Формулы расчета поражения растений болезнями на примере масличных культур семейства Капустные (обзор)

Изучение болезней растений подразумевает не только определение видового состава их возбудителей, устойчивости к ним культур, но и обязательную статистическую обработку данных, полученных при проведении учетов. В современном научном мире существуют разные формулы, используемые учеными при изучении болезней растений. В статье приведены наиболее часто применяемые формулы расчета.

Полевые исследования

В настоящее время существует два основных параметра учета болезней растений: распространенность и развитие, которые используют при проведении мониторинга фитосанитарного состояния посевов. Термин «распространенность» не стоит путать с термином «распространение», который означает распределение инфекционного начала возбудителя болезни на определенной территории за установленный промежуток времени [1].

Распространенность болезни – количество (доля) пораженных патогенами растений или отдельных органов (корней, стеблей, листьев, плодов), выраженное в процентах от общего количества обследованных на участке; является количественным показателем болезни. Российские ученые применяют формулу (1), предложенную М.Д. Драховской (1962) [2]:

P= n 100 %, (1)

где P – распространенность болезни, %;

n – количество пораженных растений (органов растений) на участке, шт.;

N – общее количество учитываемых растений (органов растений) на участке, шт.

В зарубежной литературе в изложении B.V. Hudge, V.V. Datar (2010) для оценки поражения посевов используют формулу (2), в которой распространенность звучит как «Per cent incidence», или «процент заболеваемости», и рассчитывают так же, как отношение числа пораженных растений к общему числу растений на момент наблюдения [3]. В этой формуле применяют буквенное обозначение только итогового результата заболеваемости:

Количество больных растений

Per cent incidence (PI) = _{Общее количество растений} 100 % , (2)

В следующей аналогичной формуле (3), применяемой зарубежными учеными [4], буквенные обозначения отсутствуют, распространенность болезни обозначают как

«Disease incidence», но суть формулы остается та же:

Заболевание (%) =

Количество растений с симптомами болезни Общее количество наблюдаемых растений

100 % , (3)

Следующий важный показатель – развитие болезни растений (степень поражения растений, выраженная в баллах или процентах [1]), является качественным показателем. Российские фитопатологи определяют его по общепринятой формуле (4), также предложенной М.Д. Дра-ховской (1962) [2]:

R = ∑(a·b) 100 %,          (4)

где R – развитие болезни, %;

Σ(a·b) – сумма произведений числа пораженных растений (а) на соответствующий им балл поражения (b);

N – общее количество учетных растений или органов растений;

k – высший балл поражения растений.

Развитие такой болезни, как кила, можно вычислять по отдельной формуле (5), рекомендованной И.Л. Марковым (1991) [5]:

R = ^{Σ(n ⋅ k)} 100 %,

где R – развитие болезни, %;

Σ(n ⋅ k) – сумма произведений числа пораженных растений на соответствующий коэффициент для балла поражения: 1 балл = 10, 2 балла = 60, 3 балла = 100;

Σn – сумма учетных растений (здоровых и больных).

В зарубежных публикациях развитие болезни описывают как «процент интенсивности заболевания» (тяжесть) и рассчитывают с использованием шкал степени поражения [6] по формулам (6) и (7). В одних источниках употребляют обозначение «PDI», или процент интенсивности болезни [3], в других – «disease severity», или тяжесть болезни [4]:

PDI

Суммирование всех числовых оценок

Общее количество наблюдаемых органов растений × Макс. шкала оценок

100 %,

где PDI – процент интенсивности болезни, %;

все числовые оценки – рейтинговый балл × количество образцов в определенной категории.

Disease severity (%)

Суммирование всех числовых оценок

Количество наблюдаемых органов растений × Макс. используемая шкала оценок

100 % ,

где disease severity – тяжесть болезни, %;

все числовые оценки – рейтинговый балл гории.

Достаточно часто в фитопатологии проводят исследования по изучению влияния погодных факторов на проявление болезней, в том числе и комплекса метеофакторов. В таких случаях используют показатель увлажнения окружающей среды – гидротермический коэффициент (ГТК), в который входят осадки и температура воздуха за декаду, и который вычисляют по формуле (8) [7]:

ГТК = ∑ ос ,              (8)

∑ т ∶ 10, где ∑ ос – сумма осадков, выпавших за определенный период, мм;

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

Для расчета ГТК рекомендуется использовать только температуру воздуха, превышающую 10 °С.

Важной характеристикой болезни растений является ее отрицательное воздействие на растения или продукцию растительного происхождения, т.е. вредоносность [1], которую вычисляют по формуле (9) [2]:

В = ^(А-а) 100 %,          (9)

где B – вредоносность (снижение продуктивности, потери урожая), %;

A – масса семян со здоровых растений, г;

a – масса семян с больных растений, г.

Для более точного определения влияния болезней на продуктивность растений масличных культур семейства Капустные

× количество образцов в определенной кате-

(Brassicaceae) можно использовать вышеуказанную формулу, модифицированную (10) для применения на растениях с разным количеством ветвей и стручков, т.к. поражение растений некоторыми болезнями не влияет на эти структурные показатели, но наносит вред самим семенам [8]:

В = ^{(mз – mб)} 100 %,      (10)

mз где mз – средняя масса семян с одного стручка здорового растения, г;

mб – средняя масса семян с одного стручка больного растения, г.

Для разработки мер защиты посевов сельскохозяйственных культур от болезней изучают влияние препаратов, предназначенных для обработки семян и вегетирующих растений, на распространенность и развитие болезней. На то, как препарат влияет на болезни, указывает его биологическая эффективность, которая показывает снижение распространенности и развития болезни на растениях опытных участков по сравнению с контрольным вариантом (выраженное в %) [1].

Биологическую эффективность фунгицидов вычисляют по формуле (11) [9]:

С= ^К–О 100 %,         (11)

К где С – биологическая эффективность фунгицида, %;

К – распространенность или развитие болезни в контроле (без обработки), %;

О – распространенность или развитие болезни в варианте после обработки, %.

Лабораторные исследования

В лабораторных условиях проводят оценку поражения сельскохозяйственных культур вредоносной для них болезнью при искусственном инфицировании растений патогеном. При проведении оценки поражения растений озимых рапса и горчицы сарептской в лабораторных условиях фомозом возможно использование следующего индекса болезни, который вычисляют по формуле (12) P.H. Williams, Р.А. Delwiche (1979) [10]:

_{DI =} Σ (Ni · i) _{,                 (12)}

Nt , где DI – индекс болезни;

Ni – число инокулированных мест на растениях с соответствующим баллом поражения;

i – балл поражения;

Nt – общее число инокулированных мест на растениях.

Однако в лабораторных условиях можно также определять распространенность и развитие болезни, применяя те же формулы, что и в полевых исследованиях. Это касается и таких вредоносных болезней, как фузариоз, альтернариоз и др.

При изучении биологических особенностей микромицетов часто определяют скорость роста мицелия на питательной среде. Для этого используют формулу (13) В.Л. Вознесенского (1969), по которой рассчитывают среднюю гармоническую скорость (применяют для объектов с меняющейся скоростью) [11]:

Mn = ⁿ 1 ,               (13)

Σ Х где Mn – средняя скорость, мм/сут. (см/сут.);

n – число измерений;

X – отдельное измерение, мм (см).

В иностранной литературе встречается другая формула (14) определения средней скорости роста мицелия микромицетов [12]:

IMGR = ^{Σ (D – Da)} ,        (14)

где IMGR – скорость роста мицелия, см/сут.;

D – текущий средний диаметр, см;

Dа – средний диаметр за предыдущие сутки, см;

N – количество суток после посева культуры гриба.

Для разработки наиболее эффективных мер защиты посевов масличных культур семейства Капустные на первом этапе исследований в лабораторных условиях проводят первичный скрининг препаратов против микромицетов – возбудителей болезней растений, используя чашки Петри с питательными средами [9]. Показателем биологической эффективности препаратов является подавление роста мицелия гриба, которое рассчитывают по формуле (15):

T = ^(Dk–Do) 100 % ,          (15)

Do где Т – подавление роста колонии, %;

Dk – диаметр колонии в контроле, мм (см);

Do – диаметр колонии в опыте, мм (см).

В ходе изучения почвенных микро-мицетов в лабораторных условиях определяют количество колониеобразующих единиц в одном грамме абсолютно сухой почвы (КОЕ/г). При взятии для анализа одного грамма абсолютно сухой почвы, разведении почвенной суспензии 1 : 100 и помещении в одну чашку Петри 0,2 мл почвенной суспензии расчет можно проводить по формуле (16):

K=n · 500,           (16)

где К – количество колониеобразующих единиц в одном грамме абсолютно сухой почвы (КОЕ/г);

n – количество колоний микромицета в одной чашке Петри, шт.;

500 – коэффициент, включающий компоненты: 5 (количество колоний мик-ромицета в одном мл суспензии) х 100 (разведение).

На основании полученных данных рассчитывают разные показатели. Один из них – обилие родов (видов) грибов, вычисляют по формуле (17) [13]:

P = q 100 %,          (17)

где Р – обилие рода (вида);

q – общее число выделенных изолятов данного рода (вида), шт.;

Q – общее число выделенных изолятов всех родов (видов), шт.

Кроме этого, определяют встречаемость рода (вида) грибов в почве – отношение числа проб (образцов), в которых обнаружены представители данного рода (вида), к общему числу исследованных проб (образцов) [14] по формуле (18):

В= - 100 %,         (18)

п где В – встречаемость данного рода (вида), %;

µ – число проб, в которых обнаружен данный род (вид) гриба, шт.;

n – общее число исследованных проб, шт.

В более позднем литературном источнике встречаемость рода (вида) грибов в почве, рассчитываемая по формуле (18), обозначена как «пространственная встречаемость», указывающая на то, что образцы собраны в нескольких местах [15]. Автором также введено понятие «временная встречаемость», которая рассчитывается по аналогии с пространственной встречаемостью, но вычисляется отношением числа сроков в году, когда вид обнаружен, к общему числу сроков отбора образцов почвы [15]. На основе этих видов встречаемости определяют комплекс типичных почвенных видов (родов) микро-мицетов.

Вместе с этими показателями в исследованиях, посвященных почвенным мик-ромицетам, рассчитывают также коэффициент сходства биотипов (по числу родов) по формуле (19) Т. Серенсена (1948) [16]:

2с _ _ ,

К 100 %, (19)

где с – число общих родов;

a – число родов в первом биотипе;

b – число родов по втором биотипе

Статистическую обработку данных полевых и лабораторных исследований проводят с помощью формул, представленных в общепринятых методах в изложении Б.А. Доспехова (1968, 1988) [17; 18]. Сравнение однолетних данных контрольного варианта и изучаемых вариантов опыта проводят с использованием наименьшей существенной разницы (НСР), а для многолетних данных возможен расчет t-критерия Стьюдента.

Также по общепринятым формулам или программам рассчитывают коэффициенты простой и множественной корреляции, а на основании последних – уравнения регрессии, которые в графическом виде наглядно демонстрируют зависимость параметров болезни растений от других факторов.

Таким образом, применение представленных в статье формул способствует более полному представлению о влиянии болезней на растения на примере масличных культур семейства Капустные (Brassicaceae).