Частота встречаемости болезней на горчице черной (Brassica nigra (L.) W.D.J. Koch) в условиях Центральной зоны Краснодарского края в зависимости от метеорологических условий

Введение. Горчица черная ( Brassica nigra (L.) W.D.J. Koch) является однолетним травянистым растением из семейства капустные (Brassicaceae), возделывается преимущественно в тропических регионах Азии, Африки и Европы: ее культивируют в Китае, Индии, Италии, Франции, Англии и Турции. В России ее выращивают на небольших площадях [1; 2; 3; 4].

В настоящее время интерес к горчице черной возрастает в виду ценного биохимического состава ее семян, в том числе высокого содержания в них эфирного масла (более 1,0 %) в сравнении с горчицей сарептской (0,6-0,7 %). Семена горчицы черной используют для изготовления пищевой горчицы, технического масла и горчичного порошка, который обладает сильными бактерицидными свойствами [5; 6; 7; 8].

При выращивании горчица черная, как и другие масличные культуры семейства капустные, в течение вегетации может поражаться разными болезнями: альтер-нариозом, фузариозом, мучнистой росой и др. [9; 10; 11; 12]. Для установления уровня их распространенности и развития необходим регулярный фитосанитарный мониторинг посевов культуры, при проведении которого отмечаются первые признаки проявления болезней, выявляется динамика их развития, что позволяет разработать меры, направленные на снижение вредоносности патогенов, а также использовать полученные данные в селекционной работе при выведении устойчивых или толерантных к болезням сортов горчицы черной. При анализе данных мониторинга необходимо учитывать метеорологические условия, складывающиеся в течение вегетации культуры, т.к. они непосредственно влияют на процесс жизнедеятельности возбудителей болезней растений. Факторы внешней среды при определенном их сочетании могут значительно усиливать или ослаблять распространенность и развитие болезней [13].

Целью исследований являлось установление частоты встречаемости болезней на растениях горчицы черной в условиях центральной зоны Краснодарского края в зависимости от метеорологических условий.

Материалы и методы. Исследования выполняли в 2011–2019 гг. на полях ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК на сорте горчицы черной Ниагара селекции ВНИИМК. Учеты поражения посевов культуры болезнями проводили, начиная с фазы семядольных листьев. Последний учет осуществляли в фазе желто-зеленого стручка, когда отчетливо видны проявления симптомов болезней на растениях. Для выявления болезней в посевах горчицы черной отбирали 10 равноудаленных площадок по диагонали поля, на каждой из которых осматривали по 20 растений [14].

Частоту встречаемости болезней рассчитывали как соотношение больных растений к здоровым, выраженное в процентах. Подразделяли частоту встречаемости болезней на группы [15]:

«+» - низкая (поражено до 20,0 % растений);

«++» - средняя (поражено от 20,1 до 60,0 % растений);

«+++» - высокая (поражено 60,1 % растений и более);

«- » - отсутствие патогена.

При проведении учетов развития болезней горчицы использовали балльные шкалы (от 0 до 4), характеризующие разную степень поражения поверхности растений: от минимальной до максимальной.

Выделение патогенов в чистую культуру из пораженных болезнями тканей растений проводили в лабораторных условиях по общепринятым методикам [16; 17; 18; 19; 20]. Выделенные изоляты патогенов идентифицировали по определителю Н.М. Пидопличко [21].

В ходе исследований учитывали следующие метеорологические показатели: количество осадков и среднюю температуру воздуха, на основании которых рассчитывали ГТК (гидротермический коэффициент) и относительную влажность воздуха за один и тот же период: 1я декада мая – 2-я декада июля (фаза стеблевания – фаза созревания), когда отмечается массовое проявление признаков поражения растений горчицы черной болезнями.

ГТК является интегрированным показателем увлажнения окружающей среды и рассчитывается по формуле [22]:

ГТК

∑ ос

∑ т ∶ 10

где ∑ ос – сумма осадков, выпавших за определенный период, мм;

∑ т – сумма температур воздуха за этот же период, уменьшенная в 10 раз, оС.

Для расчета ГТК рекомендуется использовать только температуру воздуха, превышающую 10 оС. Градации степени увлажнения среды согласно показателям ГТК имеют следующие значения: показатель менее 0,5 означает слабое увлажнение территории (сильная засуха), от 0,5 до 1,0 – недостаточное увлажнение (средняя засуха), от 1,0 до 1,5 – оптимальное увлажнение и от 1,6 и более – избыточное увлажнение.

Результаты и обсуждение . Анализ метеорологических условий за изучаемый период (1-я декада мая – 2-я декада июля) показал, что во все годы исследований они были благоприятными для развития болезней масличных культур семейства капустные: альтернариоза, фузариоза, пероноспороза, мучнистой росы и других: гидротермический коэффициент в 2011– 2014 и 2018–2019 гг. составил 0,7–0,9, что близко к оптимальному увлажнению среды. В 2015–2016 гг. отмечено избыточное увлажнение территории – ГТК составил 1,6. В 2017 г. увлажнение окружающей среды было оптимальным (ГТК = 1,4). Относительная влажность воздуха за изучаемый период в 2011–2019 гг. была на уровне 59–66 % (рис. 1).

Относительная влажность

Рисунок 1 – Относительная влажность воздуха и ГТК за период 1-я декада мая – 2-я декада июля, 2011–2019 гг., ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК

В результате проведенного фитосани-тарного мониторинга посевов горчицы черной в условиях 2011–2019 гг. и идентификации выделенных из пораженных частей растений изолятов патогенов установлено поражение культуры пероноспорозом (возбудитель – Peronospora bras-sicae Gaeum . f. brassicae (Gaeum.) Dzhan), мучнистой росой (возбудитель – Erysiphe communis Grev. f. brassicae Hammar L.), альтернариозом (возбудители – грибы рода Alternaria Nees.), фомозом (возбудитель – Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. et de Not), склеротиниозом (возбудитель – Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary) и фузариозом в виде трахеомикоз-ного увядания растений (возбудители – грибы рода Fusarium Link.).

Пероноспорозом поражаются только нижние листья горчицы черной. На их верхней стороне отмечаются желтоватые расплывчатые пятна, а на нижней стороне в местах этих пятен развивается слабый рассеянный налет спороношения патогена, сначала белого, а затем серо-бурого цвета. Впоследствии пятна подсыхают. В центре они имеют более светлую, бежевую окраску с более темным окаймлением, одинаково хорошо видным с обеих сторон пораженных листьев (рис. 2).

а

б

Рисунок 2 – Симптомы пероноспороза (возбудитель – Peronospora brassicae

Gaeum . f. brassicae (Gaeum.) Dzhan) на горчице черной (ориг.):

а) некрозы с верхней стороны листа;

б) спороношение патогена в местах некрозов с нижней стороны листа

Для мучнистой росы характерно появление на листьях (с верхней стороны), стеблях и стручках горчицы белого рыхлого налета (рис. 3). Впоследствии он уплотняется, покрывается темно-коричневыми точками (клейстотециями), что придает ему грязно-белый или коричневый цвет. Однако проникновения мицелия патогена внутрь тканей растений не было отмечено ни в один год исследований.

а                     б

Рисунок 3 – Симптомы мучнистой росы (возбудитель – Erysiphe communis Grev. f. brassicae Hammar L.) на горчице черной (ориг.):

а) мицелий возбудителя на верхней стороне листа;

б) мицелий возбудителя на стебле

Первые признаки фузариоза на горчице черной отмечают в фазах семядольные листья и 2–4 настоящих листа. На корневой шейке растений появляется темная перетяжка, далее листья и точка роста увядают, растение погибает. Симптомы болезни на растениях горчицы в фазе бутонизации или цветения выражаются в поникании цветочной кисти и следующим за этим усыхании стеблей. Такие растения желтоватого цвета резко выделяются на общем фоне еще зеленых растений (рис. 4).

В фазе зеленого стручка симптомы фу-зариозного увядания проявляются в виде поражения отдельных проводящих пучков (эта часть стебля постепенно меняет окраску на желтую) или стебля полностью. Больные растения быстро высыхают; семена, полученные с таких растений, мелкие и щуплые, с пониженной всхожестью.

а

б

Рисунок 4 – Симптомы фузариозного увядания (возбудители – грибы рода Fusarium Link.) на горчице черной (ориг.):

а) фаза 2–4 настоящих листа; б) фаза зеленого стручка

Альтернариоз на горчице черной проявляется в виде сухих центрических некрозов на листьях, черных пятен разного размера на стеблях и стручках. Пятна на стручках со временем высыхают и покрываются черным или коричневым спо-роношением патогенов (рис. 5).

При проникновении мицелия возбудителей болезни внутрь стручков происходит заражение семян горчицы, снижается их качество. При сильном поражении стручков альтернариозом происходит гибель семян в них, что приводит к потере урожая культуры.

Рисунок 5 – Симптомы альтернариоза (возбудители – грибы рода Alternaria Nees.) на стручках горчицы черной (ориг.)

Первые признаки фомоза могут отмечаться уже на всходах горчицы черной в виде серых сухих некрозов, часто с черными пикнидами возбудителя болезни на некрозах. У взрослых растений горчицы чернеет нижняя или средняя часть стебля, которая впоследствии приобретает серый цвет, и на ее поверхности появляются черные пикниды (рис. 6).

Если мицелий патогена распространяется вглубь стебля, а некроз увеличивается в длину, то стебли чернеют, становятся трухлявыми, и растение погибает.

а

Рисунок 6 – Симптомы фомоза (возбудитель – Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. et de Not) на горчице черной (ориг.):

а) некроз в нижней части стебля;

б) некроз в средней части стебля

б

Первые симптомы склеротиниоза проявляются в виде слизистых мокнущих пятен на стеблях растений горчицы черной. Позднее пятна покрываются обильным ватообразным белым налетом, в сухую погоду налет исчезает, пораженная ткань обесцвечивается, размочаливается, на ее поверхности или внутри пораженных стеблей образуются черные склероции (рис. 7). При увеличении некрозов растения горчицы могут полностью высыхать, стебли в местах поражения переламываются, семена преждевременно созревают и высыпаются.

Частота встречаемости на горчице черной пероноспороза и мучнистой росы не зависела от метеорологических условий. Во все годы исследований она была высокой (табл. 1). Однако пероноспороз и мучнистая роса не являются вредоносными болезнями на горчице черной, т.к. не снижают качественные и количественные показатели урожая.

а                 б

в

Рисунок 7 — Симптомы склеротиниоза (возбудитель - Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary) на горчице черной (ориг.): а) ватообразный налет на стебле;

б) склероции внутри стебля;

в) полностью пораженный надломленный стебель

Таблица 1

Частота встречаемости болезней на горчице черной сорта Ниагара

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2011–2019 гг.

Болезнь	Г од исследования
	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019
Пероноспороз	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++
Мучнистая роса	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++
Альтерна-риоз	+++	+++	+++	+++	++	++	++	++	++
Фомоз	—	+	—	—	—	—	—	—	—
Склероти-ниоз	—	—	—	—	+	+	+	—	—
Фузариозное увядание	++	+++	+++	++	+	+	+	++	+++

Степень поражения растений этими болезнями не превышала 1 балла во все годы исследований. Некрозы, вызываемые возбудителем пероноспороза, отмечены только на нижних и средних листьях и не переходят на другие органы растений. Возбудитель мучнистой росы на горчице черной находился в стадии анаморфы ( Oidium erysiphoides Fr.). Его инфекционное начало не проникало внутрь органов растений и не вызывало их патологических изменений.

Альтернариоз с высокой частотой встречаемости выявлен на горчице черной при сочетании ГТК = 0,8—0,9 (недостаточное увлажнение) и относительной влажности воздуха 56-65 % в 2011-2014 гг. В 2015–2017 гг., несмотря на оптимальное и избыточное увлажнение среды (ГТК = 1,4—1,6) и относительную влажность воздуха 59–66 % за исследуемый период, частота встречаемости болезни снизилась до средних показателей, что могло быть вызвано засушливыми условиями окружающей среды в отдельные декады мая, июня и июля, которые сдерживали развитие и распространенность болезни. В 2015 г. такие условия сложились во 2-й декаде мая и 1-й декаде июня (ГТК = 0,5 и 0,1 соответственно); в 2016 г. -в 3-й декаде июня и 2-й декаде июля (ГТК = 0,2 и 0,1 соответственно); в 2017 г. -в 1-й декаде июня и 1-й декаде июля (ГТК = 0,5 и 0 соответственно).

Средняя частота встречаемости аль-тернариоза сохранилась и в 2018-2019 гг. при сочетании ГТК = 0,7-0,8 и относительной влажности воздуха 62-66 %. В эти годы также в отдельные декады отмечены засушливые условия: в 2018 г. -с 1-й декады мая по 1 -ю декаду июля (ГТК = 0,0—0,3, за исключением 2-й декады мая: ГТК = 0,7), в 2019 г. - во 2-й декаде мая, 1-й и 2-й декадах июня, 1-й декаде июля (ГТК = 0,1—0,5). Развитие болезни на большинстве растений составляло 1–2 балла во все годы исследований.

Признаки поражения горчицы черной фомозом выявлены только в 2012 г. с низкой частотой встречаемости при сочетании относительной влажности воздуха за исследуемый период 59 % и ГТК = 0,8. Развитие болезни на растениях варьировало от 1 до 4 баллов. Причиной развития патогена на растениях горчицы, предположительно, может служить резкая смена увлажнения среды в мае: в 1-й и 2-й декадах мая отмечена сильная засуха (ГТК = 0,0–0,2), а в 3-й декаде мая произошло резкое повышение уровня увлажнения до избыточного (ГТК = 3,5). Это могло привести к перенасыщению тканей растений водой и их хрупкости, возникновению микротрещин на поверхности органов растений, что позволило инфекционному началу возбудителя болезни проникнуть внутрь тканей.

Склеротиниоз на горчице черной отмечен в 2015–2017 гг. с низкой частотой встречаемости и развитием болезни 1– 2 балла при сочетании высоких показателей ГТК (1,4–1,6) и благоприятной для развития возбудителя болезни относительной влажности воздуха (59–66 %).

Ежегодно выявлялся на горчице черной фузариоз. В условиях недостаточного увлажнения (2011–2014, 2018–2019 гг.) частота его встречаемости на культуре была средней и высокой. При повышении увлажнения среды до оптимального и избыточного (2015–2017 гг.) частота встречаемости болезни снижалась до низкой. Развитие болезни на большинстве растений составляло 3–4 балла во все годы исследований.

Проведенный в ходе исследований анализ урожайных качеств семян и биохимического состава масла показал, что показатели урожайности и масличности семян горчицы черной сорта Ниагара менялись по годам и, по нашим наблюдениям, зависели от частоты встречаемости фузариозного увядания (табл. 2).

Уровень эфиромасличности семян горчицы не зависел от частоты встречаемости болезни на горчице черной, во все годы исследований эфиромасличность варьировала от 0,80 до 1,09 %.

Таблица 2

Зависимость хозяйственно ценных признаков горчицы черной сорта Ниагара от частоты встречаемости фузариоза г. Краснодар, ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2011–2019 гг.

Признак / болезнь	Год исследования
	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019
Урожайность семян, т/га	0,91	0,78	0,51	1,31	1,82	1,69	2,48	0,91	0,47
Масличность семян, %	34,2	33,4	32,9	34,0	35,3	35,8	36,5	35,0	31,8
Эфиромас-личность семян, %	1,09	1,00	0,88	1,06	1,08	1,12	1,06	1,00	0,80
Фузариозное увядание	++	+++	+++	++	+	+	+	++	+++

Максимальные урожайность и маслич-ность семян горчицы черной отмечены в годы, когда частота встречаемости фуза-риоза была низкой (2015–2017 гг.), составив 1,69–2,48 т/га и 35,3–36,5 % соответственно. В годы с высокой частотой встречаемости болезни (2012, 2013, 2019 гг.), урожайность и масличность семян горчицы черной снижались до 0,47– 0,78 т/га и 31,8–33,9 % соответственно.

Выводы. В условиях центральной зоны Краснодарского края на горчице черной независимо от метеорологических условий ежегодно отмечена высокая частота встречаемости пероноспороза и мучнистой росы (развитие болезни на растениях 1 балл), высокая и средняя – альтернариоза (развитие болезни на большинстве растений 1–2 балла).

Растения горчицы черной, пораженные фомозом, с низкой частотой встречаемости отмечены в 2012 г. при сочетании относительной влажности воздуха за исследуемый период 59 % и ГТК = 0,8. Развитие болезни на растениях варьировало от 1 до 4 баллов.

Склеротиниоз на горчице черной отмечен в 2015–2017 гг. с низкой частотой встречаемости (развитие болезни на растениях 1–2 балла) при сочетании высоких показателей ГТК (1,4–1,6) и благоприятной для развития возбудителя болезни относительной влажности воздуха (59–66 %).

В условиях недостаточного увлажнения (2011–2014, 2018–2019 гг.) частота встречаемости фузариоза на горчице черной была средней и высокой. При повышении увлажнения среды до оптимального и избыточного (ГТК = 1,4–1,6) она снижалась до низкой.

Максимальные урожайность и маслич-ность семян горчицы черной отмечены в годы, когда частота встречаемости фуза-риоза была низкой (2015–2017 гг.), составив 1,69–2,48 т/га и 35,3–36,5  % соответственно. В годы с высокой частотой встречаемости болезни (2012, 2013, 2019 гг.), урожайность и масличность семян горчицы черной снижались до 0,47– 0,78 т/га и 31,8–33,9 % соответственно. Эфиромасличность семян не зависела от частоты встречаемости болезни на горчице черной, во все годы исследований она варьировала от 0,80 до 1,09 %.