Пирикуляриоз – опасное заболевание риса
Растения и зерно риса подвергаются поражению огромным количеством грибных заболеваний. Насчитывается более 270 видов грибов — возбудителей болезней риса, которые поражают органы и ткани, зерновки в период вегетации, а также семена во время хранения. Из всех грибных заболеваний наиболее вредоносным и широко распространенным является пирикуляриоз.
Рис восприимчив к пирикуляриозу во все фазы вегетации. Потери урожая по разным оценкам составляют в обычные годы от 5 до 25 %, а в годы эпифитотийного развития болезни — до 60 % и даже до 100 %. Потери от этой болезни значительно увеличиваются за счет резкого снижения качества зерна, получаемого от пораженных растений. Значительные недоборы урожая риса от пирикуляриоза наблюдаются практически во всех странах Азии, Европы и Латинской Америки.
За 90‑летний период возделывания риса в Краснодарском крае в появлении эпифитотий пирикуляриоза наблюдается определенная цикличность. Первая крупная вспышка болезни здесь произошла в 1937–1938 гг. В 1948–1949 гг. эпифитотия повторилась. В 1960 г. только в одном Славянском районе полностью погибли более 3 тыс. га риса. В 1972–1973 гг. сильное проявление болезни отмечалось практически во всех рисосеющих районах края.
В 1984–1985 гг. наблюдалось очередное эпифитотийное развитие пирикуляриоза. В отдельных рисоводческих зонах потери урожая риса оказались очень значительными. В совхозе «Проточный» Славянского района в 1984 г. сорт Кубань 3 был поражен в такой степени, что на отдельных картах урожай практически не был получен. В Теучежском районе Адыгеи на участках площадью 500 га, прилегающих к госсортоучастку, практически все растения сорта Краснодарский 424 были поражены метельчатой формой Pyricularia oryzae. На этом поле было собрано по 0,7 т/га щуплого недоразвитого зерна, которое было непригодно для пищевых целей.
В последующие годы наблюдался некоторый спад в развитии болезни на посевах риса. Существенную роль в этом сыграли новые сорта риса Спальчик, Старт, Солнечный, Жемчужный, Кулон и Лиман, которые были районированы на Кубани в 80‑е годы. Они отличались повышенной устойчивостью к пирикуляриозу и достаточно быстро заменяли сорта Кубань 3 и Краснодарский 424.
Экономическая нестабильность рисоводческих хозяйств в этот период повлияла на снижение объемов вносимых минеральных удобрений под рис. Это, в свою очередь, привело не только к снижению урожайности риса в большинстве хозяйств, но и уменьшению поражения растений пирикуляриозом. Не зря бытует выражение: «Пирикуляриоз — это болезнь богатых».
Начиная с 2004 года в хозяйствах объем внесения минеральных удобрений под рис постоянно увеличивался. К сожалению, это увеличение происходило в основном за счет азота. В 2009 году минеральных удобрений в крае в среднем было внесено по 178 кг д.в. на гектар. Это самый высокий показатель, но по оптимальному соотношению основных элементов питания — самый худший. В 2010 году эта негативная тенденция повторилась. Количество внесенных удобрений возросло, но опять за счет азота. В среднем по краю калия было внесено всего 4 кг/га. Это привело к израстанию растений риса и массовому проявлению пирикуляриоза. Развитию гриба Pyricularia oryzae способствовали и погодные условия. Теплая дождливая погода в июне-июле вызвала эпифитотийное нарастание пирикуляриоза. Первые признаки этой болезни проявились как никогда рано — в конце июня. Чтобы спасти урожай, в ряде хозяйств рис обрабатывали фунгицидами по два, а то и по три раза. Проведенная работа и установление сухой погоды остановили развитие болезни. Однако негативное влияние пирикуляриоза сказалось значительным снижением урожая на пораженных участках и резким ухудшением качества зерна. Вслед за пирикуляриозом перекормленные азотом посевы полегли, что привело к ухудшению качества зерна и дополнительным затратам при уборке.
В 2011 году рисоводы края столкнулись с новой проблемой. Затяжные дожди в апреле и мае препятствовали своевременному севу риса, поэтому эта работа растянулась на месяц. Во многих хозяйствах на посеве использовали роторные разбрасыватели СНЦ‑500, в результате на стыках проходов сеялки местами получили загущенные всходы. После проведенной азотной подкормки именно в этих местах появились очаги пирикуляриоза. И это произошло в период, когда рис находился еще в фазе кущения. А в последующей фазе выметывания растения риса особенно уязвимы для болезней. К тому же погодные условия последующие две недели были исключительно благоприятны для развития грибных заболеваний, поэтому пораженные посевы риса пришлось срочно обрабатывать фунгицидами.
Раннее поражение посевов риса пирикуляриозом (начиная с фазы кущения) наблюдалось и в 2012 г., но в последующий период погодные условия не способствовали развитию болезни, поэтому большая часть посевов риса сохранилась.
Подобное развитие патогена отмечено и в 2013 г., но с момента выметывания риса началось эпифитотийное развитие метельчатой формы болезни. Произошло это в результате совпадения ряда условий. В результате теплой зимы 2012–2013 гг. гриб прекрасно перезимовал на многочисленных растительных остатках в чеках и на прилежащих территориях. Благоприятные условия весны и лета не сдерживали его развития и способствовали нарастанию мицелия. На богатом азотном фоне, используемом при интенсивной технологии возделывания риса, при обильных туманах в утренние часы из-за резких перепадов дневных и ночных температур воздуха первые признаки болезни проявились в начале кущения риса. Массовое поражение посевов риса листовой формой болезни удалось предупредить с помощью превентивных обработок фунгицидами и выкашиванием пораженных растений в локальных очагах болезни.
Двухнедельные дожди в конце июля — начале августа 2013 года в период фазы «выметывание-цветение» у риса создали исключительно комфортные условия для развития метельчатой формы пирикуляриоза. Кроме того, несбалансированное минеральное питание и избыток азота способствовали ускоренному распространению болезни. На посевах риса среднего срока залива (15–20 мая), площадь которых в Краснодарском крае составила около 25,0 тыс. га, поражение приняло эпифитотийный характер. Затяжные дожди не позволили провести своевременно химзащиту пораженных болезнью площадей риса либо сделали эффективность фунгицидов минимальной. Потери урожая на таких участках оказались весьма значительными. Посевы риса первых и последних сроков залива пострадали от болезни в меньшей степени.
Для ограничения вредоносности болезни на посевах риса в хозяйствах применяют химические препараты — фунгициды. По данным ФГБУ «Россельхозцентр», ежегодная площадь обработок риса от пирикуляриоза на Кубани за период 2006–2012 гг. была увеличена с 10,7 тыс. га до 115,2 тыс. га.
В 2013 году из-за эпифитотийного развития пирикуляриоза посевы риса обработаны фунгицидами на площади 192,3 тыс. га, что составляет 152,3 % от площади сева риса. Исходя из общих затрат на обработку (1 га — 1,5 тыс. руб.), расходы на защиту риса от пирикуляриоза хозяйствами Краснодарского края в этом году составили 288,4 млн руб.
На фоне эпифитотийного развития болезни 2013 года выделились сорта Сонет (автор Н. В. Остапенко), Фаворит (автор В. Н. Шиловский) и Олимп (автор Г. Л. Зеленский). Например, сорт риса Олимп в ООО «Кубрис» Красноармейского района на площади 71 га сформировал урожай 10,3 т/га без обработки фунгицидами. В то время как другие сорта в этом хозяйстве обрабатывали фунгицидами по 2–3 раза.
После этой эпифитотии пирикуляриоза рисоводы стали четче выполнять рекомендации ученых. Оптимизировали дозы минеральных удобрений с учетом сортов и предшественников; расширили посевы устойчивых сортов (Атлант, Кумир, Сонет, Фаворит, Олимп); стали регулярно применять профилактические обработки посевов риса фунгицидами, к тому же и погодные условия не способствовали массовому развитию пирикуляриоза. Однако в 2020 г. в большинстве хозяйств были отмечены участки поражения риса метельчатой формой Pyricularia oryzae, а к началу июля 2021 г. появились очаги листовой формы болезни. При этом поразились растения сорта Рапан в фазе кущения на загущенном посеве, перекормленном азотом. Понятно, что такие растения не взяли из почвы необходимое количество кремния и не сформировали свою устойчивость к болезни. Поражение этих растений однозначно показывает, что накопление инфекции на рисовых полях усиливается.
Ситуация на рисовых системах в настоящий период повторяется так же, как в 2010–2012 гг. Выявленная за 90‑летний период цикличность в эпифитотийном развитии гриба Pyricularia oryzae свидетельствует, что каждые 10–11 лет появляются новые более агрессивные штаммы болезни, которые поражают широко возделываемые сорта риса. Из этого следует, что к 2022–2023 гг. на Кубани возможно появление очередной эпифитотии пирикуляриоза.
В Краснодарском крае около 30 % рисовых систем расположено в санитарной зоне, где резко ограничен ассортимент применяемых химических средств и запрещено использование авиации. Разрешенные агрохимикаты можно вносить наземным способом и только при крайней необходимости, в соответствии с требованиями санитарных правил, утвержденных постановлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 02 марта 2010 года № 17 «Об утверждении СанПин 1.2.2584–10».
Практика показывает, что химическая защита растений в ряде случаев или неэффективна (из-за несвоевременного внесения препаратов), или нерентабельна из-за увеличения стоимости энергоносителей и агрохимикатов, а также авиауслуг. Кроме того, на посевах риса, где систематически применяются химические средства защиты, существует опасность мутирования гриба Pyricularia oryzae, появления новых его форм, устойчивых к используемым фунгицидам. Поэтому одним из основных методов защиты риса от пирикуляриоза является внедрение в производство высокоурожайных и иммунных к патогену сортов. В связи с этим актуальность селекции на устойчивость к пирикуляриозу постоянно возрастает.
Учащение эпифитотий пирикуляриоза риса во всех рисосеющих регионах мира объясняется, прежде всего, внедрением новых технологий, предусматривающих применение высоких доз минеральных удобрений, особенно азотных. При перекорме растений азотом болезнь развивается наиболее интенсивно.
Для разработки эффективных мер борьбы против пирикуляриоза рисоводам необходимо знать биологические особенности развития патогена в конкретных условиях выращивания риса. Изучением этой проблемы занимаются практически во всех рисосеющих странах. Сложная генетическая система «растение – паразит» постоянно находится под контролем внешней среды. Она оказывает существенное влияние на патоген, на растение-хозяина и на их взаимоотношения. Поэтому при иммунологических исследованиях важно знать и учитывать основные факторы внешней среды, влияющие на изменчивость признака устойчивости.
Гриб Pyricularia oryzae сохраняется в виде конидий и мицелия в зараженных семенах, на послеуборочных остатках риса, дикорастущих и культурных злаках. При этом возбудитель пирикуляриоза не погибает зимой при температуре до минус 23 °С. В зерновках риса гриб в виде мицелия сохраняет жизнеспособность в течение нескольких лет.
Возбудитель Pyricularia oryzae размножается с помощью конидий. Весной при температуре свыше 8 °С на перезимовавшей стерне или соломе развивается мицелий гриба, на котором образуются споры. Спороношение начинается при температуре выше 10 °С, интенсивность его увеличивается с повышением температуры, достигая максимума при 25–28 °С, а при 35 °С оно практически прекращается. Образование спор возрастает по мере увеличения влажности воздуха более 93–95 %. За вегетационный период патоген может иметь 10 и более генераций. Во время интенсивного роста растений в фазе кущения патоген вызывает листовую форму болезни, а позднее, в фазе выметывания — узловую и «шейковую» —
метельчатую.
На пораженных листьях появляются некротические точки, которые, разрастаясь, принимают овально-удлиненную форму с серовато-бурым центром и темно-коричневым ободком. Пятна постепенно увеличиваются до такой степени, что лист засыхает. При сильном поражении погибает все растение. Аналогично протекает листовая форма болезни в более поздние фазы — трубкование и выметывание.
Когда заражаются узлы, пятна обычно бурые, вдавленные, постепенно чернеющие. Такие узлы, как правило, надламываются, и стебель погибает. При загнивании верхнего междоузлия засыхает или обламывается метелка. У нее может поражаться частично или полностью ось, веточки и зерновки. Инфицирование метелок грибом Pyricularia oryzae в фазы выметывания и цветения вызывает глубинное поражение зерновок. При этом через 10–15 дней после цветения семена становятся щуплыми, частично заполненными меловидным эндоспермом. Если заражение произошло перед уборкой, то зерновки выглядят здоровыми. Однако всхожесть их снижается, масса 1000 зерен уменьшается на 15–20 % и более. Выявлено, что токсины, продуцируемые грибом, подавляют прорастание и всхожесть семян, нередко вызывают гибель зародыша.
Положительное влияние на развитие пирикуляриоза, как отмечалось выше, оказывает избыточное обеспечение растений риса азотными удобрениями. Вместе с тем выявлена отрицательная корреляция между содержанием калия в листьях риса в фазы выхода в трубку и цветения и развитием болезни. При внесении калийной подкормки в этот период устойчивость растений к пирикуляриозу повышается. Установлено, что при избытке азота уменьшается содержание кремния в клетках эпидермиса листа, а это приводит к усилению поражаемости растений риса пирикуляриозом.
Учитывая, что наиболее надежным фактором, сдерживающим развитие пирикуляриоза, является своевременная замена старых сортов новыми, обладающими эффективными генами устойчивости к патогену, в Федеральном научном центре риса расширена работа по созданию устойчивых сортов. Селекционеры работают совместно с фитопатологами и биотехнологами с использованием маркерной селекции. Созданные в последние годы и внесенные в Госреестр сорта Наутилус, Яхонт и Каурис (автор В. С. Ковалев), Азовский и Злата (автор Г. Л. Зеленский), Юбилейный 85 (авторы В. Н. Шиловский и А. М. Оглы), Велес (автор Н. В. Остапенко) и Ленарис (автор Е. В. Дубина) отличаются высокой урожайностью, повышенной устойчивостью к пирикуляриозу. Эти сорта проходят первичное семеноводство и размножение для широкого внедрения в производство.
Широкий набор сортов риса, созданный в ФНЦ риса, позволяет рекомендовать сортовые комплексы для каждого севооборотного поля рисосеющих хозяйств с учетом их экономических возможностей.
Для мониторинга развития гриба Pyricularia oryzae на рисовых системах Краснодарского края в институте создана специальная лаборатория «Информационных, цифровых и биотехнологий», которую возглавила доктор биологических наук Е. В. Дубина. Специалисты лаборатории отслеживают развитие гриба на рисовых полях, поражаемость сортов и выдают рекомендации по борьбе с пирикуляриозом.
В свою очередь рисоводы должны своевременно реагировать и четко выполнять советы ученых. Такие взаимоотношения позволят свести к минимуму разрушительное действие пирикуляриоза на рисовых полях Кубани.
С. В. Гаркуша
Временно исполняющий обязанности директора ФГБНУ «ФНЦ риса», д.с.‑ х.н., профессор
Г. Л. Зеленский
Главный научный сотрудник отдела селекции риса, д.с.‑ х.н., профессор
Фото автора