Биоэкологическое обоснование фитосанитарной оптимизации агроэкосистем Юго-Востока Центрального Черноземья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Биоэкологическое обоснование фитосанитарной оптимизации агроэкосистем Юго-Востока Центрального Черноземья

Специальность: 06.01.11 - защита растений

На правах рукописи

Лаптиев Александр Борисович

Санкт-Петербург, 2008

Работа выполнена в ГНУ НИИСХ ЦЧП имени В.В. Докучаева РАСХН и Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений РАСХН.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Зубков Аркадий Федорович.

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Академик РАСХН Новожилов Капитон Васильевич

Доктор биологических наук Радченко Евгений Евгеньевич

Доктор биологических наук, профессор Илларионов Александр Иванович

Ведущее учреждение: ФГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений.

Защита состоится « » 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д-006.015.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений по адресу:

196608, Санкт-Петербург - Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений.

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Г.А. Наседкина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Исторически состояние защиты растений в нашей стране в значительной степени было сопряжено со стратегическим уровнем развития земледелия в полном его проявлении - от воздействия на пахотный горизонт до конкретного набора агрономических мероприятий по возделыванию отдельных культур. При этом в своей непрерывности процесс преодолел реализацию ряда крупных и довольно контрастных (внедрение интенсивных технологий возделывания, адаптивно-ландшафтная система земледелия) этапов становления теории и практики земледелия в организации сельскохозяйственного производства.

На этом фоне в Центральном Черноземье основой растениеводства все же оставались положения классической агрономии. Все организационно-экономические перестройки и агротехнические изменения и усовершенствования в зоне имели фундаментальное связывающее звено, в качестве которого неизменно выступал севооборот. В оперативном плане он располагает в местных условиях практически одним из самых полных наборов культур для полеводства центральных регионов страны. В плане общей стратегии растениеводства роль севооборотов заключается в формировании экологической устойчивости агроландшафта, поскольку их границы часто совпадают с границами природно-антропогенных ресурсовоспроизводящих и средообразующих экосистем. Все это в совокупности гарантированно обеспечивает выполнение севооборотом роли главного элемента агротехнической защиты растений и базы для реализации возможностей других ее методов.

Смена направлений в полеводстве сопровождалась, как правило, общим отставанием биоценологической информированности о процессах в агроэкосистемах и нечетким прогнозом последствий реформирования. Та же самая проблема имела место при введении интенсивных технологий возделывания культур в 1980-е годы и стоит в настоящее время в условиях адаптивно-ландшафтной системы земледелия.

Возникла острая необходимость в пополнении материалов по диагностике фитосанитарной обстановки и протекающих в посевах продукционных процессов. В то же время без выполнения мониторинговых и диагностических действий невозможно совершенствование самой защиты растений, существенная роль в структуре которой по-прежнему сохраняется за использованием химических средств. Причем последнее в современном биорегуляторном понятии должно основываться исключительно на формировании регионального ассортимента препаратов.

В результате на базе НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева проведено 20-летнее биоценологическое сопровождение природных изменений в условиях интенсивной и адаптивно-ландшафтной систем земледелия в в регионе с учетом последствий экономических трансформаций. Все работы выполнены в 1986-2007 годах в рамках государственных комплексных научно-технических программ и планов ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева и в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований. Они проводились совместно с земледельческими, технологическими и селекционными подразделениями института при сотрудничестве с лабораторией агробиоценологии ВИЗР.

Цель и задачи исследований. Биоэкологическое обоснование целесообразности использования приемов защиты растений в технологиях возделывания полевых культур с учетом выявленных тенденций формирования комплексов вредных объектов в агроэкосистемах юго-востока Центрально-Черноземной зоны в целях оптимизации фитосанитарной обстановки в условиях адаптивных систем земледелия.

В задачи работы входило получение новых фундаментальных знаний о биоценозах и фитосанитарном состоянии посевов сельскохозяйственных культур, а также разработка методологических подходов к использованию химических средств защиты растений в севооборотах региона.

В процессе разработки проблемы изучались следующие вопросы:

- характеристика фитосанитарных параметров типичной севооборотной агроэкосистемы в многолетней динамике видового состава фитофагов, болезней и сорно-растительного компонента ценозов основных культур;

- формирование комплексов вредных объектов при замене в агроэкосистеме или введении в нее новых культур (динамичность севооборота), изменении приемов агротехники и в разных типах агроландшафта;

- влияние сопредельных экосистем (искусственных лесных насаждений) на фитосанитарную обстановку в севообороте;

- контроль устойчивости к проблемным вредным объектам сортов и селекционных образцов зерновых и зернобобовых на искусственных и провокационных фонах с целью формирования региональной коллекции исходного материала;

- обоснование подходов к эффективному управлению численностью вредных организмов при рациональном по эколого-экономическим критериям применении химических средств защиты растений в технологическом процессе возделывания культур в севообороте с оптимизацией их ассортимента;

- определение уровня вреда от доминирующих и малоизвестных в регионе видов фитофагов.

Научная новизна. В юго-восточном регионе Центрального Черноземья выявлены тенденции формирования и изменения фитосанитарного состояния целостного севооборота в условиях трансформации системы земледелия.

Установлена степень влияния элементов зональных вариантов технологий возделывания культур в процессе их совершенствования на численность популяций вредителей и развитие болезней. При этом процессы формирования фитосанитарной обстановки в посевах впервые изучались и оценивались в масштабе относительно устойчивой и длительное время функционирующей системы, каковой выступает севооборот.

Определен состав групп вредителей и болезней по экологической значимости, прослежена динамика их развития за длительный период времени. Показано, что в юго-восточном регионе ЦЧЗ с высоким уровнем агрофитомелиорации и севооборотного землеустройства сложилась устойчивая фитосанитарная обстановка даже в условиях кардинальных изменений в системе земледения. Наряду с этим установлены разовые размножения отдельных вредоносных видов, а также изменение состава малозначимых объектов.

Впервые проведена многолетняя комплексная диагностика и дана биоценотическая характеристика состояния почвенной мезофауны в пахотном горизонте севооборотной системы.

Определен состав группы новых и малоизвестных вредных объектов и установлены биоэкологические и фенологические аспекты их жизнедеятельности.

Конкретизирована вредоносность ряда доминантных (хлебные жуки, стеблевые хлебные пилильщики, гороховые зерновка и плодожорка, стеблевой мотылек) и малоизвестных (афидофауна на подсолнечнике, пятиточечный долгоносик) видов фитофагов в различающихся, в том числе и агроландшафтных, условиях.

Показано, что в севооборотных экосистемах общего зернопаропропашного назначения удовлетворительное фитосанитарное состояние посевов большинства культур обеспечивается саморегуляцией. В то же время на такой культуре, как горох, постоянно возникает необходимость прибегать к химическим средствам защиты.

Выделен набор образцов зерновых и зернобобовых культур, перспективных для использования в селекции на устойчивость к ряду вредоносных объектов. Разработаны рекомендации и схема испытания сои на устойчивость к вредителям и болезням.

Созданы методологические предпосылки фитосанитарной оптимизации агроэкосистем Центрального Черноземья с использованием технологии защиты растений и учетом саморегуляции адаптивных севооборотов.

Испытаны и предложены для наиболее значимых операций технологии защиты растений препараты, обеспечивающие в местных условиях высокую биологическую эффективность. Они рекомендованы для включения в формируемый региональный ассортимент ХСЗР.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. На юго-востоке Центрального Черноземья широкое использование севооборотов обеспечивает устойчивую фитосанитарную обстановку, сдерживая критические ухудшения ситуации. Дестабилизирующие изменения вызывают только вредные виды, входящие в переходный фонд в данной агроэкосистеме (сорные растения) и новые для региона.

2. Выявленные в результате многолетнего мониторинга тенденции формирования и изменения фитосанитарного состояния в агроценозах культур, мезофауне пахотном горизонте полей и контактирующих с посевами лесополосах.

3. Концептуальное положение по фитосанитарной оптимизации агроэкосистем путем совершенствования элементов технологий возделывания культур в региональном адаптивном земледелии и разработке технологий защиты растений отдельных культур и севооборотных систем, включающих комплексный фитосанитарный мониторинг, биоценологическую диагностику состояния посевов, агротехнические приемы и химический контроль вредных объектов.

4. Фитосанитарная оценка используемых в регионе и разрабатываемых элементов технологий возделывания основных культур севооборота и динамических изменений в севообороте.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

В результате 20-летнего мониторинга состояния биоценозов культур создана база данных по фитосанитарной обстановке в полевых севооборотах юго-востока Центрального Черноземья и оценены её трансформации в том числе и в условиях динамического (введение новых культур) изменения состава агроэкосистемы. Её содержание может быть использовано при организации защиты посевов от любых присутствующих в регионе вредных объектов. Одновременно она является биоэкологической характеристикой технологий возделывания культур.

Исходя из этой методологии, основная масса применяемых в зоне и разрабатываемых элементов технологий возделывания культур сопровождается предписаниями по оптимизации фитосанитарного состояния посевов. Они уже вошли в рекомендации по возделыванию в ЦЧЗ озимой пшеницы, ржи, сои, гороха и рациональному применению удобрений, а также составили методическую основу к руководству по испытанию селекционного материала на искусственных фонах.

Непосредственное практическое значение работы состоит и в том, что оптимизированы методики учета зимующего запаса насекомых в лесополосах и афидофауны на подсолнечнике; выявлен целый набор малоизвестных в зоне фитофагов и установлены аспекты их жизнедеятельности и вредоносность. Кроме того классифицировано наличия повреждений у растений по источникам воздействия (насекомые, болезни или аномалии в погоде); конкретизирован иммунологический статус материала, используемого в местной селекции.

Ограничен круг объектов для обязательного мониторинга и накоплен научно-производственный опыт контроля фитосанитарного состояния посевов.

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена непосредственно автором в результате проведения полевых опытов, наблюдений и учетов в агроэкологических и селекционных стационарах НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева, производственных посевах ОПХ института и хозяйств Воронежской области. Автору принадлежат постановка проблемы и направлений исследования, разработка программы и составление планов проведения опытов, анализ экспериментальных данных, научные положения, выводы и рекомендации.

В выполнении экспериментальных работ на определенных этапах принимали участие сотрудники (Е.И.Велибекова, Л.Н.Бондарева, Е.Д.Чернышова, В.Г.Дедяев) лаборатории иммунитета и защиты растений, которой автор руководит последние 8 лет, других подразделений института (Ю.Д.Сыромятников, Е.Т.Шарапов и др.), а также ВИЗР (А.М.Шпанев, С.В.Голубев). Все они являются соавторами ряда опубликованных работ, и автор выражает им глубокую благодарность за состоявшееся сотрудничество и оказанное содействие.

Апробация работы. Материалы, касающиеся темы и основных положений диссертации, доложены и обсуждались на научно-практических конференциях "Повышение эффективности агропромышленного производства" (Саратов, 1989) и XVI ВНИИМК (Краснодар, 1990); Республиканской научно-технич. конфер. "Освоение интенсивных технологий возделывания зерновых культур" (Волгоград, 1990), координационном научно-методич. совещ. "Состояние систем земледелия, повышение их продуктивности и экологизации при различных формах хозяйствования" (Чакино, 1993), научно-практич. конфер. "Фитосанитарная ситуация на посевах с.-х. культур юга России и экологизация систем защиты растений" (Краснодар, 1998), Всероссийском координац. совещ. по защите растений (СПб., 2000), Всероссийской научно-практич. конфер. "О развитии систем земледелия в ЦЧЗ в свете учения В.В.Докучаева" (Каменная Степь, 2002), Всероссийском координац. совещ. "Разработка биотически управляемых, устойчиво развивающихся агроэкосистем на основе интегрированной защиты растений с.-х. культур" (СПб., 2003), научно-практич. конфер. "Решение экологических проблем при производстве с.-х. продукции" (Белгород, 2004), региональной конфер. "Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ" (Каменная Степь, 2004), Международной научно-практич. конфер. "Химический метод защиты растений: состояние и перспективы повышения экологической безопасности" (СПб., 2004), Втором Всероссийском Съезде по защите растений "Фитосанитарное оздоровление агроэкосистем" (СПб., 2005), на ученых советах НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева и методических комиссиях ВИЗР.

Публикации. Автором лично и с его участием опубликована 61 работа, в том числе по теме диссертации - 51, из которых в изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК РФ - 7, в других журналах и научных сборниках - 33, в виде рекомендаций - 10 и одна монография.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 2 обзорных и 5 рабочих глав, выводов, предложений сельскохозяйственному производству и селекционной практике. Текст изложен на 325 страницах (общий объем 385), содержит 73 таблицы и иллюстрирован 33 рисунками. Список используемой литературы включает 489 наименований. Приложения составляют таблицы и документы о производственном внедрении результатов.

Севооборот - основа фитосанитарного благополучия агроэкосистем юго-востока Центрального Черноземья (обзор литературы).

Исследования и практика со всей очевидностью подтверждают, что только введение и освоение научно обоснованных севооборотов позволяет рационально использовать землю, получать наибольшую эффективность при выполнении всего комплекса агрономических мероприятий в земледелии: сорта, обработка почвы, удобрения, меры по защите растений от сорняков, вредителей и болезней (Воробьев, 1978; Вострухин и др., 1990).

Формирование взглядов на фитосанитарную роль севооборота и элементов агротехники.

Основой становления и развития севооборотов и их систем в хозяйствах зоны всегда считалось наличие широкого спектра возделываемых культур. Что, по мнению М.Г.Павлова, высказанного им еще в 1838 году, является "первым правилом для составления севооборотов".

Факторы, в целом вызывающие чередование культур, уточнил профессор С.С.Захаров (1970).

К первой их группе он относит биологические, в том числе отношение культурных растений к вредителям, возбудителям болезней и сорнякам.

Современное отношение защиты растений к севообороту определяется тем, что среди агротехнического метода он по-прежнему остается важнейшим агробиологическим приемом, а определение его структуры входит в стратегический уровень управления производством с обязательным учетом и научным обеспечением аспектов фитосанитарии (Вострухин и др., 1990; Сидоров, Зезюков, 1993; Вилкова,Танский, 1994; Левитин и др., 1999; Шпаар и др., 2000).

История развития и современное состояние проблемы борьбы с вредными объектами в агроэкосистемах Центрального Черноземья.

Фаунистические изыскания, необходимые для определения состава местных агроценозов, были начаты еще до 1930 года прошлого столетия. В 1935 году группа ученых под руководством А.В.Знаменского проводила здесь полевые исследования уже с целью разработки системы защиты полевых культур от вредителей и болезней.

Считалось, что предложенная в итоге схема может быть использована как типовая в черноземных областях страны, так как в Воронежской области есть почти все вредные виды ЦЧЗ, способные нанести убытки.

В предполагаемой системе должны были использоваться комбинации, которые направлены на предупреждение появления вредителей и болезней, на ликвидацию вредных видов, на уменьшение их вредоносности, на ухудшение условий существования вредителей.

Заметим, что данные положения практически сохранили основополагающее значение в защите растений и совершенствовании севооборотов и в современном сельскохозяйственном производстве.

В то же время регулярные изменения агроэкологического плана в земледелии должны обеспечиваться постоянной корректировкой их содержания.

вредоносность хлебный жук фитосанитарный

Условия проведения и методы исследований

Место и условия проведения

Основная часть исследований проведена на землях, входящих в состав особо окультуренной территории под общим названием "Каменная Степь" (полевой стационар и ОПХ НИИСХ ЦЧП имени В.В.Докучаева). Приводится описание природно-климатических условий Каменной Степи и всего юго-востока (Воронежская, юг Белгородской и Тамбовской областей) Центрального Черноземья.

В 1986-1995 годах исследования проводились в 8-польном севообороте в условиях интенсивных технологий возделывания с чередованием культур: черный пар, озимые (пшеница и рожь в одном поле), кукуруза на зерно, ячмень, горох, озимые (пшеница, рожь, тритикале), подсолнечник и просо. Общая территория (поля по 8 га) составляла 67 га. Она с трех сторон была окружена лесополосами 35-40 летнего возраста. Внутри полей размещались трехфакторные опыты. Они включали различающиеся способы основной (плоскорезная, вспашка) обработки почвы, несколько фонов (без внесения удобрений; NPK1 - рекомендованный в зоне уровень; NPK2 и NPK3 - из расчета на заданную прибавку и планируемый урожай) удобренности и перспективные на тот период схемы мероприятий, в том числе защитные приемы, по уходу за посевами. Площади делянок на первых двух уровнях у культур сплошного сева составляли 50-144 м2, у пропашных - 160-180 м2, на последнем - 25 м2.

С 1996 года диагностикой были одновременно охвачены два севооборота, расположенные в различных ландшафтных условиях, наиболее характерных для региона. Первый из них занимает равнинный участок и в последствии стал прототипом агроэкологического стационара "Каменная Степь" благодаря совместным работам с лабораторией агробиоценологии ВИЗР. Второй был расположен на фоне склонно-ложбинного рельефа с преобладанием уровней в 3.

Исследовательские работы проведены на фоне 20-летних изменений погодного фактора, что повышает универсальность выводов и предполагает возможность распространения их на весь регион.

Материалы и методика исследований

Изучением охвачены биообъекты, составляющие в севообороте основу полевых ценозов: фитофагов, энтомофагов, болезней и сегетальной растительности. Особое внимание уделялось агроценозам недавно возделываемых (соя и тритикале) в местных условиях культур и вредным объектам, проявившимся в посевах в последнее время или малоизвестным в зоне.

Из хозяйственно определяющих элементов объектами фитосанитарной оценки на разных этапах становились способы основной обработки почвы, фактор наличия удобрений, сорта, агроландшафтные разности и химические средства защиты растений.

Методическую основу работы составили полевые методы эколого-фаунистических исследований с наблюдениями и учетами, охватывающими весь период вегетации культур, ротации севооборотов или их звеньев. Они дополнялись обследованиями подстилки лесополос и почвенными раскопками на площадках 50х50 см в количестве не менее 12 штук на поле.

При необходимости диагностические действия (анализы сноповых и семенных образцов, фаунистического материала) осуществлялись и в лабораторных условиях. Использовались общепринятые в защите растений и агробиоценологии методики, широко проверенные исследователями и опубликованные в методической литературе ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИЗР и ВНИИБЗР. Базовым был принцип синхронных учетов объектов в одних и тех же точках полей.

Биологический контроль за культурными растениями осуществлялся на основе методики Ф.М.Куперман (1962), по шкале цифровых индексов Цадокса (1974, 1997) и словесным шкалам (Шпаар, 2000; Рекомендации ВНИИФ, 2002).

Контроль видовой принадлежности насекомых проводился на образцах, ранее (1984-1986 гг.) составленной автором коллекции с подтверждением ее экспонатов специалистами ЗИН (В.И.Катаев, А.Г.Кирейчук), Воронежского ГУ (К.В.Скуфьин, В.Б.Голуб), ВИЗР (Г.И.Дорохова) и ВНИИЗР (Д.А.Колесова).

Испытание сортообразцов на устойчивость к болезням и скрытостеблевым вредителям проведено на специальном участке с использованием общепринятых, а также модифицированных и разработанных непосредственно в институте, средств и методик. Все они представлены в методическом и практическом руководстве по созданию исходного материала (Лаптиев и др., 2006).

Оценка вредоносности выполнена в основном на аутэкологическом уровне по результатам сравнительного анализа количественных показателей продуктивности поврежденных и неповрежденных растений. По материалам оценок рассчитывался коэффициент вредности:

К,% = 100[(a - b)/а]

где а - продуктивность неповрежденных растений; b - то же поврежденных.

Оценку биологической эффективности ХСЗР проводили в мелкоделяночных (25-50м2, протравители - 5м2) опытах с использованием базовых методик по испытанию гербицидов (М., 1981), фунгицидов и протравителей (М., 1985), инсектицидов (М., 1986; СПб., 2004).

Полученные экспериментальные данные обработаны статистическими методами с помощью прикладных программ для персональных компьютеров.

Биоэкологические основы совершенствования защиты растений в ЦЧЗ.

Состав и экологические основы формирования комплексов вредных объектов на культурах полевых севооборотов.

Изучение многолетней динамики развития вредных объектов показало, что состав видов-доминантов на озимой пшенице и ржи по сезонно в разном соотношении включал хлебных блошек, красногрудую пьявицу, остроголового клопа, вредную черепашку, стеблевых хлебных пилильщиков, злаковых тлей, пшеничного трипса, хлебных жуков, мучнистую росу, бурую ржавчину, септориоз и корневые гнили. Состав фитофагов на ячмене соответствовал таковому на пшенице и дополнялся головневыми инфекциями и листовыми (темно-бурая, сетчатая) пятнистостями. На посевах гороха чаще вредили клубеньковые долгоносики, брухус и гороховая плодожорка, гороховая тля, гороховый трипс и капустная совка, аскохитоз и корневые гнили. Кукуруза подвергалась воздействию шведской мухи, цикадок, полосатой хлебной блошки, тлей, стеблевого мотылека и пузырчатой головни. Причем практическое значение имели только два последних объекта. Основными объектами в посевах проса были головня и личинки мотылька. Всходы подсолнечника ежегодно повреждались жуками песчаного медляка, обыкновенного и серого свекловичного долгоносиков, растения - белой гнилью и клопами с преобладанием полевого.

Определены две основные группы фитофагов и болезней, одной из которых свойственно постоянное проявление в многолетней динамике, а в другую включены объекты с частыми колебаниями плотности популяций и эпифитотийным характером в развитии. В отдельную группу выделены малоизвестные не только на юго-востоке, но и в целом по ЦЧЗ вредные виды.

Фитосанитарное значение искусственных лесонасаждений.

Оценена роль сопредельных с севооборотом экосистем в сохранении важнейших видов насекомых. Лесополосы способствуют концентрации насекомых в краевой полосе посевов и являются основным местом резервации в осенне-зимний сезон для многих полевых обитателей. Полученные данные указывают на периодическую гибель зимующего в опаде запаса насекомых, в частности имаго вредной черепашки и божьих коровок, обусловленной среди прочих причин и последействием инсектицидных обработок полей.

Выявлены особенности в распределении по территории лесополос основных зимующих видов насекомых (таблица 1).

Таблица 1 - Распределение зимующего запаса энтомологических объектов в подстилке опушек лесополос (1987-1989)

Объекты	Средняя,экз./м2	Плотность заселения (экз./м2) по экспозициям
		южной	северной	восточной	западной	внутрипосадок
Клоп черепашка	5,2±1,2	13,0±3,2	1,9±0,5	5,3±1,5	5,8±1,1	1,1± 0,4
Божьи коровки	3,7±0,7	5,8±1,6	1,2±0,4	3,0±0,6	5,8±1,0	2,1±0,5

На их базе при полевых обследованиях достаточно ограничиться (достоверность не ниже уровня P0,95) тестированием плотности популяций на опушках восточной экспозиции.

Биоэкология особо вредоносных представителей доминантной группы объектов.

Осуществляемый ”жесткий” фитосанитарный мониторинг агроэкосистем юго-востока Центрально-Черноземной зоны указывает на некоторые изменения хода популяционной динамики мобильных представителей доминантной группы вредных объектов.

Хлебные жуки (жук кузька, крестоносец и красун) в последние 5-6 лет постоянно входят в состав доминантной группы фитофагов на посевах всех зерновых культур. Их личинки в пахотном горизонте часто преобладают над другими видами. Так, в зернопропашном севообороте в 2001-2003 годах личинки хлебных жуков составляли 46,8% мезофауны против 10,9% проволочников, 15,6% имаго и личинок жужелиц, 18,8% многоножек и 7,9% других видов. В учетах идет постепенное нарастание плотности популяции красуна - с 13,2 до 24,6%, что отчасти нарушает обычную двухгодичную цикличность в повышении численности хлебных жуков. На их динамику оказывают влияние также агротехнические мероприятия - минимализация по количеству и глубине обработок почвы, смещение зяблевой вспашки на поздне-осенние сроки. Размещение хлебных жуков по посевам озимых имеет выраженный очаговый характер. Причем очаги чаще располагаются напротив разрывов в лесополосах (до 40-60 жуков/м2) и со стороны прилегающих к балкам, участков. В агроландшафтном плане для вредителя более предпочтительными являются севообороты, расположенные на равнинных массивах - плотность жуков и личинок здесь в 2-6 раз выше (рисунок 1).

Рисунок 1 - Численность (экз/м2) имаго хлебных жуков (1 и 2) на озимой пшенице и личинок (3 и 4) в среднем по севообороту весной на равнинном (1 и 3) и склонно-ложбинном (2 и 4) агроландшафтах

Вредоносность хлебных жуков состоит из прямых потерь урожая озимых зерновых культур в виде поеденных и опавших на поверхность почвы зерен. Жук способен уничтожить 8-10 зерновок тритикале, 27-34 - пшеницы и 19-22 - ржи.

Наибольшие потери выбитых зерен в посевах пшеницы - 11 кг/га при плотности жуков 1 экз./м2 (сорта Тарасовская 29, Волгоградская 84, Донская безостая, Базальт). Доля поврежденных зерновок в выборках соответствовала 58,6% при средней степени их повреждения 38%. Общий вред от 1 жука/м2 в период восковой спелости зерна достигает 13,4 кг/га.

Потери зерна ржи составляют 7,9 кг/га (6,5 кг/га выбитых зерен, 66,2% из них поврежденных на 32%). Меньше других воздействию хлебных жуков подвержена тритикале. У районированных сортов (Тальва 100, Разгар и др.) существенно затруднен обмолот зерновок, особенно в верхней части колоса, даже при полной спелости. Потери в среднем 4,6 кг/га при численности 1 жук/м2.

Стеблевой мотылек (Ostrinia nubilalis) развивается в Центральном Черноземье (северная зона его распространения) в одном поколении на поздних яровых (кукуруза и просо) культурах и сорных (щирица запрокинутая и ежовник обыкновенный) растениях.

Установлено, что в последние годы стеблевой мотылек стал заселять посевы подсолнечника, площадь под которым возросла в зоне на 50%. Средний уровень поврежденности стеблестоя культуры за 2001-2005 годы составил 3,7% при достижении максимума до 18,2% в сезоне 2004 года на гибриде Вейделевский 99 в условиях Воронежской области. Личинка чаще питается в верхней части стебля. Она прогрызает выходное отверстие, что ведет в период налива (ВВСН-71-76) к надлому на участке, прилегающем к корзинке, с последующим снижением массы плодов на 16-20%. Эти потери - основной вред от фитофага на подсолнечнике, впервые идентифицированы нами на культуре.

Растениям проса стеблевой мотылек наносит два вида повреждений. Более опасны они от гусениц младших возрастов в период от появления метелки до цветения культуры, приводящие к преждевременному засыханию соцветий. Обобщенные потери зерна проса от воздействия на посев личинок фитофага, определенные с помощью регрессионного анализа, составили 3,8 г/0,1 м2 (3,8 ц/га) или 11% (Шпанев, Лаптиев, 2005).

Головневые инфекции. В ЦЧЗ наибольшее распространение имеют твердая головня пшеницы (Tilletia caries) и ячменя (Ustilago hordei), пыльная головня (Ustilago tritici и U. nuda) на яровой пшенице и ячмене, пузырчатая кукурузы (Ustilago zeae) и обыкновенная проса (Sphacelothica panicimiliacei). Растения ржи и тритикале воздействию со стороны указанных болезней практически не подвергаются. Имеющиеся сорта яровой пшеницы твердой формы обычно принадлежат к группе устойчивых и чаще сразу к возбудителям обеих видов головни. Болезнь на кукурузе контролируется обязательной обработкой семян комплексными составами препаратов на заводах. Однако пузырчатая головня при малом распространении (Р= 0,03-0,1%) встречается практически ежегодно на всех посевах. При высеве материала без протравливания распространение болезни за последние 5 лет колебалось от 0,7 до 6,2±0,6%. Включением в полевые опыты одновременно нескольких районированных (РОСС 211, Докучаевский 177 и Докучаевский 250) гибридов и сорта Докучаевский 1 доказано, что пузырчатой головней все они поражаются на одинаковом уровне. При этом на посевах РОСС 211 преобладала головня стебля с поражением нижней его трети, а на остальных разностях более 90% повреждений приходилось на початок. Просо головней поражается 1-2 раза в 5 лет с проявлением на уровне Р= 0,5-1,3%.

Состав группы и биоэкологические особенности развития малоизвестных вредных объектов.

На фоне почти ежегодных переформирований в рамках постоянного набора вредных объектов в регионе выявлены биоценотические изменения в виде появления относительно новых и распространения малоизвестных объектов. В результате подтверждено, прежде всего в энтомофауне, обогащение агроценозов, на вероятность которого указывали ранее И.Я.Поляков и Л.М.Копанева (1986) в отношении пшеничного поля за счет выявления редких и малозначимых видов. Проявление таких объектов, в том числе эпизодическое и/или локальное, фиксировалось как в годы освоения (с 1985 г.) интенсивных технологий возделывания культур, так и в последующий период (после 1995 г.) явного ослабления химического прессинга на посевы.

Конкретизирован состав данной группы, содержание которого за время исследований расширилось до 20 объектов, и изучены биоэкологические аспекты их жизнедеятельности.

В хозяйственно значимые определены пятиточечный долгоносик, черная пшеничная муха, тли на подсолнечнике.

Состав и динамика мезофауны пахотного горизонта.

В целом состав данной группы довольно стабилен. Постоянными обитателями на черноземных почвах являются проволочники (личинки 3-5 видов щелкунов), личинки хлебных жуков, представители карабидофауны (имаго и личинки Calathus heleusis, Pseudoophonus rufipes, Poecilus crenuliger, Amara eurinota, Bembidion properans и некоторых других видов) и дождевые черви. Значительно реже (не более 2,5% общей численности) встречаются многоножки, карапузики и гусеницы совок. Всего же только энтомофауну в активно используемом производством слое почвы могут представлять около 30 видов, из них насекомые-фитофаги занимают 20% от общей численности, полезные насекомые до 10% и дождевые черви 65-70%.

Структурной перестройки мезофауны за весь период наблюдений, несмотря на неоднократную смену стратегии развития земледелия, не отмечено. Ежегодные колебания численности по нескольким севооборотам в целом невелики и наибольшие у дождевых червей. У последних проявляется тенденция некоторого периодического, через каждые 5-6 лет, повышения плотности. Соотношение численности между фитофагами и хищниками сохраняется в пределах 1,5-3:1.

Внесение макроудобрений в почву оказывает неоднозначное действие на численность мезофауны. Однако применение их доз по расчетам на планируемый урожай, как и отвальная (по сравнению с плоскорезом) обработка почвы, обеспечивают снижение плотности вредных почвообитающих насекомых, но не более чем на 20%. Процесс по консервации ранее пахотных земель создает тенденцию для повышения, причем в большей степени полезных представителей (жужелицы, дождевые черви), количества почвенной фауны.

Состав и распределение сорной растительности в севообороте.

Базовые показатели определяют в основном до 10 видов однолетних двудольных сорняков, три неизменно присутствующих многолетника (Cirsium setosum, Convolvulus arvensis и Sonchus arvensis) и два представителя семейства мятликовых (Echinochloa crusgalli и Setaria glauca). Изменения видового состава по полям в первой группе составляют 20-25%, увеличиваясь во влажные сезоны и существенно снижаясь в засушливых условиях. По плотности произрастания абсолютное лидерство принадлежит щирище запрокинутой (Amaranthus retroflexus) и щетиннику сизому (45 и 38 шт/м2 в среднем по севообороту в 2001-2005 гг.). Численность подмаренника цепкого (Galium aparine) и ежовника обыкновенного - 14,2 и 20,6 экз./м2. Далее по встречаемости выделяются гречишка вьюнковая (Polygonum convolvulus), горчица полевая (Sinapis arvensis), марь белая (Chenopodium album), фиалка полевая (Viola arvensis), осот полевой (Sonchus arvensis). Многолетние сорняки больше засоряют ячмень и горох с преобладанием здесь осота полевого. Бодяки чаще встречаются среди растений пропашных, а вьюнок полевой - в посевах озимых по пару и проса.

В условиях адаптивного полеводства прослеживается тенденция повышения засоренности посевов. Так поля озимой пшеницы по обоим предшественникам оказались до двух раз сильнее засорены в 2001-2005 годах, чем в период (1986-1989 гг.) использования интенсивных технологий возделывания (таблица 2).

Таблица 2 - Поступательные изменения в засоренности посевов озимой пшеницы (севообороты ОПХ "Знамя Октября")

Предшественник	Период наблюдений	К-во двудольных сорняков, экз./м2	Масса сырых растений к уборке, г/м2
		всего	однол.	многол.
Черный пар	1986-1989	36,9	35,5	1,4	212,0
	2001-2005	70,4	68,2	2,2	269,3
Горох	1986-1989	52,6	48,5	4,1	185,1
	2001-2005	126,8	117,4	9,4	226,7

Фитосанитарное состояние культур основной схемы севооборота.

Исследования фитосанитарной обстановки в течение ротации севооборота показали, что наибольшим биологическим разноообразием в системе выделяются агроценозы озимой пшеницы и гороха. В травостое пшеницы в разные сезоны доминировали или просто выделялись популяционным обилием хлебные блошки, красногрудая пьявица, клопы остроголовый и вредная черепашка, хлебный клопик, стеблевые хлебные пилильщики, злаковые мухи, тли, пшеничный трипс, зеленый кузнечик и зерновая моль. Биологическое воздействие на фитофагов ежегодно оказывали хищные насекомые, такие как кокцинеллиды, мягкотелки, личинки златоглазок и сирфид и перепончатокрылые паразиты. Набор проблемных в плане вредоспособности болезней за весь период наблюдений ограничивался мучнистой росой, бурой листовой ржавчиной, септориозом и корневыми гнилями. Причем септориоз и мучнистая роса в 1993-1995 годах широкого распространения не имели. Далее в 1996-2000 годах обстановка характеризовались повышением численности стеблевых хлебных пилильщиков, злаковых тлей, некоторым нарастанием плотности клопов черепашек и значительным - хлебных жуков (рисунок 2,3).

1 - стеблевые хлебные пилильщики, % поврежденных стеблей; 2 - злаковые тли, экз./стебель; 3 - пшеничный трипс, экз./колос; 4 - вредная черепашка, экз./м2; 5 - хлебные жуки, экз./м2

Рисунок 2 - Ход численности вредителей озимой пшеницы в севообороте



1,2 - мучнистая роса, P и R; 3,4 - бурая ржавчина, P и R; 5,6 - корневые гнили, P и R (P - % распространения, R - % развития)

Рисунок 3 - Многолетняя динамика развития основных болезней озимой пшеницы

Состав вредителей и болезней в травостое озимой ржи был практически сходен с таковым в агроценозе озимой пшеницы. Несколько изменялось лишь количественные характеристики присутствия отдельных объектов. Постоянно выше (на 5-26%) здесь было развитие корневых гнилей, бурой ржавчины (до 2,5 раз) и до 9 раз - плотность хлебных жуков. Посевы ржи были слабее подвержены воздействию злаковых тлей, пшеничного трипса, мучнистой росы и септориоза.

Наибольшее видовое разнообразие приходится на конец кущения и начало выхода ржи в трубку, когда одновременно распространены до 10 видов фитофагов, более трех болезней и не менее 4 видов природных хищников. Позднее комплекс пополняется такими вредителями зерновых, как злаковые тли, хлебный клопик, стеблевые пилильщики и хлебные жуки.

На полях кукурузы основная роль в формировании фитосанитарной обстановки принадлежит стеблевому мотыльку и возбудителю пузырчатой головни. При этом им присущи резкие периодические подъемы численности и развития.

Для посевов ячменя является характерным преобладание насекомых, вредящих всходам. Кроме того, в травостое культуры ежегодно присутствовали тли, вредная черепашка, хлебные жуки, листовой и стеблевые пилильщики. Плотность заселения этими вредителями в основном была близкой к их численности на озимых. Из болезней преобладают корневые гнили и гельминтоспориозные пятнистости. Распространенность сетчатой пятнистости в 1987 и 1989 годах превышало 90%, но развитие значительного уровня (39,3%) достигло лишь в 1989 году и только во второй половине вегетации. В целом фитосанитарная обстановка на ячмене за период освоения севооборота и дальнейших наблюдений выглядела довольно устойчивой. На этом фоне плотность хищников варьировала в пределах от 0,5 до 2,3 экз./м2.

Гороховый ценоз самый напряженный в фитосанитарном отношении в севообороте. Всходам в каждый из сезонов вредили имаго клубеньковых долгоносиков, в более поздние сроки отмечалось присутствие на посевах личинок минирующей мухи, гороховой тли, горохового трипса и капустной совки. После завершения фазы цветение среди фитофагов на культуре численностью и вредоносностью всегда выделяются брухус и гороховая плодожорка. Надземные части растений также поражались аскохитозом, а подземные и припочвенные участки стебля - корневыми гнилями. Причем и набор болезней проявлялся стабильно из года в год, изменялись лишь количественные показатели отдельных компонентов.

Среди вредителей гороха особого внимания заслуживает гороховая тля. Различия по ее обилию существенны по сезонам (рисунок 4) и могут скачкообразно изменяться за короткие промежутки времени в течение вегетационного периода. Массовостью присутствия объект выделялся за ротацию севооборота до 5 раз.

Большинству из набора вредных объектов и энтомофагов свойственно определенное постоянство в многолетней и изменение в сезонной динамике численности, возможность корректировки которой дают только химические мероприятия. Лидерство в хозяйственном аспекте однозначно принадлежит гороховой плодожорке, брухусу и корневым гнилям. К ним периодически присоединяется гороховая тля.

1 - жуки клубеньковых долгоносики, экз./м2; 2 - гороховая тля, экз./растение; 3 - гороховая плодожорка, % поврежд. зерен; 4 - брухус, % поврежд. зерен; 5 - гороховый трипс, лич./боб

Рисунок 4 - Динамика численности доминантных видов вредителей гороха

На подсолнечнике одна группа видов (полифаги: обыкновенный и серый свекловичные долгоносики, песчаный медляк, зеленый кузнечик и луговой мотылек) повреждает растения на начальных этапах роста. В массовой численности мотылек отмечен только в 1988 году. Другие фитофаги из данного состава присутствовали ежегодно с суммарной плотностью до 1,9 экз./м2 (рисунок 5).

1- многоядные вредители, экз./м2; 2 - белая гниль прикорневой формы - Р, %; 3 - клопы-фитофаги, экз./25 растений; 4- тли, % заселенных растений

Рисунок 5 - Многолетняя динамика заселения посевов подсолнечника в севообороте вредителями и поражения болезнями

Эту группу дополняют ложная мучнистая роса, прикорневая и стеблевая формы проявления белой гнили. Представители, составляющие следующую группу (тли, клопы, корзиночная форма склеротиниоза и серая гниль), повреждают и поражают больше соцветия и семена. В последнее время (после 2000 г.) кроме того, начиная с фазы цветение, в посевах также все чаще встречаются растения, пораженные фомозом (3,2-8,4%) и фомопсисом (до 16%).

Из болезней постоянным присутствием в посевах выделяется белая гниль. При этом прикорневая форма проявлялась ежегодно, но количественно с синусоидообразной цикличностью, а корзиночная - лишь в условиях выпадения осадков выше среднемноголетней нормы. Растения с признаками развития ложной мучнистой росы, также встречались постоянно, но распространенность болезни была обычно невысокой (0,1-0,9%) и относительно равномерной по посеву. Эпифитотийное развитие серой гнили наблюдалось в течение сезонов 1987, 1990, 1993 и 1994 годов, когда во второй половине лета длительное время сохранялись влажные и прохладные условия.

Список фитофагов, встречающихся на посевах проса с плотностью популяций, позволяющей достоверно изучить параметры их динамики, включает хлебных блошек (до 7 экз./м2), цикадок (до 3 экз./м2), трипсов, тлей, клопов и стеблевого мотылька. Последний способен причинять посевам наибольший вред и выступает по всем параметрам (плотность популяции, вредоносность) одним из основных звеньев формирования фитосанитарной обстановки. После завершения у культуры цветения периодически обозначаются также повреждения растений личинами просяной мухи, которые отмечены в 1988 году на 2,4%, в 1989 - на 2,6% и в 1987, 1990, 1993 и 1998 годах - до 0,3% растений в выборках, и головней.

Формирование фитосанитарной обстановки при изменениях в составе культур севооборота.

В качестве элементов динамического изменения состава севооборота рассмотрены два ценоза сравнительно новых для ЦЧЗ культур. С одной стороны это генетически и морфологически близкая к пшенице и ржи, но имеющая в своем развитии некоторый в сравнении с ними гетерогенный эффект, тритикале. С другой - совершенно отличающаяся биологически и экологическими требованиями от уже имеющихся в севообороте компонентов соя.

Данные о фитосанитарной обстановке на посевах тритикале даже в целом по стране весьма ограничены. Наши исследования показали, что состав вредных видов на культуре мало отличается от такового на других озимых. Общее же состояние посева постоянно имело более позитивные характеристики. Наряду с этим установлено явное снижение устойчивости к бурой листовой ржавчине у наиболее эксплуатируемого в регионе сорта Тальва 100. Болезнь единично встречалась в прошлом столетии, а уже в 2005 году зафиксировано сплошное её распространение при развитии в очагах от 6,8 до 32,5%.

Появлении посевов сои в структуре посевных площадей Воронежской и Белгородской областей уже сопровождено научным обоснованием места культуры в севообороте и выведением скороспелых (Лучезарная, Белор и др.) сортов. То есть изучение фитосанитарной обстановки проводилось на фоне сформированных растениеводческих и земледельческих аспектов ее возделывания.

В результате установлено, что вредные объекты воздействуют на растения сои на протяжении всего периода вегетации. Наибольшей опасности на ранних этапах развития культура подвержена со стороны возбудителей из р. Fusarium. Распространенность болезни по типу корневой гнили ежегодно составляет 30-40% при степени развития в 10-15%. После образования тройчатых листьев посевы могут поражаться пероноспорозом, церкоспорозом, а завершения формирования стебля - еще склеротиниозом и серой гнилью.

Видовое разнообразие вредителей шире, чем болезней. В посевах обычно встречаются клоп полевой, клубеньковые долгоносики, трипсы, цикадки, тли, гусеницы совок и пядениц, обыкновенный паутинный клещ. Плотностью популяций чаще выделяются долгоносики и, практически не отмеченный в массе ни на одной другой культуре в условиях зоны, паутинный клещ. Развитие последнего объекта наряду с пероноспорозом представляет опасность для листового аппарата растений, поскольку каждый из них способен повредить значительную его часть. Генеративные органы у сои в местных условиях практически не повреждаются, как нет и специализированных фитофагов.

Таким образом, взаимозамена или введение новых компонентов в севооборот не приводит к кардинальным перестройкам в фитосанитарной обстановке системы, а может сопровождаться лишь локальными изменениями. Все это укрепляет положение об устойчивом функционировании данной экосистемы, обеспечивающем процессы регулирования вплоть до состава фито- и зоонаселения.

Модификационные изменения фитосанитарной обстановки в севообороте в условиях интенсивного земледелия.

Теоретические и практические положения взаимодействий элементов систем земледелия в севообороте.

Базой совершенствования защиты растений должна служить рациональная организация севооборотной системы как основного компонента адаптивной системы земледелия.

Такой подход, на наш взгляд, обеспечивает разработку технологических процессов в защите растений и позволит избегать осложнений в фитосанитарной обстановке даже при значительных модификациях агротехнических элементов. Растениеводческие и земледельческие технологии, несмотря на влияние фитосанитарного характера в агроценозах, не могут считаться защитными мероприятиями. Нами они рассматриваются как элементы де- или стабилизации обстановки. Дестабилизирующие факторы, ими вызываемые, чаще всего не могут быть исключены из агротехнологий и должны погашаться уже за счет корректировочных действий со стороны активной защиты. Она, следовательно, может претендовать на формирование отдельной совокупности операций. В плане общей стратегии адаптивного земледелия защита растений, по мнению В.А.Захаренко (1999), должна представлять собой комплексы взаимосвязанных мероприятий, включая и получение фитосанитарной информации.

Фитосанитарная роль интенсивных элементов возделывания основных культур севооборота.

Обобщены результаты контроля за развитием вредных объектов в агроценозе каждой культуры севооборота на фоне применения элементов интенсивных агротехнологий. На посевах озимых по стабильности и конкретности воздействия в любых условиях однозначно выделялся предшественник. Так на озимой пшенице его влияние особенно заметно сказывалось на формировании клопов черепашек, тлей, стеблевых хлебных пилильщиков и поражении листовыми пятнистостями. Количественные показатели присутствия этих объектов преобладали на посевах по пару. Травостой сорта Базальт здесь в максимуме на 37-40% сильнее заселялся личинками стеблевых пилильщиков и пшеничного трипса и в 2,5-3 раза сильнее поражался бурой ржавчиной, чем по гороху. Ежегодно к концу вегетации несколько выше было и развитие корневых гнилей. В то же время в период кущения на посевах по гороху в 1992 году было на 20%, в 1993 - на 36% меньше побегов, поврежденных злаковыми мухами.

Минеральные удобрения в основное внесение также воздействовали на формирование обстановки. Однако позитивным процесс и в большинстве сезонов был в отношении поврежденности растений злаковыми мухами, личинками трипсов и стеблевых хлебных пилильщиков, а также развития корневых гнилей и бурой листовой ржавчины.

Сочетание нескольких районированных (Тарасовская 29, Базальт и Донская безостая) сортов с одними и теми же схемах возделывания также давали только отдельные колебания в заселении и поражении фитофагами и болезнями. На Базальте при этом менее интенсивно развивалась бурая ржавчина, а заселенных личинками пилильщиков стеблей всегда было меньше в посевах короткостебельного сорта Донская безостая. В тоже время обобщение ситуации в целом позволило заключить, что утверждать о значительном изменении уровня фитосанитарного состояния озимой пшеницы в условиях широкого спектра элементов интенсификации земледелия нет оснований.

Формирование фитосанитарной обстановки на других культурах севооборота в общем также отвечало данному положению. Имеющиеся особенности процесса касаются обособленных агроприемов или отдельных объектов. Так поражение растений кукурузы пузырчатой головней в пределах 33-34% была выше на гербицидном фоне, а на удобренном - ниже. Более благоприятное положение с распространенностью болезни складывалось на посевах по вспашке. У гороха семян, поврежденных гороховой плодожоркой и брухусом, на сорте Таловец 60 было в 2,5-4 раза меньше, чем по сорту Уран. Реакция брухуса на минеральное питание растений положительная исходя из того, что превышение объема поврежденных зерен над контролем доходило до 36%. В отношении плодожорки эффект носит обратный характер в виде снижение доли поврежденных зерен до 10%. Удобрения здесь в отличие от озимых способствовали повышению развития корневых гнилей.

Минеральные удобрения выделялись и по влиянию на фитосанитарное состояние посевов подсолнечника. Обилие большинства видов фитофагов и распространенность белой и серой гнилей независимо от доз увеличивалось до 2 раз. Кроме того на посевах культуры, представленной гибридами, обстановка имела определенно лучшие показатели, чем на сортах.

На полях проса к изменению фитосанитарной обстановки приводили только сроки и способы сева. При этом достоверно ухудшали ее показатели, способствуя повышению поврежденности посева стеблевым мотыльком, как ранний срок, так и широкорядный способ сева.

В целом полученные данные подтвердили отсутствие абсолютности во влиянии элементов агротехники на вредные объекты. Причем фитосанитарные изменения довольно часто не отличались постоянством, изменяя направленность в зависимости от складывающихся погодных условий. На этом фоне особо высокое значение в технологиях возделывания имели пестицидные, и в первую очередь инсектицидные на горохе, обработки, сочетаемые практически со всеми классическими и интенсивными элементами агротехники.

...