вероятность возрастает с увеличением количества посетивших растение вирофорных тлей.
Второй принцип - первичные источники вирусной инфекции имеют основное значение в заражении растений в течение вегетационного периода. Вновь инфицированные растения в течение определенного промежутка времени не способны передавать полученный вирус тлям. При любой вирусной инфекции появлению новообразованного вируса предшествует определенный латентный период (Kassanis B.,1960). Вирус обнаруживается в листьях только через 6-10 дней после заражения, концентрация вируса достигает максимума через 7-14 дней после заражения (Ross A.F.,1941, Обручков В.С.,1993). То есть, вторичные источники заражения вирусами становятся способными к передаче вирусов только через какой-то промежуток времени после начала лета тлей. Этот промежуток времени зависит от фазы развития растения на момент заражения, количества вирусной инфекции, попавшей в растение, благоприятных условий для размножения вируса в растении. На наш взгляд, в условиях республики вторая волна передачи вирусов от вторичных источников инфекции ограничена из-за снижения динамики лета крылатых тлей.
Третий принцип - тли, по мере удаления от больного растения, постепенно теряют свою вирофорность, так как, речь идет о неперсистентных вирусах УВК, МВК, и, становятся безопасными для следующих посещаемых ими растений. В условиях опыта инфицированная персиковая тля теряла свою способность к передаче У - вируса картофеля при питании на здоровых растениях табака через 1 час (Bradley R.H.E.,1959).
Модель распространения вирусов крылатыми тлями в полевых условиях мы представляем следующим образом. Вероятность заражения здоровых растений, соседних с инфицированным, зависит от их удаленности от больного растения, векторной интенсивности крылатых тлей и от устойчивости сорта. Равноудаленные от инфицированного источника растения имеют статистически равную вероятность заражения. Поэтому, значение КРВЗ включает в себя количество зараженных растений, попавших внутрь окружности, в центре которой находится инфицированное растение. Радиус этой окружности зависит от векторной интенсивности тлей, устойчивости сорта. Необходимо подчеркнуть, что мы представляем всего лишь модель процесса заражения и на практике форма идеальной окружности может меняться в зависимости от преобладающего направления ветров, дующих в период заражения.
Картофельные растения в поле высажены при густоте посадки 55 тысяч растений на 1 га - с расстоянием между рядами 75 см и между растениями в рядке - 24 см. Крона растений картофеля занимает отведенное по технологии место в ряду и междурядьях, которое представляет собой прямоугольник размером 75 см х 24 см, с центром в месте посадки клубня в гребне. Для определения количества заражаемых растений, попадающих внутрь опасной окружности, наращиваем диаметр окружности дискретно - с шагом равным 24 см (по количеству дополнительно зараженных растений, ближайших к центральному больному растению). Радиусы этих окружностей будут равны: при заражении от больного источника по одному растению с каждой стороны в рядке - (24см х 3 растения) : 2 = 36 см, при заражении по два растения с каждой стороны в рядке - (24см х 5 растения) : 2 = 60см, и так далее - 84, 108, 132, 154, 178см. Причем, вероятность заражения растения будет зависеть также от площади кроны растения, попадающей внутрь опасной окружности.
На рисунке 3-а схематично представлены окружности, внутри которых здоровые растения будут заражены от центрального инфицированного растения крылатыми тлями. Радиус окружностей возрастает с ростом векторной интенсивности крылатых тлей. На рисунке 3-б схематично представлена очередность заражения растений от инфицированного источника в зависимости от расстояния, на которое они удалены от него. Инфицированное растение обозначено цифрой 0. Растения, равноудаленные от источника инфекции, и, имеющие одинаковую вероятность заражения, обозначены одинаковыми цифрами. Например, цифрой 1 обозначены два растения, внешний край кроны которых удален от центра на 36см, цифрой 2 обозначены два растения в рядке, внешний край кроны которых удален от центра на 60см, и так далее. Всего представлено 7 ступеней с перечисленными радиусами. Суммарное количество растений, попадающих внутрь окружностей с радиусами 36, 60, 84, 108, 132, 154, 178 см, с учетом площади захваченной кроны растений, и, включая источник заражения, составляет следующий ряд чисел -3,5,7,11,13,17,21. Таким образом, КРВЗ имеет определенное математическое объяснение - он равен среднему количеству инфицированных от источников инфекции здоровых растений картофеля в течение вегетационного периода.
7 | 5 | 7 |
6 | 2 | 6 |
4 | 1 | 4 |
3 | 0 | 3 |
4 | 1 | 4 |
6 | 2 | 6 |
7 | 5 | 7 |
а б
Рис. 3. Модель очередности заражения крылатыми тлями окружающих здоровых растений в зависимости от удаленности их от источника инфекции
а- увеличение размеров окружностей, внутри которых растения заражаются от центрального инфицированного растения, в зависимости от векторной интенсивности крылатых тлей и устойчивости сорта;
б- указана очередность заражения растений картофеля, в зависимости от их удаленности от источника инфекции (0);
Рассмотрим также вопрос об эффективности переноса вирусов тлями при более дальних перелетах в пределах поля, так как тли могут взлетать и совершать более дальние перелеты. Причинами дальних полетов тлей могут быть неподходящий корм, в связи с огрублением листьев из-за старения растения или в связи с сортовыми особенностями. Для того, чтобы с помощью тлей были заражены растения, находящиеся на более дальнем расстоянии от источника инфекции, необходимо сочетание следующих условий: благоприятные условия для взлета и приземления тлей; повышенная эффективность заражения растений при небольшом количестве инфицирующего источника, поступающего от единичных вирофорных тлей; благоприятная для инфицирования фаза развития растения; благоприятные условия для дальнейшего роста и развития растений и, соответственно, для размножения вирусов и системного заражения растения. Возможность одновременного сочетания перечисленных условий понижена, поэтому мы считаем, что рост степени зараженности вирусами в полевых условиях происходит, в основном, за счет инфицирования ближайших к источнику заражения растений. Инфицирование более удаленных растений происходит с меньшей вероятностью, но в отдельные годы при благоприятном сочетании перечисленных условий, оно может приводить к значительному росту КРВЗ.
Эффект наложения заражения вирусами, ограничивающий рост степени вирусной зараженности оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода
Отсутствие роста вирусной зараженности в геометрической прогрессии в течение вегетационного периода связано с эффектом наложения новых вирусных заражений на одни и те же растения, окружающие источник инфекции. Растения, окружающие источник инфекции, являются своеобразным барьером для тлей, пролетая через который, переносчики теряют вирусную инфекцию. В следующем вегетационном периоде, когда здоровые и инфицированные клубни от урожая будут перемешаны и высажены в поле - начнется новый цикл заражения окружающих растений, который приведет к новому кратному возрастанию степени повторной зараженности репродукции.
Влияние на КРВЗ эффективности передачи вирусов из зараженных листьев
в клубни нового урожая
Известно, что вирусы из листьев не всегда попадают в клубни нового урожая. Эффективность этого процесса зависит от многих причин, связанных со сроками лета тлей, сроками наступления возрастной устойчивости, сроками удаления ботвы, устойчивостью сорта и др. Поэтому результаты ИФ анализа листьев картофеля и ростков перезимовавших клубней могут различаться. КРВЗ, выявленный по листовым пробам, может претерпеть определенную корректировку. Например, если по листовым пробам оказалось, что зараженность за сезон возросла в пять раз, коэффициент размножения клубней картофеля составил 10, а передача вирусов из листьев в клубни произошла с эффективностью 70% и зараженными оказались в среднем 7 клубней из куста, то КРВЗ окажется равным 3,5. Таким образом, при выявлении коэффициента нарастания вирусной зараженности оздоровленного семенного картофеля при его репродуцировании, необходимо учитывать также эффективность передачи вирусов из листьев вегетирующих растений в клубни нового урожая.
Закономерность снижения зависимости роста зараженности вирусами от численности крылатых тлей при низкой степени исходной зараженности оздоровленного картофеля
Для объяснения полученной закономерности рассчитаем зависимость расстояния между инфицированными растениями от степени зараженности. Допустим, что инфицированные растения картофеля равномерно рассеяны в поле и все поле состоит из квадратов, в центре каждого из которых находится одно инфицированное растение. Размеры квадратов зависят от степени зараженности. При степени зараженности 1% - это будет квадрат из 100 растений, 2% - из 50 растений и т.д. Тогда площадь, занятая 50 растениями, равна: кв.м. Сторона квадрата равна квадратному корню из его площади и она равна расстоянию между инфицированными растениями в центрах квадратов. Таким образом, мы получаем формулу расчета расстояния между инфицированными растениями в зависимости от степени зараженности посадок:
, где, l - расстояние между инфицированными растениями, метр; у - степень зараженности вирусами, % ; х - густота посадки, растений/га.
Особенностью этой математической формулы является то, что значение степени зараженности, равное единице, является пограничным моментом. При снижении степени зараженности ниже 1%, расстояние между инфицированными растениями резко возрастает, а степень зараженности меняется незначительно, при возрастании степени зараженности свыше 1%, расстояние меняется незначительно, зато степень зараженности возрастает стремительно. Расчетные расстояния между инфицированными растениями в зависимости от степени зараженности вирусами репродукции картофеля при теоретически равномерном расположении инфицированных растений на поле, представлены в таблице 7 , на рисунке 4.
Чем меньше степень зараженности, тем больше расстояние между инфицированными растениями - причем, четырехкратное уменьшение степени зараженности отражается двукратным увеличением расстояния между ними. Из данных таблицы становится ясным, почему при низкой степени исходной зараженности снижается зависимость роста степени зараженности вирусами материала от численности векторов. Дело в том, что вероятность посещения векторами инфицированных растений снижается пропорционально возрастанию расстояния между инфицированными растениями и, наоборот, возрастает пропорционально сокращению этого расстояния. При низкой степени зараженности большая часть крылатых тлей пролетает только над здоровыми растениями и положительная взаимосвязь между численностью тлей и нарастанием зараженности вирусами теряется.
Вышесказанное является основой для следующего вывода - чем ниже степень первоначальной зараженности материала, тем больше расстояние между инфицированными растениями, а это в свою очередь означает снижение зависимости роста степени зараженности вирусами от численности переносчиков.
Таблица 7
Теоретическое расстояние между растениями, инфицированными вирусами,
в зависимости от степени зараженности при густоте посадки 55тысяч раст./га
Степень зараженности, % | Расстояние между инфицированными растениями, метр |
0,008 | 48 |
0,03 | 24 |
0,125 | 12 |
0,5 | 6 |
2 | 3 |
8 | 1,5 |
32 | 0,75 |
Рис.4. Зависимость расстояния между больными растениями от степени зараженности вирусами посадок (при теоретически равномерном их размещении на поле)
Таким образом, интенсивность нарастания степени зараженности вирусами у семенной репродукции в первую очередь зависит от степени исходной зараженности посадок, а затем уже от численности тлей. Выявленная нами закономерность снижения зависимости роста вирусного заражения от векторной интенсивности тлей при низкой исходной степени зараженности материала является основополагающей в обосновании технологии защиты в условиях республики.
Зависимость нарастания степени зараженности вирусами от площади посадки оздоровленного картофеля
Мы неоднократно отмечали зависимость КРВЗ от площади посадки оздоровленного материала в производственном размножении, особенно в первые годы выращивания в открытом грунте. Рассмотрим модель влияния площади посадки оздоровленного сорта на возрастание степени ее зараженности вирусами. Для этого представим выращивание рядом двух сортов с разной степенью зараженности вирусами (0 и n%). Первоочередное заражение растений, расположенных вдоль общего края будет происходить по тем же причинам, которые указывались ранее: повышенная вероятность посещения вирофорными тлями растений, ближайших к больному, эффект наложения повторных заражений вирусами, производимых тлями на одни и те же растения, потеря вируса тлями при более далеких перелетах. Поэтому, если здоровый сорт занимает маленькую площадь, то доля расположенных по краю поля вновь зараженных растений, будет существенной. Если же площадь под здоровым сортом будет возрастать, то доля зараженных растений будет уменьшаться (рисунок 5). Представим, что вначале оба участка равны, имеют форму квадрата со стороной а, равной 10 метрам, площадь, равную 100кв.м. Если считать глубину участка, на которую крылатые тли смогут передать вирус, условно равной одному метру, площадь под вновь зараженными растениями у здорового сорта составит 10кв.м. Если площадь под здоровым сортом будет возрастать, а под зараженным - оставаться неизменной, то количество зараженных растений останется прежним, а доля их в общем количестве растений у здорового сорта будет снижаться. Степень зараженности будет равна отношению площади участка, контактирующего с зараженным участком (10м2), к общей площади участка (а2), и составит - .
Рисунок 5
Модель снижения степени вирусной зараженности оздоровленного картофеля с увеличением площади его посадки (при заражении от внешнего источника)
Примечание: внешний источник заражения представляет собой квадратный участок площадью 100кв.м., примыкающий одной стороной к здоровому участку;
При выращивании двух участков площадью по 100кв.м. рядом друг с другом, доля зараженных растений составляет 10,0%, с увеличением площади участка под здоровыми растениями до 10000 кв.м.(1га) - степень зараженности понизится до 0,1% (рис.5). То есть, степень зараженности от внешних источников уменьшается пропорционально увеличению площади участка, занятого здоровыми растениями. Такая же закономерность будет существовать при заражении от любых внешних источников, в том числе, представленных одиночными больными растениями.
Таким образом, из представленной модели следует, что для уменьшения степени повторной зараженности оздоровленного материала от внешнего источника, важное значение имеет площадь его посадки. Оздоровленные сорта в первый год выращивания в открытом грунте обычно занимают небольшие площади. Поэтому так важно увеличить площадь посадки здоровых сортов и уменьшить количество источников внешнего заражения в первый год выращивания в открытом грунте.
Полученная закономерность объясняет нам повышенный риск ведения семеноводства картофеля методом клонового отбора в условиях с высокой численностью переносчиков. В связи с большой трудоемкостью метода клонового отбора, первичные питомники имеют небольшой объем - питомник отбора кустов (клонов) в первой полевой репродукции из миниклубней - представляет собой участок площадью 0,05га с 2500 растениями (Контроль качества и сертификация семенного картофеля, 2003). При условном заражении 5 растений (1 вариант) в первый год выращивания в открытом грунте, зараженность составит 0,2%, при заражении 10 растений (2 вариант) - 0,4%, при заражении 25 растений (3 вариант) - 1% (таблица 8). При дальнейшем нарастании степени зараженности вирусами у семенного картофеля с коэффициентом 4, допустимый уровень для посадки на товарные цели (12-20%) будет достигнут во всех трех вариантах уже через 2-3 года.
Таблица 8
Модель нарастания степени зараженности вирусами при репродуцировании
оздоровленного картофеля с различной степенью исходной зараженности
Годы репродуцирования | Репродукции | Степень зараженности,% | |||
1 вариант | 2 вариант | 3 вариант | Допустимый уровень | ||
1 | ППП | 0,2 | 0,4 | 1,0 | 0,01 |
2 | ССЭ | 0,8 | 1,6 | 4,0 | 0,04 |
3 | СЭ | 3,2 | 4,8 | 16,0 | 0,16 |
4 | Э | 12,8 | 19,2 | 64,0 | 0,6 |
5 | 1Р | 51,2 | 76,8 | 2,5 | |
6 | 2Р | 100,0 | 10,0 | ||
Таким образом, даже небольшое количество (5-25шт) источников инфекции, является слишком высоким для ППП в условиях высокой численности переносчиков и ни один из приведенных вариантов не обеспечивает доведение материала до товарных посадок с допустимым уровнем зараженности вирусами. Если рассчитать допустимые уровни зараженности для репродукций, начав их расчет от конца схемы с коэффициентом 4, то получится, что зараженность материала на стадии ППП должна быть не выше 0,01%, на стадии ССЭ - 0,04%, что допускает одно инфицированное растение из 10000 растений - на стадии ППП и четыре из 10000 растений на стадии ССЭ.
Обоснование системы защиты оздоровленного семенного картофеля
от повторного заражения вирусами в условиях Республики Татарстан
Теоретическое обоснование процесса нарастания степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля
Ю.И.Власов (1974) в теоретическом обосновании закономерностей развития вирусных эпифитотий разделил вирусные болезни сельскохозяйственных культур на группы, в зависимости от степени их связанности с природными очагами. По классификации автора, большинство вирусов картофеля, в связи с их основным способом передачи через посадочный материал, нельзя отнести к типичным природноочаговым. Исходя из этого, автор определил основные задачи, стоящие перед семеноводами картофеля - получение здорового семенного материала и защита его от повторного заражения вирусами. Основным источником повторного заражения картофеля вирусами Ю.И.Власов считал сам картофель, прогноз развития заражений вирусами связывал, в основном, с численностью крылатых тлей на посадках картофеля. Он критически переоценил имевшиеся результаты изучения сорных растений на вирусоносительство и сделал вывод о том, что роль сорняков в качестве источников заражения вирусами картофеля невысока.
Полученные нами данные подтверждают идеи, высказанные Ю.И.Власовым. Основными источниками повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля оказались сорта, недостаточно оздоровленные от вирусной инфекции. Сорные и дикорастущие растения не имеют большого практического значения. Основными переносчиками энтомофильных вирусов картофеля в условиях республики являются три вида крылатых тлей - бобовая, крушинная и крушинниковая.
Новые данные, обнаруженные нами в процессе нарастания степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля, являются продолжением теоретического обоснования закономерностей развития вирусных эпифитотий. При выращивании оздоровленного семенного картофеля в открытом грунте, особенно на первоначальных этапах размножения, выявлено большое значение площади посадки оздоровленного сорта. Риск заражения сорта вирусами снижался пропорционально возрастанию площади его посадки. Возрастание степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода происходит в кратном отношении к исходному уровню, а ежегодное кратное возрастание способствует росту по законам геометрической прогрессии в репродукционном размножении. Кратный рост зараженности вирусами объясняется первоочередным заражением здоровых растений, окружающих больное растение, величина его зависит от векторной интенсивности тлей и устойчивости сорта. Для равноудаленных от центрального больного растения здоровых растений, вероятность заражения тлями статистически одинаковая, по мере удаления от источника заражения, вероятность заражения уменьшается. При известной схеме посадки картофеля, количество близлежащих растений, подверженных риску первоочередного заражения, представляет собой дискретный ряд чисел - 2, 4, 6, 10 и т.д. Таким образом, коэффициент роста зараженности вирусами оздоровленного картофеля формируется из среднего количества здоровых растений, наиболее вероятных для заражения из-за близости к источнику инфекции и затем - менее вероятных для заражения - более удаленных растений. В процессе распространения вирусной инфекции крылатыми тлями, здоровые растения, окружающие инфицированное растение, выполняют двойную роль. С одной стороны - они постоянно поглощают вирусную инфекцию от вирофорных тлей, прилетающих от инфицированного растения, и вероятность их заражения при этом все больше возрастает. С другой стороны - они исполняют роль защитного барьера от дальнейшего распространения вирусной инфекции, так как тли, питаясь на них, теряют свою вирофорность, а для того, чтобы вновь зараженное растение стало источником инфекции, питаясь на котором тля становилась бы вирофорной, необходимо определенное время. В последующих после уборки процессах больные и здоровые клубни перемешиваются, и на следующий год в открытом грунте происходит относительно равномерное рассредоточение больных растений в поле. Процесс нового заражения растений, окружающих источники инфекции и кратного возрастания зараженности вирусами в новом вегетационном периоде начинается заново. Так объясняется ограниченный кратный рост степени зараженности вирусами, происходящий в течение вегетационного периода. Обнаружена важная закономерность скрытого накопления степени зараженности вирусами посадок картофеля в репродукционном размножении. Степень зараженности вирусами может длительное время нарастать скрыто, что связано с трудностью обнаружения ее низких, близких к нулю, значений. Нужно отметить, что понятие нулевой степени зараженности является очень растяжимым - к нему можно отнести все значения, которые ниже значений 0,5 или 0,05 или 0,005% и т.д. Обнаружение зараженности становится возможным после превышения 1-2% порога уровня, после достижения которого может произойти лавинообразный рост до полной 100%-й степени зараженности материала всего за 3-4 вегетационных периода. Таким образом, рост степени зараженности вирусами на начальных этапах проходит скрыто и становится видимым только на последних этапах размножения, предшествующих полному заражению оздоровленного материала. Обнаружена следующая важная закономерность - при низкой степени зараженности вирусами оздоровленного материала, расстояние между больными растениями увеличивается, и связь между численностью тлей и нарастанием вирусной зараженности теряется. Объясняется это тем, что большая часть тлей питается на здоровых растениях и не участвует в переносе вирусов. Таким образом, в процессе нарастания степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля, первоочередное значение имеет исходная степень зараженности, на которую затем накладывает свое влияние векторная интенсивность крылатых тлей. При отсутствии источников инфекции, нарастания степени зараженности не происходит и зависимость от численности переносчиков снижается.
Выявлены причины, по которым применение метода клонового отбора в семеноводстве картофеля в условиях нашей зоны не давало положительных результатов. Известно, что метод клонового отбора имеет ряд положительных моментов: ограничивается ежегодное равномерное рассеивание больных растений в посадках, так как потомство больного растения (клон) высаживается в одном месте (ряду), снижается количество источников заражения и упрощается процесс выбраковки больных растений. В зонах с низкой векторной интенсивностью крылатых тлей, риск ежегодного кратного роста вирусной зараженности понижен, своевременная выбраковка больных растений при низкой численности переносчиков создает возможность ведения семеноводства методом клонового отбора. Таким образом, метод клонового отбора экономически оправдан и может дать хороший конечный результат в зонах с низкой численностью переносчиков. В зоне с высокой численностью переносчиков, метод клонового отбора создает повышенный риск повторного заражения вирусами оздоровленного материала, даже при наличии единичных источников заражения. Поэтому в зоне с высокой численностью переносчиков, применение биотехнологических методов ускоренного размножения оздоровленного материала в сочетании с методом негативной браковки, является более перспективным методом семеноводства, чем метод клонового отбора.
Таким образом, теоретическое обоснование процесса нарастания степени зараженности вирусами оздоровленного семенного картофеля, дополнено новыми закономерностями - зависимостью нарастания от степени исходной зараженности материала, площади посадок оздоровленного материала, суммарной векторной интенсивности крылатых тлей, устойчивости сорта, способа ведения семеноводства и др. Обоснованы причины кратного роста зараженности вирусами в течение вегетационного периода, представлена модель скрытого (не обнаруживаемого) и обнаруживаемого периодов нарастания степени зараженности вирусами при репродуцировании оздоровленного материала.
Из-за незнания перечисленных закономерностей, вирусные эпифитотии оздоровленного картофеля, происходившие в практике семеноводства, объясняли ростом степени зараженности вирусами в геометрической прогрессии, связанным с высокой численностью тлей. На самом деле, это были конечные этапы кратного роста степени зараженности вирусами, которым предшествовал скрытый период накопления инфекции. В настоящее время, благодаря полученной информации, семеноводство картофеля в республике приобрело ясную цель - для облегчения задачи получения материала с низкой степенью зараженности на конечном этапе, необходимо передвинуть всю цепочку семеноводства на более высокий уровень - в область с низкими значениями степени зараженности вирусами.
Основной задачей защиты растений является проведение профилактических мер борьбы на основе созданных прогнозов развития болезней растений. Выявленные закономерности позволяют прогнозировать развитие численности крылатых тлей - переносчиков вирусов картофеля, прогнозировать нарастание зараженности вирусами оздоровленных сортов картофеля в условиях вегетационного периода. Исходя из полученных закономерностей, создана комплексная система защиты от повторного заражения вирусами оздоровленного картофеля, апробированная и внедренная в практику семеноводства Республики Татарстан.
Защита оздоровленного семенного картофеля в открытом грунте от повторного заражения вирусами, переносимыми крылатыми тлями
Мы выявили, что в условиях республики, при ведении семеноводства картофеля на оздоровленной основе, наиболее ответственным моментом является недопущение больных растений в оздоровленном материале в первый год его выращивания в открытом грунте. В последующие годы необходимо сводить к минимуму возрастание количества зараженных растений. Комплекс необходимых защитных мероприятий, апробированный в производственных условиях, включает в себя следующие мероприятия:
1. Очищение пробирочной коллекции сортов от источников заражения вирусами на основе визуального контроля, анализа ИФА и ПЦР;
2. Увеличение площади посадок первого полевого поколения сортов до 1 га;
3. Размещение репродукций и сортов изолированно друг от друга, в зависимости от степени исходной зараженности и с учетом устойчивости сортов;
4. Проведение регулярных фитопрочисток в защищенном грунте и в поле с учетом закономерности первоочередного заражения ближайших к источнику инфекции растений;
5. Создание оптимальных условий для роста и развития растений с целью ускорения роста картофеля и достижения возрастной устойчивости на период массового лета тлей, с помощью всевозможных мер - предпосадочного проращивания клубней, уменьшения густоты посадки, обеспечения фона питания, проведения внекорневых подкормок и др.;
6. Проведение защитных обработок, совмещенных со сроками лета тлей;
7. Удаление ботвы семенного картофеля, по возможности, в кратчайшие сроки после наступления критического порога численности крылатых тлей, но с учетом накопленного урожая;
8. Сокращение длительности схемы семеноводства до 7-8 лет с помощью создания ресурсосберегающей технологии ускоренного размножения оздоровленного картофеля.
Защита оздоровленного материала в защищенном грунте от заражения вирусом метельчатости верхушки картофеля, переносимым грибом Spongospora subterranea Wallz.
Существует опасность заражения оздоровленного семенного картофеля почвенными вирусами на стадии размножения в защищенном грунте, где рыхлый торфогрунт и достаточное количество влаги способствуют размножению переносчиков почвенных вирусов - нематод и гриба Spongospora subterranea Wallz. В нашей практике встречались случаи массового размножения гриба Spongospora subterranea в защищенном грунте, сопровождавшиеся проявлением симптомов ВМВК - кольцевидных узоров. Массовое размножение гриба-переносчика, зараженного вирусом, в защищенном грунте опасно тем, что избавиться от гриба очень сложно, он может сохраняться в почве десятилетиями, постоянно заражая семенной картофель и распространяться с посадочным материалом на полевые севообороты.
Нами разработаны дополнительные защитные мероприятия по профилактике заражения почвенными вирусами оздоровленного материала в семеноводстве картофеля на оздоровленной основе. В технологии ускоренного размножения предусмотрено выращивание пробирочных растений картофеля в полиэтиленовых ящиках, что ограничивает перенос водой почвенных грибов и позволяет локализовать очаги болезней. Внутренняя поверхность изолятора выстлана речным песком для улучшения дренажа и дополнительного ограничения переноса патогена. В защищенном грунте не допускается переувлажнение почвы. Грунт в изоляторе рекомендуется полностью менять не менее, чем один раз в три года. Для предотвращения заражения в открытом грунте предусматривается размещение семенных участков картофеля в севооборотах, не допускается выращивание в них картофеля с частных огородов.
Разработка ресурсосберегающей технологии ускоренного размножения оздоровленного семенного картофеля в условиях Республики Татарстан
Технологический цикл размножения оздоровленного картофеля в Региональном центре (на базе Татарского НИИСХ)
В ТатНИИСХ на основе многолетнего научно-производственного опыта была разработана технология получения тепличных миниклубней от пробирочных растений в марлевых изоляторах, представляющих собой деревянный каркас, обтянутый марлевым покрытием.
Цикл производства оздоровленного семенного картофеля включает в себя следующие основные этапы:
1. Предварительное тестирование на отсутствие вирусных болезней, методами ИФА и ПЦР сортов картофеля, предназначенных для микроклонального размножения, - август-октябрь.
2. Размножение пробирочных растений микрочеренкованием в осенне-зимний период в 6 этапов по следующей примерной схеме: октябрь - 50 штук, декабрь - 200 штук, январь - 800 штук, февраль - 3125 штук, март - 12500 штук, апрель Ц30-50000 штук.
3. Получение от пробирочных растений в защищенном грунте технологичных (массой более 10г) тепличных миниклубней -60-100 тысяч штук .
4.Репродукционное размножение тепличных миниклубней оздоровленного картофеля в открытом грунте в течение трех лет по схеме: 1-я полевая репродукция - 1 га; суперсуперэлита - 5-7 га; суперэлита - 50-60 га.
5.Контроль за нарастанием степени вирусной зараженности репродукций оздоровленного картофеля с помощью ИФА.
Повышение коэффициентов размножения оздоровленного картофеля в защищенном грунте на основе регулирования густоты посадки
Целью разработки технологии ускоренного размножения оздоровленного материала в защищенном грунте являлось выявление оптимальной густоты посадки пробирочных растений для получения максимального количества технологичных миниклубней (массой более 10 г) с единицы площади. В условиях проведения опыта густота посадки 50 растений/м2 являлась переломной по выходу общей массы миниклубней с единицы площади, после которой начиналось ее снижение, а выход общего количества миниклубней продолжал возрастать, в основном, за счет увеличения фракции мелких клубней. Выход технологичных миниклубней с единицы площади защищенного грунта при густоте посадки 25, 50 и 100 растений/ м2 составляет: 69,8 шт массой 3252 г, 79 шт. (+13,2%) массой 3224 г, 85 шт. (+21,8%) массой 2739г (-15,7%), соответственно.
Основную долю в затратах на получение тепличных миниклубней в защищенном грунте составляет стоимость затрат на пробирочные растения, поэтому густота посадки является важным фактором, влияющим на себестоимость тепличных миниклубней. Экономическая оценка вариантов опыта показывает, что себестоимость тепличных миниклубней, получаемых при густоте посадки 25, 50 и 100 растений/м2 возрастает с 7,50 до 11,58 и 19,61 руб./шт., соответственно.
Таким образом, в наших условиях густота посадки пробирочных растений в защищенном грунте 25 растений/м2, несмотря на небольшое снижение выхода количества технологичных миниклубней с 1кв.м. до 69,8 штук, имела ряд преимуществ по сравнению с другими вариантами: максимальный выход массы технологичных миниклубней с 1 кв.м. - 3252 г (92,7% от общей массы), максимальная средняя масса технологичного миниклубня - 46,6г, максимальный коэффициент размножения - 4,6 миниклубня/растение, минимальная себестоимость миниклубня - 7,50 руб./шт.
Влияние густоты посадки и массы посадочных клубней на продуктивность оздоровленного картофеля в открытом грунте
В открытом грунте основной целью является получение максимального количества и массы клубней с 1 растения. В опытах с густотой посадки и массой посадочных клубней наблюдается одна и та же закономерность как для тепличных миниклубней массой от 2 до 15 г, так и для клубней первого полевого поколения массой от 20 до 80 граммов - с увеличением массы посадочных клубней и снижением густоты посадки происходит повышение продуктивности.
Наибольшая продуктивность у тепличных миниклубней сорта Невский получена при посадке 10 и 15-граммовых клубней с густотой 48 тысяч растений/га - 8,9 и 9,0 шт клубней массой 405,7 и 437,2 г/куст, соответственно. Количественная доля клубней фракции массой более 25 граммов составляла при этом 73,0 и 75,6%, урожайность - 19,5 - 21,0 т/га.
Максимальная продуктивность у исходных клубней получена при наименьшей густоте посадки в опыте - 45 тыс.раст./га, она составляет: для 20-граммовых клубней - 9,5 шт. массой 398,4 г; для 40-граммовых -10,4 шт. массой 509,9г; для 60-граммовых 12,2 шт. массой 605,8 г; для 80-граммовых -13,1 шт. массой 637,5 г.Урожайность составляла при густоте 45 тыс.растений/га: у 20 граммовых клубней - 17 т/га; у 40-граммовых - 22,9 т/га; у 60-граммовых - 27 т/га; у 80-граммовых - 28 т/га, соответственно.
Закономерности формирования структуры урожая оздоровленного семенного картофеля
Структура урожая в опыте определялась на всех 50 растениях в каждом из 4-х повторений, что позволило получить более точные данные (табл.9).
Таблица 9
Фракционный состав урожая (по массе полученных фракций)
в зависимости от массы посадочных клубней и густоты их посадки
Густота посадки, тыс.шт/га (фактор А) | Масса посадочных клубней, г (фактор В) | Продуктивность, г/куст | Выход клубней по фракциям, в т.ч. | |||
более 25г | 25 - 80 г | |||||
г/куст | % | г/куст | % | |||
45 | 20 40 60 80 | 398,4 509,9 605,8 637,5 | 366,6 461,7 556,2 580,0 | 92,0 90,6 91,8 91,0 | 323,4 381,2 447,3 454,7 | 81,2 74,8 73,9 71,4 |
55 | 20 40 60 80 | 379,7 450,0 514,5 553,7 | 351,1 413,6 471,0 507,0 | 92,5 91,8 91,5 91,6 | 306,4 344,5 377,9 401,7 | 80,7 76,5 73,4 72,6 |
65 | 20 40 60 80 | 361,7 421,8 435,7 465,2 | 329,4 389,2 402,5 432,2 | 91,0 92,3 92,4 92,9 | 285,6 339,5 348,0 381,6 | 78,9 80,5 79,9 82,0 |
70 | 20 40 60 80 | 321,0 378,3 405,8 423,9 | 289,7 338,8 370,9 383,8 | 90,2 89,2 91,4 90,5 | 255,1 294,6 321,2 335,9 | 79,4 77,9 79,1 79,2 |
НСР05 взаим.АВ 45,1 г/к | НСР05 взаим.АВ 45,4 г/к | НСР05.А 19,4 г/к НСР05.В 19,4 г/к | ||||
Мы обнаружили, что, несмотря на то, что продуктивность растений в вариантах опыта колебалась от 321 г до 637,5 г/куст, доля клубней фракции массой более 25 г сохранялась на одном уровне 89,2 - 92,9%, доля клубней фракции массой 25-80 г - составляла 71,4-82%.
Посадка с густотой, превышающей оптимальную, тормозит рост растений, снижает продуктивность, изменяет структуру урожая в сторону увеличения доли мелких клубней и снижения доли крупных клубней. Чем ниже густота посадки, тем выше продуктивность посадочных клубней, при этом доля семенной фракции для данного сорта является достаточно стабильной величиной, поэтому фактическая масса семенной фракции оказывается выше при наибольшей продуктивности, то есть, при пониженной густоте посадки. Выявленная нами закономерность позволяет сделать следующий важный вывод - в семеноводстве картофеля необходимо стремиться к получению наибольшей продуктивности с куста и при этом фактическое количество и масса семенной фракции также будут максимальными для этих условий (имеется в виду продуктивность, достигнутая на рекомендуемый в семеноводстве момент уборки - при достижении 80% клубней в урожае размеров семенной фракции - в диаметре 30-60мм).
Влияние технологии пониженной густоты посадки на ускоренное созревание и снижение опасности повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля
В условиях республики срок, рекомендуемый для удаления ботвы картофеля в целях защиты от заражения вирусами, часто приходится на конец июля - начало августа, когда после пика массового лета тлей и наступления критического порога проходит всего 10 - 12 дней. Поэтому следующей, очень важной целью разрабатываемой нами технологии ускоренного размножения оздоровленного материала в открытом грунте, являлось получение максимальной продуктивности материала в наиболее ранние сроки.
В наших опытах среднеарифметическая продуктивность исходных клубней массой от 20 до 80 г, высаженных с густотой посадки 45 и 70 тысяч растений на I декаду августа составила 537,8 г/куст и 382,2 г/куст, соответственно. Накопление урожая произошло примерно за 30 дней - с 10 июля по 10 августа, то есть, за одни сутки урожай нарастал в среднем по 18,0 и 13,0 г на куст, соответственно. Таким образом, накопление продуктивности 550г/куст будет происходить при посадке с пониженной густотой 45 тыс. растений/га в среднем на 11 дней раньше, чем при густоте посадки 70 тыс.растений/га.
Сравнительный экономический анализ технологии выращивания оздоровленного семенного картофеля с пониженной густотой посадки
При посадке 45 тысяч клубней семенного картофеля с густотой 45 и 70 тыс.раст./га в течение 5-летнего размножения по схеме семеноводства от ССЭ до 2-й Репродукции, оказалось, что при пониженной густоте посадки происходит выход на площадь посадки 2-й Репродукции - 5220,0 га, что в 4,5 раза превышает соответствующую площадь при загущенной посадке.
Основным показателем экономической эффективности посадки 45 тысяч исходных клубней оздоровленного семенного картофеля с пониженной густотой посадки в течение пяти лет является возрастание конечной прибыли на 232% и получение дополнительной общей прибыли 125219,0 тыс.руб. от 45 тысяч исходных клубней, высаженных на 1 га .
Обоснование схемы семеноводства
картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан
Научно обоснованная схема семеноводства должна являться логичной и гибкой конструкцией, практическим руководством к воплощению системы семеноводства на практике. Целью семеноводства картофеля на оздоровленной основе является получение качественного оздоровленного семенного картофеля на конечном этапе размножения с низкой степенью вирусного заражения. При обосновании схемы семеноводства мы исходили в первую очередь из того, что в условиях республики наблюдается высокая векторная интенсивность крылатых тлей. Так как заражение вирусами происходит ежегодно, в основном, в открытом грунте в период массового лета крылатых тлей, проходящего обычно в июле месяце, нам необходимо добиться уменьшения длительности сроков контакта оздоровленного материала с инфицирующим началом.
Для решения этого вопроса имеется два способа: во-первых, сокращение длительности схемы семеноводства картофеля до товарного производства и, во-вторых, сдвиг уязвимой фазы развития растений картофеля в сторону опережения наступления критического порога численности крылатых тлей, то есть, ускорение развития растений в период вегетации до наступления опасного периода заражения. Мы считаем необходимым соблюдение следующей стратегии в начальном периоде внедрения новой системы семеноводства - в первые годы распространения оздоровленного семенного картофеля нужно работать по максимально короткой схеме семеноводства, так как необходимо как можно быстрее вытеснить из хозяйств имеющийся зараженный материал, являющийся источником для повторного заражения вирусами вновь поступающего материала. Поэтому так важен вопрос ускоренного размножения и повышения коэффициентов размножения оздоровленного материала на всех этапах его выращивания.
Моделирование перспективных схем семеноводства картофеля в условиях Республики Татарстан
Была рассчитана базовая сокращенная 6-летняя схема семеноводства картофеля с применением средневзвешенного коэффициента размножения, определенного на основе доли различных фракций в урожае и коэффициентов их размножения. Средневзвешенные коэффициенты размножения для посадочных клубней сорта Невский массой 20-60г составили при густоте посадки 45 тыс.раст/га - 8,5, при густоте посадки 70 тыс.раст/га - 6,5. Затем была рассмотрена возможность увеличения длительности схемы семеноводства картофеля, с учетом средней кратности роста зараженности УВК в условиях РТ (выявленная на сорте Невский). Ежегодный коэффициент роста вирусной зараженности взят при размножении до элиты равным 4, после элиты - равным 2. Допустимый уровень вирусной зараженности второй репродукции семенного материала взят равным 15% . При расчете допустимой степени зараженности от конца схемы семеноводства, было выявлено, что на уровне ССЭ степень зараженности вирусами должна быть не выше 0,25%, на уровне ППП - 0,06%. Для увеличения длительности выращивания ППП с одного до 2-4 лет, необходимо соответствующим образом снизить степень его зараженности вирусами на предыдущих стадиях до - 0,004-0,001%,- соответственно (табл.10). Такая низкая степень зараженности практически неуловима и считается равной нулю. Поэтому нашей задачей в дальнейшем должно стать повышение уровня оздоровления материала на стадии ППП и снижение скрытой зараженности до нулевого уровня.
В процессе моделирования мы выявили основные принципы построения схем семеноводства картофеля, в которых обнаружили сходство со схемами, применяемыми в зарубежных странах. Во-первых, допустимая степень зараженности вирусами репродукций рассчитывается от конца схемы, - чтобы в товарную репродукцию не уходил ценный семенной материал, с этой же целью нужно предусматривать возможность гибкого удлинения схемы на каждом этапе репродуцирования. Во-вторых, низкая степень зараженности оригинального семенного картофеля в зарубежных схемах, которая казалась нам недостижимо строгой, на самом деле неслучайна - возможность длительного репродуцирования семенного материала с низкой степенью зараженности более реальна и осуществима, чем при уровне зараженности выше 1-2%, в чем мы убедились на своем опыте, к тому же, рост зараженности легче проконтролировать при низкой ее степени - с помощью выбраковки небольшого количества больных растений. В-третьих, промежуточные стадии размножения по схеме семеноводства в зарубежных схемах не предполагают роста степени зараженности вирусами в геометрической прогрессии в течение вегетационного периода, а предполагают возрастание с коэффициентами, равными на начальных этапах схемы семеноводства 4-5 и в конце - 2-3. Эти коэффициенты являются реальным отражением интенсивности нарастания степени зараженности вирусами, происходящим при репродуцировании оздоровленного картофеля в практике семеноводства.
Таблица 10
Моделирование схем семеноводства картофеля
с учетом нарастания степени зараженности вирусами
Годы | Сокращенная 6-летняя схема | Удлиненная 7-летняя | Удлиненная 8-летняя | Удлиненная 9-летняя | Перспективная | |||||
Репродукция | Степень зараженности,% | Репродукция | Степень зараженности,% | Репродукция | Степень зараженности,% | Репродукция | Степень зараженности,% | Репродукция | Степень зараженности,% | |
1 | ПП-1 | 0,06 | ПП-1 | 0,016 | ПП-1 | 0,004 | ПП-1 | 0,001 | ППП (1-4 года) | 0 |
2 | ССЭ | 0,25 | ПП-2 | 0,06 | ПП-2 | 0,016 | ПП-2 | 0,004 | ||
3 | СЭ | 1,0 | ССЭ | 0,25 | ПП-3 | 0,06 | ПП-3 | 0,016 | ||
4 | Э | 5,0 | СЭ | 1,0 | ССЭ | 0,25 | ПП-4 | 0,06 | ||
5 | 1Р | 10,0 | Э | 5,0 | СЭ | 1,0 | ССЭ | 0,25 | ССЭ (1-3 года) | 0,25 |
6 | 2Р | 15,0 | 1Р | 10,0 | Э | 5,0 | СЭ | 1,0 | СЭ (1-3 года) | 1,0 |
7 | 2Р | 15,0 | 1Р | 10,0 | Э | 5,0 | Э (1-3 года) | 5,0 | ||
8 | 2Р | 15,0 | 1Р | 10,0 | 1Р | 10,0 | ||||
9 | 2Р | 15,0 | 2Р | 15,0 | ||||||
Рост степени зараженности вирусами в отдельные годы практически отсутствует, КРВЗ может быть равен единице, поэтому автоматическое снижение репродукции при сохранении его высокого качества нецелесообразно, так как приводит к лишним затратам, связанным с переводом на товарные цели высококачественного семенного материала. Для защиты от таких потерь во многих странах предусматривается возможность размножения репродукции в одном и том же классе в течение 1-4 лет при условии сохранения качества материала требованиям этого класса. На основе полученных результатов, считаем в перспективе в условиях республики возможным постепенный переход на более длинные схемы семеноводства, построенные на контроле допустимого уровня скрытой зараженности наиболее опасным в условиях республики У - вирусом картофеля, представленные в таблице 10.
В республике в настоящее время утверждена сокращенная схема семеноводства картофеля, которая представлена в таблице 11, на общую площадь посадки 100 тыс.га, с учетом потребностей крупнотоварных и мелкотоварных хозяйств Республики Татарстан. Для обеспечения всех потребностей в семенном материале необходимо ежегодно производить 1000 тонн суперэлиты. Предложенная нами схема семеноводства позволяет коллективным хозяйствам обеспечивать личные подсобные хозяйства более дешевым семенным картофелем первой репродукции для дальнейшего его размножения.
Схема семеноводства разделена на три этапа, каждый из которых представляет 2-4-х летний цикл выращивания у нового хозяина. Семенной материал от пробирочных растений до суперэлиты (пробирочные растения - тепличные миниклубни - первое полевое поколение клубней - суперсуперэлита - суперэлита) включительно будет выращиваться в Региональном центре.
Таблица 11
Сокращенная схема семеноводства картофеля на оздоровленной
основе на 100 тыс.га продовольственного картофеля в Республике Татарстан
Производители картофеля | Класс картофеля | год | Объемы выращивания | Коэффициенты размножения |
Региональный центр | Пробирочные растения | 1 | 11500 штук | 4,0 |
Тепличные миниклубни | 1 | 40000 штук | 7,0 | |
Первая полевая репродукция | 2 | 0,65га | 8,5 | |
Суперсуперэлита | 3 | 4,5га | 8,5 | |
суперэлита | 4 | 38га | 8,5 | |
Хозяйства крупнотоварного производства | элита | 5 | 310га | 8,5 |
1 репродукция | 6 | 2500га | 8,5 | |
2 репродукция | 7 | 11700га (на товарные цели) | - | |
Хозяйства мелкотоварного производства | 2 репродукция | 7 | 9000га | 8,5 |
3 репродукция | 8 | 76500га (на товарные цели) | - |
Суперэлиту будут приобретать хозяйства с крупнотоварным производством картофеля и размножать далее: элита - первая репродукция - вторая репродукция (товарный картофель). Семенной материал первой репродукции предполагается производить в достаточном объеме также для приобретения его от крупных хозяйств мелкотоварными производителями.
Преимуществами разработанной схемы семеноводства картофеля на оздоровленной основе для РТ являются:
- сокращенная схема семеноводства длительностью 6 лет - для крупнотоварных и 7 лет - для мелкотоварных хозяйств;
-отсутствие промежуточных звеньев - райсемхозов и элитхозов, так как суперэлитный материал из Регионального центра поступает непосредственно в товарные хозяйства;
- затраты на закупку семян суперэлиты у хозяйств составляют всего 2% от стоимости получаемого товарного картофеля;
- передача оздоровленного материала от Регионального центра к товарному хозяйству происходит на той оптимальной стадии, когда объемы производства той и другой стороны дают валовый доход, обеспечивающий для них рентабельное производство и создают возможность для расширенного воспроизводства.
Экономическая и энергетическая эффективность внедрения системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан
Семеноводство картофеля на оздоровленной основе успешно внедряется в хозяйствах Республики Татарстан. Татарским НИИСХ (совместно с дочерней лабораторией Кукморагрохимсервис с 2003г) реализован хозяйствам суперэлитный картофель в следующих объемах: 2001г - 500 тонн, 2002г - 500 тонн, 2003г - 1000 тонн, 2004г - 1200 тонн, 2005г - 2000 тонн , 2006г - 2000 тонн, 2007г - 2000 тонн.
Результатом внедрения новой системы семеноводства стало повышение средней урожайности картофеля в РТ - с 11,0 до 23,0 т/га за период с 2002 по 2008 гг. Повышение урожайности картофеля является основой для повышения экономической эффективности производства и сбережения энергии. Получено дополнительной прибыли: с одного гектара - 82,0 тыс.руб., с площади крупнотоварного производства 11500га - 943,0 млн.руб.. С ростом урожайности картофеля в Республике Татарстан с 11 до 23 т/га, произошел также рост среднего коэффициента энергетической эффективности с 0,55 до 1,1 .
Создание и аккредитация в 2001 году испытательной лаборатории ГСИ РТ для тестирования вирусных болезней в системе сертификации оздоровленного семенного картофеля явилось необходимой составной частью системы семеноводства в РТ. Основным результатом деятельности испытательной лаборатории ГСИ РТ (созданной на базе ТатНИИСХ) явилось обеспечение надежной защиты от фальсификации и вовлечения низкокачественного посадочного материала в процесс размножения, недопущение дискредитации семеноводства картофеля на оздоровленной основе.
ВЫВОДЫ
1. В условиях Республики Татарстан в открытом грунте оздоровленный семенной картофель наиболее интенсивно заражается УВК, источником которого являются, в основном, недостаточно оздоровленные линии сортов, находящиеся внутри посадок семенного материала. Сорные растения в качестве источников заражения картофеля УВК не имеют большого практического значения.
ВСЛК и ВВКК не имеют широкого распространения на картофеле из-за повышенной патогенности в климатических условиях зоны, вызывающей снижение клубнеобразования и сокращение потомства. Распространение ВСЛК сдерживается также благодаря низкой численности его переносчика - персиковой тли.
2. В защищенном грунте наиболее опасным вирусным патогеном для повторного заражения оздоровленного материала является почвенный вирус ВМВК - вирус метельчатости верхушки картофеля, который переносится зооспорами и длительное время сохраняется в почве в покоящихся спорах почвенного гриба Spongospora subterranea Wallz., вызывающего порошистую паршу на клубнях картофеля.
3. Основными переносчиками вирусов картофеля в условиях открытого грунта являются три вида крылатых тлей - крушинная, крушинниковая и бобовая - доля которых от общего количества может достигать до 27,6%, 25,2%, 68,8%, соответственно.
Получение здорового семенного картофеля в условиях зоны усложняется высокой суммарной векторной интенсивностью крылатых тлей, превышающей критический порог в отдельные годы в 2,6 - 16,6 раз, и ранними сроками наступления критического порога численности тлей (конец июня - июль).
В континентальных условиях зоны имеются два критических периода в развитии колоний тлей - возвратные похолодания в мае и ливневые дожди с сильными ветрами в июне-июле, вызывающие гибель тлей на начальных этапах размножения колоний, являющиеся важными элементами краткосрочного прогноза развития численности крылатых тлей на посадках картофеля.
4. Основными закономерностями, определяющими процесс нарастания зараженности вирусами оздоровленного картофеля в условиях республики, являются:
- зависимость нарастания степени зараженности вирусами от площади посадки оздоровленного картофеля (при заражении от внешних источников);
- кратное возрастание исходной степени зараженности вирусами оздоровленного картофеля в течение вегетационного периода, величина которого зависит от устойчивости сорта и векторной интенсивности крылатых тлей;
- снижение зависимости нарастания степени зараженности вирусами от векторной интенсивности крылатых тлей при низкой (нулевой) степени исходной зараженности оздоровленного картофеля;
- наличие двух периодов в нарастании степени зараженности вирусами при репродуцировании оздоровленного картофеля - длительного скрытого периода до достижения уровня зараженности 1-2% и последующего короткого обнаруживаемого периода - до полного заражения.
5. Система защиты оздоровленного семенного картофеля от повторного заражения вирусами в условиях республики должна предусматривать следующие дополнительные меры:
- достижение полного отсутствия источников заражения вирусами в посадках первого полевого поколения;
- увеличение площади посадок первого полевого поколения сортов до 1 га;
-применение сокращенной схемы семеноводства в начальном периоде внедрения.
Результаты проведенных исследований продемонстрировали решающее значение отсутствия внутреннего источника вирусной инфекции в предотвращении повторного заражения оздоровленного семенного картофеля.
6. Технология ускоренного размножения оздоровленного семенного картофеля (сорт Невский) с применением приема пониженной густоты посадки (45 тыс.раст/га) по сравнению с загущенной (70 тыс.раст./га) обеспечивает:
- повышение средневзвешенных коэффициентов размножения с 6,5 до 8,5, увеличение общего выхода семенной продукции в 4,5 раза (на 5-й год размножения) и возможность соответствующего сокращения схемы семеноводства;
- сокращение сроков созревания на 8-11 дней и снижение риска повторного заражения вирусами семенного картофеля.
Обнаруженная закономерность сохранения относительно стабильной долевой структуры урожая картофеля при колебаниях в определенных интервалах густоты посадки и массы посадочных клубней определяет основную задачу семеноводства - повышение продуктивности семенного картофеля, обеспечивая при этом повышение выхода семенной фракции клубней.
7. Моделирование схем семеноводства картофеля необходимо проводить с учетом закономерностей нарастания вирусной зараженности, соблюдая следующие принципы:
- область допустимых значений степени зараженности вирусами для семенных репродукций необходимо сдвинуть в сторону нулевой зоны для снижения зависимости от векторной интенсивности крылатых тлей и облегчения контроля над уровнем зараженности (с помощью браковки зараженных растений);
- расчет уровня допустимой степени зараженности вирусами семенных репродукций должен производиться от конечного этапа, зараженность каждой предыдущей стадии должна быть ниже в 2-4 раза. Степень зараженности на конечном этапе не должна вызывать значительного снижения урожайности товарного картофеля;
- для наиболее полного использования потенциала семенных репродукций, необходимо предусмотреть возможность дополнительного репродуцирования на стадиях ППП, ССЭ, СЭ, Э - при соответствии их допустимым нормам по степени зараженности вирусами.
8. С использованием результатов проведенных исследований разработана система семеноводства картофеля, включающая защиту оздоровленного семенного материала от повторного заражения вирусами, технологию ускоренного размножения и схему семеноводства картофеля. Об эффективности разработанной системы семеноводства свидетельствует получение в условиях Татарстана суперэлиты картофеля с минимальной зараженностью вирусами, отвечающей требованиям ГОСТа.
предложения производству
1.Для снижения опасности быстрого повторного заражения вирусами оздоровленного семенного картофеля в зоне с высокой векторной интенсивностью крылатых тлей, - не допускать появления источников заражения в питомнике первого полевого поколения и увеличить площади посадок оздоровленных сортов до 1 га;
2. Выращивать оздоровленный семенной картофель в открытом грунте с пониженной густотой посадки, обеспечивающей увеличение продуктивности в условиях зоны.
Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ
- Гареев, Р.Г. Семеноводство - на оздоровленную меристемную основу /Гареев Р.Г., Замалиева Ф.Ф., Зайнуллина А.С., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р.// Картофель и овощи.- 2001.-№1. - С. 9-10.
- Замалиева,Ф.Ф. Совершенствование системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Сташевски З., Салихова З.З. //Картофель и овощи.- 2006.- № 2.- С. 16-19.
- Замалиева, Ф.Ф. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе /Замалиева Ф.Ф., Салихова З.З., Сташевски З., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р. //Защита и карантин растений. - 2007. -№2.-С.18-20.
- Замалиева, Ф.Ф. Основы стратегии борьбы с колорадским жуком в условиях Республики Татарстан /Замалиева Ф.Ф., Гаранина Л.А. // Картофель и овощи. -2007. -№8.-С.8-9.
- Замалиева, Ф.Ф. Ограничение численности переносчиков вирусов - крылатых тлей в семеноводстве картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан /Замалиева Ф.Ф., Прищепенко Е.А. // Картофель и овощи. -2007. -№8.-С.10.
- Замалиева, Ф.Ф. Биологическое обоснование решения проблемы вирусной реинфекции оздоровленного картофеля /Замалиева Ф.Ф. // Картофель и овощи .-2008.-№3.-С.31.
- Замалиева, Ф.Ф. Перспективные схемы семеноводства картофеля в условиях Республики Татарстан /Замалиева Ф.Ф. // Картофель и овощи.- 2008.-№3.-С.30.
Статьи, опубликованные в других научных журналах и сборниках, материалах международных и всероссийских съездов и конференций
- Замалиева, Ф.Ф. Защита растений от почвенной вирусной инфекции на приусадебных участках /Замалиева Ф.Ф., Власов Ю.И. //Сборник трудов Всеросс. съезда по защ.раст. Проблемы оптимизации фитосанитарного состояния раст-ва.- С-Петербург, 1997.- С.358-360.
- Замалиева, Ф.Ф. Снижение интенсивности повторного заражения вирусными болезнями оздоровленного семенного картофеля в Татарстане /Замалиева Ф.Ф., Зайнуллина А.С., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Каримова В.Б. // Вестник защиты растений. - С-Петербург, 2000. - №2. - С. 53 - 54.
- Замалиева, Ф.Ф. Влияние густоты посадки и массы исходных семенных клубней на коэффициент размножения оздоровленного материала /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р. // Новое в семеноводстве картофеля: Материалы науч-пр. конф.-Минск, 2000.-С. 123.
- Назмиева, Р.Р. Результаты карантинного испытания исходного оздоровленного материала в семеноводстве картофеля на меристемной основе в республике Татарстан/Назмиева Р.Р., Зайнуллина А.С., Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Гареев Р.Г. // Новое в семеноводстве картофеля : Материалы науч-пр. конф.-Минск, 2000.- С.56.
- Замалиева, Ф.Ф. Профилактические меры против распространения почвенных вирусов картофеля в Республике Татарстан /Замалиева Ф.Ф. //Сб. Защита растений и охрана природы в Татарстане. - Казань, 2000. - С.83-86.
- Замалиева, Ф.Ф. Безвирусный семенной материал в республике Татарстан стал реальностью /Замалиева Ф.Ф., Салихова З.З., Сташевски З. //Аграрный эксперт.- № 4.- 2003.- С.24-25.
- Замалиева, Ф.Ф. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе в Среднем Поволжье /Замалиева Ф.Ф., Сташевски З., Салихова З.З., Назмиева Р.Р., Сафиуллина Г.Ф. //Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика НАН Беларуси Н.А. Дорожкина Актуальные проблемы защиты картофеля, плодовых и овощных культур от болезней, вредителей и сорняков.- Минск, 2005. - С.36-42.
- Замалиева, Ф.Ф. Система семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан - решение проблем вирусной реинфекции и результаты внедрения в практику /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Сташевски З., Салихова З.З. //Материалы Второго Всероссийского съезда по защите растений Фитосанитарное оздоровление экосистем. - С-Петербург, 2005. - том 2. - С. 522 - 524.
- Замалиева, Ф.Ф. Внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Сташевски З., Салихова З.З. //Вопросы картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики: Научные труды ВНИИ картофельного хозяйства. - М., 2006. - С. 495 - 508.
- Назмиева, Р.Р. Мониторинг крылатых тлей и снижение численности переносчиков в семеноводстве картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан /Назмиева Р.Р., Прищепенко Е.А., Замалиева Ф.Ф. //Вопросы картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики: Научные труды ВНИИ картофельного хозяйства. - М., 2006. - С.521-526.
- Замалиева, Ф.Ф. Использование приемов ускоренного размножения оздоровленного картофеля в защищенном грунте /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф. //Вопросы картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики: Научные труды ВНИИКХ.-Москва-2006.-С.518-521.
- Замалиева, Ф.Ф. Внедрение в производство усовершенствованной системы семеноводства картофеля в РТ /Замалиева Ф.Ф.,Сташевски З.,Салихова З.З.,Назмиева Р.Р.,Сафиуллина Г.Ф. //Мат.межд.научно-практической конференции Современное состояние картофелеводства и овощеводства и их научное обеспечение.-Алматы,2006. - С.453 - 461.
- Замалиева, Ф.Ф. Оздоровленные семена картофеляЦоснова агроэкологической безопасности в Республике Татарстан /Замалиева Ф.Ф., Сташевски З.,Салихова З.З.,Сафиуллина Г.Ф.,Назмиева Р.Р., Каримова В.Б. //Сб.научных докладов. Международный симпозиум: Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза.- Казань, 2006.-ч.1.- С.217-220.
- Замалиева, Ф.Ф. Производство картофеля в Республике Татарстан./Замалиева Ф.Ф., Сташевски З., Салихова З.З., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Каримова В.Б. Резервы ресурсосбережения и экологизации. Материалы международной научно-практической конференции Проблемы ресурсосберегающего производства и переработки экологически чистой сельскохозяйственной продукции.- Астрахань, 2006 - С. 14-16.
- Замалиева, Ф.Ф. Система семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан /Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Сташевски З., Салихова З.З. //Вестник защиты растений.- 2006.-№1.-С.50-55.
- Замалиева, Ф.Ф. Семеноводство картофеля в Среднем Поволжье /Замалиева Ф.Ф. // Материалы международного конгресса Картофелеводство России: актуальные проблемы науки и практики.- Москва, 2007.- С. 91-99.
- Замалиева, Ф.Ф.Защита оздоровленного семенного картофеля от повторного вирусного заражения в Республике Татарстан/Замалиева Ф.Ф.,Сташевски З.,Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р. и др. //Картофелеводство:Результаты исследований, инновации, практический опыт: Материалы научно-практ.конф.и коорд.совещания Научное обеспечение и инновационное развитие картофелеводства.-т.2-Москва,2008-С.69-76.
- Zamalieva, F.F. Potato seed production in middle Volga region / Zamalieva F.F., Stasevski Z., Safiulina G.F. //In: Haverkort A.J. and Anisimov B.V., (Eds.) Potato production and innovative technologies. Wageningen Academic Publishers The Netherlands.- 2007.- p. 184-193.
- Zamalieva, F.F. Potato seed production in Tatarstan / Zamalieva F.F., Stasevski Z., Safiulina G.F. //Potato for a changing world:17-th triennial Conference of European Association for Potato Research ed.:S.C.Chiru,Gh.Olteanu,C.Aldea,C.Badarau.-Brasov,2008.-p.320-323.
- Zamalieva, F.F. Soil-born viruses in Tatarstan / Zamalieva F.F. // Potato for a changing world:17-th triennial Conference of European Association for Potato Research.ed.:S.C.Chiru,Gh.Olteanu,C.Aldea,C.Badarau.-Brasov,2008.-p.557.
- Замалиева, Ф.Ф. Проблемы организации семеноводства картофеля /Замалиева Ф.Ф., Тагиров М.Ш. //Картофель:селекция,семеноводство, технология: материалы 15-го заседания Инновационного Совета НИУ Урала,Зап.Сибири,Поволжья и Сев.Казахстана по картофелеводству.-Казань:Фолиант,2008.-С.9-15.
Научно-методические рекомендации
- Замалиева, Ф.Ф. Временные рекомендации по выращиванию оздоровленного семенного картофеля /Замалиева Ф.Ф., Кучин М.К., Афанасьев И.Н.- Казань,1993.-8с.
- Замалиева, Ф.Ф. Рекомендации по выращиванию оздоровленного меристемным методом семенного картофеля /Замалиева Ф.Ф., Хадеев Т.Г., Акчурин Р.В., Зайнуллина А.С., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р.; МСХиП РТ; НПО Нива Татарстана.- Казань, 2000. - 40 с.
- Замалиева, Ф.Ф. Оздоровленный семенной картофель. Рекомендации по выращиванию (измененные и дополненные) /Замалиева Ф.Ф., Салихова З.З., Сташевски З, Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р.- Казань, 2004.- 35 с.
- Замалиева, Ф.Ф. Оздоровленный семенной картофель. Рекомендации по выращиванию (измененные и дополненные) /Замалиева Ф.Ф., Салихова З.З., Сташевски З, Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р. ЦКазань, 2006.- 44 с.
- Замалиева, Ф.Ф. Оздоровленный семенной картофель. Рекомендации по выращиванию (измененные и дополненные) /Замалиева Ф.Ф., Тагиров М.Ш., Салихова З.З., Сташевски З, Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р.- Казань: Изд-во Фолиантъ, 2007.- 60 с.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству