Применение спороулавливающей аппаратуры для обнаружения болезней зерновых культур (обзор)

Для того чтобы управлять фитосанитарной ситуацией в посевах сельскохозяйственных культур и получать максимальное количество качественного урожая, в первую очередь необходимо оценить состояние защищаемой культуры. На основании этой оценки впоследствии возможно построение наиболее эффективной и экономически оправданной системы защиты. Зерновые – важнейшие стратегические культуры, обеспечивающие продовольственную безопасность во всем мире. По данным ФАО в мире потери урожая от вредных организмов доходят до 40 %, и значительную роль среди вредных объектов составляют возбудители болезней грибной природы. Поэтому важнейшей задачей фитосанитарного мониторинга является своевременное обнаружение и идентификация болезни, причем до появления симптомов на самых ранних стадиях развития патогенов, что становится возможным при обнаружении инфекционного начала болезни. При мониторинге грибных болезней осуществить данную задачу позволяют спороулавливающие устройства. Цель данного обзора – описать имеющиеся устройства, которые можно использовать для мониторинга и раннего обнаружения возбудителей болезней сельскохозяйственных культур и выявить перспективные направления использования приборов на зерновых культурах для повышения эффективности защитных мероприятий. Во введении кратко описаны классические методы мониторинга и относительно новые методы, применяющиеся в настоящее время. В основной части рассмотрены спороулавливающие устройства, разработанные и применяющиеся как в зарубежной, так и в отечественной практике, способы применения спороулавливающей аппаратуры и приведены примеры использования этих устройств при мониторинге болезней зерновых культур. В выводах обобщены тенденции развития данного направления технического обеспечения фитосанитарного мониторинга и показаны направления, перспективные для дальнейших исследований.

1. Богданова В. В., Евсеев В. В., Голощапов А. К. Новый подход к мониторингу аэрогенной инфекции зерновых культур // Защита и карантин растений. 2010. № 8. С. 47–48.

2. Гасиян К. Э., Кремнева О. Ю., Гапоненко А. А. Сравнительные испытания стационарной и портативной спороловушек на посевах пшеницы // Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем: материалы Международной научно-практической конференции, Краснодар, 13–15 сентября 2022 г. Вып. 11. Краснодар: Издательство «ЭДВИ», 2022. С. 139–146.

3. Кремнева О. Ю., Гасиян К. Э., Зеленский Р. А., Селиванов В. Г. Испытание пробоотборника воздуха ПСЛ-3 для дистанционного обнаружения возбудителей болезней озимой пшеницы // Техника и оборудование для села. 2020. № 11(281). С. 9–11. DOI: 10.33267/2072-9642-2020-11-9-11.

4. Кремнева О. Ю., Костенко И. А., Пачкин А. А., Данилов Р. Ю., Пономарев А. В., Ким Ю. С. Картирование распространения и развития фитапатогенов на пшенице и ячмене с использованием NEXTGIS // Зерновое хозяйство России. 2020. № 3(69). С. 61–66. DOI: 10.31367/2079-8725-2020-693-61-66.

5. Спороулавливатель для сбора инфекционного начала фитопатогенных грибов с поверхности растений / Сафин Р. И., Валиев А. Р., Каримова Л. З., Валидов Ш. З., Низамов Р. М., Зиганшин Б. Г., Филиппова Е. А., Сабиров Р. Ф. Патент № 184233 Российская Федерация. Заявка 2018112097, 2018.04.03; опубл. 2018.10.18.

6. Соколов Ю. Г., Садковский В. Т., Кремнева О. Ю., Данилов Р. Ю., Пачкин А. А., Зеленский Р. А., Курилов А. А. Разработка технологии обнаружения очагов ржавчинных болезней пшеницы // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 12–2(78). С. 29–33. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.042.

7. Ali M. M., Bachik N. A., Muhadi N. A., Yusof T. N. T., Gomes Ch. Non-destructive techniques of detecting plant diseases: A review // Physiological and Molecular Plant Pathology. 2019. Vol. 108, Article number 101426. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2019.101426.

8. Araujo G. T., Amundsen E., Frick M., Gaudet D. A., Aboukhaddour R., Selinger B., Thomas J., Laroche A. Detection and quantification of airborne spores from six important wheat fungal pathogens in southern Alberta // Canadian Journal of Plant Pathology. 2021. Vol. 43(3), P. 439–454. https://doi.org/10.1080/07060661.2020.1817795.

9. Carvalho E., Sindt Ch., Verdier A., C. Galán, O’Donoghue L., Parks S., Thibaudon M. Performance of the Coriolis air sampler, a high-volume aerosol-collection system for quantification of airborne spores and pollen grains // Aerobiologia. 2008. Vol. 24(4), P. 191–201. https://doi.org/10.1007/s10453-008-9098-y.

10. Kremneva O. Yu., Gasiyan K. E., Ponomarev A. V., Kokhmetova A. and Novoseletsky S. I. Influence of the tillage method on the development of leaf diseases of winter wheat // E3S Web of Conferences. International Conference on Advances in Agrobusiness and Biotechnology Research (ABR 2021). Krasnodar, 2021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128502027.

11. Mahlein A.-K. Plant Disease Detection by Imaging Sensors – Parallels and Specific Demands for Precision Agriculture and Plant Phenotyping // Plant Disease. 2016. P. 241–25. https://doi.org/10.1094/PDIS-03-15-0340-FE.

12. Nagasubramanian K., Jones S., Singh A.K., Sarkar S., Singh A., Ganapathysubramanian B. Plant disease identification using explainable 3D deep learning on hyperspectral images // Plant Methods. 2019. Vol. 15. Article number 98. https://doi.org/10.1186/s13007-019-0479-8.

13. Orr C. J., Gordon M. T., Kordecki M. C. Thermal precipitation for sampling air-borne microorganisms: comparison with other methods // Applied and Environmental Microbiology Journal. 1956. Vol. 4(3). P. 116–118. DOI: 10.1128/am.4.3.116-118.1956.

14. Singh V., Sharma N., Singh S. A review of imaging techniques for plant disease detection // Artificial Intelligence in Agriculture. 2020. Vol. 4(4), P. 229–242. https://doi.org/10.1016/j.aiia.2020.10.002.

15. West J. S. Innovations in air sampling to detect plant pathogens // Annals of Applied Biology. 2015. Vol. 166, P. 4–17. https://doi.org/10.1111/aab.12191.