CC BY
392
УДК 632.914.2
Тйпы фитосанитарного мониторинга
как основа совершенствования интегрированной защиты растений
В.А. ЧУЛКИНА, Е.Ю. ТОРОПОВА, Г.Я. СТЕЦОВ, И.Г. ВОРОБЬЕВА, Н.А. ХОВАЛЫГ
e-mail: helento@ngs.ru
Достижения науки и практики на современном этапе позволяют выделить системы интегрированной защиты растений (ИЗР) пяти уровней сложности, которые нуждаются в дальнейшем совершенствовании, - против отдельных популяций вредных организмов, групп экологических эквивалентов, сообществ отдельных культур, севооборотов и агроландшафтов [6]. Лучше других разработаны системы ИЗР по культурам. При их совершенствовании применяют преимущественно биологический фитосанитарный мониторинг, который мы предлагаем дополнять экологическим мониторингом, предусматривающим учет не только численности, но и параметров эволюционно-экологических тактик - размножения, выживания и трофических связей вредных организмов [6].
В задачу наших исследований входило определение объектов, методов анализа получаемой информации и принимаемых решений при использовании разных типов фитосанитарного мониторинга.
Для этого анализировали информацию о вредных организмах полевых культур (яровая и озимая пшеница, озимая рожь, яровой ячмень, овес, рапс), получаемую двумя типами мониторинга: преимущественно биологическим [3, 4] и экологическим [7]. При анализе информации определяли объекты, показатели мониторинга, фазы и периоды его проведения, число уче-
тов и наблюдений отдельных видов и групп вредных организмов; состав базовых защитных мероприятий (агротехнических, химических, биологических), которые рекомендовались по результатам мониторинга.
Результаты исследований представлены в таблицах 1 и 2.
При биологическом фитосани-тарном мониторинге численность фитофагов учитывали методом раскопок почвы (проволочники, кубышки саранчовых, коконы лугового мотылька и др.), применением земляных ловушек, корытец-ловушек, подсчетом фитофагов в рамке, кошением сачком и др. Поражение растений болезнями и повреждение фитофагами определяли по шкалам путем визуального осмотра органов растений, вскрытия стеблей, учета погибших растений. Засоренность подсчитывали на
площадках (видовой состав, обилие, ярус, тип, фенофаза, фитомас-са), применяя шкалы, а также определяя общее покрытие ими обследуемой площади. Методом раскопок оценивали запас органов вегетативного размножения (длина, масса, число почек возобновления), число семян.
При экологическом фитосанитар-ном мониторинге определяли по существующим градациям здоровье почв, семян, подземных и надземных органов растений и в целом фитосанитарное состояние агро-экосистем, вычленяя норму, фито-санитарный риск, катастрофу, бедствие [7]. При оценке фитосанитар-ного состояния почв применяли методы флотации, влажного и механического просеивания, селективных питательных сред, биотестов на фитотоксичность и супрес-сивность, экспериментального учета порога вредоносности. Фито-экспертизу семян и посадочного материала проводили методами грунтконтроля, рулонов, питательных сред, визуальной оценки. Общее фитосанитарное состояние аг-роэкосистем определяли по периодам формирования основныхэле-ментов структуры урожая, учитывая
Таблица 1
Объекты и показатели методов разных типов фитосанитарного мониторинга
Тип
биологический экологический
ОБЪЕКТ
Фитофаги, энтомофаги, болезни растений, сорные растения, растения сельскохозяйственных культур в разные фазы их развития (этапы онтогенеза), густота стеблестоя, накопление фитомассы, конечная продуктивность и ее потери (вредоносность) Источники воспроизводства вредных организмов (тактика Р — размножения), факторы передачи (распространения) во времени и в пространстве (тактика В — выживания), восприимчивые растения (тактика Т — трофических связей), по экологическим средам (почва, наземно-воздушная среда, подземные и надземные органы растений, живые переносчики), параметры основных элементов структуры урожая в разные периоды их формирования, биологическая урожайность
ПОЛУЧАЕМЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ
Численность фитофагов, энтомофагов, сорных растений, распространенность, степень поражения и развитие болезней растений, ЭПВ, потери урожая Фитосанитарное состояние почвы, ее фитотоксичность и супрессивность, здоровье семян и посадочного материала, планируемые и фактические параметры основных элементов структуры урожая и биологической урожайности, общее фитосанитарное состояние агроэкосистем (норма, риск, катастрофа, бедствие в период вегетации)
Таблица 2
Сводные данные об основной информации фитосанитарного мониторинга
Тип мониторинга
Количество фаз и периодов Суммарное количество вредных организмов
видов популяций в учетах
Базовые мероприятия
общее количество
доля (%)
агро-технические
биологические
химические
ический ический
ический ический
ический ический
ический ический
ический ический
ический ический
11 11
13 10
13 10
11 10
11 11
29 50
29 41
21
37
29 32
19
27
17 46
Яровая пшеница 40 66
Озимая пшеница 42 57
Озимая рожь 36 48
Яровой ячмень 48 47 Овес 34 38 Рапс 23 57
31
38
31
35
24 29
40
39
22 28
24
35,5 78,9
29.0 74,2
20,8 75,9
22,5
73.1
36,4
85.7
0
70.8
0
2,7 0
2,9 0
3,4
0 0
0 0
0 0
64,5
18.4
71,0 22,9
79,2 20,7
77.5
19.2
63.6
14.3
100
29,2
густоту всходов и их фитосанитар-ное состояние, засоренность, численность фитофагов, энтомофагов, поражение (повреждение) подземных и надземных органов растений, параметры основных элементов структуры урожая по пробным снопам перед уборкой.
Анализ информации при биологическом и экологическом типах мониторинга показал их сходство и различия (табл. 2).
Частота принимаемых решений по обоим типам мониторинга существенно не отличалась, составляя соответственно по культурам 6-13 (биологический) и 8-11 (экологический). При экологическом мониторинге, как правило, в учеты попадало повышенное количество видов вредных организмов и их популяций, хотя общее число принимаемых решений по защитным мероприятиям несколько меньше, чем при экологическом.
Резкие различия типов мониторинга выявлены в содержании мероприятий по разработке и совер-
шенствованию ИЗР. При биологическом мониторинге и определении ЭПВ защитные мероприятия заключались в применении пестицидов (63,6-100 %). Доля агротехнических мероприятий не превышала 36,4 %, а на рапсе таковые вообще отсутствовали. Биологический метод пока не включен в базовые технологии ИЗР на рассматриваемых культурах. Таким образом, биологический мониторинг обеспечивает информацией о фитосанитарных проблемах на посевах сельскохозяйственных культур (численность вредных организмов, поражение или повреждение растений ниже или выше ЭПВ), но не раскрывает причин этих проблем, а поэтому и обусловливает односторонний подход к принятию решений (применение преимущественно пестицидов).
Экологический мониторинг, определяя источники воспроизводства вредных организмов в агроэкосис-темах, объекты их выживания и передачи (распространения) во времени и в пространстве, размер тро-
фических экологических ниш, раскрывает причины фитосанитарного состоянияагроэкосистем,обусловленные эпифитотиологией вредных организмов, природными биотическими (энтомофаги, антагонисты, эпифиты и др.), абиотическими (температура, влажность и др.), а также антропогенными (сорт, технология возделывания) факторами. В принимаемых решениях по совершенствованию ИЗР преобладали агротехнические мероприятия (70,8-85,7 %) и только 14,3-29,2 % приходилось на применение пестицидов.
Тем самым, при биологическом фитосанитарном мониторинге агротехнические приемы, как экологический компонент ИЗР, только фиксируются, определяя состояние растений и фитосанитарную ситуацию, а при экологическом -активно совершенствуются в направлении конструирования и реконструирования фитосанитарно-го состояния агроэкосистем, начиная с создания здоровых супрессивных почв. Интегрированная защита растений, как промежуточный этап на пути создания фитоса-нитарных экологически сбалансированных агроэкосистем, включает такие фундаментальные агротехнические приемы, как фитоса-нитарные севообороты и фитоса-нитарные предшественники, внесение органических удобрений и обогащение ризосферы растений антагонистами на основе ФПК (фи-тосанитарных почвенных картограмм), применение сбалансированных минеральных удобрений, рассчитанных нормативным методом, замена нитратных форм азотных удобрений на аммонийные на почвах, заселенных возбудителями корневых гнилей, овсяной цис-тообразующей нематодой выше ПВ, создание эффективного ложа для семян, обеспечение оптимальной густоты всходов и продуктивного стеблестоя, исключение рассева семян сорняков в период
уборки зерновых и др. [6, 7]. Такого рода мероприятия не предусматриваются по результатам биологического фитосанитарного мониторинга, который ориентирован на проведение оперативных мероприятий при угрозе численности вредных организмов или прогнозе развития болезней выше ЭПВ. Однако такие стратегия и тактика ИЗР не соответствуют концепции системно-экологического направления ее развития, разработанной предыдущим поколением ученых и изложенной в материалах VIII Международного конгресса. Выходом может служить сочетание результатов обоих типов мониторинга: на начальном этапе разработки или совершенствования ИЗР целесообразно применение биологического мониторинга для выяснения фитосанитарного состояния посевов (выше или ниже ЭПВ по видам и группам вредных организмов) с последующим или параллельным применением экологического мониторинга для выявления причин того или иного фито-санитарного состояния. Такая информация позволяет разрабатывать долгосрочные системы ИЗР как составной части стабильного земледелия и растениеводства. Принятие решений только по результатам биологического мониторинга оправдано в чрезвычайных ситуациях, когда посевам угрожают эпифитотии и массовое размножение вредных организмов (градация фитосанитарной катастрофы или бедствия). Во всех случаях применение пестицидов ограничивается эпифитотическими очагами в фазе концентрации, а не расселения первичных популяций вредных организмов. Такая методология использования обоих типов мониторинга успешно применяется на полевых культурах учеными первой в Сибири научной школы по защите растений [2]. На других культурах, на начальных этапах изучения вредных организ-
мов (облепиха в условиях Тывы, цветочные, кустарниковые и древесные интродуценты в Западной Сибири) используется пока преимущественно биологический фи-тосанитарный мониторинг[1, 8] с элементами экологического (классификация вредных организмов по группам экологических эквивалентов, выявление размера их экологических ниш в агроэкосистемах и состава супрессоров, подавляющих паразитическую активность почвенных фитопатогенов). Практика хозяйств Сибирского региона свидетельствует об экологических и экономических преимуществах ИЗР, разработанной по результатам обоих типов мониторинга, начиная с оздоровления почв [5, 7].
Приведем примеры двух типов мониторинга популяций вредных организмов при разработке ИЗР первого уровня сложности.
Гельминтоспориозная корневая гниль (возбудитель Bipolaris soro-kiniana (Басе.) БИоет.). При биологическом мониторинге учитывают развитие корневой гнили преимущественно по поражению основания стебля, при экологическом -по поражению подземных и надземных органов в двух периодах формирования элементов структуры урожая - всходов (первичные корни, колеоптиле, влагалища прикорневых листьев) и перед уборкой или после нее (первичные и вторичные корни, эпикотиль, основание стебля). Установлено, что поражение подземных органов, особенно вторичных корней,обусловлено исходным инфекционным потенциалом возбудителя в почве, что требует составления ФПК и последующего оздоровления почвы; поражение зародышевых органов (первичных корней, колеопти-ля, влагалищ прикорневых листьев) вызвано фитосанитарным состоянием семян и подразумевает их фитоэкспертизу и оздоровление; поражение эпикотиля как органа рецептора инфекции зави-
сит от глубины посева семян, определение которой становится составной частью технологии создания эффективного ложа для семян, а поражение основания стебля связано с гидротермическими условиями в период вегетации и повреждением внутристеблевыми вредителями, что требует мониторинга этих параметров.
ИЗР при биологическом мониторинге ограничивается преимущественно повышением устойчивости растений и применением протравителей, а при экологическом предусматривает создание здоровых супрессивных почв, здоровых семян и разработку фитосанитар-ных технологий для обеспечения самозащиты растений. В результате проблема корневых гнилей решается системой ИЗР, состоящей на 90-92 % из агротехнического метода защиты растений и на 8-10 % - из биологического и химического.
Одновременно было выяснено, что при снижении развития корневых гнилей в результате внедрения такой системы ИЗР в хозяйствах Западной Сибири коррелятивно снижается на 74,2 % вредоносность внутристеблевых вредителей, на 22,7 % засоренность посевов и на 30-35 % замедляется и ограничивается развитие листостеблевых инфекций (септориоза, бурой ржавчины). Тем самым подтверждается положение о том, что механизм стабилизации фитосанитарного состояния агроэкосистем связан с оздоровлением почвы.
Внутристеблевые вредители. Из этой группы на яровой пшенице, ячмене, овсе, озимой ржи, кукурузе и других культурах вредоносны два вида мух - овсяная (Oscinella frit) и ячменная (O. pusilla), снижающие урожайность в среднем на 3-5 ц/га (11-15 %).
Биологический мониторинг предусматривает определение численности мух и в случае превышения ЭПВ (30-50 экз. на 100 взмахов сач-
ком) применение преимущественно инсектицидов.
Экологический же выясняет особенности эволюционно-экологи-ческих тактик (Р, В, Т) с последующим их ограничением или прерыванием.
О тактике размножения (Р) можно судить по результатам мониторинга отродившихся личинок, выживаемость которых внутри стеблей довольно высока (84-95 %). Ограничение тактики размножения предпринимается на следующий год путем подбора сортов с прижатым к зародышевому побегу коле-оптилем;обеспечения интенсивного роста побегов от фазы всходов до 2-3-го листьев; использования для посева семян с высокой энергией прорастания и всхожестью; создания эффективного ложа для семян и оптимизации густоты всходов; внесения стартовых доз минеральных удобрений; отказа от возделывания в агроэкосистемах пырея бескорневищного и житняка ширококолосого (объекты массовой откладки яиц).
О тактике выживания (В) вредителей можно судить по результатам учета численности личинок в ложно-коконах внутри стеблей (стерни) после зимовки. Прерывание и ограничение тактики выживания производится введением фитосанитар-ных севооборотов, пространственной изоляцией восприимчивых культур от мест массовой зимовки вредителей, посевом нектароносов для активизации энтомофагов (в Западной Сибири 38 видов энтомо-фагов снижают выживаемость личинок мух на 11-50 %), уничтожением стерни злаков с зимующими личинками последнего поколения в агро- и естественных экосистемах или первичными популяциями имаго, возделыванием в травостоях устойчивых злаковых трав (костреца безостого, тимофеевки, овсяницы луговой, суданки, райграса высокого), в стеблях которых большинство личинок погибает.
Мониторинг тактики трофических связей (Т) включает определение состава восприимчивых культур (растений) в агро- и естественных экосистемах, размера трофических экологических ниш, трофической активности (поврежденность главных и дополнительных стеблей хлебных злаков) с последующим введением фитосанитарных севооборотов, где доля восприимчивых культур(яровая пшеница, ячмень, овес, озимая рожь) не превышает 50 %, особенно если в естественных
и агроэкосистемах произрастает пырей бескорневищный, житняк, волоснец сибирский.
В целом система ИЗР против шведских мух при экологическом мониторинге состоит на 80 % из агротехнических приемов, 13,3 % -из биологических и 6,7 % - из химических.
Особенности ИЗР разного уровня сложности на основе экологического мониторинга болезней, вредителей и сорняков изложены в учебниках [6, 7].
ЛИТЕРАТУРА
1. Воробьева И.Г. Болезни гладиолусов в лесостепи Западной Сибири/ Автореф. дисс. канд. наук, специальность 06.01.11 - Новосибирск, 1994, 17 с.
2. Системно-экологическая оптимизация фитосанитарных технологий/ Сб. научн. трудов, посвященных 25-летию становления первой в Сибири научной школы по защите растений. Под ред. В.А. Чулкиной. - Новосибирск, 2009, 136 с.
3. Совершенствование интегрированной защиты растений с целью предотвращения потерь урожая от воздействия вредных организмов/ Методический сборник ВИЗР. - Санкт-Петербург, 2005, 96 с.
4. Танский В.А., Долженко В.И., Гончаров Н.Р., Ишкова Т.И. Защита зерновых культур от вредителей, болезней и сорняков в Нечерноземной зоне/ Совершенствование ИЗР с целью предотвращения потерь урожая от воздействия вредных организмов // Методический сборник. - Санкт-Петербург, 2005, с. 60-81.
5. Торопова Е.Ю. Экологические основы защиты растений от болезней в Сибири. -Новосибирск, 2005, 297 с.
6. Чулкина В.А., Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. Экологические основы интегрированной защиты растений. Под ред. М.С. Соколова и В.А. Чулкиной. - М.: Колос, 2007, 568 с.
7. Чулкина В.А., Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. Интегрированная защита растений: фитосанитарные системы и технологии. Под ред. М.С. Соколова и В.А. Чулкиной. -М.: Колос, 2009, 670 с.
8. ХовалыгН.А. Болезни и вредители облепихи в Тыве/ Сб. научн. трудов «Системно-экологическая оптимизация фитосанитарных технологий». - Новосибирск, 2009, с. 48-51.
Аннотация. Определены объекты, методы и принимаемые решения по двум типам фитосанитарного мониторинга - биологическому и экологическому. Показана связь типов мониторинга с применением различных методов защиты растений. Предложена последовательность сочетания обоих типов фитосанитарного мониторинга при разработке интегрированной защиты растений.
Ключевые слова. Фитосанитарный мониторинг, вредные организмы, методы защиты растений, интегрированная защита растений.
Abstract. The objects, methods and accepted decisions on the base of biological and ecological phytosanitary monitoring are determined. The connection of the monitoring's type with the application of various plants protection methods is shown. The sequence of both monitoring types combination is offered in the Integrated Plant Management.
Keywords. Phytosanitary monitoring, noxious organisms, methods of plant protection, the Integrated Plant Management.
Новосибирский государственный аграрный университет, Алтайский НИИ сельского хозяйства, Сибирский университет потребительской кооперации, Тувинский государственный университет
