Pseudoperonospora cubensis development under differentiated nitrogen and potassium fertilization of Cucumis sativus

Abstract

Cucumber (Cucumis sativus) is one the most economically important vegetable crops worldwide and downy mildew caused by Pseudoperonospora cubensis is considered among the most destructive diseases that attack this plant. Although the effect of mineral nutrition on plant diseases for various crops has been studied, there is practically none on cucumbers. The overall objectives of this study were (a) to investigate the effect of increasing inoculum concentrations of P. cubensis on downy mildew emergence on different aged cucumber leaves (b) to examine the effect of various N and K concentrations in the fertilization solution on the disease development and the leaf surface (c) to study the potential interaction of these two essential nutrients in relation with the application of a fungicide used for downy mildew control (d) to determine the disease progress with time (e) to investigate the nutritional status of cucumber tissues and substrate. A range of greenhouse experiments were conducted. Cucumbers were grown under six K (200, 300, 400, 500, 600, 700 ppm) and six N (100, 200, 300, 400, 500 and 600 ppm) fertilization regimes, in two Randomized block experiments respectively. Two factorial designs, one with three levels of spore concentrations and two leaf ages and the other with two N and three K levels plus two fungicide treatments were also established. Cucumber plants (Cucumis sativus L. cv. Knossou) susceptible to downy mildew were artificially inoculated with P. cubensis. Disease was digitally assessed. Statistical analysis of the obtained data indicated that the pathogen attacked leaves regardless of age. The lesion area was significantly increased with increasing spore content at low disease pressure. N concentration of 300 ppm had a positive effect on the leaf area when compared with the lower N rates. A concentration of 400 ppm K resulted in a marked increase in leaf area in relation to the other treatments although the differences were not statistically significant (P=0.05). There were indications that downy mildew was significantly decreased on the plants grown in 300 ppm N, 300 and 400 ppm K. However, N and K interaction was observed for leaf and lesion area. Thus, inhibition of infection was recorded with increasing K levels only at low N rates. The best combination for disease limitation was 200 ppm N and 400 ppm K, which was found to be comparable with the fungicide used. The disease progress for downy mildew followed a cubic curve in all cases (N and K fertilization treatments, fungicide application). The importance of leaf and soil nutrient status on infection and leaf area index was also noted.

Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η επίδραση της λίπανσης με άζωτο και κάλιο στην ανάπτυξη του περονόσπορου της αγγουριάς, με σκοπό να εξεταστεί η πιθανότητα εναλλακτικής μεθόδου ελέγχου της ασθένειας, δεδομένου ότι η αγγουριά είναι μεγάλης οικονομικής σημασίας λαχανοκομική καλλιέργεια στην Κρήτη και ο περονόσπορος θεωρείται από τις πιο καταστροφικές ασθένειες που προσβάλουν την καλλιέργεια αυτή. Έτσι, τέσσερα πειράματα σε συνθήκες θερμοκηπίου διεξάχθηκαν προκειμένου: α) να μελετηθεί η επίδραση της συγκέντρωσης σπορίων του μύκητα Pseudoperonospora cubensis στην εμφάνιση της ασθένειας σε διαφορετικής ηλικίας φύλλα, β) να εξεταστεί η επίδραση των συγκεντρώσεων Κ και Ν στο διάλυμα λίπανσης στην ανάπτυξη της ασθένειας και στην επιφάνεια των φύλλων γ) να μελετηθεί η πιθανότητα αλληλεπίδρασης των δύο θρεπτικών στοιχείων Ν και Κ σε σχέση με την εφαρμογή μυκητοκτόνου που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ασθένειας, δ) να προσδιοριστεί το μοντέλο ανάπτυξης της ασθένειας, ε) να διερευνηθεί η θρεπτική κατάσταση των φυτικών ιστών της αγγουριάς και του υποστρώματος. Τα φυτά αγγουριάς (ποικιλία Κνωσσού) καλλιεργήθηκαν υπό συνθήκες διαφοροποιημένης λίπανσης Ν και Κ, σε δύο τυχαιοποιημένα πειράματα, αντίστοιχα. Επίσης, εγκαταστάθηκαν δύο παραγοντικά πειράματα, με επεμβάσεις τρία επίπεδα συγκέντρωσης σπορίων του μύκητα P. Cubensis x δύο στάδια ανάπτυξης φύλλων καθώς και δύο επίπεδα Ν x 3 Κ και δύο επεμβάσεις με μυκητοκτόνο, αντίστοιχα. Τα φυτά μολύνθηκαν τεχνητά με τον μύκητα P. Cubensis και η ασθένεια εκτιμήθηκε ψηφιακά. Η στατιστική ανάλυση των δεδομένων υποδεικνύει ότι ο μύκητας P. cubensis προσέβαλε τα φύλλα της αγγουριάς ανεξάρτητα από την ηλικία τους. Η επιφάνεια των κηλίδων αυξήθηκε σημαντικά όταν αυξήθηκε η συγκέντρωση των σπορίων του μύκητα σε χαμηλά επίπεδα ασθένειας. Η συγκέντρωση 300 ppm N είχε θετική επίδραση στην επιφάνεια των φύλλων της αγγουριάς όταν συγκρίθηκε με τα χαμηλά επίπεδα Ν. Υπήρξαν ενδείξεις ότι η ασθένεια μειώθηκε στατιστικώς σημαντικά στα φυτά αγγουριάς που λιπάνθηκαν με 300 ppm N, 300 και 400 ppm K. Ωστόσο, αλληλεπίδραση N και Κ παρατηρήθηκε όσο αναφορά την επιφάνεια των φύλλων και των κηλίδων. Έτσι, ανάσχεση της μόλυνσης παρατηρήθηκε σε αυξημένα επίπεδα Κ μόνο σε χαμηλές συγκεντρώσεις Ν. Ο καλύτερος συνδυασμός για τον περιορισμό της ασθένειας ήταν 200 ppm N και 400 ppm K, ο οποίος έδωσε αποτελέσματα συγκρίσιμα με τα αυτά του μυκητοκτόνου. Επίσης προέκυψε το κυβικό μοντέλο ανάπτυξης της ασθένειας σε όλες τις περιπτώσεις (επεμβάσεις με Ν και Κ, εφαρμογή μυκητοκτόνου). Οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών στα φύλλα και το έδαφος είχαν μια έμμεση επίδραση στην ανάπτυξη της επιφάνειας των φύλλων και των κηλίδων της ασθένειας.