Wśród wielu agrofagów atakujących uprawy ziemniaka we wszystkich nieomal regionach świata dominuje sprawca zarazy ziemniaka, organizm grzybopodobny Phytophthora infestans. Straty plonów na plantacjach niechronionych sięgają 70%. W Polsce straty w zależności od roku wahają się w granicach 22-56%. W niektórych latach choroba pojawia się na plantacjach bardzo wcześnie, nawet już w maju. Jeżeli warunki meteorologiczne towarzyszące infekcjom pierwotnym są korzystne dla rozwoju choroby, mamy do czynienia z wczesnymi epidemiami zarazy ziemniaka na całym polu i przedwczesnym zniszczeniem naci, co wpływa istotnie na wielkość plonu. W przypadku tak wczesnych infekcji straty ziemniaków mogą sięgać nawet 100%.

Na terenie Polski zaraza pojawia się najczęściej w drugiej połowie czerwca lub na początku lipca. W ostatnich latach kilkakrotnie obserwowano także późne wystąpienie choroby – pod koniec sierpnia lub nawet na początku września. Ale nawet wtedy na wielu polach widoczny był błyskawiczny jej rozwój, spowodowany obfitymi opadami deszczu, prowadzący do całkowitego zniszczenia roślin. Wieloletnie obserwacje prowadzone w Zakładzie Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR-PIB w Boninie wykazały, że nawet w latach, kiedy zaraza pojawiła się na polu bardzo późno, stwierdzano znaczne porażenie bulw, spowodowane najczęściej rezygnacją z pierwszych zabiegów chemicznych.

Występowanie i nasilenie zarazy na polu, a potem na bulwach jest ściśle uzależnione zarówno od warunków meteorologicznych, jak i źródła patogenu na polu. Przedłużające się okresy podwyższonej wilgotności powietrza, spowodowane długotrwałymi deszczami lub długo utrzymującymi się rano mgłami czy rosami (RH>90%), oraz przeważnie niskie temperatury (ok. 15°C) sprzyjają rozwojowi patogenu wywołującego zarazę. Jeżeli tego typu wilgotna pogoda utrzymuje się przez kilka dni, w czerwcu lub na początku lipca można spodziewać się masowego zakażenia roślin. W takich warunkach zarodniki patogenu zmieniają się w zoosporangia, zawierające 6-16 zarodników pływkowych, które łatwo są uwalniane do środowiska, powodując masowe zakażenia (rys. 1).

Rys. 1. Cykl rozwojowy sprawcy zarazy ziemniaka – P. infestans na roślinach ziemniaka
(źródło: J. Kapsa, TopAgrar Polska, Poradnik eksperta, wyd. I/2010).

Niższa wilgotność i temperatura powyżej 18°C powodują, że zarodniki P. infestans kiełkują bezpośrednio i zakażają sąsiednie rośliny. Dalszy rozwój zarazy przebiega najintensywniej przy temperaturze powyżej 20°C, ale też przy podwyższonej wilgotności otoczenia. W takich warunkach plantacja ziemniaka może zostać zniszczona przez zarazę w ciągu zaledwie tygodnia, a w skrajnych przypadkach nawet kilku dni. Zarodniki patogenu mają zdolność rozprzestrzeniania się z wiatrem czy deszczem na odległość nawet kilkudziesięciu kilometrów.

Głównymi źródłami zakażenia roślin na polu są gnijące bulwy, wyrzucane wiosną z kopców, bulwy pozostawione po wiosennym sortowaniu na stertach odpadowych oraz niechronione lub niedostatecznie chronione uprawy odmian wczesnych w sąsiedztwie. Dodatkowo, występowanie infekcji P. infestans na roślinach ziemniaka we wczesnym stadium ich rozwoju (przed zwarciem roślin w rzędach) sugeruje prawdopodobieństwo istnienia i wzrost znaczenia dodatkowych źródeł porażenia plantacji, pochodzących z gleby (fot. 1). Mogą to być między innymi porażone latentnie sadzeniaki. Wcześniejsze występowanie epifitozy może być związane także z infekcjami roślin przez oospory – zarodniki przetrwalnikowe patogenu (powstałe w wyniku rozmnażania płciowego), zjawisko dość powszechne w krajach skandynawskich. Oospory mogą przeżywać w resztkach roślinnych lub bezpośrednio w glebie, nawet w niskich temperaturach, pozostając żywotne przez dłuższy czas (7-12 miesięcy), i stanowią kolejne źródło infekcji pierwotnej, zwiększając potencjał infekcyjny patogenu w środowisku.

Na wielu plantacjach obserwuje się wzrost znaczenia także innych źródeł choroby. Samosiewy ziemniaka, wyrosłe z pozostawionych jesienią bulw (cieplejsze zimy umożliwiają ich przeżywanie), są nie tylko dodatkowym źródłem pierwotnych zakażeń na plantacjach ziemniaka w następnym roku. W sezonie wegetacyjnym te niechronione rośliny, wyrosłe w uprawach następczych, są swoistego rodzaju „chwytaczami” zarodników patogenu w środowisku.

Szkodliwość zarazy ziemniaka związana jest zarówno ze spadkiem uzyskiwanego plonu, jak i z bezpośrednim porażeniem bulw. Zmniejszenie plonu jest skutkiem zniszczenia części nadziemnej (powierzchni asymilującej) ziemniaka przez chorobę, prowadzącego do zahamowania przyrostu bulw. Rolnicy doskonale zdają sobie sprawę z tego, że aby nie dopuścić do takiej sytuacji i uzyskać zdrowy plon, ziemniaki należy chronić. Bulwy porażone przez zarazę gniją w czasie przechowywania. Są one ponadto wtórnie atakowane przez inne grzyby i bakterie, zwiększające dodatkowo straty.

Objawy porażenia

Objawy choroby można stwierdzić na liściach, łodygach i bulwach. Pierwsze nieregularne, jasnozielone plamki spotyka się przede wszystkim na dolnych, najniżej położonych liściach, gdzie panuje większa wilgotność. Podczas wilgotnej i chłodnej pogody plamy powiększają się i przybierają barwę brunatną. Wcześnie rano, przy utrzymującej się w powietrzu wilgoci, na brzegach plam na dolnej stronie liścia widoczny jest delikatny biały nalot grzyba. Nalot tworzy się wokół gnijącej plamy, nigdy na niej. Na górnej stronie liścia, w tym samym miejscu, może występować jasnozielona (seledynowa) obwódka. Przy bardzo silnych epifitozach zarodnikowanie można obserwować wokół nekrozy także na górnej stronie liścia (rzadko). Rozwijające się na liściach plamy prowadzą do zniszczenia całych liści i dalej przez ogonki liściowe przechodzą na łodygi, zabijając w końcu całe rośliny. W tym stadium choroby plantacja ziemniaków jest w zasadzie nie do uratowania.

Objawy zarazy ziemniaka na łodygach najpierw pojawiają się na wierzchołkach pędów, ogonkach liściowych lub na różnych częściach łodyg. Objawy te widoczne są początkowo w postaci tłustawej plamy barwy brązowej, a potem ciemnobrunatnej. Plamy mogą rozprzestrzeniać się wzdłuż łodygi, obejmując cały jej obwód. W tym wypadku porażenie liści jest efektem wtórnym, kontynuacją procesu chorobowego rozpoczętego na łodygach. Silnie porażone łodygi często przełamują się w miejscu wystąpienia choroby. Obserwacje polowe wykazały, że wysokie temperatury powietrza (ok. 30oC) nie zatrzymują rozwoju choroby, a jedynie czasowo ją przyhamowują. Kiedy wystąpią warunki sprzyjające chorobie, zaraza rozwija się ponownie epidemicznie. Dotychczasowe obserwacje, prowadzone w Zakładzie Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR – PIB w Boninie, wskazują na kilka niebezpieczeństw stwarzanych przez tę formę choroby: zaraza łodygowa może pojawiać się na plantacjach ziemniaka znacznie wcześniej aniżeli forma liściowa, na niektórych odmianach rozwija się w bardzo szybkim tempie, niezależnie od warunków pogodowych (nawet przy suchej, ciepłej pogodzie), powodując masowe gnicie bulw już w czasie zbioru. Liczba plantacji, na której występują pierwotne infekcje na łodygach, może być bardzo różna, zależnie od roku. Wyniki obserwacji prowadzonych w latach 2002-2014 na ponad 400 polach ziemniaka dowodzą, że ta forma choroby wystąpiła średnio na 50,8% monitorowanych pól.

Konsekwencją występowania zarazy na roślinach ziemniaka jest porażenie bulw. Ulegają one porażeniu w wyniku przerośnięcia do nich patogenu, który obecny był na łodydze lub na liściach. Obecność choroby na bulwach można stwierdzić już podczas zbioru lub w czasie przechowywania, gdyż bulwy porażone przez zarazę gniją. Na powierzchni chorej bulwy tworzą się różnej wielkości ołowianoszare plamy. Z czasem obserwuje się wklęśnięcie o wyraźnym przebarwieniu. Po przekrojeniu bulwy z takimi objawami stwierdza się rdzawe lub brunatne przebarwienie sięgające głęboko w miąższ. Tkanka w tych częściach bulwy jest dość twarda. Takie bulwy są często porażane wtórnie przez inne patogeny, przede wszystkim bakterie. Gniją wtedy bardzo szybko, zmieniając tkankę w mokrą lub mulistą masę.

Metody ochrony

Efekty ochrony przed zarazą ziemniaka w znacznej mierze zależą od łączenia różnych jej elementów. Zwalczanie należy podjąć dużo wcześniej przed jej wystąpieniem, jako działanie profilaktyczne. Ma ono na celu zminimalizowanie możliwości infekcji roślin, zahamowanie rozwoju zarazy i opóźnienie zniszczenia naci w stopniu krytycznym dla produkcyjności ziemniaka. Najwcześniejsze działania to wybór pola (zbyt ciężka gleba sprzyja występowaniu zarazy bulw) i odmiany do sadzenia. Odporność odmian na zarazę ma bardzo ważne znaczenie w uprawie. Na odmianie odpornej choroba pojawia się później, rozwija się wolniej, a do jej zwalczania wystarczy mniej zabiegów ochronnych. Niestety, spośród zarejestrowanych odmian niewiele jest odpornych na zarazę. Wyższą odporność spotyka się głównie wśród odmian późniejszych i przede wszystkim skrobiowych.

Z innych zabiegów profilaktycznych poleca się także sadzenie podkiełkowanych lub pobudzonych sadzeniaków. Podkiełkowanie czy pobudzenie kiełków sprzyja szybszemu rozwojowi roślin, wpływając na opóźnienie masowego zakażenia sprawcą zarazy (rośliny, szczególnie odmian wcześniejszych, zdążą wytworzyć większość plonu przed epidemią i zniszczeniem naci).

W przypadku zarazy ziemniaka bardzo istotnym, profilaktycznym elementem ochrony jest niszczenie źródeł zakażenia. Zabezpieczenie stert odpadowych (przykrycie ich czarnymi plastikowymi płachtami), ochrona chemiczna plantacji odmian wczesnych przed zarazą, niszczenie samosiewów ziemniaka w uprawach następczych w znacznym stopniu może ograniczyć rozprzestrzenianie się choroby. Desykacja chemiczna w czasie zbioru, niszcząca źródła choroby, ogranicza porażenie bulw.

Oprócz zabiegów agrotechnicznych i hodowlanych w zwalczaniu stosuje się powszechnie ochronę chemiczną. Właściwa ochrona chemiczna w okresie wegetacji z użyciem fungicydów może powstrzymać lub bardzo spowolnić rozwój choroby, chroniąc rośliny przed całkowitym zniszczeniem. Chemiczna ochrona przed zarazą może polegać na intensywnym stosowaniu fungicydów już od wschodów ziemniaka lub – jako ochrona zrównoważona – na prognozowaniu występowania patogenu i wykorzystywaniu systemów wspomagających podejmowanie decyzji. O skuteczności ochrony decyduje kilka czynników, z których najważniejsze są: termin rozpoczęcia ochrony, poprzedzony monitorowaniem i prognozowaniem pojawu patogenu, terminy kolejnych zabiegów oraz kolejność zastosowanych fungicydów. Spóźnione zabiegi chemiczne są przyczyną małej skuteczności ochrony lub całkowitego jej braku.

Najlepszy termin rozpoczęcia ochrony to taki, który zapewnia profilaktyczną ochronę plantacji (1-2 zabiegi). Zaaplikowana zapobiegawczo warstwa fungicydu powinna zapewnić ochronę roślin przed kontaktem z zarodnikami zwalczanego patogenu. W praktyce najczęściej termin pierwszego zabiegu na polu określany jest w sposób uproszczony: wykonuje się go w momencie zwierania roślin w rzędach lub gdy występują pierwsze objawy choroby na plantacjach wcześniejszych odmian. Kolejne zabiegi stosuje się w zależności od warunków pogodowych, przy większym zagrożeniu rozwoju choroby kolejne aplikacje wykonuje się co 7 (fungicydy powierzchniowe) – 10 dni (fungicydy wgłębne lub o działaniu systemicznym) . W warunkach niesprzyjających chorobie odstępy można wydłużyć do 10-14 dni.

Zastosowanie w ochronie przed zarazą różnych systemów decyzyjnych ma na celu precyzyjne określenie daty jej rozpoczęcia i aplikacji kolejnych zabiegów ochronnych oraz koniecznej ich liczby. Wszystkie systemy decyzyjne stosowane w walce z zarazą ziemniaka oparte są na podstawowych parametrach pogodowych. Najważniejszymi czynnikami meteorologicznymi są te, które mają największy wpływ na rozwój patogenu – wilgotność względna i temperatura powietrza oraz intensywność opadów. Na podstawie parametrów pogodowych można ustalić okresy krytyczne i terminy epidemicznego wystąpienia choroby i nasilenie presji infekcyjnej sprawcy oraz wyznaczyć krzywe postępu choroby.

Jednym z systemów wspomagających podejmowanie decyzji w ochronie ziemniaka jest system NegFry rozwinięty w Danii. Jego przydatność w warunkach polskich była badana w latach 2002–2014 w Zakładzie Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR-PIB w Boninie. W doświadczeniach polowych porównywano skuteczność ochrony prowadzonej według wskazań systemu NegFry i tzw. ochrony rutynowej, w której aplikacje fungicydów rozpoczynano w momencie zwarcia roślin ziemniaka w rzędach i powtarzano w odstępach tygodniowych. Dwunastoletnie badania wykazały, że na podstawie danych meteorologicznych system bardzo precyzyjnie określał zagrożenie wystąpienia choroby i datę pierwszego zabiegu (2-21 dni wcześniej przed rzeczywistym wystąpieniem zarazy na plantacji), co umożliwiło wykonanie 1-2 aplikacji profilaktycznych.

Zastosowanie systemu decyzyjnego w ochronie pozwala zachować jej efektywność pomimo zmniejszenia zabiegów fungicydowych o 1-3, tzn. około 30% w porównaniu z ochroną tradycyjną. Taka oszczędność była możliwa przede wszystkim dzięki opóźnieniu terminu pierwszego zabiegu, w momencie rzeczywistego zagrożenia wystąpienia choroby, a także na skutek wydłużenia odstępów między kolejnymi. Ograniczenie liczby zabiegów fungicydowych odgrywa znaczącą rolę w redukcji kosztów chemicznej ochrony, a jednocześnie w ochronie środowiska. Niestety stosowane obecnie systemy dss nie prognozują „zagrożenia zarazowego”, jeżeli źródła zagrożenia pochodzą z gleby (chore sadzeniaki, obecność oospor).

Precyzyjne podejście do ochrony polega także na doborze kolejnych fungicydów do zabiegów ochronnych. Wybór środków do ochrony powinien być dostosowany do fazy rozwojowej roślin na plantacji i cyklu rozwoju zwalczanego patogenu (tab. 1).

Tabela 1 Program ochrony w zależności od fazy rozwojowej ziemniaka
(źródło: J. Kapsa, Ziemn. Pol. 2011 nr 3)

Rozwój roślin na plantacji w okresie wegetacji można podzielić na cztery główne bloki o różnych potrzebach ochrony i w zależności od nich stosować odpowiednie fungicydy:

• Okres kiełkowania i wschodów ziemniaka. Zadaniem ochrony jest profilaktyka – ograniczanie możliwości zakażeń. Można zastosować fungicydy o działaniu powierzchniowym. Jeżeli warunki pogodowe wiosną zwiększają ryzyko występowania chorób (np. podwyższona wilgotność), należy zastosować fungicydy działające profilaktycznie, ale i interwencyjnie, wnikające do rośliny, o działaniu co najmniej wgłębnym.
• Okres szybkiego wzrostu plantacji. Stosowanie zabiegów chemicznych ma przede wszystkim zapewnić ochronę nowych przyrostów. Najbardziej przydatne będą fungicydy wnikające i przemieszczające się w roślinach, a więc o działaniu układowym (systemicznym) i układowo-wgłębnym.
• Okres kwitnienia, stabilizacji naci i tuberyzacja. Zadaniem fungicydów jest utrzymanie ciągłości ochrony, zapobieganie przedwczesnemu zniszczeniu powierzchni asymilacyjnej poprzez ograniczanie rozwoju już istniejących infekcji, jak też zapobieganie nowym zakażeniom. Intensywność i jakość stosowanych w tym czasie środków ochrony uzależniona jest od warunków meteorologicznych. W warunkach większego zagrożenia (opady, wysoka wilgotność) stosujemy fungicydy częściej, najlepiej o działaniu układowym i układowo-wgłębnym, o przedłużonej aktywności. Jeżeli warunki pogodowe nie sprzyjają występowaniu ważnych gospodarczo chorób (wysokie temperatury, susza), można wydłużyć okresy między kolejnymi zabiegami i stosować fungicydy o działaniu powierzchniowym lub wgłębnym. W przypadku występowania zarazy łodygowej zawsze należy stosować fungicydy układowe.
• Okres fizjologicznego starzenia się roślin. Zadaniem ochrony jest przede wszystkim ochrona bulw. Należy wykorzystać fungicydy mające właściwości antysporulacyjne – niszczące zoospory.

Uwaga: Ogromna zmienność genetyczna sprawcy zarazy ziemniaka, prowadząca do wielu mutacji, szczególnie przy jego rozmnażaniu płciowym, prowadzi w konsekwencji do tworzenia się wielu nowych genotypów Phytophthora infestans. Od 2000 roku w Europie obserwuje się nowe genotypy, np. Blue 13, Green 33, Pink 6. Są one nie tylko bardziej wirulentne w stosunku do ziemniaka, ale często też uodpornione na substancje aktywne fungicydów stosowanych do ich zwalczania. Ponieważ te nowe genotypy spotykane są także w Polsce, w przypadku stosowania substancji indukujących odporność patogenów (fenyloamidy, strobiluryny, fluazinam) należy pamiętać o strategii antyodpornościowej w ochronie chemicznej. Polega ona m.in. na ograniczaniu ich stosowania w latach o silnej presji infekcyjnej (tzw. ”latach zarazowych”), ograniczaniu liczby zabiegów wykonywanych tymi fungicydami (maksymalnie do 2 w sezonie), stosowaniu pełnych zarejestrowanych dawek, ograniczaniu czasowym ich aplikacji (nie należy ich stosować pod koniec wegetacji, ponieważ formy odporne patogenów mogą się przenosić na kolejny rok z sadzeniakami).