Влияние различных способов обработки почвы и удобренности на инфицированность семян яровой пшеницы

Введение. Производство зерна является важнейшей отраслью растениеводства Красноярского края. Посевные площади зерновых и зернобобовых культур занимают 924,55 тыс. га, что в общей посевной площади всех сельскохозяйственных культур составляет около 60 %.

В 2024 г. специалистами филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Красноярскому краю проанализировано 119,20 тыс. т яровой пшеницы на наличие семенной инфекции. Согласно обзору фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Красноярском крае, в 2024 г. оказалось инфицирован почти весь посевной материал. В Красноярском крае сельхозпроизводители ежегодно несут потери урожая от корневых гнилей в среднем на пшенице 6,4 %, возбудителями которых являются грибы рода Fusarium, Alternaria и Bipolaris sorokiniana. Их относят к подгруппе почвенно-воздушно-семенной инфекции, что указывает на три пути заражения культур. Результаты фитоэкспертизы семян яровой пшеницы показали, что процент максимального заражения альтернарио-зом достигал 59,0 %, гельминтоспориозной (основной) обыкновенной корневой гнилью – 45,0 %, фузариозной корневой гнилью – 33,0 % и плесенью – 19,0 %.

Чрезмерное насыщение севооборотов зерновыми культурами самым негативным образом влияет на фитосанитарную обстановку посевов в отношении многих болезней, в т. ч. и корневых гнилей. Особенно эта проблема обостряется на фоне широкого применения энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

В современных условиях сельского хозяйства повышение урожайности и качества зерна яровой пшеницы остается одной из ключевых задач. Важным фактором, влияющим на эти показатели, является фитосанитарное состояние семян, которое зависит от агротехнических приемов, включая способы обработки почвы и систему удобрения [1]. Неблагоприятное фито-санитарное состояние может привести к снижению всхожести семян, развитию болезней и, как следствие, к потерям урожая. Инфицирован-ность семян яровой пшеницы, прежде всего грибковыми фитопатогенами (Fusarium spp., Alternaria spp. и Bipolaris spp. и др.), является распространенной проблемой и зависит от погодных условий вегетационного периода и аг- роклиматических условий. Урожайность сельскохозяйственных культур во многом зависит от качества посевного материала. Наиболее вредоносным заболеванием в посевах яровой пшеницы являются корневые гнили. Одним из источников инфекции выступает внешняя и внутренняя семенная инфекция. В итоге семена могут не прорастать, либо из них формируются растения с пораженной сосудистой системой. У зараженных растений загнивает корневая система, прикорневая часть стеблей, наблюдается отставание в росте и развитии, снижается продуктивность. Некоторые микромицеты производят токсичные вторичные метаболиты, которые могут накапливаться в зараженных зернах и сохраняться в продуктах переработки. Так, фитопатогенные микромицеты Fusarium spp. выделяют токсичные вещества микотоксины (ДОН, зеараленон, Т-2), делая зерно непригодным для пищи и корма, поскольку они канцерогенны и не разрушаются при термообработке. Пораженное зерно выглядит обесцвеченным, рыхлым, имеет розовые пятна, а в бороздке может быть белый или розовый налет [2]. Мик-ромицеты Alternaria spp. могут производить альтератоксины (АОН), монометиловый эфир альтернариола (AME), альтенуен (ALT), тенуа-зоновую кислоту (TeA), альтертоксин I (ATX I) и тентоксин (TEN), которые обнаружены были в разнообразных сельскохозяйственных продуктах [3]. Грибы Bipolaris spp., вызывая симптомы болезни, образуют основной токсин – гельмин-тоспорол. В связи с этим изучение влияния различных агроприемов на здоровье семян представляет значительный научный и практический интерес. Каждый прием сельскохозяйственных технологий, помимо основной задачи – создания благоприятных условий для роста и развития культур, имеет и фитосанитарное значение. Это влияние может быть как незначительным, так и существенным, оказывая как положительное, так и отрицательное воздействие на развитие возбудителей заболеваний. Для эффективной защиты растений необходима продуманная стратегия, позволяющая воздействовать на агроэкосистему бережно, без нанесения вреда окружающей среде [4, 5].

Агротехнические приемы – неотъемлемая часть комплексной системы защиты растений. Их важность обусловлена тем, что каждый технологический шаг имеет влияние на фитосани-тарную обстановку, которое может быть как благоприятным, так и неблагоприятным. При этом, в зависимости от конкретных экологических условий, один и тот же прием может как ослабить, так и усилить фитосанитарную напряженность в хозяйстве или даже на отдельном поле. Имеются данные (Козлова Л.М., Носкова Е.Н., Попов Ф.А., 2020), что изучаемые способы ресурсоберегающих систем основной обработки почвы в полевом семипольном севообороте на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве не влияли на развитие листостебельных болезней, но в то же время существенно уменьшали поражение яровой пшеницы и овса корневыми гнилями [6].

Научных данных о влиянии систем основной обработки почвы на зараженность семян яровой пшеницы не очень много. В условиях земледельческой зоны Красноярского края таких исследований практически не проводилось. В целом отмечается высокая научная обоснованность, экологическая безопасность, экономичность и отсутствие устойчивости к агротехническим методам у фитопатогенных микроорганизмов [7, 8].

Цель исследования – изучение влияния различных способов обработки почвы и удобреннос-ти на зараженность семян яровой пшеницы.

Задачи: изучить влияние различных способов обработки почвы и удобренности на инфи-цированность семян яровой пшеницы; определить состав фитопатогенов на семенах яровой пшеницы; установить влияние различных способов обработки и удобренности почвы на биометрические показатели проростков яровой пшеницы.

Объекты и методы. Исследование было выполнено в период с 2023 по 2025 г. в ООО «Миндерлинское» Красноярского ГАУ. Преобладающие почвы пашни (73,4 %) занимают черноземы выщелоченные в комплексе с обыкновенными. Исследования осуществлялись в зернопаропропашном севообороте.

Средняя многолетняя годовая температура воздуха равна 0,5 °С. Самыми теплыми месяцами являются июнь и июль, наиболее холодным январь. Хозяйство отнесено к лесостепной зоне. Климат характеризуется поздними весенними заморозками (обычно во второй декаде июня). Основная масса осадков приходится на летний период. Среднегодовое количество осадков на территории хозяйства составляет 362 мм. В 2023 г. в течение всего вегетационного периода количество атмосферных осадков уступало среднемноголетним данным. В то же время в июне, июле, августе количество среднемесячных температур превысило среднемноголетние данные. В отличие от прошлого, вегетационный период 2024 г. характеризовался как очень жаркий, так как в течение вегетации среднемесячная температура воздуха превышала среднемноголетние значения на 1,9 °С (июнь) – 3,2 °С (июль). При этом количество осадков распределялось неравномерно, особенно это заметно было в июне. Климатические условия весенне-летнего периода 2025 г. оказались подходящими для созревания зерновых культур, так как по температурному режиму они приближались к среднемноголетним данным. Однако объем выпавших осадков отличался: превышение наблюдались в июне и августе.

На всех вариантах эксперимента использовали комбинацию гербицидов «Пума Супер 100» и «Секатор Турбо». Минеральное питание обеспечивалось за счет внесения аммиачной селитры в количестве 34,7 кг/га по действующему веществу. Технология выращивания яровой пшеницы общепринятая для данного региона с учетом особенностей почвы и климата [9]. Площадь полевого опыта составляла 10 гектаров. Повторность 4-кратная.

Схема опыта:

• 1.    Вспашка (20–22 см) без удобрений.

• 2.    Без вспашки и без удобрений.

• 3.    Вспашка (20–22 см) + аммиачная селитра.

• 4.    Без вспашки + аммиачная селитра.

Объектом исследования являлась яровая пшеница сорта Новосибирская 31.

Оценку инфицированности семян яровой пшеницы осуществляли методом рулонной культуры в соответствии с требованиями ГОСТ 12044-93. Статистический анализ результатов был выполнен с применением метода однофакторного дисперсионного анализа. Качественный состав микофлоры семенной инфекции оценивали по таблицам произвольной размерности с использованием критерия χ2 (хи-квадрат) [10].

Результаты и их обсуждение . Статистический анализ выявил различия (p < 0,05) в степени интенсивности болезни между различными вариантами. Наименьший уровень интенсивности заболевания семян яровой пшеницы (34,8 %) отмечен при проведении обработки почвы посредством применения вспашки на фоне без внесения минеральных азотных удобрений. Этот показатель был ниже на 21,5 % в сравнении с вариантом без вспашки с внесением аммиачной селитры и на 15,7 % меньше, чем без вспашки и без внесения минеральных азотных удобрений, а также на 12,7 % по сравнению со вспашкой и внесением минеральных удобрений. Дисперсионным анализом обнаружены различия (p < 0,05) между вариантами по величине показателя распространенности заболевания, где самый низкий уровень этого показателя наблюдался в вариантах со вспашкой и внесением аммиачной селитры (рис. 1).

без уд       аммиачная     аммиачная селитра        селитра

• □    Интенсивность    □ Распространенность

Рис. 1. Интенсивность и распространенность заболевания на яровой пшенице Новосибирская 31 в разных вариантах опыта

Intensity and prevalence of the disease on spring wheat Novosibirskaya 31 in different experimental variants

Анализ микофлоры семян яровой пшеницы сорта Новосибирская 31 при использовании разных способов основной обработки почвы выявил наличие таких патогенов, как Alternaria tenuissima. Именно Alternaria tenuissima способствовали образованию почернения зародыша зерна (черный зародыш) с серовато-бурым и оливковым налетом, а также потемнения кор- невой шейки. Молодые цепочки конидий A. tenuissima оливкого цвета, простые, длинные. Некоторые цепочки формировали по нескольку боковых ответвлений. Конидии в простых или ветвящихся цепочках от светлооливковых до темно-коричневых, эллиптической или обратнобулавовидной формы (рис. 2).

Рис. 2. Микроскопические грибы Alternaria tenuissima (мицелий и конидии) на инфицированных проростках яровой пшеницы Новосибирская 31, объектив х10 (слева) и выделенные на предметном стекле, объектив х40 (справа)

Microscopic fungi Alternaria tenuissima (mycelium and conidia) on infected spring wheat seedlings Novosibirskaya 31, x10 objective (left) and isolated on a glass slide, x40 objective (right)

Также были обнаружены фитопатогенные грибы Bipolaris sorokiniana (син. Helmintosporium sativum). Гриб Bipolaris sorokiniana проявлялся темно-бурыми пятнами, гнилью корней и узла кущения, побурением всходов, а также «черным зародышем». Мицелий Bipolaris sorokiniana темно-оливкового цвета. Конидиеносцы одиночные или групповые. Конидии обычно крупные оливково-коричневые, удлиненно-яйцевидные с закругленными концами, имеют от 3 до 10 поперечных перегородок. Прорастают полярно из двух крайних клеток (рис. 3).

Рис. 3. Микроскопические грибы Bipolaris sorokiniana (син. Helmintosporium sativum ) (мицелий и конидии) на инфицированных проростках яровой пшеницы Новосибирская 31, объектив х10 (слева) и выделенные на предметном стекле, объектив х40 (справа) Microscopic fungi Bipolaris sorokiniana (syn. Helmintosporium sativum) (mycelium and conidia) on infected spring wheat sprouts Novosibirskaya 31, x10 objective (left) and isolated on a glass slide, x40 objective (right)

Некоторые семена и проростки были поражены фитопатогенными грибами Fusarium oxysporum. Несовершенный гриб Fusarium oxysporum проявлялся в виде розового или белого мицелиального налета на зернах и основании стебля. Микромицет образовывал вере-теновидно-серповидные, эллиптически изогнутые либо почти прямые макроконидии с 3– 5 перегородками. Также встречались мелкие, цилиндрические микроконидии и толстостенные хламидоспоры (рис. 4). Благодаря хламидоспорам, Fusarium oxysporum способен существовать в различных условиях окружающей среды на широком круге растений-хозяев, а также длительно сохранять жизнеспособность в почве и на оставшихся после уборки урожая растительных остатках.

Рис. 4. Микроскопические грибы Fusarium oxysporum: a – конидии, объектив ×40; b – мицелий и конидии, объектив ×100; c – хламидоспора, объектив ×40 Microscopic fungi Fusarium oxysporum: a – conidia, ×40 objective; b – mycelium and conidia, ×100 objective; c – chlamydospore, ×40 objective

Помимо вышеперечисленных, встречались в незначительных количествах грибы Penicillium spp . и бактериальные инфекции.

Анализ мест распространения инфекций показал разделение локаций поражения между фитопатогеннами. Так, Bipolaris sorokiniana (син. Helmintosporium sativum) в основном поражает первичные корни и основание стебля, тогда как Fusarium oxysporum заселяют вторичные корни, междоузлия, эпикотиль, а также семена (как внутренний источник инфекции), вызывая фу-зариозы корней, стеблей и колоса. Микромицет Bipolaris sorokiniana широко распространен повсеместно и имеет экологическую нишу преимущественно в прикорневой сфере. Может поражать кроме корней и другие органы, такие как стебли, листья и семена. Грибы Fusarium в условиях повышенной влажности образуют на пораженных участках беловато-розовый ми- целиальный налет, иногда с желтыми (оранжевыми) подушечками конидиального спороноше-ния. Трухлявость корней растения способствует легкому отделению от почвы, что является отличительным признаком фузариозной корневой гнили от гельминтоспориозной. Позднее поражение растений данными возбудителями вызывает отмирание продуктивных стеблей, а также щуплость зерна. Таким образом, разные микро-мицеты занимают свои экологические ниши в тканях растения. Вероятно, такая специализация обусловлена различной адаптацией этих возбудителей к условиям внешней среды, исключающей их прямое взаимодействие друг с другом, что делает корневую гниль сложным комплексом заболеваний [11, 12].

При выращивании яровой пшеницы на варианте без проведения вспашки и на фоне без внесения минеральных азотных удобрений наибольшую распространенность получили такие виды грибов-возбудителей болезней растений, как Alternaria tenuissima, а также Bipolaris sorokiniana, которые занимали соотвественно 68 и 56 % от общего числа фитопатогенов. Так- же значительное количество было представлено фитопатогенными грибами Fusarium oxysporum (34 %). Незначительная доля от общего числа фитопатогенов приходилась на грибы Penicillium spp. и бактериоз (рис. 5).

Без вспашки и без удобрений

4% 6%

56%

34%

□ Alternaria ■ Fusarium □ Bipolaris □ Penicillium □ бактериоз

Рис. 5. Состав возбудителей на семенах яровой пшеницы Новосибирская 31 в варианте опыта без проведения вспашки и применения минеральных азотных удобрений Composition of pathogens on the seeds of spring wheat Novosibirskaya 31 in the experimental variant without plowing and without the use of mineral nitrogen fertilizers

В варианте с проведением вспашки и без внесения минеральных азотных удобрений по большей части преобладали фитопатоген-ные грибы Alternaria tenuissima и Bipolaris sorokiniana, на долю которых приходилось соответственно 34 и 28 %. Что касается микромице- тов Fusarium oxysporum, то доля их не превышала 17 % от общего количества зараженных семян яровой пшеницы. И совсем незначительную часть занимали представители грибов Penicillium spp. (2 %) и прочие возбудители (1 %) (рис. 6).

Рис. 6. Состав возбудителей на семенах яровой пшеницы Новосибирская 31 в варианте опыта без проведения вспашки и на фоне без применения минеральных азотных удобрений Composition of pathogens on the seeds of spring wheat Novosibirskaya 31 in the experimental variant without plowing and without the use of mineral nitrogen fertilizers

В варианте с проведением вспашки и применением аммиачной селитры наиболее значительную долю занимали фитопатогенные грибы Alternaria tenuissima (45 %). Им существенно уступали представители фитопатогенных гри- бов Bipolaris sorokiniana и Fusarium oxysporum (25 и 11 % соответственно). Минимальная доля от общего количества фитопатогенов приходилась на представителей Penicillium spp., которые занимали всего 5 % (рис. 7).

Вспашка и аммиачная селитра

• □    Alternaria □ Fusarium □ Bipolaris □ Penicillium

Рис. 7. Состав на семенах яровой пшеницы Новосибирская 31 в варианте опыта вспашка и аммиачная селитра

Composition of spring wheat seeds Novosibirskaya 31

in the experimental variant of plowing and ammonium nitrate

При выращивании яровой пшеницы на варианте без проведения вспашки и с внесением аммиачной селитры на долю представителей рода Alternaria tenuissima приходилось 39 %,

Fusarium oxysporum – 28 %, Bipolaris sorokiniana – 30 %. И совсем незначительная доля от общего количества фитопатогенов была представлена Penicillium spp. – всего 3 % (рис. 8).

Без вспашки с аммиачной селитрой 3%

28%

□ Alternaria □ Fusarium □ Bipolaris □ Penicillium

Рис. 8. Состав возбудителей на семенах яровой пшеницы Новосибирская 31 в варианте опыта без проведения вспашки и на фоне без применения минеральных азотных удобрений Composition of pathogens on the seeds of spring wheat Novosibirskaya 31 in the experimental variant without plowing and without the use of mineral nitrogen fertilizers

Таким образом, в вариантах опыта семена яровой пшеницы были заражены в основном фитопатогенными грибами Alternaria tenuissima , Bipolaris sorokiniana и Fusarium oxysporum . Стоит отметить, что в последнее время наиболее часто встречаются фитопатогенные грибы Fusarium spp . по сравнению с более ранними годами исследования. Так, в среднем за 2023, 2024 и 2025 гг. процент их присутствия значительно вырос (в среднем до 30 % от общего числа обследованных семян яровой пшеницы).

Комплексный анализ по критерию χ2 выявил математически значимые различия по составу возбудителей семенной инфекции на уровне р < 0,05.

Изучение длины проростков яровой пшеницы Новосибирская 31 показало достоверную значимость (p < 0,001) между исследуемыми вариантами опыта. Наибольшая длина отмечена в варианте с проведением вспашки на фоне без внесения минеральных азотных удобрений, а также при проведении вспашки и внесении аммиачной селитры (11,2 и 11,1 см соответственно), что на 5,5 см выше в сравнении с вариантом без проведения вспашки и внесения минеральных азотных удобрений (рис. 9).

Рис. 9. Влияние различных способов основной обработки почвы и удобренности на среднюю длину проростка яровой пшеницы Новосибирская 31

The influence of different methods of primary tillage and fertilization on the average length of spring wheat sprouts Novosibirskaya 31

Помимо прочего, было изучено влияние различных способов обработки почвы и удобрен-ности на длину колеоптиле пшеницы Новосибирская 31. Колеоптиле – это защитная оболочка, покрывающая появляющиеся побеги и первые листья, и чем она длиннее, тем выше потенциал всходов из более глубоких слоев почвы. Колеоптиле представляет собой жесткую защитную конструкцию для того, чтобы первичный лист смог достичь поверхности почвы. Колеоптиле обычно продолжает удлиняться до тех пор, пока не пробьется к солнечному свету.

В этот момент он перестает расти, и через него появляется первый настоящий лист.

Исследования показали, что между изученными вариантами опыта существуют математически значимые различия на уровне значимости p < 0,001. Наибольшая длина отмечена в варианте с проведением вспашка и внесением аммиачной селитры (4,6 см), что на 1,6 см больше в сравнении с вариантом без проведения вспашки и внесения минеральных азотных удобрений (рис. 10).

уд ибезуд селитрааммиачная селитра

Рис. 10. Влияние различных способов основной обработки почвы и удобренности на длину колеоптиле пшеницы Новосибирская 31 The influence of different methods of primary tillage and fertilization on the length of wheat coleoptiles Novosibirskaya 31

Таким образом, наибольшая длина проростка яровой пшеницы Новосибирская 31 отмечена в варианте с проведением вспашки и без внесения минеральных азотных удобрений, а также при проведении вспашки с внесением аммиачной селитры по сравнению с вариантом без проведения вспашки и внесения минеральных азотных удобрений. Установлено также статистически значимое наибольшее увеличение длины колеоптиле в варианте с проведением вспашки и внесением аммиачной селитры.

Заключение. В результате проведенных исследований по определению интенсивности и распространенности заболевания на зерне яровой пшеницы установлены математически значимые различия между изученными вариантами на уровне p < 0,05. Минимальная интенсивность зафиксирована в эксперименте, где проводилась вспашка почвы без внесения удобрений - она составляла 34,8 %, что на 21,5 % ниже варианта без проведения вспашки и внесения аммиачной селитры и на 15,7 % -варианта без проведения вспашки и без внесения минеральных азотных удобрений.

Наименьший уровень распространенности наблюдался в вариантах с проведением вспаш- ки и внесением аммиачной селитры, а также при проведении вспашки и без внесения минеральных удобрений.

Исследование фитопатогенного состава семян яровой пшеницы сорта Новосибирская 31 на фоне различных способов основной обработки почвы и внесения минеральных азотных удобрений выявило преобладание микромице-тов родов Alternaria tenuissima, Fusarium oxysporum, Bipolaris sorokiniana (син. Helminto-sporium sativum), Penicillium spp., а также наличие бактериального поражения. Во всех вариантах наиболее часто встречались виды из рода Alternaria tenuissima, Bipolaris sorokiniana и Fusarium oxysporum. Комплексный анализ таблиц сопряженности по критерию хи-квадрат подтвердил наличие статистически значимых отличий в качественном составе семенной патогенной инфекции между различными вариантами опытных участков при уровне достоверности р < 0,05. Изучение длины проростков пшеницы Новосибирская 31 показало статистическую значимость (p < 0,001) между вариантами опыта. Наибольшая длина отмечена в варианте с проведением вспашки с внесением и без внесения аммиачной селитры (11,2 и 11,1 см соответствен- но). Этот показатель был выше на 5,5 см в сравнении с вариантом без проведения вспашки и внесения минеральных азотных удобрений.

Также по длине колеоптиле между вариантами опыта существуют статистически значимые различия на уровне значимости p < 0,001.

Наибольшая длина отмечена в варианте с проведением вспашки и внесением аммиачной селитры (4,6 см). Этот показатель был выше на 1,6 см в сравнении с вариантом без проведения вспашки и внесения минеральных азотных удобрений.