Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 47 (4) 2007
CHOROBY ROŚLIN ENERGETYCZNYCH
D
OROTA
R
EMLEIN
-S
TAROSTA
Instytut Ochrony Roślin
Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań
D.Starosta@ior.poznan.pl
I. WSTĘP
Uwarunkowania, które przed naszym krajem stawia przynależność do Unii Europej-
skiej zmuszą nas do coraz większej produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Z tego
powodu, a także z możliwości uzyskania dodatkowych dopłat, coraz więcej rolników
przeznacza swoje plony na cele energetyczne. Mogą one być użytkowane jako kompo-
nenty do produkcji biopaliw, jak również jako biomasa do celów energetycznych.
Z produkcją biomasy związany jest wzrost areału upraw takich roślin, jak: wierzba
wiciowa, miskant olbrzymi (lub cukrowy), ślazowiec pensylwański i topinambur. Po-
dejmowane są również próby uprawy roślin, wpisanych na listę roślin inwazyjnych
(rdest sachaliński). Powiększanie się areału tych roślin oraz ich wieloletnia uprawa jest
przyczyną pojawiania się nowych chorób. Obecnie w kraju nie ma zarejestrowanych
środków ochrony roślin (ś.o.r.) do stosowania w uprawach roślin energetycznych. Brak
programów ochrony roślin powoduje możliwość nielegalnego stosowania ś.o.r. Niewła-
ściwy dobór preparatów może powodować straty, jak i znaczne szkody dla środowiska.
Instytut Ochrony Roślin podjął się prac nad identyfikacją zagrożeń związanych
z występowaniem grzybów patogenicznych i innych sprawców chorób roślin energe-
tycznych. Prowadzone są również badania nad opracowaniem możliwości ochrony tych
roślin. W pracy zaprezentowano skalę problemu związanego z występowaniem chorób
wierzby energetycznej, miskanta i topinambura w kraju oraz na świecie.
II. CHOROBY WIERZBY ENERGETYCZNEJ
W krajach Europy Zachodniej, gdzie od kilkunastu już lat największą popularnością
cieszy się uprawa wierzby energetycznej, wyselekcjonowano szereg klonów o bardzo
dużym tempie przyrostu biomasy. Większość z nich to mieszańce wierzby wiciowej
(Salix vinimalis), powstałe w wyniku programu Svalöf Weibull w Szwecji we wczes-
nych latach 90. Do produkcji biomasy wykorzystywane są również klony wierzb innych
gatunków (Royle i Hubbes 1992; Royle i Ostry 1995).
Obecnie z powodu wieloletniego wykorzystywania plantacji najgroźniejszą chorobą
wierzb energetycznych jest rdza. W Polsce, jak dotąd, nie odnotowano epidemicznego
Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 47 (4) 2007
352
występowania tej choroby. Sprawcami jej są gatunki rodzaju Melampsora. Wśród licz-
nych gatunków tego rodzaju najczęściej odnotowywane na roślinach wierzby są
M. epitea i M. caprearum (Oein i wsp. 1999). Gatunki rodzaju Melampsora są na ogół
dwudomowe i pełnocyklowe. Wytwarzają pięć rodzajów spor. Choroba rozwija się
późną wiosną. Na górnej stronie liści pojawiają się żółtozielone lub brązowe plamki,
a na dolnej stronie powstają żółtobrązowe (lub pomarańczowe) skupienia zawierające
urediniospory. Urediniospory infekują kolejne liście i mogą produkować następne po-
kolenie zarodników nawet po 6–7 dniach. Zmiany chorobowe pojawiać się mogą rów-
nież na pędach. We wrześniu plamki ciemnieją i stają się brązowe. Jesienią powstają
teliospory, które zimują na opadłych liściach. Wiosną teliospory kiełkują i powstają na
nich basidiospory, które infekują modrzew europejski (Larix decidua). Na spasożyto-
wanych roślinach żywiciela pośredniego formują się eciospory, które infekują wierzby.
Większość rdzy wierzb ma podobny cykl rozwojowy. Jednak w przypadku ataku
pędów rdze kończą swój cykl rozwojowy w sposób wegetatywny, jako stadium poje-
dynczych zarodników, co stanowi szczególne zagrożenie dla upraw wierzby energe-
tycznej. Porażenie doprowadza do defoliacji i przedwczesnego zamierania pędów. Epi-
demiczne występowanie rdzy może spowodować nawet 40% straty. Silne porażenie rdzą
powoduje osłabienie roślin, które stają się szczególnie wrażliwe na porażenie przez pato-
geny powodujące zamieranie (Pei i wsp. 1995; Youan i wsp. 1999; Leif i wsp. 2000).
Ochroną przed rdzą jest poszukiwanie nowych źródeł odporności, ponieważ rasy
rdzy porażające wierzby są wyspecjalizowane, podobnie jak rasy sprawcy rdzy źdźbło-
wej. Wewnątrz rodzaju Melampsora jest bardzo duże zróżnicowanie wirulencji w sto-
sunku do poszczególnych gatunków i odmian wierzb. Z badań prowadzonych w Anglii
(Royle i Ostry 1995) wynika, że duża liczba wierzb, szczególnie pochodzących z Azji
i Ameryki Północnej, jest odporna na M. epitea i M. capraearum. Najlepszą strategią
ochrony przed rdzą jest prowadzenie plantacji o dużym zróżnicowaniu genetycznym.
W spostrzeżeniach dotyczących zarówno rdzy, jak i innych agrofagów atakujących
wierzbę wydaje się, że plantacje powinny stanowić mieszaniny roślin, składające się
z klonów średnio i silnie odpornych na rdze oraz inne patogeny.
Ponadto w Europie prowadzone są również badania nad możliwościami ochrony
biologicznej. Znany jest nadpasożyt rdzy – grzyb Sphaerellopsis filum, który w warun-
kach eksperymentalnych potrafi zredukować rdze w 98%. S. filum w naturze występuje
na rdzach, ale można go hodować na sztucznych podłożach, co powoduje większe szan-
se na wykorzystanie tego grzyba (Youan i wsp. 1999).
W krajach anglosaskich i skandynawskich zarejestrowane są również środki che-
miczne do ochrony przed rdzą. Jednak ich stosowanie jest uważane za nieekonomiczne
i nieekologiczne, dlatego polecane są jedynie w szczególnych przypadkach. W Polsce nie
ma zarejestrowanych ś.o.r., co dodatkowo stwarza zagrożenie dla plantacji.
Zgorzel wierzby to choroba, która może być powodowana przez dwa patogeny nale-
żące do odrębnych taksonów. Z tego powodu można wyróżnić dwie jednostki chorobo-
we – parcha i antraknozę wierzby. Sprawcą parcha wierzby jest grzyb Venturia salici-
perda Nüesh (syn. V. chlorospora) anamorph – Pollaccia saliciperda. Parch jest jedną
z najgroźniejszych chorób wierzb w Polsce. Pierwsze objawy choroby pojawiają się
wiosną. Rozwojowi choroby sprzyja wilgotna wiosna i lato oraz duże nawożenie azo-
tem. Według Fiedorow i wsp. (1991) pierwsze objawy pojawiają się na wiklinie w po-
czątku lipca. Największe nasilenie choroby odnotowuje się w końcu sierpnia i początku
września. Najpierw atakowane są liście, które gwałtownie czernieją. Oliwkowozielona
Choroby roślin energetycznych
353
masa zarodników jest widoczna wzdłuż nerwów liści i na spodniej stronie liści. Poprzez
ogonki liściowe patogen przerasta do pędów. Najczęściej atakowana jest górna część
pędów. Dlatego zasychają one stopniowo od góry i zamierają. Następnie nekrozy obej-
mują całe pędy, które wyglądają jak spalone.
W warunkach wysokiej wilgoci (najczęściej potrzebne są tu analizy laboratoryjne)
powstają zarodniki konidialne. Stadium workowe rozwija się jesienią, przy łagodnej
zimie również wiosną na opadłych liściach. Grzyb zimuje na porażonych pędach w pos-
taci grzybni, z której wiosną wytwarzane są konidia infekujące kolejne rośliny. Infekcje
pierwotne powodują zarodniki workowe i konidialne.
Antraknozę wierzby powoduje najczęściej grzyb Glomerella cingulata, a także inne
grzyby Colletotrichum sp. (Mańka 1998).
Wiosną na liściach, a potem na pędach pojawiają się nekrozy. Początkowo plamy
widoczne są wzdłuż głównego nerwu. Potem powstają pojedyncze czarne, zlewające się
plamy. Liście więdną i zasychają. Następuje zamieranie pędów. Morfologicznie objawy
są identyczne, jak objawy parcha wierzby. Dlatego w celu ustalenia sprawcy konieczna
jest inkubacja liści w wilgotnej komorze. W wysokiej wilgotności powstają na po-
wierzchni plam warstwiaki i pojawia się różowawa masa zarodników.
W Polsce bardzo często obserwuje się porażenie liści wierzby przez grzyby z rodza-
ju Xyloma, powodujące plamistości. Najczęściej obserwuje się brązową plamistość liści
i pędów. Sprawcą tej choroby jest Drepanopeziza sphaerioides (Peziza shaeroides, Xy-
loma spaerioid). Początkowe objawy to ciemnobrązowe plamy na górnej stronie liści.
Obejmują one stopniowo dolną stronę liści. Doprowadzają do przedwczesnego zamie-
rania liści. W sprzyjających warunkach plamy pojawiają się również na pędach powo-
dując spękania kory. Objawy te odnotowano niemal na wszystkich roślinach na planta-
cji doświadczalnej w Winnej Górze w latach 2005 i 2006. Porażenie występowało za-
zwyczaj w dolnej części łodyg. Wydaje się, że choroba ta nie ma większego wpływu na
przyrost biomasy.
Kolejną plamistością liści jest czarna (smołowata) plamistość liści, powodowana
przez grzyb Rhytisma salicinum (Melasmia salicina, Xyloma salicinum). Wiosną jej
objawy są niemal identyczne, jak brązowej plamistości, dopiero latem na brązowych
nekrozach pojawia się czarny nalot. Podobnie, jak w przypadku poprzedniej choroby
nie odnotowano silniejszego porażenia.
W naszych warunkach klimatycznych bardzo groźne dla upraw wierzby są choroby
pędów, prowadzące do ich zamierania. Powodowane są przez grzyby z rodzaju Cyto-
spora (Valsa) oraz przez inne gatunki z rodzajów Fusarium, Phoma i Pestalozzia.
Sprawcami zamierania pędów może być niemal 20 różnych patogenów.
Wśród chorób tych można wyróżnić tzw. zamieranie wsteczne, którego sprawcą jest
Cryptodiaporthe salicella (anamorph – Diplodinia microsperma, Cytospora salicella)
i zgorzel kory oraz zamieranie krzewów wikliny, powodowane przez
Valsa sordida
(anamorph – C. chrysosperma, dawniej C. carpea). Niezależnie od sprawcy zamierania
objawy są podobne. Na pędach pojawiają się żółte lub beżowe nekrozy stopniowo
obejmujące cały obwód pędu i schodzące do podstawy pędu. Nekrozy są często wgłę-
bione. W środku plamy tkanka stopniowo ciemnieje, a pod plamą przybiera postać
wodnistą i jest czerwonobrązowa. Porażeniu sprzyja zła kondycja roślin wierzby na
skutek przesuszenia, czy uszkodzenia mrozowe, a także inne uszkodzenia mechaniczne
(Mańka 1998; Dłużniewska i Nadolnik 2006). Przebieg choroby bywa bardzo gwałtow-
Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 47 (4) 2007
354
ny i na plantacjach wierzb ozdobnych znane są przypadki zniszczenia roślin w bardzo
krótkim czasie.
Obecnie nie ma środków chemicznych zarejestrowanych do zwalczania tych chorób.
W przeszłości polecano kilka ś.o.r. do ochrony plantacji wikliny, jednak obecnie te
preparaty straciły rejestrację.
W Holandii i Szwecji za jedną z istotniejszych chorób wierzb uważa się bakteriozę
wierzby (water mark disease), której sprawcą jest Brenneria salicis (syn. Erwinia sali-
cis). Porażone rośliny wierzby więdną i zamierają, liście brązowieją, a drewno przybiera
przezroczystą miękką formę. Sprawca bytuje głównie w naczyniach ksylemu. Przyjmu-
je się, że głównym źródłem inokulum są zainfekowane zrzezy (sadzonki). Zrzezy często
nie wykazują objawów, dlatego bardzo ważne są badania materiału nasadzeniowego
pod kątem występowania tych bakterii (Bremmen i De Kam 1970). Z kolei w Estonii
stwierdzono szczególne silne porażenie chorobami bakteryjnymi na skutek uszkodzeń
pomrozowych. Stwierdzono występowanie bakterii, potencjalnych sprawców zgnilizny,
rodzajów Erwinia, Sphingomonas, Pseudomonas, Xanthomonas (Hauben i wsp. 1998).
III. CHOROBY MISKANTA
W krajach europejskich, gdzie istnieją już duże plantacje roślin miskanta uprawia-
nego w celu uzyskania biomasy, uważa się, że choroby nie mają większego znaczenia.
Mimo to wykryto szereg patogenów, które w przyszłości mogą doprowadzić do znacz-
nego spadku produktywności plantacji miskanta.
Jednym z pierwszych patogenów wykrytych na roślinach miskanta był wirus żółtej
karłowatości jęczmienia. Objawy tej choroby pojawiają się wiosną na starszych liściach
w postaci czerwonopurpurowych przebarwień. Porażone rośliny mają węższe liście.
Wielkość łodyg nie ulega silnym zmianom. Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi
przez Christian i wsp. (1994) wirus ten może być przenoszony na kolejne rośliny mi-
skanta przez mszyce Rhopalosiphum padi i Sitobion avenae.
Choroby bakteryjne miskanta występują jedynie w krajach o klimacie tropikal-
nym, gdzie wykryto wiele groźnych patogenów. Wydaje się jednak, że nie powinny
stanowić problemu w Polsce. Natomiast choroby powodowane przez grzyby, ze
względu na optima termiczne ich rozwoju, mogą w przyszłości stanowić zagrożenie.
Już teraz odnotowano (O΄Niel i Farr 1996) plamistość liści podobną do septoriozy
liści zbóż, której sprawcą jest Stagonospora tainaenensis (anamorph Leptosphaeria
taiwanensis).
Objawy tej choroby to początkowo małe plamki na liściach, najpierw czerwona-
wo-brązowe do ciemno-brązowych pojawiające się na obu stronach liści, najczęściej
rozwijają się na dolnych liściach. Mają kształt owalny lub wydłużony, stopniowo
zlewają się w nieregularne plamy. Rozwinięte plamy mają kolor jasno-czerwony do
ciemno-brązowego zależnie od odmiany i gatunku miskanta. Brzegi plam są wyraźnie
zaznaczone lub lekko rozmyte, z małą chlorozą wokół. Silnie porażone liście zasycha-
ją. Wewnątrz plam można zobaczyć ciemne kropki. W sezonie wegetacyjnym są to
ciemno-brązowe piknidia, a jesienią nieco większe pseudotecja. Młode rośliny mogą
ulec całkowitemu zniszczeniu. Sprawcami plamistości liści mogą być również inne
grzyby, jak: Helminthosporium sp., Bipolaris sp., Drechslera sp. Pojedyncze izolaty
Choroby roślin energetycznych
355
grzybów z tych rodzajów udało się również wyizolować z porażonych roślin miskanta
w Polsce.
W ostatnich latach wykryto również nowe gatunki, dotąd nieznane a stanowiące zagro-
żenie dla upraw miskanta. W Danii (Gams i wsp. 1999) na M. sinensis stwierdzono objawy
fuzariozy pędów powodowanych przez Fusarium miscanthi sp. Nov. Porażenie przez tego
grzyba spowodowało bardzo podobne objawy do fuzaryjnej zgorzeli źdźbeł zbóż.
Istnieje również niebezpieczeństwo zawleczenia innych patogenów – sprawców ta-
kich chorób, jak pomarańczowa rdza
(Puccinnia kuehnii), rdza zwyczajna (Puccinnia
melanocephala), czy śnieć i głownia miskanta (Ustilago scitaminea i U. kusanoi) (Hoy
i wsp. 1993). Zagrożenie jest realne, ponieważ z roku na rok odczuwamy wyraźne ocie-
plenie klimatu, a lata bywają upalne.
Wymienione choroby miskanta stanowią największe zagrożenie. Należy pamiętać,
że na różnych trawach z bardzo obszernego rodzaju Miscanthus odnotowano na świecie
69 patogenów, sprawców różnych chorób.
IV. CHOROBY SŁONECZNIKA BULWIASTEGO (TOPINAMBURA)
W Polsce i w innych krajach strefy umiarkowanej za najgroźniejszą chorobę sło-
necznika bulwiastego uważa się zgniliznę twardzikową. Sprawcą tej choroby jest grzyb
Sclerotinia sclerotiorum (anamorph Whezelinia scleriotiorum). Skutkiem choroby jest
przedwczesne zamieranie całych roślin. Objawy mogą pojawiać się na wszystkich czę-
ściach rośliny. Na młodych topinamburach obserwuje się zamieranie. Porażone rośliny
mogą wyrastać z zainfekowanych bulw. Bulwy takie często gniją. Na starszych pędach
pojawia się tzw. zgnilizna przykorzeniowa w dolnej części łodygi, a porażone rośliny
więdną. Patogen może też porażać górną część słonecznika w postaci brunatnych lub
czarnych wyraźnie odgraniczonych plam. Na porażonych pędach w wilgotne lata może
powstawać nalot grzybni lub watowata grzybnia wewnątrz łodyg oraz sklerocja. Łodygi
w miejscu plam mogą pękać. Grzyb S. sclerotiorum jest patogenem polifagicznym
o dużym zróżnicowaniu genetycznym, co znacznie utrudnia opracowanie właściwych
metod ograniczania zgnilizny twardzikowej. Źródłem choroby mogą być sklerocja oraz
zarodniki workowe (Koike 2004).
Na doświadczalnej plantacji topinambura w Winnej Górze najczęściej obserwowano
na liściach objawy szarej pleśni powodowanej przez Botrytis cinerea (anamorph
B. fuckeliana). Pojawiały się na nich brunatne plamy. Mimo, że dla upraw słonecznika
zwyczajnego szara pleśń to jeden z groźniejszych patogenów to topinambur wydaje się
być słabiej porażany. Co roku we wrześniu i październiku liście dzikiego topinambura
są pokryte białym nalotem grzybniowym, sygnalizującym porażenie przez mączniaka
prawdziwego (Erysiphe cichoreacerum). Jest ono silne, lecz znaczenie i szkodliwość
tego patogena dla słonecznika bulwiastego nie jest znana. Problem ten wymaga dal-
szych badań.
V. PODSUMOWANIE
Powiększający się areał upraw roślin energetycznych dostarczających biomasę po-
woduje wzrost zagrożenia ich przez choroby. W kraju obecnie nie ma zarejestrowanych
Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 47 (4) 2007
356
ś.o.r. w uprawach roślin energetycznych. Brak programów ochrony roślin często powo-
duje możliwość nielegalnego stosowania ś.o.r., stanowiące niebezpieczeństwo dla śro-
dowiska.
W przydatku wierzby energetycznej znane są potencjalne zagrożenia. Uprawa no-
wych roślin może spowodować zawleczenie nieznanych patogenów lub pojawienie się
epidemii na skutek inwazji przez polifagiczny gatunek rodzimy. Obecnie, przez Instytut
Ochrony Roślin opracowywane są dane dotyczące etiologii i biologii potencjalnych
patogenów. Oceniane są również możliwości ataku przez znane patogeny. Uzyskanie
tych informacji spowoduje możliwości zastosowania odpowiedniej ochrony roślin na
plantacjach roślin energetycznych.
VI. LITERATURA
Bremmen J., De Kam M. 1970. Erwinia salicis as the cause of dieback of Salix alba in the
Netherlands and its identify with Pseudomonas saliciperda. Netherlands J. Plant Pathol. 76:
249–252.
Christian D.G., Lamptey J.N.L., Frode S.M.D., Plumb R.T. 1994. First Report of barley yellow
dwarf luteovirus on Miscanthus in the United Kingdom. Eur. J. Plant Pathol. 100: 167–170.
Dłużniewska J., Nadolnik M. 2006. Choroby wierzby energetycznej. Ochrona Roślin nr 2: 32–33.
Fiedorow Z., Gołębniak B., Weber Z. 1991. Choroby Roślin Rolniczych. Skrypty AR Pozn.,
188 ss.
Gams W., Klamer M., O΄Donell K. 1999. Fusarium miscanthi sp. Nov from Miscanthus litter.
Mycologia 91 (2): 263–268.
Hauben L., Steenackers M., Swings J. 1998. PCR – based detection of the casual agent of water-
mark disease in willows (Salix spp.). Appl. Environ. Microbiol. 64 (10): 396–3971.
Hoy J.W, Zheng Jiaxie, Grelen L.B., Geaghan J.P. 1993. Longevity of teliospores of Ustilago
scitaminea in soil. Plant Dis. 77 (4): 393–397.
Koike S.T. 2004. Sauthern blight of jerusalem artichoke caused by Sclerotinia rolfssi in Califor-
nia. Plant Dis. 88, s. 769.
Leif H., Johansson H., Alström H. 2000. Field resistance to willow rust Malampsora epitea in
inter- and intraspecific hybrids of Salix vinimalis and S. dasyclados. Eur. J. Plant Pathol. 106:
763–769.
Mańka K. 1998. Fitopatologia Leśna. Wyd. V zmienione, PWRiL, 367 ss.
O΄Neill N.R., Farr D.F. 1996. Miscanthus blight, a new foliar disease of ornamental grasses and
sugarcrane incited by Leptosphaeria sp. and its anamorphic statae Stagonospora sp. Plant Dis.
80 (9): 980–987.
Oei M.H., Hunter T., Ruiz C. 1999. Occurrence of Melampsora rust in biomass willow planta-
tions for renewable energy in the United Kingdom. Biomass and Bioenergy 17 (2): 153–163.
Pei M.H., Royle D.J., Hunter T. 1995. Pathogenic specialization in Melampsora epitea var. epitea
on Salix. Plant Pathol. 45: 676–690.
Rodriguez M.A., Venedikian N., Godeas A. 2000. Fungal populations on sunflower (Helianthus
annuus) anthosphere and their relation to susceptibility or tolerance to Sclerotinia scleri-
tiorum attack. Mycopathologia 150: 143–150.
Royle D.J., Hubbes M. 1992. Diseases and pest in energy crop plantations. Biomass and Bio-
energy 2: 45–54.
Royle D.J., Ostry M.E. 1995. Disease and pest control in bioenergy crops poplar and willow.
Biomass and Bioenergy 9: 69–79.
Youan Z.W., Pei M.H., Hunter T., Ruiz C., Rayle D.J. 1999. Pathogenicity to willow rust,
Melampsora epitea, of the mycoparasite Sphaerellopsis filum from different sources. Mycol.
Res. 103: 509–512.
Choroby roślin energetycznych
357
D
OROTA
R
EMLEIN
-S
TAROSTA
DISEASES OF BIOENERGY CROPS
SUMMARY
In future the area of bioenergy crops production will increase. It could caused the increase of
pathogen incidence. The most popular bioenergy crop is short rotation willow. In Europe rust is
the most important disease of short rotation willow. The casual agent of willow rust are Melamp-
sora spp. In Poland, until now, there was not a high incidence of rust. The dominant diseases of
short rotation willow were leaves spot caused by Xyloma spp. and stem blight caused by Cyto-
spora spp.
Miscanthus especially Miscanthus x gigantheus, but also M. sinensis and M. sacchariflorus
are the second popular bioenergy crop. In the world 69 pathoges were noted on plants from genus
Miscanthus. According to European investigations not serious damage on Miscantus were ob-
served. In Poland the Helmithosporium and Drechslera spot were noted on Miscanthus leaves. In
Europe those diseases were also observed but as the most important disease barley yellow dwarf
luteovirus was described .
Jerusalem artichoke is less popular bioenergy crop. The most important disease of that plant is
mildew but the role of mildew infection is unknown. The second important disease of artichoke is
Sclerotinia bight.
Key words: bioenergy crops, diseases