Оптимизация фитосанитарного состояния агробиоценозов Нижнего Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Агроэкология и защита растений»

На правах рукописи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Оптимизация фитосанитарного состояния агробиоценозов Нижнего Поволжья

Специальности: 06.01.11 - защита растений, 03.00.16 - экология

Иванцова Елена Анатольевна

Саратов - 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Агроэкология и защита растений»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Литвинов Евгений Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лебедев Владимир Борисович

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Крюкова Елена Андреевна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Иванов Александр Иванович

Ведущая организация - ГНУ «Прикаспийский НИИ аридного земледелия»

Защита состоится 23 октября 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д220.061.06 при ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, пл. Театральная, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова»

Автореферат разослан 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.Н. Гусакова.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современное растениеводство характеризуется исключительно низкой стабильностью фитосанитарного состояния (вспышки массового размножения вредителей, эпифитотии болезней, широкое распространение сорной растительности) и прогрессирующим его ухудшением. Коренные изменения в совершенствовании защиты растений от вредных организмов могут быть получены только на основе принципиально новой стратегии, направленной на общую фитосанитарную оптимизацию растениеводства (К.В. Новожилов, 1998; М.С. Соколов, 2000; В.И. Кирюшин 2000). Современная концепция защиты растений предусматривает отказ от тотального истребления вредных организмов и поэтапный переход к созданию стабильных в фитосанитарном отношении агроэкосистем, в которых будет действовать механизм саморегуляции и управления численностью вредных организмов. Важнейшим блоком в таких системах является информация о происходящих в агроценозах экологических и биоценотических процессах на уровне, позволяющем регулировать фитосанитарную обстановку. Изучение состава и структуры сообществ насекомых агроландшафтов исключительно актуально для разработки приемов сохранения биоразнообразия энтомофауны и активизации деятельности энтомофагов, инвентаризация фитопатогенов на сорной и дикорастущей растительности является базовым этапом для поиска агентов биологической борьбы.

Обострившиеся в последнее время экономические и экологические проблемы требуют значительных изменений в применяемых технологиях в сторону их биологизации и ресурсосбережения при обеспечении рентабельности сельскохозяйственного производства. Это открывает пути к разработке новых направлений при возделывании сельскохозяйственных культур с использованием микробиологических удобрений, биологических препаратов инсектицидного и фунгицидного действия, стимуляторов роста и индукторов иммунитета. Эти вопросы, рассматриваемые в настоящей работе, следует отнести к числу наиболее актуальных и пока недостаточно разработанных для современного растениеводства.

Решение перечисленных проблем определяет возможность реализации стратегии фитосанитарной оптимизации зерновых и горчичных агроценозов в аридных условиях Нижнего Поволжья, что будет способствовать сохранению регионального биоразнообразия, а также стабильному получению высококачественной экологически безопасной продукции с минимальным негативным воздействием на окружающую среду.

Исследования проводились в соответствии с тематическими планами НИР ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА» в рамках программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ по темам: 02.03.02. - «Разработать экологически безопасные элементы технологий комплексного применения удобрений, мелиорантов, химических средств защиты, регуляторов роста и биопрепаратов в адаптивно-ландшафтном земледелии с целью увеличения продуктивности растений и повышения окупаемости»; 04.07.04 - «Разработать экологически безопасные, экономически оправданные адаптивные технологии производства масличных и эфиромасличных культур»; 05.04 - «Разработать системы технологий управления фитосанитарным оздоровлением агроценозов, упреждения химического и биологического загрязнения агроэкосистем».

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлась разработка экологических аспектов регулирования фитосанитарной обстановки, обеспечивающих ее долгосрочную стабилизацию.

Для реализации данной цели предусматривалось решение следующих задач:

- уточнение видового состава и структуры энтомофауны зерновых и горчичных агроценозов;

- выявление эколого-биологических особенностей основных видов фитофагов и энтомофагов;

- установление этапов формирования и изменения энтомокомплексов в период онтогенеза растений и анализ многолетней динамики численности насекомых зерновых и горчичных агроценозов;

-выявление патогенного комплекса возбудителей болезней зерновых культур, горчицы сарептской, сорных и дикорастущих растений;

- анализ многолетней динамики течения патологических процессов в агробиоценозах зерновых культур;

- определение роли лесомелиоративных насаждений, сорта и удобрений в оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем;

- оценка биологической, экономической эффективности и экологической безопасности биологических, химических средств защиты растений и их комплексного применения против вредных объектов на зерновых культурах и горчице сарептской;

- разработка рациональных приемов использования пестицидов в агробиоценозах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- наиболее полно уточнен видовой состав энтомонаселения в агроценозах зерновых культур (290 видов) и горчицы сарептской (381 вид) Волгоградской области, обозначена структура энтомокомплексов, определены доминантные виды фитофагов и энтомофагов, уточнены их эколого-биологические особенности, проведен анализ сезонной и многолетней динамики численности вредителей, представлена экологическая структура фаунистических сообществ;

- установлена нецелесообразность построения прогнозов изменения численности вредителей зерновых культур и горчицы сарептской в период 1961-2008 гг. с учетом интенсивности солнечной активности;

- наиболее полно уточнен видовой состав патогенной микрофлоры на зерновых культурах в Волгоградской области, выявлена экологическая роль возбудителей, определены наиболее вредоносные виды, проанализирована многолетняя динамика течения патологических процессов в зерновых агроценозах;

- впервые в результате изучения микобиоты сорных и дикорастущих растений в условиях региона определены узкоспециализированные виды микромицетов - потенциальные кандидаты для биоконтроля за сорной растительностью;

- впервые установлено влияние лесных полос на численность и распределение энтомофауны в горчичных агроценозах;

- подтверждена возможность управления численностью листогрызущих вредителей горчицы сарептской микробиологическим методом. Получены положительные результаты по применению бацикола в качестве элемента беспестицидной технологии защиты этой культуры;

- впервые для аридных условий Волгоградской области дана комплексная оценка влияния биофунгицидов и природных индукторов иммунитета на снижение заболеваемости зерновых культур, их рост, развитие, продуктивность и качество;

- впервые проведена сортовая дифференциация возделываемых в Волгоградской области современных сортов зерновых культур по степени устойчивости к вредителям и болезням, а также установлена роль микробиологических удобрений в повышении устойчивости растений к вредным объектам;

- на основе биоценотических принципов обоснованы пути рационализации применения химических средств защиты растений и уменьшения их отрицательного влияния на нецелевые объекты. Обоснована возможность и целесообразность локального применения инсектицидов, использования сниженных норм расхода ХСЗР в смесевых композициях с биопрепаратами.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Результаты исследований подтверждались широкой производственной проверкой в хозяйствах Калачевского, Котельниковского, Светлоярского, Октябрьского и других районов Волгоградской области на площади 10,8 тыс. га и включались в рекомендации производству, в разработке которых автор принимал участие. Результаты внедрения подтверждены актами внедрения в производство научно-технических разработок, утвержденными Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области. энтомофауна экология агробиоценоз

Изучение энтомокомплексов и микобиоты полевых культур кроме учебно-теоретического значения имеет прикладную ценность, поскольку позволяет наметить объекты для обязательного фитосанитарного мониторинга.

Зафиксированная многолетняя динамика численности насекомых и течения патологических процессов в агробиоценозах является информационной базой для разработки системы многолетнего и долгосрочного прогнозирования численности и вредоносности популяций вредителей и возбудителей болезней.

Данные по пространственному распределению насекомых могут быть использованы при проведении фитосанитарного мониторинга и послужат основой для изменения тактики проведения защитных мероприятий.

Внедрение в практику научно-обоснованных рекомендаций по применению агротехнических и биологических методов обеспечит эффективный контроль численности вредителей и получение экологически чистой растениеводческой продукции.

Полученная в результате работы информация может быть использована для научных и практических целей, в процессе обучения студентов высших и средних сельскохозяйственных учебных заведений, на курсах повышения квалификации специалистов сельского хозяйства. На основании данных исследований изданы 2 монографии. Полученные в исследованиях материалы включены в «Каталог основных завершенных научно-технических разработок (инноваций), предлагаемых к реализации в АПК», учебное пособие для практических занятий по экологии, учебное пособие по агролесомелиорации, использованы при подготовке 9 методических рекомендаций.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку: на заседаниях Ученого совета ВГСХА, научно-практических и научно-производственных областных совещаниях с демонстрацией полевых опытов (1996-2008 гг.); на международных научно-практических конференциях: «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» (Волгоград, 2004), «Актуальные проблемы развития АПК» (Волгоград, 2005), «Проблемы сельского хозяйства» (Калининград, 2006), «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Волгоград, 2006), «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2007), «Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию факультета защиты растений и агроэкологии» (Саратов, 2007), «Проблемы и тенденции устойчивого развития аграрной сферы» (Волгоград, 2008), «Актуальные проблемы экологии, защиты растений и экологического земледелия» (Саратов, 2009); всероссийских научно-практических конференциях: «Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений» (Волгоград, 2004), «Вавиловские чтения-2004» (Саратов, 2004), «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия для засушливых условий Нижнего Поволжья» (Волгоград, 2005), всероссийской конференции, посвященной 75-летию со дня открытия Чувашской ГСХА» (Чебоксары, 2006) и др.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 95 работ. Из них 2 монографии и 89 статей, в том числе 14 статей опубликованы в центральной печати по рекомендациям ВАК РФ. Доля личного участия в подготовке и написании публикаций составляет 49,1 п.л.

Основные положения, выносимые на защиту:

- таксономический состав, структура, эколого-биологические особенности основных видов фитофагов и энтомофагов, этапы формирования и изменения энтомокомплексов в период онтогенеза растений;

- патогенный комплекс зерновых культур, горчицы сарептской, сорных и дикорастущих растений;

- многолетняя динамика численности вредителей и течения патологических процессов в агробиоценозах зерновых культур и горчицы сарептской;

- положительная роль лесомелиоративного обустройства аграрных территорий, агротехнических приемов и биологических средств в оптимизации фитосанитарного состояния агроценозов;

- рациональные приемы использования пестицидов;

- биологическая, экономическая эффективность и экологическая безопасность испытываемых приемов и средств защиты растений.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 443 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству и приложений; содержит 93 таблицы, из них 13 в приложении, 83 рисунка. Список литературы включает 542 наименований, в том числе 57 на иностранных языках.

Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка проблемы, разработка концептуальной схемы исследований, анализ архивных материалов за 45-летний период, проведение лабораторных и полевых исследований, анализ полученных экспериментальных данных, подготовка отчетов о научно-исследовательской работе, опубликование монографий. Доля личного участия в подготовке и написании диссертации составляет свыше 90%.

Отдельные фрагменты работы выполнены при участии сотрудников ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (д.б.н. Н.В. Кандыбина, д.с.-х.н. О.В. Смирнова, к.б.н. В.П. Ермоловой) и ВНИИ агролесомелиорации (д.б.н. М.Н. Белицкой), которым автор выражает признательность и благодарность.

Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту, зав. кафедрой агроэкологии и защиты растений ВГСХА, д.с.-х.н. профессору Е.А. Литвинову, проректору по научной работе, д.с.-х.н. профессору Цепляеву А.Н., к.с.-х.н, Заслуженному агроному РФ Ф.Л. Козловцеву, а также специалистам Волгоградских филиалов ФГУ «Госсорткомиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений» и Россельхознадзора.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели, задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, обозначена научная новизна, практическая значимость и достоверность полученных выводов.

1. Концептуальные основы оптимизации фитосанитарного состояния агробиоценозов (анализ литературных данных)

Рассматривается состояние, проблемы и перспективы защиты растений от вредных объектов, теоретические предпосылки новой концепции долгосрочной стабилизации фитосанитарной обстановки в агроландшафтах, основные методы оптимизации фитосанитарного состояния агробиоценозов. Обращается внимание на нерешенные проблемы и намечены перспективы развития.

Анализ литературных источников показал, что вопросами интегрированной защиты агроценозов от вредных объектов занимались многие исследователи (Б.А. Арешников и др.,1974, 1982, 1983; А.В. Бадулин, 1972, 1978; М.Н. Белицкая, 1977, 1999, 2004, Н.Г. Власенко, 1999; А.И. Глебов, 1992; В.И. Демкин, 2005; Н.А. Емельянов и др., 2006, 2007; И.Д. Еськов, 1987, 2007; В.А. Захаренко, 1997, 1999, 2002; В.Б. Лебедев, О.П. Антоненко, С.Е. Каменченко, 1998, 2006; Н.А. Емельянов, 2002; С.И. Калмыков, 2003; Е.А. Крюкова, М.Н. Белицкая, 1994, 2005; В.Б. Лебедев, 1998, 2004;К.В. Новожилов, 1998, 1999, 2003; Л.А. Осинцева, 1998; В.А. Павлюшин, 1997; М.С. Соколов и др., 1994, 1995, 1997; О.В. Смирнов, 2000; П.И. Сусидко, 1991; Е.Ю. Торопова, 2005; В.Е. Чернов, 1996; В.Б. Чернышев, 2001; В.А. Чулкина и др., 1995, 2000; и др.). Однако вопросы контроля численности вредителей и развития болезней, сохранения природных механизмов саморегуляции, повышения адаптивных свойств агроценозов зерновых культур и горчицы сарептской разработаны недостаточно. Не нашла окончательного решения и проблема эффективного применения микробиологических препаратов, стимуляторов роста и индукторов иммунитета растений, требует совершенствования химический метод. Анализ научных данных по рассматриваемой проблеме свидетельствует об ее актуальности и необходимости проведения дальнейших исследований.

На основании анализа литературных источников нами разработана концептуальная схема исследований (рис. 1).

Система управления фитосанитарным состоянием агробиоценозов основывается:

- на анализе фитосанитарного состояния посевов;

- изучении таксономического состава и структуры энтомофауны, эколого-биологических особенностей важнейших вредных и полезных видов; исследовании этапов формирования и изменения энтомокомплексов в период онтогенеза растений и многолетней динамики в условиях исследуемых агроэкосистем;

- изучении популяций фитопатогенов и их взаимосвязей с компонентами агробиоценозов, многолетней динамики течения патологических процессов;

- выявлении природных ресурсов энтомофагов и патогенов на сорной растительности;

- фитосанитарном мониторинге.

Массовое развитие тех или иных вредных биообъектов в Нижнем Поволжье отмечается не ежегодно, а экстремальные погодные условия (засухи, суховеи) зачастую приостанавливают начавшиеся эпифитотические процессы и влияют на развитие фитофагов, поэтому фитосанитарный мониторинг, включающий наблюдения, как за вредными, так и за полезными объектами приобретает особую важность.

Все вышеизложенное представляет собой информационную базу данных, на основе которой составляется фитосанитарный прогноз для своевременного и оперативного принятия решений по определению целесообразности защитных мероприятий, методов и средств защиты.

Оптимизация фитосанитарного состояния агроценозов включает:

- активизацию механизмов саморегуляции путем модификации структуры агроландшафта (лесомелиоративное обустройство);

- индукцию механизмов саморегуляции при обогащении ризосферы растений микробами-антагонистами и применении энтомопатогенных бактерий;

- повышение адаптивных свойств агроценозов за счет использования устойчивых сортов, минеральных удобрений, микробиологических почвоудобрительных биопрепаратов, стимуляторов роста и индукторов иммунитета;

- рациональное использование пестицидов.

При использовании химических препаратов следует исходить из биоценотических принципов, таких как установление порогов вредоносности насекомых и болезней (с учетом фаз развития растений, качественного состояния посевов, возраста вредителя и т.д.). Рациональное использование пестицидов подразумевает проведение предпосевной обработки семян как одного из наиболее целесообразных и экологически наименее опасных приемов в технологиях возделывания различных сельскохозяйственных культур; локальное применение инсектицидов в зависимости от численности вредителей в пределах поля (краевые обработки); комплексное использование смесевых композиций с биопрепаратами.

При оценке различных схем экологизации защиты посевов сельскохозяйственных культур от вредных объектов важным показателем эффективности их использования является отсутствие вредного воздействия испытываемых средств на нецелевые объекты агроценоза (полезную биоту и микрофлору почвы).

Внедрение в практику системы фитосанитарной оптимизации растениеводства позволит перейти к устойчивому ресурсосберегающему природоохранному сельскохозяйственному производству, обеспечит экологическую стабильность агроландшафтов, максимальное сохранение природных механизмов саморегуляции.

2. Агроклиматические и почвенные ресурсы региона. Методика исследований

2.1 Агроклиматические и почвенные ресурсы региона

Нижнее Поволжье является наиболее «хрупкой» территорией европейской части аридного пояса России (ЕЧ АП РФ).

Волгоградская область входит в состав Южного Федерального округа, ее площадь - 11,3 млн га, из них на сельскохозяйственные угодья приходится 8,8 млн га, в том числе пашня занимает 5,8 млн га (67,3% от площади сельхозугодий), сенокосы - 0,2 млн га, пастбища - 2,6 млн га. По общепринятой классификации, территория области относится к континентальной Восточно-европейской климатической провинции 14. Основные климатические особенности формируются под воздействием Азиатского материка, переохлажденного зимой и перегретого летом, а также под смягчающим влиянием западного переноса воздушных масс. Правобережная часть области характеризуется континентальным недостаточно влажным и теплым климатом со степными ландшафтами, левобережная часть - континентальным умеренно сухим и очень теплым климатом сухой степи и полупустыни. Характерными особенностями климата региона являются небольшое количество осадков, часто повторяющиеся засухи, наличие во всех природных зонах комплексных солонцеватых почв и солонцов, проявление водной и ветровой эрозии. Отличительной и наиболее неблагоприятной для сельскохозяйственного производства особенностью климата является резкий дефицит влаги поздней весной и в начале лета. Агроклиматические условия ухудшаются активным ветровым режимом, частыми суховеями, что усиливает испарение и резко снижает запасы продуктивной влаги в почве. Каждый третий - четвертый год в условиях Волгоградской области бывает засушливым, причем засухи могут повторяться несколько лет подряд. Серьезную опасность для растениеводства представляют частые весенние заморозки. Комплекс указанных факторов делает большую часть территории Волгоградской области зоной рискованного земледелия.

Погодные условия в годы исследований были различные и в полной мере охватывали всю совокупность климатических особенностей Нижневолжского региона.

2.2 Методика исследований

Экспериментальная работа выполнялась в различных агроклиматических зонах Волгоградской области в период 1996-2008 гг. путем проведения экологического мониторинга, полевых и производственных опытов, лабораторных исследований. Комплексные стационарные работы проводили в условиях СПК «Светлоярский», СПК «Пригородный», Волгоградского филиала ФГУ «Госсорткомиссия РФ по испытанию и охране коллекционных достижений», КФХ Олейникова Н.Н.

Объектами исследований являлись энтомофауна и микобиота зерновых и горчичных агроценозов Нижнего Поволжья. Изучалось влияние различных методов и средств на рост, развитие, урожайность и качественные показатели зерновых колосовых культур и горчицы сарептской. Оценивалась энтомо- и болезнеустойчивость районированных в Нижневолжском регионе сортов озимой и яровой пшеницы. Определялась биологическая эффективность пестицидов и биопрепаратов против комплекса вредных объектов в агроценозах зерновых колосовых культур и горчицы сарептской, а также влияние испытываемых средств на нецелевые объекты (микрофлору почвы и полезную энтомофауну).

Эколого-фаунистические исследования выполняли с использованием общепринятых методов (Добровольский, 1969; Долин, 1987; Кожанчиков, 1962; Осмоловский, 1964; Палий, 1970; Фасулати, 1971). Видовой состав членистоногих определен самим автором с помощью определителей (Великань и др., 1980; Мегалов, 1968; Осмоловский, 1976 и др.), а также идентифицирован по энтомологическому коллекционному материалу, собранному и определенному в предыдущие годы в ЗИН АН СССР.

Мониторинг состава и плотности энтомокомплексов осуществляли в течение всех вегетационных периодов в годы исследований. Учеты численности открыто живущих насекомых проводили путем подсчета особей на стационарных площадках, почвенная энтомофауна учитывалась методом почвенных раскопок, сбор и учет герпетобионтов проводили с использованием ловушек Барбера, хортобионтов - методом кошения энтомологическим сачком. Анализ зерновок на повреждение клопами-черепашками и хлебными жуками проводили согласно методики государственного сортоиспытания (1989). Сбор, выведение и хранение энтомофагов осуществляли по методике В.А. Тряпицына, В.А. Шапиро, В.А. Щепетильниковой (1982). Использовали методическе указания по учету и оценке эффективности энтомофагов (ВИЗР, 1976).

Эколого-флористические исследования проводились с использованием общепринятых методов и специальных руководств по возбудителям болезней соответствующих культур (Гойман, 1954; Ченкин, 1994; Хохряков, 1971; Чулкина, 1988).

В процессе организации и осуществления полевых опытов за основу брали общепринятые установки (Доспехов, 1985; Новожилов и др., 1986; Баталов и др., 1986; Пересыпкин и др., 1989), рекомендации ВИЗР (1976, 1978, 2003) и ВНИИЗР (1999). Размещение вариантов опытов систематическое, в один - два яруса, повторность четырехкратная. Площадь опытных делянок 100-200 мІ, учетная площадь - 50 мІ. Площадь производственных опытных вариантов по оценке различных средств и методов контроля численности вредных насекомых составляла 2-10 га. Все технологические операции при возделывании сельскохозяйственных культур выполняли согласно имеющимся зональным рекомендациям.

Биологическую эффективность защитных мероприятий против фитофагов устанавливали по формуле Аббота (Abbot, 1925). Биологическую эффективность защитных мероприятий против комплекса фитопатогенов оценивали, сопоставляя пораженность растений болезнями на обработанных и контрольных участках. Определение биологической активности почвы при использовании пестицидов определяли по двум показателям: микробиологической активности и целлюлозоразлагающей активности почвы. Определение микробиологической активности осуществляли путем помещения образцов почвы в чашки Петри с использованием искусственных питательных сред - МПА, КАА и среды Чапека. Определение целлюлозоразлагающей активности почвы выполняли методом аппликаций по проценту распада целлюлозы.

Экономическую эффективность защитных мероприятий определяли по методике Иващенко (1968). Расчеты производили в ценах, действовавших в период проведения производственных испытаний. Экспериментальные материалы обрабатывали с использованием методов вариационной статистики дисперсионного и регрессионного анализов (Доспехов, 1985; Пересыпкин и др., 1989).

3. Эколого-фаунистическая характеристика комплексов членистоногих зерновых агробиоценозов

Видовой состав членистоногих зерновых агроценозов Волгоградской области в наиболее полном объеме приводится впервые. Сбор материала осуществляли в течение 1996-2008 гг.

3.1 Таксономический состав вредных насекомых, их плотность, встречаемость, структура доминирования

Видовой состав фитофагов представлен 96 видами. Соотношение количества видов по отрядам от общего количества выглядит следующим образом: Coleoptera - 29,16%, Orthoptera - 18,75%, Diptera - 14,58%, Hemiptera - 13,54%, Homoptera - 9,37%, Lepidoptera - 10,41%, Thysanoptera - 3,13%, Hymenoptera - 2,08% (рис. 2).

Представлены данные по встречаемости и вредоносности фитофагов. Установлено, что доминирующее положение по численности особей в зерновых агроценозах Волгоградской области занимают пшеничный трипс и злаковые тли. Достаточно высока плотность популяций полосатой хлебной блошки и шведских мух.

3.2 Эколого-биологические особенности специализированных вредителей

Наиболее распространенными видами являются: Eurygaster integriceps Put., Haplothrips tritici Klurd., Phyllotreta vittula Redt., Anisoplia austriaca Hrbt., Lema melanopus L., Chaetocnema hortensis Geoffr., Chaetocnema aridula Gyll., Oscinella pusilla Mg., Mayetiola destructor Say., Cephus pygmaeus L., Schizaphis graminum Rond., Sitobion avenae F. Phorbia fumigata Meigen. для Волгоградской области сравнительно новый фитофаг, ареал распространения и вредоносности которого стремительно нарастает.

Установлена биоэкологическая специфика развития основных видов фитофагов в условиях степной и полупустынной зон Нижнего Поволжья. Представлены многолетние данные по средневзвешенной заселенности и поврежденности растений вредителями. Рассчитаны возможные потери урожая зерновых культур за период 1960-2006 гг.

Особого рассмотрения заслуживает вопрос о сумме эффективных температур (СЭТ), необходимых для развития такого опасного вредителя как клоп-вредная черепашка. Прежде всего, необходимо отметить существенные различия в приводимых отдельными исследователями величинах СЭТ. Согласно нашим многолетним данным, которые можно использовать для прогноза появления и развития черепашки в Нижнем Поволжье, перелеты клопов на поля озимых культур происходят в диапазоне СЭТ 50,9-68,8єС, яйцекладка - 70,0-166,3єС, начало отрождения личинок - 246,2-276,5єС, развитие личинок - 310-348,0єС, окрыление клопов - 512-713,2єС. Анализируя рассчитанную нами поврежденность зерна озимой пшеницы в различных ареалах фитофага в Волгоградской области, можно отметить, что наибольшая поврежденность зерна клопом характерна, как правило, для северных (Михайловский) и центральных (Городищенский, Фроловский) районов Волгоградской области. В полупустынном Заволжье численность вредителя и поврежденность зерна наименьшая.

3.3 Таксономический состав и структура полезной энтомофауны

Установлен видовой состав энтомофагов, трофически связанных с основными вредителями в течение совместного пребывания в зерновых агроценозах и выявлены наиболее эффективные в условиях данного региона виды. Набольшее число энтомофагов (71 вид) относится к отряду Coleoptera; отряд Hymenoptera включает 64 вида, Diptera - 28 видов. Шестью видами представлены отряды Hemiptera, тремя - Thisanoptera и Neuroptera, двумя - Mantoptera и Orthoptera (рис. 3).

Рисунок 2 - Соотношение отрядов фитофагов по числу видов, %

Рисунок 3 - Соотношение отрядов энтомофагов по числу видов, %

Биология теленомин детально изучена для Краснодарского края, Украины и Саратовской области, для условий Нижнего Поволжья таких данных нет. Нами установлено, что среди выводимых из яиц черепашки теленомин наиболее многочисленны Telenomus chloropus Thoms., Trissolcus grandis Thoms. и Ooencirtus telenomicida Vass. Наиболее высокая зараженность яйцекладок клопа-черепашки теленоминами наблюдалась в агроценозах лесоаграрного ландшафта. В связи с быстрым развитием теленомин во время откладки яиц черепашкой они успевают дать 3 поколения; вылет первого поколения обычно приходится на вторую половину мая, второго - начало июня, третьего - вторую половину июня. Зараженность яиц теленоминами в отдельные годы в северных районах области может достигать 80-100%, но в среднем этот показатель колеблется на уровне 15-50% (рис. 4). Максимальная гибель яиц от этих паразитов отмечается в годы с оптимальным увлажнением, в засушливые годы она значительно ниже. Регулирующая роль теленомин как широких олигофагов ограничивается недостаточной их приспособленностью к сезонному циклу основного хозяина и более узкими требованиями к факторам внешней среды. На основании анализа данных можно констатировать многолетнюю тенденцию снижения зараженности яиц клопа-черепашки теленоминами. Нами установлено, что биоценотическая роль паразитических насекомых изменяется по зонам лесозащищенного поля; с третьей декады мая по третью декаду июня больший процент зараженных яиц наблюдается в краевой зоне посева, затем теленомины, постепенно заселяя срединную часть поля, способны заражать свыше 60% поздних яйцекладок вредителя (рис. 5).

Рисунок 4 - Зараженность яиц клопа-вредная черепашка теленоминами в условиях Волгоградской области

Рисунок 5 - Динамика зараженности яйцеедами яиц клопа-черепашки на озимой пшенице в системе лесных полос (Светлоярский р-н, 1997 г.)

Двукрылые паразиты, относящиеся к сем. Tachinidae, занимают второе место после яйцеедов среди естественных врагов вредной черепашки. Нами обнаружено 3 вида мух-фазий: Phasia crassipennis F., Helomyia lateralis Meig., значительно реже встречается Alophora subcoleoprata L. Эти энтомофаги заражают в среднем 3-8% вредителя и их роль в уничтожении черепашки в условиях региона не существенна; лишь в отдельные годы в северных и центральных районах области отмечалось заражение перезимовавших клопов паразитами до 50%. В период развития черепашки в агробиоценозах зерновых культур обитает весьма разнообразная и обильная хищная фауна членистоногих: жужелицы, стафилиниды, муравьи, кокцинеллиды, златоглазки, пауки-сенокосцы и др. Пьявицу обыкновенную уничтожают личинки кокцинеллид, златоглазок, хищные жужелицы; клопы и пауки питаются яйцами и личинками младшего возраста. Личинок заражают Habrocytus sp, Lemophagus curtus Townes., Diaparsis carinifer Thoms. и Tetrastichus julis Walker. Процент зараженности паразитами личинок незначителен - 1,5-3,1%. Из пупариев шведских мух выведены паразиты личинок Eupteromalus sp., Trichomalus cristatus Foerst, Rhoptromeris sp., Coelinidea sp. Взрослые наездники присутствуют на посевах культурных злаковых на протяжении всего периода вегетации растений. Клещи (вид не определен) паразитируют на теле имаго шведских мух, иногда по 3-4 на одной особи. При выведении из пупариев гессенской мухи обнаружены Eupteromalus subaterus Riley. и Merisus destructor Say. Злаковых трипсов уничтожают хищные жужелицы, кокциннелиды, хризопы, стафилины, хищные клопы и пауки. Личинками и имаго питаются Aeolothrips fasciatus L., Melanthrips sp. и Ripidothrips sp. Специфическим паразитом стеблевых хлебных пилильщиков является наездник Collyria coxator Vill., зараженность им личинок пилильщиков достигает 16-40%. Однако, заражая пилильщика в фазе яйца, коллирия вызывает гибель личинок, когда они уже заканчивают питание, не оказывая влияние на численность вредителя в этом же году. Основными энтомофагами злаковых тлей, помимо златоглазок и кокцинеллид, являются афидииды Aphidius ervi Hal., A. аvenae Hal., Praon volucre Hal. Тлями могут питаться также жужелицы и пауки. Наибольшее значение в подавлении численности тлей имеют кокцинеллиды, личинки мух-сирфид. Доминирующее положение среди кокцинеллид занимает Coccinella semtempunctata L., субдоминирующее - Coccinulla quatuordecimpunctata L., среди мух-сирфид наиболее часто встречаются Syrphys corollae и Syrphys ribesii L.

3.4 Экологическая структура энтомофаунистических сообществ

Лидирующее по количеству видов место среди экологических групп насекомых зерновых агроценозов принадлежит энтомофагам - 191 вид, или 61,72% от общего состава энтомокомплекса и фитофагам - 96 видов, или 33,10%. Наиболее представленными группами среди растительноядных видов являются листогрызущие и сосущие вредители генеративных органов - по 26 видов (27,08% от общего количества фитофагов). К вредителям внутристеблевым и повреждающим корневую систему относится по 14 видов, что составляет 14,58%. Несколько меньше видов относится к грызущим вредителям генеративных органов - 10 видов, или 10,41%. Минеры (минирующие мухи) составляют 6,25% от общего количества фитофагов. Небольшую представленность имеет группа сапрофагов и некрофагов, ее участие в составе энтомокомплексов не превышает 1,72% от общего состава комплекса. Доля прочих видов также незначительна - 3,44%.

3.5 Фенология развития основных вредителей и их энтомофагов

Приведены многолетние фенологические даты развития некоторых специализированных вредителей в период 1965-2008 гг. с указанием сроков начала и массового прохождения тех или иных фаз развития, среднемноголетних сроков и крайних отклонений от них (ранних и поздних). Составлены фенологические календари развития основных видов фитофагов и энтомофагов, представлена фенологическая информация о сроках развития клопа-вредная черепашка и ее паразитов. Определение синхронности развития вредных и полезных видов помогает предвидеть интенсивность влияния энтомофагов на выживаемость, активность фитофагов и, следовательно, спрогнозировать динамику их численности и вредоносности.

3.6 Этапы формирования и изменения энтомокомплексов в период онтогенеза растений

Анализ количественной структуры фаунистического сообщества показывает, что по мере роста и развития зерновых культур происходит увеличение числа насекомых в стеблестое агроценозов. Максимального значения плотность комплекса достигает в фазу молочно-восковой спелости зерна. Ход сезонной динамики численности насекомых разных экологических групп не совпадает (рис. 6, 7). Так, начало активности пшеничного трипса приходится на фазу трубкования, далее происходит резкий подъем плотности его популяции. Наиболее высоких значений этот показатель достигает в фазу колошения. Аналогичная тенденция характерна и для других фитофагов с ротовым аппаратом колюще-сосущего типа. Исключение составляют хлебный клопик и клоп-вредная черепашка, максимальная плотность популяций которых совпадает с фазой цветения и налива зерна.

Рисунок 6 - Динамика численности основных вредителей на озимой пшенице

Рисунок 7 - Динамика численности энтомофагов на посевах озимой пшеницы

У хищных насекомых выраженный подъем плотности популяций зафиксирован в фазу трубкования, затем происходит некоторое снижение численности, но в конце фазы колошения количество их начинает возрастать и максимум обилия приходится на период налива зерна. Подъем численности популяций паразитических насекомых начинается с фазы трубкования, а абсолютное обилие их наблюдается в фазу цветения. Своеобразный ход динамики численности отмечен для пауков. С начала периода вегетации и до фазы колошения (включительно) наблюдался рост численности этих представителей полезной фауны. Кульминация данного процесса совпадала с фазой молочно-восковой спелости зерна, после чего доля их в ценозе резко сокращалась. При планировании и проведении активных защитных мероприятий необходимо учитывать особенности динамики численности вредного и полезного комплекса. Так, истребительные мероприятия против вредной черепашки в целях сохранения полезной энтомофауны следует проводить в фазу молочной спелости пшеницы, когда основная масса яйцеедов не подвергается действию пестицидов благодаря внутреннему паразитизму.

3.7 Многолетняя динамика численности вредителей

Представлены данные по зараженным и обработанным площадям зерновых культур в Волгоградской области за период 1960-2008 гг., проанализирована многолетняя динамика численности специализированных вредителей, которая носит волнообразный характер, где подъемы численности чередуются с депрессиями. В литературе давно обсуждается вопрос о возможности использования показателей солнечной активности в качестве одного из критериев для прогноза массовых размножений насекомых. Однако строить прогноз с учетом минимума или максимума солнечной активности весьма рискованно. В проведенных нами исследованиях коэффициент корреляции между показателями чисел Вольфа и динамикой популяции вредителей зерновых культур оказался не существенен. В последние годы наблюдается увеличение плотности заселения посевов зерновых культур полосатой хлебной блошкой, хлебными жуками, злаковыми мухами. Средневзвешенная численность пьявицы, злаковых тлей в настоящее время невелика, хозяйственное значение вредители имеют лишь на отдельных полях.

4. Эколого-фаунистическая характеристика комплексов членистоногих горчичных агробиоценозов

Видовой состав членистоногих горчичных агроценозов Волгоградской области в наиболее полном объеме приводится впервые. На рис. 8, 9 представлено процентное соотношение отрядов фитофагов и энтомофагов по числу видов.

Рисунок 8 - Соотношение отрядов фитофагов по числу видов, %

Рисунок 9- Соотношение отрядов энтомофагов по числу видов, %

4.1 Таксономический состав вредных насекомых, их плотность, встречаемость, вредоносность, структура доминирования

В результате проведенных маршрутных исследований в период 1996-2008 гг. нами обнаружено 103 вида растительноядных насекомых. Доминирующим видом является Plutella maculipennis Curt. - 44,93% от общей численности массовых видов, субдоминирующими - Phyllotreta sp. (14,10%), Meligethes aeneus L. (13,50%), Euridema sp. (12,92%). Наименее малочислен Athalia colibri Christ. - 3,53%.

Соотношение количества видов по отрядам от общего количества выглядит следующим образом: отряд Coleoptera - 47,57%, Orthoptera- 17,47%, Hemiptera - 14,56%, Lepidoptera - 10,67%, Diptera - 5,82%, Homoptera - 1,94%, Thysanoptera - 0,97%, Hymenoptera - 0,97%.

В работе представлены данные о встречаемости фитофагов, их вредоносности, относительном обилии и плотности в горчичных агроценозах.

4.2 Эколого-биологические особенности основных вредителей

Установлена биоэкологическая специфика развития основных видов фитофагов в условиях степной и полупустынной зон Нижнего Поволжья. Представлены данные по средневзвешенной заселенности и поврежденности растений вредителями за период 1960-2008 гг. В условиях Нижнего Поволжья наибольший вред горчице сарептской наносят Phyllotreta sp., Euridema festiva L., Colaphellus hofti Men., Plutella maculipennis Curt., Athalia colibri Christ. К второстепенным вредителям можно отнести Meligethes aeneus L., Brevicoryne brassicae L., Pieris brassicae L. и др. Однако это разделение чисто условно, т.к. в отдельные годы менее вредные насекомые могут размножаться в больших количествах и принести посевам горчицы значительный урон.

Крестоцветные блошки относятся к числу самых опасных вредителей, которые при соответствующих погодных условиях могут за 2-3 дня уничтожить всходы горчицы на больших площадях. Можно отметить большую амплитуду колебаний поврежденности растений по годам и некоторую периодичность между волнами поврежденности в среднем в 4 года (рис. 10).

Рисунок 10 - Поврежденность растений горчицы сарептской крестоцветными блошками, %

Рисунок 11 - Соотношение видов крестоцветных блошек в агроценозах горчицы сарепской (сухостепная зона светло-каштановых почв), %

Нами отмечено, что различные виды блошек по территории Нижнего Поволжья распределяются неодинаково. Так, Phyllotreta diademata Foudr. и Ph. schreineri Jacobs. являются наиболее многочисленными в южных районах видами, тогда как Ph. atra F., Ph. nemorum L. и Ph. crucifera Goeze. распространены на всей территории. Примерное соотношение видов представлено на рис. 11.

Экономический порог вредоносности крестоцветных блошек в условиях Нижнего Поволжья составляет 5 экз./мІ при заселении 10% растений. Согласно нашим исследованиям, в период 1999-2001 гг. жуки при средней численности 7 экз./мІ, максимальной - до 19 экз./мІ приводили на вариантах без защитных мероприятий к снижению площади листовой поверхности в период всходы-стеблевание в среднем на 19,2%, что практически не снижало урожайность культуры по сравнению с вариантами, обработанными инсектицидами. Разница в урожайности между этими вариантами составляла в среднем 0,02-0,05 т/га. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о пересмотре уровня ЭПВ для этих вредителей в сторону увеличения или рассматривать в качестве показателя, свидетельствующего о необходимости проведения защитных мероприятий повреждение 20-25% листовой поверхности. При этом, безусловно, необходимо учитывать динамику численности и активности жуков, которая во многом определяется погодными условиями, складывающимися в период их вредоносной деятельности.

Комплекс вредителей горчицы сарептской обусловливал снижение урожайности культуры в среднем за годы исследований на 31,6-56,2%. Повреждения листового аппарата растений приводило к снижению содержания жирного масла в семенах на 4,3%. Особенно сильно понижался процент жира в семенах при повреждении верхнего яруса листьев. На вариантах с проведением защитных мероприятий против вредителей, повреждающих культуру до фазы бутонизации, масличность семян была на уровне 38,42%, а на вариантах с защитой против фитофагов на протяжении всего периода вегетации масличность семян достигала значения 39,55%.

4.3 Таксономический состав и структура полезной энтомофауны

Нами зарегистрировано 212 видов энтомофагов, обитающих в посевах горчицы сарептской, в том числе 11 видов паукообразных и 201 вид хищных и паразитических насекомых. Несомненно, что при дальнейших исследованиях список может быть существенно пополнен. Наибольшее число видов энтомофагов (84) относится к отряду Hymenoptera; отряд Coleoptera включает 78 видов, Diptera - 21 вид, Hemiptera - 11. Несколькими видами представлены отряды Neuroptera, Mantoptera, Orthoptera.

Установлен видовой состав энтомофагов, трофически связанных с основными вредителями, выявлены наиболее эффективные для биоконтроля виды. Из гусениц и куколок капустной моли выведены паразиты: Nitobia fenestralis Holmgr., N. chysostictos Gmel., Netelia sp., Exetastes cinctipes Retz., Phaeogenes plutellae Kurd., Itoplectis sp., Diadegma sp., Campoletis sp., Apanteles sessilis Bouc., A. plutellae Kurd., A. congestus Nees., Diospilus sp., Pteromalus puparum Sven., Eupteromalus sp., Eu. peregrinus Gracham., Eu. nidulans Thoms., Tetrastichus sp. Доминирующим по численности видом является Nitobia fenestralis Holmgr., составляющий 90,1-96,0% от общей численности выведенных паразитов. Все остальные виды практически не имеют хозяйственного значения. На гусеницах капустной и репной белянок паразитирует Apanteles glomeratus L., а на куколках - Pteromalus puparum Sven. Апантелес способен заражать до 45% гусениц белянок, отрождающихся из первых яйцекладок, однако во время массового развития в середине июня зараженность гусениц паразитом снижается до 5-7%. Птеромалюс в разные годы заражает от 3 до 34% куколок капустной белянки. Яйца и личинки крестоцветных клопов уничтожают жужелицы, сверчки, хищные клопы. Из насекомых, паразитирующих на крестоцветных клопах, нами обнаружены виды из семейства Scelionidae: Trissolcus viktorovi Kozl., T. drandis Thoms., T. festivae Vikt., T. chlorops Thoms., Telenomus eurydema Vas. Пестрая фазия (Clytiomyia continua Panz.) паразитирует на клопах в течение всего вегетационного сезона, однако зараженность ею хозяина не превышает 2%. На рапсовом пилильщике паразитируют Perilampus italicus Fabr., P. splendidus Darm., Cleptus semiaratus L., Monoblatus brachyacanthus Gmel. из семейства Ichneumonidae. Зараженность личинок пилильщика паразитами может достигать 87-90%. Комплекс энтомофагов, уничтожающих капустную тлю, многочисленен и включает хищных жужелиц, клопов, мягкотелок, сирфид, кокцинеллид, златоглазок, афидиид и др. В полевых условиях среди колоний капустной тли встречалось до 38% мумифицированных особей, из которых выведены Diaertriella rapae MґInt., Aphidius matricariae Hal., A. ervi Mal. Личинки Praon simulans Prov. не образуют классическую мумию; каждая из них плетет кокон под пустой шкуркой тли, в котором и окукливается.

Сохранение и активизация природных популяций энтомофагов приобретают чрезвычайно большое значение в регулируемых экосистемах. Им необходимо уделять больше внимания, определять значение их на конкретных посевах, контролировать их численность наряду с динамикой численности вредных насекомых, в ограничении распространения которых они в ряде случаев могут иметь решающее значение. Так, например, ежегодно, в связи с активной деятельностью афидофагов отменяются истребительные мероприятия в Волгоградской области на площади от 4 до 125 тыс.га.

...