Динамика инфекционных заболеваний растений

Инфекционные болезни растений представляют сложный процесс биологического взаимодействия возбудителя болезни и растения-хозяина. Развитие этих взаимоотношений зависит от окружающей среды. Любой патологический (инфекционный) процесс может возникнуть и развиваться только при наличии следующих условий:

• присутствие восприимчивого к определенному патогену растения-хозяина;

• присутствие патогенного организма и достаточного количества инфекционного

материала;

• наличие контакта паразита и растения-хозяина в определенных условиях окружающей

среды.

Если будет отсутствовать хотя бы одно из этих условий, инфекционный процесс не разовьется.

Возникновение и развитие заболевания связаны со способностью микроорганизмов паразитировать на определенных растениях. Эта способность определяется такими их свойствами, как патогенность, вирулентность и агрессивность.

Патогенность – специфическая особенность микроорганизма вызывать заболевание. Качественным признаком патогенности является вирулентность, которую можно определить как способность фитопатогена вызывать заболевание определенного вида или сорта растения-хозяина. Существуют специализированные расы патогенов (физиологические расы), которые вирулентны для одних сортов и невирулентны (авирулентны) – для других.

Количественным признаком патогенности является агрессивность, отражающая способность патогена к размножению в тканях растения, на котором он паразитирует. Агрессивность оценивают по длине инкубационного периода, по скорости распространения патологического процесса по тканям растения, по числу инфекционных единиц, способных вызывать заражение, по интенсивности спороношения (у грибов). Как любой количественный признак, агрессивность может изменяться в широком диапазоне в зависимости от условий окружающей среды.

Инфекционный, или патологический, процесс начинается с заражения – проникновения патогена в ткани растения-хозяина. Временной интервал от проникновения патогена в растение до проявления первых симптомов называют инкубационным периодом. Продолжительность его зависит от биологических особенностей возбудителя, степени устойчивости растения и условий окружающей среды, особенно температуры и наличия влаги. Для патогенов, которые передаются с помощью переносчиков циркулятивным способом (многие вирусы, фитоплазмы), инкубационный период складывается из периода нахождения возбудителя в насекомом-переносчике и времени от момента попадания патогена в растение при питании вирофорного насекомого на здоровом растении до проявления первых симптомов заболевания.

Чем короче инкубационный период, тем выше скорость распространения заболевания, так как по его завершении растение становится источником инфекции. После окончания инкубационного периода начинается третий, завершающий этап патологического процесса, характеризующийся проявлением внешних признаков поражения.

Для каждого патогена существуют определенные минимальные, оптимальные и максимальные условия его развития (роста мицелия, прорастания спор, деления бактериальных клеток и т.п.). Знание этих условий дает представление о приспособительных особенностях (адаптационных свойствах) фитопатогенных организмов к климатическим условиям. Это очень важно при определении ареала патогена и зоны его вредоносности. Знание влияния метеорологических условий на возбудителя поможет определить сроки появления и динамику болезни. Кроме того, климатические условия, а также другие абиотические факторы воздействуют и на состояние растений, усиливая или, наоборот, ослабляя их предрасположенность к поражению инфекционными заболеваниями.

Для возникновения и развития определенного инфекционного заболевания необходимо присутствие растений-хозяев, которые могут различаться степенью устойчивости к патогену. Устойчивые сорта или виды растений поражаются болезнью в очень слабой степени и фактически не снижают урожайность. Иммунные сорта к определенным болезням вообще ими не поражаются. Толерантные (выносливые) растения поражаются болезнью, инфекционный процесс возникает, но при этом продуктивность растений практически не снижается. Восприимчивые растения не способны противостоять заражению и дальнейшему развитию патогена.

В результате сложных взаимоотношений между возбудителем болезни, растением-хозяином и окружающей средой складываются определенные условия, при которых развитие заболевания либо прогрессирует, либо прекращается. Среди болезней растений имеются заболевания, развитие которых мало подвержено колебаниям, они носят хронический характер (бактериальный рак саженцев плодовых, поражение трутовыми грибами). Другие болезни (ржавчины, ложные и настоящие мучнистые росы) подвержены сильным колебаниям и могут вызывать массовые вредоносные вспышки.

Развитие болезни и ее интенсивность не являются постоянными для одной и той же местности, а колеблются от малозаметных случаев до массового развития болезни – эпифитотии.

Различают местные эпифитотии (энфитотии), развивающиеся из года в год на определенной ограниченной территории. Возбудители их обычно медленно накапливаются в природе (возбудители фузариозного и вертициллезного увядания многих культур).

Прогрессирующие эпифитотии возникают на обширных территориях, но в сильной мере зависят от условий погоды. Наиболее часто отмечают прогрессирующие эпифитотии бурой, желтой и стеблевой ржавчины пшеницы. Для вирусных и фитоплазменных болезней определяющим фактором будет массовое отрождение или миграция насекомых- переносчиков.

Повсеместные эпифитотии (панфитотии) могут охватывать целые страны и континенты, но бывают редко. Их возникновение может быть связано с увеличением ареала возбудителя болезни, с повышением агрессивности и вирулентности отдельных рас и форм патогена. К широко известным примерам повсеместных эпифитотий можно отнести вспышки фитофтороза картофеля в Европе в 40-х гг. XIX в., ржавчины на зерновых — на юге России в начале XX в.

Возбудители болезней должны обладать достаточной агрессивностью для поражения видов или сортов растений в определенной местности, а также необходимо наличие определенного количества инфекционного начала. Чаще эпифитотии вызывают болезни, возбудители которых характеризуются несколькими генерациями в цикле развития (ржавчинные, мучнисторосяные грибы) или обладают высокой спорогенностью (головневые грибы). При заражении фитопатогенными вирусами и бактериями учитывают их концентрации, которые могут вызвать патологический процесс.

Для возникновения эпифитотий кроме способности к накоплениюинфекции имеют большое значение такие свойства патогенов, как способность к образованию новых рас, скорость распространения инфекции, длительность сохранения жизнеспособности патогенного организма.

На возможность возникновения эпифитотий влияет устойчивость растений. Массовое развитие болезни будет происходить в посевах и посадках восприимчивых к ним сортов. Для возникновения вирусных и фитоплазменных эпифитотий большое значение имеют не только культурные растения, но и сорняки – резерваторы инфекции.

Большую роль в возникновении эпифитотий играют условия внешней среды (климат, погода), которые влияют как на самого возбудителя болезни, так и на растение-хозяина, ослабляя его или, наоборот, повышая его комплексную устойчивость. На развитие эпифитотий оказывают влияние не только колебания погоды в течение вегетационного сезона на обширной территории, но и изменения микроклимата на ограниченных площадях (из-за различий рельефа, качества обработки почвы).

В возникновении эпифитотий новых для данной местности болезней большое значение имеет интродуцированный зараженный семенной и посадочный материал.

 

Фитосанитарные прогнозы

В систему мероприятий по защите растений входит не только уничтожение сорняков, вредителей и возбудителей болезней, но также предупреждение их появления или проявления вредоносности на основе заранее полученных достоверных данных. В условиях современного земледелия задача сельскохозяйственного производства состоит не в полном уничтожении вредных организмов, а в поддержании их на таком уровне, который не оказывал бы отрицательного влияния на продуктивность культурных астений. Поэтому неотъемлемой частью интегрированной защиты растений являются прогноз и сигнализация численности вредных организмов, на основе которых планируется ациональное применение биологических, химических и других средств защиты растений.

Прогноз как научно-обоснованное предвидение появления и динамики распространения вредных организмов позволяет с различной степенью заблаговременности судить о фитосанитарном состоянии посевов и насаждений. Для прогнозирования необходимо знать биологические особенности вредных организмов (особенности размножения и сохранения, циклы развития, влияние антагонистов и хищников и т.п.), информацию об устойчивости сортов возделываемых культур; данные о факторах внешней среды, в основном — метеорологических. Различают в основном три вида прогнозов: многолетний, долгосрочный и краткосрочный.

Многолетний прогноз разрабатывают научно-исследовательские учреждения на срок не менее чем на два года на основе анализа опасности вредных организмов на конкретной территории, влияния на них изменения структуры посевных площадей, мелиоративных работ, внедрения новых сортов и гибридов, новых технологий, возможных изменений в организации защиты растений. Многолетний прогноз может быть осуществлен как на определенной территории по годам, так и в отношении расширения или сужения ареала вредного организма с течением времени. Этот вид прогноза является основой государственного планирования в области защиты растений.

Для рутинной сельскохозяйственной практики наибольший интерес представляют долгосрочный и краткосрочный прогнозы.

Долгосрочный прогноз (на один наступающий вегетационный период) используют для планирования профилактических мероприятий и своевременной организации комплекса работ по защите растений.

Благодаря разработке оперативного долгосрочного прогноза засоренности почвы и состояния посевов можно определить время проведения мероприятий по борьбе с сорняками. Такой прогноз дает возможность заблаговременно установить видовой состав сорных растений, уровень их распространения на каждом поле, определить мероприятия по обеспечению оптимальной фитосанитарной обстановки.

В отношении вредителей учитывают динамику их численности и качественные изменения под влиянием разнообразных факторов среды; информацию о распределении, плотности, структуре популяций, физиологическом состоянии ее особей перед уходом на зимовку; климатические условия, в которых формировалась данная популяция.

В основу долгосрочного прогноза болезней заложен принцип установления коррелятивных зависимостей между развитием болезни и состоянием факторов среды (метеопатологический прогноз).

При этом необходимы данные не менее чем за 10 лет, полученные по конкретному региону. Эти среднемноголетние данные сопоставляют с количеством и жизнеспособностью перезимовавшего в текущем году инфекционного начала, предрасположенностью растений-хозяев к данному заболеванию, учитывая прогнозируемую погоду на предстоящий вегетационный период.

Краткосрочный прогноз (на срок от нескольких дней до 1 месяца), составляется для динамичных видов, способных быстро изменять свою численность под воздействием экологических факторов окружающей среды. Основная его цель – более точно определить фитосанитарную обстановку в агроценозе и принять решение о целесообразности проведения, а главное – сроках намеченных мероприятий или их корректировке. Схема составления краткосрочных прогнозов болезней растений включает следующие этапы.

1. Фенологические наблюдения за растениями до установления восприимчивой фазы.

2. Фиксация наличия возбудителя, готового к заражению.

3. Фиксация критической погодной ситуации (наступление благоприятного для возбудителя диапазона температуры и влажности).

4. Установление даты первичного заражения.

5. Определение продолжительности инкубационного периода и срока его окончания с учетом погодных условий. К этому сроку (на практике дня за 3-4 до конца инкубационного периода) необходимо провести, например, опрыскивание растений химическими или биологическими препаратами. Для важнейших возбудителей болезней разработаны номограммы для определения продолжительности инкубационных периодов.

Этот вид прогноза может корректировать все последующие обработки для полициклических заболеваний

Разновидностью краткосрочного прогноза является сигнализация, сущность которой состоит обычно в экспертном оповещение сельскохозяйственных производителей о наступлении оптимальных сроков борьбы с конкретными вредителями и болезнями. Наряду со сроками борьбы, специалисты службы защиты растений дают конкретные рекомендации по непосредственной защите в определенную фазу развития важнейших сельскохозяйственных культур района от представляющих опасность вредных объектов.

Основной целью любых видов прогноза является сокращение объемов истребительных мероприятий (в первую очередь химических), не снижая общей эффективности защиты растений.

 

Контрольные вопросы

1. Чем систематическое обследование сорной растительности в агроценозах отличается от

оперативного?

2. Опишите, как проводят учет сорняков в производственных посевах (методы, выбор

единицы и маршрута обследования).

3. От чего зависит объем и кратность обследования заселенной вредителями территории?

4. Перечислите основные методы учета плотности популяций вредителей

5. Когда, в какой стадии, каким способом учитывают численность злаковых мух, тлей,

клопов черепашек, хлебной жужелицы, зерновых совок, хлебных блошек?

6. Чему необходимо уделять пристальное внимание при обследованиях посевов (посадок)

на распространенность заболеваний и поражение культур?

7. Как выбирают стационарные участки и маршруты для обследований и учетов болезней

растений?

8. Напишите формулы для определения распространенности и развития болезней.

9. Как рассчитывают биологическую эффективность какого-либо защитного мероприятия

против болезней?

10. Для каких целей проводят фитосанитарный мониторинг агробиоценозов?

11. Дайте характеристику заблаговременному и оперативному прогнозам количества

всходов сорняков.

12. Какие сведения являются обычно исходными данными для прогнозирования

появления сорняков?

13. Что является основными механизмами, регулирующими численностьвредителей в

агробиоценозах?

14. Какие различия по характеру влияния на динамику численности насекомых

модифицирующих и регулирующих факторов?

15. Какое влияние на динамику численности насекомых могут оказывать сумма

эффективных температур и нижний температурный порог развития?

16. Какие три условия являются обязательными для возникновения и развития любого

патологического процесса?

17. Дать определения патогенности, вирулентности и агрессивности возбудителей

болезней.

18. Что такое эпифитотии и какие их виды выделяют?

19. Дайте характеристику трех основных видов фитосанитарных прогнозов.

20. Какова роль краткосрочного прогноза сигнализации в системах интегрированной

защиты растений?