Железная пятнистость клубней картофеля

Болезни являются одной из основных причин потерь в процессе производства картофеля. Наряду с инфекционными источниками (бактерии, вирусы, грибы) повреждения картофеля могут вызывать физиологические нарушения. Реакция растений на определенные не оптимальные сочетания условий внешней среды, водного, воздушного, питательного режимов может приводить к нарушению процессов обмена веществ и, как следствие, к повторному росту, деткованию клубней, дуплистости, черной сердцевине, нехарактерной окраске или обесцвечиванию кожуры и мякоти. Особенно проблемны внутренние дефекты клубней, которые выявляются только при очистке от кожуры, при разрезе, то есть конечными потребителями продукции, вызывают обоснованные претензии и приводят к возвратам партий, снижению повторных продаж и потере клиентов.

У каждого физиологического нарушения есть свои симптомы и причины, подробное рассмотрение которых не укладывается в формат одной статьи. Поэтому уделим внимание только одному повреждению картофеля – железистой или ржавой пятнистости клубней (РПК), как наиболее актуальному, поскольку в сезоне 2019 года в южной зоне товарного картофелеводства России отмечены многочисленные случаи такого поражения клубней в сильной степени, что привело к серьезным убыткам, многие поля вообще не убирали.

Характеристика железистой пятнистости

Железистая пятнистость характеризуется небольшими круглыми или неправильной формы, светло-коричневыми, красновато-коричневыми или ржавыми пятнами (отсюда и название), разбросанными по всей мякоти клубня. Повреждения могут возникать в любом месте клубня, но чаще встречаются внутри сосудистого кольца. Пораженные клубни, как правило, не проявляют внешних симптомов, хотя есть сообщения о деформации клубней большого размера и утолщении или неправильной окраске кожуры. РПК могут появляться в разное время в течение всего вегетационного периода: вскоре после начала образования клубней или в периоды быстрого, или неравномерного роста клубней. В большинстве случаев расстройство возникает в зоне расположения глазков, что указывает на развитие в середине сезона или позже. Симптомы имеют тенденцию к увеличению тяжести в течение вегетационного периода и продолжают усиливаться при хранении. Симптомы могут также впервые появиться в хранилище. Серьезность проблемы может увеличиваться по мере хранения, в зависимости от зрелости клубней при уборке и температуры хранения. Часто железистая пятнистость приводит к развитию дуплистости клубней или бактериальной гнили.

РПК является серьезным дефектом качественного столового и семенного картофеля. Потребители недовольны наличием таких неприглядных нарушений, и поэтому эта проблема вызывает серьезную озабоченность у производителей картофеля, маркетологов и потребителей. Согласно ГОСТ 7176-2017 железистая пятнистость в столовом картофеле не допускается, в семенном картофеле (ГОСТ 33996-2016) допускается не более 5% клубней с поражением РКП более ¼ продольного разреза клубней. Данные требования по семенному картофелю очень жесткие, по столовому - сопоставимы с международной практикой. Так, нормами соглашения Berliner Vereinbarung, которое действовало в Германии до 2011 года, допускалось не более 10% клубней с железистой пятнистостью в семенном картофеле (порог вредоносности - более 20% поверхности среза клубня занято коричневыми пятнами); в столовом – не более 5% для класса Экстра и не более 8 % для Первого класса; в картофеле для промышленной переработки – не более 6%, отказ в приемке – более 9%. Нормы RUCIP, которые регулируют качество картофеля внутри ЕС, не ограничивают развитие и распространение РПК в семенном картофеле и не допускают ее в столовом картофеле.

Тематика железистой пятнистости достаточно основательно представлена и раскрыта в мировой научной литературе. К сожалению, нет единой терминологии этого физиологического расстройства, что затрудняет сопоставление научной информации и выявление общих закономерностей. Встречаются такие термины: коричневые пятна, внутренний тепловой некроз, тепловой некроз, пятна ржавчины, внутренние пятна ржавчины, шоколадные пятна, внутренние коричневые пятна. В настоящей статье используется отечественная терминология – ржавая или железистая пятнистость и исключительно в отношении физиологического характера расстройства.

Причины появления РПК

Причины РПК в настоящее время однозначно не сформулированы, но многие закономерности проявления установлены и подтверждены. Наиболее информативны публикации исследователей США, Германии, Австралии, Италии. Более-менее четко различаются причины и симптомы внутреннего коричневого пятна и теплового некроза. Внутреннее коричневое пятно характеризуется небольшими круглыми или нерегулярными красновато-коричневыми пятнами или поражениями, обычно внутри сосудистого кольца. В крайних случаях пораженные клетки становятся пробковыми, лишены крахмала и суберизированы. Расстройство, как правило, наиболее распространено на апикальном конце и связано с колебаниями условий выращивания, особенно тех, которые благоприятствуют быстрому росту. Другая разновидность – тепловой некроз развивается в клубнях, которые подвергаются воздействию чрезвычайно высоких температур почвы в конце роста клубней, пока стебли живы. Чаще встречается в базальной части клубней, и вполне вероятно, что здесь наблюдаются более высокие перепады температуры почвы.
Отдельно рассматриваются причины и меры контроля коричневых пятен на мякоти клубней, которые вызваны вирусной инфекцией. Некроз клубней возникает вследствие поражения моп-топ вирусом (PMTV), раттл- вирусом (TRV) или вирусом Y (PVY) N / NTN. Отличие вирусного поражения от физиологического некроза состоит в наличии внешних симптомов, т.е. на кожуре. Мероприятия по борьбе с вирусными заболеваниями предусматривают использование сертифицированного семенного материала и предотвращение распространения инфекции. Раттл –вирус.

Моп-топ вирус, У –вирус

Замедление роста и последующее быстрое увеличение клубней в результате колебаний температуры и влажности обычно вызывают симптом. В условиях равномерного роста клубней ржавчина возникает реже. Тем не менее, в годы теплых ранних весен и последующего интенсивного роста листвы, что приводит к высокой урожайности и большим клубням, часто появляются внутренние пятна ржавчины. Некротические пятна обычно появляются в конце вегетации, но условия, которые вызывают их развитие, возникают раньше. Это расстройство также связано с низкой или колеблющейся влажностью почвы.

Установлено, что проявления, как правило, более выражены в крупных быстрорастущих клубнях. Обширное повреждение обычно приводит к некрозу клеток, и такое повреждение необратимо. Отмечено, что частота легких некрозов во время вегетации и хранения может уменьшаться. Но есть публикации о том, что РПК начинает проявляться или увеличиваться в период хранения. Клубни с растений, которые остаются зелеными до уборки, часто имеют больше пятен ржавчины, чем те, которые преждевременно засыхают. Выявлены случаи, когда РПК начинает проявляться, если клубни долго остаются в почве после созревания. Повторное поглощение воды или других составляющих клубней для поддержки вегетативного развития в условиях засухи вызывает РПК.

Температура часто указывается в качестве основной причины ржавой пятнистости вплоть до того, что в некоторых странах это расстройство называют внутренним тепловым некрозом. Работы различных авторов демонстрируют связь между внутренними расстройствами и температурой, но некрозы наблюдаются и в жарких сухих условиях и жарких влажных условиях, но также и в прохладных условиях. Результаты серии экспериментов показывают, что повышенные ночные температуры и высокая температура почвы резко увеличивают проявление, а повышенные дневные температуры не сильно увеличивали экспрессию РПК. Умеренные температурные режимы (мягкие дни и теплые ночи) 23/18℃, демонстрировали такую же высокую заболеваемость, как и при коротком воздействии 28/23℃. В отличие от эффекта ночной температуры, высокая дневная температура не приводит к значительному увеличению заболеваемости. Но наблюдается и в клубнях растений, выращенных при низком дневном- ночном температурном режиме (18/13 ℃), что свидетельствует о том, что повышенная температура сама по себе не является единственным критическим фактором в индуцировании расстройства. Представляется, что проявление симптомов усиливается при более высокой температуре, вероятно, из-за повышенной активности окислительных ферментов и большего поступления ассимилятов в клубни.

Чрезмерное орошение увеличивает заболеваемость РПК по сравнению с оптимальным режимом орошения. Существует устойчивая и сильная корреляция между урожайностью клубней и заболеваемостью, но этот косвенный эффект связан с увеличением площади листьев и увеличением поступления ассимилятов в клубни. Удаление и сдерживание развития листвы имеет хороший потенциал в качестве инструмента минимизации заболеваемости. Имеются существенные различия между культивируемыми сортами по устойчивости к железистой пятнистости. Генетика этого признака изучена недостаточно, что не позволяет пока вести целенаправленную селекционную работу по этому признаку и ряд популярных сортов восприимчивы к РПК.
Специальные микроскопические исследования показали, что на первой стадии развития железистой пятнистости погибает всего лишь одна клетка флоэмы. Как правило, эта клетка находится в области активного клеточного роста, и поскольку она отвечает за проведение сахарозы к вновь образующимся клеткам, то новые клетки лишаются питания, принимают стекловидный вид и в конечном итоге умирают, что приводит к коричневому поражению.

Повреждение прогрессирует, в результате чего коричневые пятна развиваются по всей пораженной клетке. Это препятствует транспортировке сахарозы мимо поврежденной клетки, и клетки сталкиваются с трудностями метаболизма непрерывного поступления сахарозы в области, где произошла гибель клеток. В ответ крахмальные гранулы развиваются внутри этих клеток флоэмы. При дальнейшем быстром фотосинтезе сахароза продолжает поступать в поврежденный участок, создавая значительное внутреннее давление и увеличивая количество сахарозы и растворенного вещества. Продолжительное и избыточное поступление сахарозы при хороших условиях роста способствует усилению симптомов РПК. Это означает, что повышенное поступление углеводов и неспособность заблокированных клеток флоэмы передавать дополнительную сахарозу вновь развивающимся клеткам, очевидно, являются основным фактором развития симптомов РПК.

Система мероприятий по контролю и минимизации ущерба

Понимание сущности процессов появления данного физиологического расстройства позволяет обосновать систему мероприятий по контролю и минимизации ущерба от железистой пятнистости. Продолжительность вегетационного периода, температура воздуха, продолжительность суток, ветер и характеристики почвы относятся к нерегулируемым обстоятельствам. Температуру почвы частично можно регулировать. К контролируемой категории мероприятий относятся сорт, качество семян, плотность посадки, влажность почвы, удобрение, севооборот, сроки выполнения технологических мероприятий, уничтожение ботвы, уборка, транспортировка и условия хранения. Цель агротехнических приемов в контексте сдерживания железистой пятнистости – обеспечить равномерный рост без стресса для растений и клубней. К числу наиболее эффективных мер относятся:
1.Подбор полей, избегать участков с такими неблагоприятными факторами, как плохой дренаж или низкая способность удерживать воду;
2. Использование сортов, невосприимчивых к железистой пятнистости. Различия по устойчивости между сортами очень большие. В полных хозяйственно-биологических характеристиках сортов ведущих селекционных фирм информация по этому признаку имеется. Так, немецкие селекционные фирмы обязательно указывают устойчивость к РПК, единственное, единой шкалы нет, поэтому используются разные градации: чувствительности или устойчивости. Голландские селекционные фирмы тоже обозначают риск поражения. В характеристике очень проблемного по этому показателю сорта Ред Скарлетт дословно написано так: «При высоких температурах (+30, +40℃), особенно на легких почвах, во избежание образования потемнений в мякоти клубней необходимо формирование более крупных гребней, регулярное поддержание влаги в почве и внесение дополнительных доз кальция (Са) в почву, преимущественно при посадке». Потемнения в мякоти клубней – это и есть железистая пятнистость, в редакции авторов текста. Так что картофелеводам нужно знать и учитывать все хозяйственно-биологические особенности сортов в процессе выращивания;
3. Использование семенного материала с оптимальным физиологическим возрастом. Семена с высокими урожайными свойствами, физиологически молодые, оптимально выдержанные для высокого потенциала урожайности, имеют более высокую вероятность получения урожая с РПК.
4. Применение сбалансированных норм питательных веществ в расчете на запланированный урожай. Избыточное азотное питание провоцирует развитие РПК. Активно распространяется рекламная коммерческая информация о радикальном эффекте внесения определенных форм кальциевых и борных удобрений, но целесообразность их использования зависит от многих обстоятельств. Ржавчина не всегда предотвращается применением кальция и отсутствие успеха может быть обусловлено плохим усвоением кальция и плохим перемещением в клубни, особенно в периоды стресса, когда и возникает расстройство. Опыт показывает, что наличие в кожуре не менее 0,15% кальция, улучшает состояние кожуры картофеля, повышает устойчивость к болезням и сводит к минимуму РПК. Даже небольшое количество кальция в клубне может иметь большое значение. Важнейшая задача - доставить растворимый кальций в корневую зону во время посадки, вторая задача состоит в том, чтобы кальций мог попасть в раствор и всасываться корнями и в клубни;
5. Формирование объемных гребней с целью снижения температуры в зоне размещения клубней;
6. Поддержание оптимальной влажности почвы в период клубнеобразования и формирования урожая. Чрезмерный полив вреднее, чем недостаточный или отсутствие полива. Имеются доказательства того, что сокращение интервалов между поливами на картофеле эффективно снижает поражение РПК;
7. Формирование оптимальной листовой поверхности посадок картофеля. Недостаточная листовая поверхность приводит к перегреву почвы, избыточная – к чрезмерному поступлению сахаров в клубни. Все факторы, благоприятствующие чрезмерному развитию листовой поверхности, способствуют и развитию РПК. В регионах, где РПК является проблемой, формирование чрезмерной листовой поверхности нежелательно, это провоцирующий фактор. В то же время следует поддерживать листовую поверхность вплоть до уборки или десикации, чтобы обеспечить тень для почвы и предотвратить чрезмерную температуру почвы, способствующую усилению симптомов типичной РПК и теплового некроза. В том случае, если условия благоприятны для чрезмерного развития надземной массы, нужно быть готовыми к применению ретардантов или препаратов на основе меди или кальция.
8. Ранний мониторинг клубней в почве на предмет первых признаков заболеваемости РПК. Это позволяет своевременно провести профилактические мероприятия. Картофелеводы должны также использовать краткосрочные прогнозы погоды для определения того, будут ли условия благоприятными для быстрого роста клубней. В частности, теплые ночи и мягкие дни или обильные дожди благоприятны для развития железистой пятнистости.

Реагирование на первые признаки РПК

Что можно оперативно сделать на поле, если на клубнях появились первые признаки РПК? Рациональных решений немного, но они есть. Во-первых, применить средства для уменьшения чрезмерной листовой поверхности, если такая сформировалась. Снижение ее на 25% не приведет к уменьшению урожайности, но поможет нормализовать отток ассимилятов в клубни. Во –вторых, скорректировать режим орошения. Накопление урожая при этом замедлится, но можно будет спасти уже накопленный урожай. Драматический эффект полной искусственной засухи состоит в быстром прекращении роста листьев и уменьшении накопления сухого вещества. В-третьих, прекратить использовать удобрения, способствующие образованию новых листьев. В-четвертых, как можно раньше убрать и реализовать урожай.

Таким образом, физиологическая ржавчина клубней картофеля может возникнуть по нескольким причинам и при разном сочетании условий внешней среды. Это результат нарушения обмена веществ у восприимчивых сортов в стрессовых условиях: высокая температура почвы, нестабильная влажность почвы во время образования клубней, недостаточное усвоение кальция растением или дефицит кальция в клубне, слишком быстрое увеличение клубня после замедленного роста и др. Выбор устойчивых сортов, подбор участков выращивания, оптимизация физиологического состояния семенного материала, уровня минерального питания и орошения, листовой поверхности способны стабилизировать процессы обмена веществ и накопление урожая. В стрессовых условиях необходимо периодически проводить мониторинг внутреннего состояния клубней и при первом обнаружении железистой пятнистости оперативно применить эффективные приемы снижения ущерба.

С.А Банадысев, доктор с./х. наук
СГЦ «Дока –Генные Технологии»

Источник: «АПК Эксперт. Растениеводство»