Краткосрочный (текущий) фитопатологический прогноз

 

Для организации защитных мероприятий в течение вегетационного сезона применяется сезонный краткосрочный прогноз болезней растений. В зависимости от изученности объекта этот прогноз осуществляется с помощью различных методических подходов, которые можно разделить на две группы: классические методы, при которых прогноз базируется на определении дат критических периодов и продолжительности развития патогенеза в тканях хозяина (инкубационный период), и определение динамики развития болезни в зависимости от агрессивности патогенеза, устойчивости хозяина и факторов внешней среды посредством анализа количественных показателей инфекционного процесса. Результаты такого анализа обобщаются в виде математических моделей, позволяющих определить оптимальные сроки химических обработок или других приемов, снижающих вредоносность болезни.

Краткосрочный сезонный прогноз болезней древесных пород с использованием фенологических критериев получил развитие в последние годы на примере мучнистой росы дуба.

Развитие мучнистой росы на листьях и побегах дуба черешчатого зависит от даты начала вегетации и скорости фенологического развития: чем раньше начинается вегетация (по непрерывному фенологическому календарю дата отсчета — 1 марта), тем интенсивнее проявляется заболевание; скорость фенологического развития, наоборот, находится в обратной связи с болезнью: чем она больше, тем слабее развитие болезни.

Комплексное влияние обоих показателей оценивается через фенологический коэффициент (М) прогноза развития мучнистой росы дуба по формуле

М = X0/B,

где Х0 — дата наступления первой фенофазы (появление зеленых полос между чешуйками почек), В — коэффициент уравнения линейной регрессии фенологического развития.

Последний показатель устанавливается на основании данных многолетних наблюдений за фенологией дуба в данном регионе. Например, в условиях Болгарии он колеблется в зависимости от погоды в пределах 2,9-3,4. Расчеты показали, что при М = 8…11 развития болезни не наблюдается, при М = 12 оно составило 38%, а при М = 19—75%. Установлено: чем выше значение фенологического коэффициента прогноза, тем больше вероятность массового поражения листьев дуба черешчатого на побегах первого прироста. С возрастом устойчивость листьев дуба к мучнистой росе резко возрастает, и дальнейшее развитие болезни зависит от числа генераций побегов в течение вегетации. Этот показатель, в свою очередь, характерен для каждой формы дуба, связан с погодой и возрастом дерева. У молодых растений способностью к периодичности роста обладает большая часть побегов, у растений в возрасте 17—20 лет их количество составляет 10-20%, а в возрасте старше 50 лет такие побеги в кроне практически отсутствуют. Установлено, что периодичности роста побегов соответствует и периодичность роста камбия. Годичное кольцо древесины дуба с одним циклом роста побегов состоит из двух резко разграниченных зон: внутренней с крупными сосудами и наружной — с мелкими. У деревьев с несколькими циклами роста эти зоны не выражены и крупные сосуды равномерно распределены по годичному кольцу. На основании измерения приростов древесины годичного кольца в прогностических целях используется отношение ширины прироста ранней древесины годичного кольца к среднеарифметическому значению прироста ранней древесины годичного кольца за срок наблюдений по радиусу (мм), выраженное в %. Этот показатель назван индексом прироста ранней древесины (ИПРД). Он зависит от возраста дерева и погоды в первый период вегетации.

Например, в условиях Болгарии при ИПРД < 60% развитие болезни (% пораженной поверхности листьев) не превышает 25%, при ИПДР = 60…120% и более этот показатель составляет 25-50% и более. В прогностических целях удобнее использовать не данные непосредственных измерений прироста древесины, а показатели по формуле зависимости прироста ранней древесины дуба от возраста дерева и погодных условий.

Л. В. Ширниной установлено, что между сроками начала роста первого и второго приростов побегов дуба и датами первого появления мучнистой росы на листьях второго прироста существует тесная связь, на основании чего ею составлена модель текущего прогноза для условий Центрально-Черноземного региона.

В практике защиты лесных пород используются количественные показатели — нижний порог развития патогена, критический и инкубационный периоды. Такая работа выполнена в отношении мучнистой росы дуба в Грузии аспирантом М. Микабелидзе. Заражение листьев дуба происходит при влажности воздуха 69-80% и температуре воздуха 13-20°С (критический период). Экспериментально установлен нижний порог развития патогена, составляющий 5,5°С. Сумма эффективных температур (от заражения до появления признаков болезни) равна 87°С. По этим показателям защитные мероприятия следует начинать при достижении суммы эффективных температур 40-45°С и проводить до окончания инкубационного периода. При краткосрочном прогнозе даты опрыскивания сосны против снежного шютте рекомендуется использовать два показателя: количество осадков и сумму среднесуточных температур выше 0°С за период с 1 июля (осадки) и 1 июня (температуры) по 30 сентября. От этих показателей зависят сроки начала лёта аскоспор патогена в октябре, прогноз которого осуществляется по номограмме.

При краткосрочном прогнозе могут использоваться математические модели. В частности, Ю. П. Светогоров рассчитал регрессионную модель развития фузариоза сеянцев сосны в питомниках бассейна озера Байкал. В качестве предикторов использованы температура почвы, интенсивность белого света и длина светового дня. Прогноз осуществляется с упреждением 1-7 сут. отдельно для сухих, влажных и протравленных семян. В практике краткосрочного прогнозирования развития болезней лесных пород можно использовать построение моделей посредством линейного интерполирования. Последующим дифференцированием функции находится модель скорости болезни. Максимальное значение скорости указывает на сроки обработок с целью ее снижения. Этот прием использован при определении сроков защитных мероприятий против шютте обыкновенного сосны.

На основании данных учета динамики развития болезни в определенные даты строится математическая модель наилучшего соответствия по формуле линейной интерполяции Ньютона, где в качестве независимых переменных выступают порядковые номера дат учетов:

Rx = 0,24Х5 — 6,81Х4 + 63,17Х3 — 241,92Х2 + 363,75Х — 130,74,

где Rx — развитие шютте обыкновенного сосны, X — порядковые номера дат учета.

Для построения такой модели необходимо провести шесть учетов в течение сезона через равные промежутки времени.

Скорость развития болезни находится как первая производная от этой функции

Rx = 1,20Х4 — 27,24Х3 + 180,51Х2 — 483,84X + 366,75.

Подставляя в формулу последовательно номера дат учетов, получим относительный показатель скорости процесса: 46,38(20.05); -41,61(20.06); -17,45(21.07); 27,39 (21.08); 30,25 (21.09); -42,57 (22.10). Из этих данных следует, что на первую дату учета скорость болезни была высокой и затем резко снизилась, после второй даты скорость процесса вновь увеличилась, достигнув максимума между четвертой и пятой датами учетов (21.08 и 21.09), и затем снова упала к концу вегетации. Отсюда следует, что защитные обработки необходимо проводить до первого и второго периодов максимума скорости нарастания болезни (до 20.05 и до 21.08). Эти сроки можно установить по модели без дополнительных наблюдений за состоянием инфекции. Такие модели развития болезни и ее скорости должны быть разработаны для разных типов погоды.