Методика моделирования риска развития септориоза на посевах зерновых

Септориоз – грибковое заболевание, возбудителями которого являются несовершенные грибы Septoria tritici, Septoria graminum, заболевание развивается преимущественно на листьях. Септориоз пшеницы проявляется в течение всего вегетационного периода, начиная с фазы двух-трех листьев и в период вегетации обнаруживается на всех надземных частях растений пшеницы. Первые симптомы септориоза появляются осенью на нижних листьях в виде овальных желтых, постепенно буреющих пятен. Со временем центр пятен становится пепельно-серым с хорошо заметными темно-коричневыми точками — пикнидами гриба. Осенью пикниды чаще формируются на листьях, стелющихся по земле. При повышенной влажности воздуха количество пятен быстро увеличивается — они сливаются и покрывают весь лист. При созревании пикноспор в пикнидах эпидермис ткани растения-хозяина разрывается и пикноспоры выталкиваются силой осмотического давления. Распространяются они с каплями дождя и потоками воздуха, иногда на расстояние 90—100 м. Прорастают в капельках влаги при температуре от 9 до 28 °С (оптимум 20—22 °С). Инкубационный период болезни 6—9 дней. За время вегетации растений возбудители дают несколько поколений. Особенно интенсивно развивается болезнь при частом выпадении дождей.
Зимуют пикниды грибов главным образом на остатках пораженных растений, находящихся на поверхности почвы, а также на всходах озимых зерновых культур. Иногда источником инфекции могут быть зараженные семена (особенно озимых культур). При повышенной температуре и большой сухости воздуха жизнеспособность пикноспор может сохраняться более трех месяцев. При септориозе уменьшается ассимиляционная поверхность листьев, отмечаются недоразвитость колоса и преждевременное дозревание хлебов. Недобор зерна иногда достигает 30 %.
Зависимость развития заболевания главным образом от климатических факторов делает возможным моделирование рисков его появления с применением климатологических баз данных и наземных сведений по многолетнему распространению заболевания. В качестве климатической базы данных использован набор WorldClim (http://www.worldclim.org/), содержащий усредненные значения таких параметров, как ежемесячное количество осадков, минимальные, средние и максимальные температуры каждого месяца. В качестве наземной верификации были использованы данные по распространению септориоза в 2009, 2011 и 2013 гг на территории Акмолинской и Североказахстанской областей в виде точечного шейп-файла, содержащего 181 случай регистрации заболевания в ходе полевых обследований. Дальнейшая обработка материалов проводилась в среде ESRI ArcGIS и Microsoft Excel. Для этого шейп-файла с каждого набора данных были получены значения, соответствующие каждой точке.
Затем, полученные диапазоны значений каждого параметра были обработаны статистическими методами (метод процентилей) так, чтобы из всего диапазона значений осталось 75% наиболее значимых. Исходные климатические растры были перекодированы в соответствии с полученными значимыми диапазонами таким образом, чтобы ячейки, содержащие значения внутри значимого диапазона имели значение «1», а ячейки вне значимого диапазона - значение «0». Полученные таким образом промежуточные растры, содержащие всего два значения ячеек, были суммированы с использованием функций ArcGIS в единый растр, являющийся моделью риска возникновения септориоза.
На итоговом растре наибольшее значение ячеек, где все исследованные параметры равны единице – означают наиболее благоприятные для развития септориозов условия, а те ячейки, где значение исследованных параметров равно нулю – наименее благоприятны.
В дальнейшем, существующую модель по данным WorldClim планируется дополнить данными BioClim и Global-PET, а также новыми полевыми данными по грибным заболеваниям пшеницы.