CC BY
118
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 632.937.3 (470.21)
БИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ВРЕДИТЕЛЕЙ В ОРАНЖЕРЕЯХ ПОЛЯРНО-АЛЬПИЙСКОГО БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИСТИТУТА им. Н.А. АВРОРИНА КНЦ РАН
Н.С. Рак, С.В. Литвинова, В.К. Жиров
Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина КНЦ РАН
Аннотация
Приведены данные об улучшении фитосанитарного состояния коллекционной оранжереи ПАБСИ в результате внедрения биологического метода защиты растений. На основе подбора популяций энтомофагов в инсектарии ПАБСИ были сформированы культуры, адаптированные к условиям Заполярья и отличающиеся от аналогов повышенной холодостойкостью и пластичностью.
Ключевые слова:
вредители растений, биологический метод защиты, культуры энтомофагов, северные популяции.
Поиск и переселение в Мурманскую обл. биологических агентов, пригодных для защиты оранжерейных растений Щ М от вредители, был начат в ПАБСИ КНЦ
РАН в 1972 г. [1]. Однако следует I отметить, что еще в 1932 г. основатель и первый директор Сада Н.А.Аврорин писал о том, что «.. .не только друзей, но и врагов-вредителей, должны мы выявлять. Больше того, мы должны знать врагов наших неприятелей, чтобы заключить с ними союз для борьбы с последними...» [2]. Очевидно, что это высказывание - прямое указание на необходимость применения биологического метода.
В результате многолетних наблюдений [3, 4] было показано, что обнаруженные на тропических и субтропических растениях фитофаги принадлежат к энтомофауне средних и южных широт. Источником заражения являются оранжерейные растения, регулярно поступающие из других ботанических садов и учреждений.
За последнее десятилетие (2005-2014 гг.) фитосанитарное состояние коллекционной оранжереи ПАБСИ изменилось коренным образом (рис. 1).
Если в 2005 г. из 1 тыс. содержащихся в коллекции видов растений вредителями повреждалось около 700 видов, то к 2014 г. картина резко изменилась - 83% растений вообще не заселены вредителями, тлями повреждается всего 8%, клещами - 5%, остальные растения единично кокцидами и белокрылкой. Следует иметь в виду, что и это, в основном, растения-резерваты, на которых поддерживаются немногочисленные колонии вредителей для сохранения популяций энтомофагов, способных быстро мигрировать на вновь возникающие очаги фитофагов.
Приведенные результаты достигнуты на основе оригинальной системы управления биоценотическими связями, которая включает три тесно связанных технологическими процессами блока (рис. 2):
(1) коллекционной оранжереи, где сосуществуют интродуцированные виды, образцы растений и занесенные одновременно с ними фитофаги;
(2) инсектария для а) содержания интродуцированных энтомофагов в оптимальных условиях изолированных биокамер, их последующего размножения и адаптации в теплицах с условиями, приближенными к таковым коллекционной оранжереи; б) сохранения маточных культур
56
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2014(18)
Н.С. Рак, С.В. Литвинова, В.К. Жиров
в изолированных боксах как на растениях, так и на альтернативных кормах;(3) искусственного биоценоза коллекционной оранжереи, где адаптированные энтомофаги сформированных в ПАБСИ культур способны к воспроизводству, а их последующие поколения регулируют численность вредителей на растениях-резерватах или полностью подавляют их очаги.
Рис. 1. Фитосанитарное состояние коллекционной оранжереи до и после применения созданных
в ПАБСИ КНЦ РАН культур энтомофагов
Показанная выше система разработана в результате многолетних исследований по трем основным направлениям: 1) выявление, определение и изучение чужеродных видов вредителей, которые ввозятся вместе с интродукционным материалом из различных регионов страны изаселяют тропические и субтропические растения в условиях оранжерей Заполярья; 2) изучение пищевой специализации фитофагов; систем взаимоотношений: «растение-фитофаг», «хищник-жертва», «растение-вредитель-энтомофаг»; 3) интродукция и акклиматизация энтомофагов, изучение их биологии и роли в качестве фактора, стабилизирующего оранжерейную экосистему.
Был выявлен 21 вид вредителей оранжерейных растений [5], которые можно разделить по трем категориям в зависимости от степени их опасности:
•первостепенные или типичные вредители северных районов (имеют ежегодно высокую численность и вредоносность): Aphididae - Myzodes persicae Sulz., Myzodes portulacae Macch.(=Myzus ornatus Laing), Macrosiphum rosae L.; Aleyrodidae - Trialeurodes vaporariorum Westw.;Coccidae - Coccus hesperidum L, Aspidiotus nerii Bouche (= hederae Sign.), Saissetiacoffeae (Walker) (=hemisphaerica); Tetranychidae - Тetranychus urtica Koch.; Thripidae - Heliothrips haemorrhoidalis Bouche, Parthenothrips dracaenae (Heeger).;
•второстепенные (встречаются в отдельные годы при создании благоприятных условий или обстоятельств, считаются наиболее вероятными потенциально опасными вредителями): Aphididae - Neomyzus circumflexus Buckt., Pseudococcidae - Pseudococcus affnis (Maskell) (=maritimus, obscurus), Tetranychidae - Tetranychus cinnabarinus Boisd. (=telarius (L.);
•номинальные (отмеченные в оранжереях лишь однажды, но не размножившиеся): Aphididae - Aulacorthum solani Kalt., Aphis fabae Scop.; Coccinea - Pseudococcuscalceolariae (Maskell) (= gahaniGreen); Thripidae - Hercinothrips femoralis Reuter; Eriophyidae - Aceria tulipae Keifer.
Особое внимание уделено изучению трофических связей фитофагов. Вредители выявлены на растениях 91 вида из 42 семейств. Сведения о трофических связях фитофага с растением позволяют оценить вероятность повреждения свободных от вредителей растений на основании их принадлежности к тому или иному семейству. Таксономический принцип определения состава потенциальных вредителей имеет особенно важное значение при обогащении коллекции новыми видами растений.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2014(18)
57
Биологический метод защиты растений от вредителей в оранжереях...
Рис. 2. Система управления биоценотическими связями
Интродукция и акклиматизация энтомофагов проводится в специально оборудованном (единственном для ботанических садов России) инсектарии (рис. 3 а, б, в), изолированном боксе в тепличном комплексе (рис. 4 а, б) и в коллекционной оранжерее. В боксе обеспечивается сохранение чистых маточных культур вредителей, формирование и размножение интродуцированных энтомофагов в течение года для защиты коллекционного фонда растений.
В инсектарии содержится коллекция созданных в ПАБСИ культур адаптированных к местным условиям энтомофагов: против паутинного клеща - Phytoseiulus persimilis Ath.-H., против тлей - Aphidius matricariae Hal. и Aphidoletes aphidimyza Rond, против белокрылки -Encarsia formosa Gahan., против трипсов - Amblyseius mckenziei Schuster & Pritchard (=barkeri).
Энтомофаги культур ПАБСИ отличаются от аналогичных популяций, используемых в других регионах, по следующим основным показателям (табл.):
• развиваются в широком диапазоне температур от 10-14 до 19-20 оС. В отличие от них, культуры энтомофагов Средней полосы развиваются в заметно более узком диапазоне более высоких (25-30 оС) температур [6]. Повышенная холодостойкость и пластичность энтомофагов культур ПАБСИ обеспечивает их высокую эффективность в течение всего года в оранжереях с нестабильными условиями.
• для условий коллекционной оранжереи нами предложены и используются низкие нормы выпусков, позволяющие сдерживать численность вредителей в экологически безопасных для растений пределах. Поскольку для Средней полосы рекомендуют повышенные соотношения выпусков энтомофагов (для афидиуса против тлей - 1:20-30, для фитосейулюса против паутинного клеща - 1:50-60, для энкарзии против белокрылки - 1:25-50, для амблисейуса против трипсов - 1:30-40) [7, 6], можно заключить, что применяемые нами нормы экономически более выгодны.
58
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2014(18)
Н.С. Рак, С.В. Литвинова, В.К. Жиров
а
э______________
б
Рис. 3. Специально оборудованный инсектарий: а - инсектарий; б - теплицы инсектария; в - растения в отсеках теплицы
а б
Рис. 4. Изолированный бокс в тепличном комплексе: а - изолированный бокс с биокамерами; б - биокамеры для содержания фитофагов
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2014(18)
59
Биологический метод защиты растений от вредителей в оранжереях...
а б в
г
д
Рис. 5. Энтомофаги культур ПАБСИ: а - Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot, б - Amblyseius mасkеnziеi Sch., в - Aphidoletes aphidimyza Rond., г - Aphidius colemani Vier., д - Encarsia formosa Gahan
Оптимальные факторы использования энтомофагов в коллекционной оранжерее ПАБСИ
Энтомофаги и акарифаги Температура воздуха, °С Относительная влажность воздуха, % Соотношения хищник/жертва или паразит/хозяин
Aphidoletes aphidimyza 10-20 65-70 Коконы 1:10 Личинки 1:5 Имаго 1:10
Aphidius colemani 14-20 70-75 Мумии 1:10, 1:20
Phytoseiulus persimilis 12-20 75-80 Самки 1:10, 1:20
Amblyseius mckenziei 14-19 65-80 Самки 1:1, 1:5
Encarsia formosa 10-20 50-70 Мумии 1:10, Самки 1:10
Многолетние исследования по интродукции и акклиматизации энтомофагов позволили сформировать наиболее перспективные культуры, изучить их биологию, разработать методы массового разведения и с успехом применять их для защиты растений. Результаты некоторых этих работ были запатентованы (Патент № 2379889 «Способ разведения клещей Amblyseius mckenziei»).
60
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2014(18)
Н.С. Рак, С.В. Литвинова, В.К. Жиров
Энтомофаги культур ПАБСИ прошли успешные производственные испытания в других регионах России (Иркутск, Десногорск, Смоленск и Усть-Илимск) и рекомендованы для широкого применения [8]. Имеется более 50 актов внедрения.
Дальнейшее развитие биологических методов защиты растений в ПАБСИ КНЦ РАН направлено на формирование более эффективных культур энтомофагов против новых потенциально опасных вредителей оранжерейных растений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вершинина Н.П. Наиболее распространенные вредители оранжерейных и комнатных растений Мурманской области и меры борьбы с ними // Проблемы ботанических и почвенных исследований на Кольском севере. Апатиты, 1972. С. 105-108. 2. Корчагин А.А., Корчагина М.В. Растительность Хибинских гор. Путеводитель по Хибинским тундрам. Л.,1932. 115 с. 3. Новицкая Л.А. Обзор вредителей декоративных растений Мурманской области // Декоративные растения и озеленение Крайнего Севера. М.; Л. 1962. С. 182-18б. 4. Вершинина Н.П. Вредители декоративных растений Мурманской области // Развитие ботанических исследований на Кольском Севере. Апатиты. 1980. С. 138-147. 5. Рак Н.С. Энтомо-фитопатологический мониторинг при интродукции растений в Полярно-альпийском ботаническом саду // Эколого-популяционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование. Х Международ. симпоз. Сыктывкар, 2008. С. 165-166. 6. Павлюшин В.А., Воронин К.Е., Красавина Л.П. Использование энтомофагов в биологической защите растений в теплицах России //Труды / рЭо, 2001. Т.72. С. 16-31. 7. Твердюков А.П., Никонов П.В., Ющенко И.П. Биологический метод борьбы с вредителями и болезнями в защищенном грунте. М., 1993. 159 с. 8. Рак Н.С., Красавина Л.П. Итоги интродукции энтомофагов и их роль в оранжереях Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н.А. Аврорина // Матер. Второго Всерос. съезда по защите растений. 2005. СПб. Т. 2. С. 108110.
Сведения об авторах
Рак Наталья Семеновна - д.б.н., старший научный сотрудник; e-mail: [email protected] Литвинова Светлана Васильевна - к.б.н., научный сотрудник; e-mail: litvinvasvetlana203@rambler. ru
Жиров Владимир Константинович - д.б.н., чл.- корр. РАН, директор ПАБСИ; e-mail: [email protected]
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН3/2014(18)
61
