employee
employee
g. Kazan', Russian Federation
, Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
BBK 44 Защита растений
In 2017-2019, studies were carried out in the Republic of Tatarstan to study the effect of fungicidal treatment on the yield and grain quality of new varieties of winter wheat. The experiment scheme provided for the study of the following options: variety (factor A) - Darina, Nadezhda, Universiade; fungicidal treatment with Titul Duo at a dose of 0.25 l / ha in the heading phase (factor B), years (factor C). The predecessor is pure steam. The soil in the experiment was gray forest, medium loamy. Content in the arable layer: humus (according to Tyurin) - 3.1-3.4%; pHsal. - 5.2-5.5; K2O (according to Kirsanov) - 122-145 mg / kg of soil, P2O5 (according to Kirsanov) - 262-271 mg / kg of soil. Plot area - 25 m2. The yield and quality of grain largely depend on the phytosanitary state of winter wheat crops, in particular, on the development of diseases. The prevalence and harmfulness of leaf-stem diseases in wheat largely depends on the temperature conditions during the growing season of the crop and on the moisture conditions. As a result of the development of diseases, there is a significant decrease not only in yield, but also a deterioration in the quality characteristics of wheat grain. The highest percentage of prevalence (85%) and intensity of development (45.7%) of powdery mildew was observed in the Universiade variety. Evaluation of plants showed a low lesion of the leaf surface by leaf rust: from 18.6% in the Nadezhda variety to 24.6% in the Universiade variety. The biological effectiveness of protective measures in winter wheat crops when treated with a fungicide has been calculated. On average for varieties for three years, the biological effectiveness of the use of the drug Title Duo was more than 90%. The fungicide treatment increased the yield on average for the studied varieties by 0.55 t / ha. The maximum increase in grain yield was obtained for the Universiade variety - 0.68 t / ha. Indicators of technological quality of grain with an average for varieties increased after treatment with fungicide sowing: weight of 1000 grains per 2.2 grams; grain nature by 5.4 g / l; glassiness by 2.6%; evenness by 1.4%; the wet gluten content is 1.6%. According to the results of analysis of variance, a significant influence of the conditions of the year on the indicators of the technological quality of grain was established: on the nature of the grain (56.8%), the total glassiness of the grain (51.43%), the mass of 1000 grains (51.4%) and the gluten deformation index (52.37%). To a lesser extent, environmental conditions influenced the evenness of the grain (22.0%) and the mass fraction of gluten in the grain (21.66%). At the same time, the contribution of the fungicide to the formation of indicators of the technological quality of grain varied from 7.69% (grain evenness) to 32.43% (gluten content). The grain nature by 14.99% was determined by the fungicidal treatment of crops and only by 10.61% depended on the genotype
winter wheat (Triticum aestivum L.), cultivar, leaf-stem diseases of cereal crops, productivity, productivity, grain quality
Защита растений от листостебельных болезней злаковых культур должна быть организована на основе продуманной системы профилактических мероприятий. Считается, что один из наиболее эффективных и экологически обоснованных способов борьбы с листостебельными заболеваниями – возделывание устойчивых и слабовосприимчивых сортов пшеницы [1]. Критериями для определения регионов районирования сортов, включенных в государственный реестр селекционных достижений, служат морфологические, биометрические, физиологические, технологические параметры, а также устойчивость к наиболее экономически значимым болезням. В качестве фитопатологического показателя используется степень устойчивости или восприимчивости сортов, по сравнению со стандартом, но при этом совсем не учитывается генетическая основа. Недооценка этого фактора может привести к широкому районированию однородных по генам сортов, что в недалеком будущем вызовет сдвиг в популяционном составе фитопатогенов, появление и быстрое нарастание новых рас и, как следствие, значительные потери урожая. Адаптация и специфичность растения-хозяина показаны в качестве ключевых движущих факторов в эволюции и расхождения клонально размножающихся фитопатогенов, которые включают ржавчину листьев [2]. В Государственный реестр включено более 250 сортов озимой пшеницы, разрешенных к использованию по Российской Федерации, в том числе 55 сортов рекомендовано к возделыванию в Средневолжском регионе [3]. Более 40 % изученных генотипов озимой пшеницы имеют разные уровни полевой устойчивости к листовой ржавчине, вызываемой грибом Puccinia triticina Erikss, выявлено 3 сорта с эффективным геном устойчивости взрослого растения Lr37 [4]. Урожайность и качество зерна в значительной степени зависят от фитосанитарного состояния посевов озимой пшеницы, в частности, от развития болезней. Распространенность и вредоносность листостебельных заболеваний пшеницы в значительной мере определяют температура и условия увлажнения в период вегетации культуры [5]. Насыщение севооборотов озимой пшеницей, наряду с нарушением агротехники ее выращивания и возделыванием восприимчивых сортов, приводит к существенному ухудшению фитопатологической ситуации [6]. Наибольший урон посевам пшеницы наносят пыльная головня, ржавчина (стеблевая, листовая, полосатая), фузариоз, мучнистая роса и комплекс пятнистости листьев (септориоз и др.) [7]. В результате развития болезней происходит значительное снижение не только урожайности, но и качества зерна пшеницы из-за накопления продуктов жизнедеятельности патогенов [8, 9, 10]. Даже в условиях недостатка влаги и слабого развития листовых болезней, комплексная защита растений обеспечивает существенное повышение урожайности культуры [11].
Цель исследования – изучить влияние применения фунгицида Титул Дуо на урожайность и качество зерна озимой мягкой пшеницы Дарина, Надежда и Универсиада в условиях Республики Татарстан и выделить генотипы наиболее устойчивые к поражению комплексом листовых патогенов.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2017–2019 гг. в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства – обособленном структурном подразделении федерального исследовательского центра «Казанский научный центр» Российской академии наук (ТатНИИСХ – ОСП ФИЦ КазНЦ РАН). Схема опыта предполагала изучение следующих вариантов: сорт (фактор А) – Дарина, Надежда, Универсиада; фунгицид (фактор В) – без обработки, Титул Дуо в дозе 0,25 л/га в фазе колошения; год (фактор С) – 2017, 2018, 2019. Предшественник – чистый пар.
Посев проводили сеялкой ССФК-7 по общему фону внесения сложных минеральных удобрений из расчета на планируемую урожайность 6 т/га. Норма высева всхожих семян – 5,5 млн шт./га. Закладку опытов осуществляли в соответствии с методикой полевого опыта [12]. Предпосевное протравливание семян проводили препаратом Виал Траст (тебуконазол+тиабендазол) в дозе 0,4 л/т. Обработку посевов фунгицидом осуществляли вручную, ранцевым опрыскивателем с расходом рабочей жидкости 200 л/га.
Почва экспериментального участка – серая лесная, среднесуглинистая со следующими характеристиками пахотного слоя: содержание гумуса (по Тюрину) – 3,1…3,4 %, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) – 262…271 и 122…145 мг/кг соответственно, рНсол. – 5,2…5,5 ед. Площадь делянки 25 м2, повторность – 3-кратная. Агротехника возделывания культуры общепринятая для зоны. Качественные показатели зерна определяли в Центре аналитических исследований Татарского НИИСХ. Технологические свойства зерна и теста определяли с использованием общепринятых методик: количество сырой клейковины в зерне – ручным методом по ГОСТ 13586.1-68, качество клейковины – по индексу деформации клейковины на ИДК-1 в ед. шк.; стекловидность – по ГОСТ 10987-76. Полученные результаты обрабатывали методами дисперсионного анализа с использованием пакета программ Exсel.
Метеоусловия в годы проведения опытов различались (табл. 1): 2017 г. был влажным, 2018 и 2019 гг. – более засушливыми. В 2017 г. возобновление весенней вегетации и фаза кущения озимой пшеницы проходили в благоприятных условиях по влагообеспеченности. Это позволило растениям успешно регенерировать и сформировать дополнительные побеги кущения. Обильные осадки и невысокие температуры воздуха в июне и начале июля привели к увеличению длительности межфазных периодов трубкования, колошения и цветения и в целом вегетационного периода. Созревание озимой пшеницы произошло на 2 недели позже среднемноголетних сроков.
В 2018 г. формирование и налив зерна проходили в засушливых условиях, что ускорило отток пластических веществ в зерновку и созревание растений озимой пшеницы. В 2019 г. аномально жаркая погода в период возобновления вегетации отрицательно повлияла на отрастание корневой системы растений, что не позволило в дальнейшем сформировать высокие урожаи зерна.
Результаты и обсуждение. Наиболее благоприятные условия для развития мучнистой росы и бурой листовой ржавчины складывались в 2017 г. – распространенность достигала 100 % при интенсивности развития более 50 % (табл. 2).
В среднем по сортам за три года биологическая эффективность применения препарата Титул Дуо против мучнистой росы составила 93,8 %, против бурой ржавчины – 94,1%. Наиболее высокая распространенность (85,3 %) и интенсивность развития (45,7 %) мучнистой росы отмечены на сорте Универсиада. Поражение листовой поверхности растений бурой ржавчиной было незначительным – от 18,6 % у сорта Надежда до 24,6 % у сорта Универсиада.
Урожайность сортов в среднем за годы изучения без обработки фунгицидом варьировала от 3,48 до 3,85 т/га (табл. 3) и составила в среднем по сортам 3,65 т/га. Наиболее высокой она была у интенсивного сорта Универсиада (3,85 т/га). Обработка фунгицидом повышала урожайность в среднем по изучаемым сортам на 0,55 т/га. Максимальная в опыте прибавка отмечена у сорта Универсиада – 0,68 т/га. Анализ полученных результатов дает возможность оценить сорта по толерантности к поражению листовыми грибными заболеваниями. Так, самое высокое снижение урожайности без обработки фунгицидом зафиксировано у сортов Универсиада (17,7 %) и Дарина (15,8 %), что свидетельствует о большем влиянии грибной инфекции. Сорт Надежда оказался более толерантным к поражению – сбор зерна без обработки уменьшился на 11,6 %.
За период исследований наибольшее влияние на урожайность и качество зерна озимой пшеницы оказало поражение растений мучнистой росой. Несмотря на то, что ее распространенность в посеве была несколько ниже, чем бурой ржавчины, и составила в среднем 81,2 %, интенсивность развития на растениях была выше – 38,3 %.
В среднем по сортам (табл. 4) масса 1000 зерен после фунгицидной обработки возросла на 2,2 г, или 5,6%. Сорт Надежда формировал наиболее крупное зерно как на фоне с фунгицидной защитой (40,4 г), так и без неё (42,3 г). Максимальное в опыте увеличение массы 1000 зерен после применения фунгицида отмечено у сорта Универсиада (на 2,9 г), минимальное – у сорта Дарина (1,8 г). Для формирования крупного зерна наиболее благоприятным был 2017 г., когда масса 1000 зерен в среднем по изучаемым сортам без фунгицидной защиты составила 39,9 г, с защитой – 42,9 г. Обработка посевов фунгицидом увеличивала натуру зерна в среднем по изучаемым сортам на 5,4 г/л; стекловидность – на 2,6 %; выровненность – на 1,4 %; содержание сырой клейковины – на 1,6 %
Сорта по-разному реагировали на фунгицидную обработку улучшением качественных показателей зерна. Так, максимальное в опыте увеличение массы 1000 зерен и натуры зерна отмечено у сорта Универсиада, общей стекловидности зерна и его выровненности, а также упругости клейковины при уменьшении индекса деформации клейковины – у сорта Надежда, содержания клейковины – у сорта Дарина.
В результате дисперсионного анализа (табл. 5) установлено значительное влияние условий года на такие показатели технологического качества зерна, как натура (56,8 %), общая стекловидность (51,4 %), масса 1000 шт. (51,4 %) и индекс деформации клейковины (52,4 %). При этом вклад фунгицида в формирование показателей технологического качества зерна варьировал от 7,7 % (выровненность зерна) до 32,4 % (содержание клейковины). Натуру зерна на 15 % определяла фунгицидная обработка посева и лишь на 10,6 % генотип. Все изучаемые сорта относятся к «ценным» по качеству зерна пшеницам и в условиях Республики Татарстан мало отличаются по формируемым технологическим качествам. Это определяет незначительное влияние фактора «сорт» на показатели качества зерна: содержание клейковины – 5,9 %; натура – 7,6 %; масса 1000 зерен – 10,6 %. Повышенная доля генотипа в изменчивости выровненности зерна (29,9 %) свидетельствует о генетической обусловленности этого признака.
Выводы. Проведенные исследования позволили ранжировать изученные сорта по устойчивости к мучнистой росе и бурой ржавчине. Сорт Надежда выделен как устойчивый, сорт Универсиада как восприимчивый, к поражению грибными листовыми болезнями. Биологическая эффективность применения препарата Титул Дуо против мучнистой росы составила 93,8 %, против бурой ржавчины – 94,1%.
Фунгицидная защита посевов позволила увеличить урожайность изучаемых сортов на 11,6…17,7 % и улучшить показатели технологического качества зерна: в среднем по сортам масса 1000 шт. возросла на 2,2 г, натура – на 5,4 г/л, стекловидность – на 2,6 %, содержание сырой клейковины – на 1,6 %. Вклад фунгицида в формирование показателей технологического качества зерна варьировал от 7,7 % (выровненность) до 32,4 % (содержание клейковины). Установлено значительное влияние условий года на натуру зерна (56,8 %), общую стекловидность (51,4 %), массу 1000 зерен (51,4 %) и индекс деформации клейковины (52,4 %).
Cведения об источнике финансирования
Работа выполнена в рамках государственного задания: Мобилизация генетических ресурсов растений и животных, создание новаций, обеспечивающих производство биологически ценных продуктов питания с максимальной безопасностью для здоровья человека и окружающей среды. Номер регистрации: АААА-А18-118031390148-1.
1. Sudnikova V.P., Artemova S.V. Patogenetic complex of causative agents of wheat septoria in the Central Cernozem and Middle Volga regions of Russia / Agro XXI. 1997. №10-12. P. 30-32.
2. Gultyaeva E., Levitin M., Shaydayuk E. Variability of the russian populations of puccinia triticina under the influence of the host plant. Biological Communications. 2021. T. 66. № 1. P. 28-35.
3. State register of breeding achievements admitted for use. Vol. 1. "Plant varieties" (official publication). M .: FGBNU "Rosinformagrotech". 2020. - 680 p.
4. Gultyaeva E.I. Breeding of bread wheat for leaf rust resistanse in Russia / Bio web of conferences. IV All-Russian Plant Protection Congress with international participation “Phytosanitary Technologies in Ensuring Independence and Competitiveness of the Agricultural Sector of Russia”. 2020. P.00013
5. Pigorev I.Ya., Tarasov S.A. The influence of biological products on the prevalence of leafy diseases of winter wheat / Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. №4. 2015. P. 42-45.
6. Krupenko N.A., Odintsova I.N. Peculiarities of action and retrospective analysis of fungicides efficacy for protection of soft winter wheat against leaf diseases // Plant Protection News, 2020, 103(4), P. 224–232.
7. Hammond-Kosack K. E., Solomon P. S. A review of wheat diseases - a field perspective // Molecular Plant Pathology. 2018. Vol. 19. Is. 6. P. 1523-1536.
8. Kabachov A. D., Korelina V. A., Zinina N. P. Oat resistance to loose smut and red-brown leaf spot under natural disease development conditions in the north of the Russian Federation // Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2017. T. 178. № 4. C. 43-48.
9. Kaur J., Bala R., Kaur H., et al. Current status of wheat diseases in Punjab //Agricultural Research Journal. 2018. Vol. 55. № 1. P. 113-116.
10. Gaunt R.E. The relationship between plant disease severity and yield / R.E. Gaunt // Annual Rev. Phytopathology. 1995. Vol. 33. P. 119-144
11. Berezin K.K., Kolesar V.A., Ismailova A.I., Safin R.I. Influence of the use of fungicides on the formation of winter wheat yield in Tatarstan / Bulletin of Kazan State Agrarian University. №3 (45). 2017. P. 5-9.
12. Dospekhov B.A. Field experiment technique (with the basics of statistical processing of research results). 5th ed. Rev. and add. M.: Alliance. 2014. 351 p.
