CC BY
12УДК 632:005.951.6+633
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
3. ПРЕДИКТОРЫ МОДЕРНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
А.Ф. Зубков
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Рассмотрены основные предикторы модернизации защиты растений в ближайшие годы. На примере описания полевых агробиоценозов Каменной степи показано их богатство для региона Центрального Черноземья. На полях полевого севооборота в середине лета единовременно присутствовало до 856 видов членистоногих, в т.ч. 48% видов фитофагов и около 30% видов энтомофагов, культуры поражали 52 вида фитопатогенов, произрастало 70 видов сорняков (Шпанев, 2012), что обеспечивало устойчивость агроценозов и умеренную, за исключением полей гороха, фитосанитарную обстановку. Вторым по значимости предиктором служит оценка коэффициентов вредоспособности и вредоносности (потерь) от сегетальной растительности, всех основных вредителей и фитопатогенов полевых культур. Потери зерна по культурам (от озимых зерновых до гороха) составили 16.8 ... 37.3% от потенциального (без влияния вредных объектов) урожая (Шпанев, 2012). Остальные предикторы реформирования защиты растений соотносятся с этими главными предикатами (свойствами) агроценозов.
Ключевые слова: защита растений, модернизация, предикторы, полевые культуры, агроэкосистемы, вредоспособность, вредоносность (потери).
В предыдущих статьях Вестника защиты растений (ВЗР, №3, №4, 2011) рассмотрены агроэкологические и агроэкосистем-ные подходы к реформированию защиты растений. Здесь предложены общие биогео-экосистемные предикторы модернизации защиты растений.
Модернизация защиты растений, очевидно, должна проходить на фоне модернизации всего сельского хозяйства, однако последнее происходит в наше стране чрезвычайно медленно и несет черты "запоздалой" или "догоняющей" индустриализации" по причине незаконченности реформы экономики РФ. Успешное сельское хозяйство, имеющее дело с саморегулируемыми агро-экосистемами, не может быть не саморегулируемым на фоне поступательного саморазвития общества. Агроэкосистемы самоорганизуются в условиях антропогенного модифицирующего воздействия на агро-биоценозы (выбор культур, сортов, систем земледелия и защиты растений и др.), сельское хозяйство - в рамках управленческих решений со стороны общества потребления. Последнее лучше осуществляется на уровне фермерских и подсобных хозяйств, чему способствует свобода творчества, мелкорыночная конкуренция и главное - ответственность владельца зе-
мельного участка за его сохранность перед семьей и обществом. Хуже ситуация в аг-рохолдингах, где превалируют задачи высокой доходности, что ведет ко все возрастающему техногенному уровню полеводства. Последнее согласно мировой науке запрещается (агрохолдинги в США - вне закона). Имеется теория адаптивной интенсификации растениеводства (Жученко, 2008,2009), однако практическое ее воплощение задерживается. Идет нарастание техногенного давление на поля.
Защита растений при этой ситуации имеет относительно других подразделений больше "степеней свободы" для модернизации, поскольку имеет определенные заделы в познании устройства и функционирования агроэкосистем, включая полную видовую инвентаризацию, фитосанитарную диагностику и динамику численности вредных объектов, что позволяет модифицировать мероприятия по снижению напряженности фитосанитарной обстановки на полях.
Практика защиты растений в России в настоящее время осуществляется рыночными структурами, поэтому велик риск разбалансировки агробиоценозов и загрязнения полей пестицидами в условиях отсутствия в стране должного законодательства по осуществлению защитных меро-
приятий. Рынок не заинтересован в фито-санитарном мониторинге, а государственный мониторинг до конца не организован, как и консультативная служба, хотя каждой областной администрации посильно (в финансовом и интеллектуальном смысле) организовать на постоянной основе работу web-сайта (кое-где они существуют) на сельскохозяйственные темы, включая вопросы защиты растений.
Специальная литература по защите растений издается с недостаточным охватом темы, малым тиражом и, главное, неупорядоченно. В защите растений без единообразия в методиках фитосанитарно-го учета не организовать качественный фитосанитарный мониторинг. У нас еще используются "дедовские" методы полевых учетов без какой-либо технической оснащенности обследователей фототехникой, электронными блокнотами, приборами глобальной ориентации, средствами индивидуальной экипировки и передвижения по полю. Засоренность характеризуется количе-
ством сорняков на единице площади, в то время как давно известно, что признак проективного покрытия почвы сорняками лучше описывает вредоносность сорной растительности (Лунева, 2002; Шпанев, 2011) и в недалеком будущем будет инструментирован.
Резко сократилось число ВУЗов, готовящих агрономов по защите растений, а это наукоемкая дисциплина; допустив отставание в преемственности кадров, можно быстро остаться без квалифицированных специалистов. Заметно снизился престиж и эффективность работы научных институтов. В условиях недофинансирования они резко снизили объем и глубину полевых исследований.
В сложившихся условиях, надо полагать, методологически и организационно модернизировать мониторинг и защиту растений возложено государством на сельскохозяйственную науку за счет ее скудного ежегодно снижающегося федерального финансирования.
В XX столетии прошли как минимум две системные модернизации полевой защиты растений (ВЗР, №3, 2011) - в 1930-х гг. на основе использования агротехнического метода борьбы с вредителями, болезнями и сорняками на фоне слабого развития химического метода и механизации полевых работ, и в 1970-1980 гг. на основе интеграции агротехнических приемов и масштабного применения пестицидов при механизированных способах обработки посевов, включая авиацию. В последние два десятилетия идет накопление знаний и решимости для третьей - биологической (по сущности биоценологической) модернизации в условиях катастрофической обстановки техногенного разрушения плодородия почв, химического загрязнения окружающей среды и необходимости резкого увеличения производства продукции полеводства.
И все-таки в активе креативной модернизации защиты растений имеются современные теоретические подходы и средства их воплощения:
- эколого-биоценотическая концепция фитосанитарной оптимизации агробиоцено-зов и растениеводства в целом (Новожилов,
Предикторы модернизации защиты растений
1997; Павлюшин, 2009,2011; Долженко и др., 2011);
- полная инвентаризация агроэкосистем согласно структуре пространственной организации сельскохозяйственных угодий (ВЗР, №4, 2011, с.23-25) и построение статистических моделей агроценозов всех полевых культур представлена на примере описания полевого выдела агроландшафта Каменной степи Юга-Востока Центрального Черноземья (Шпанев, 2012), что позволило экономически оценить относительно немногочисленную группу вредоносных видов насекомых, фитопатогенов и уровень засоренности сорняками, против которых следует организовывать защитные мероприятия по результатам фитосанитарного мониторинга, тем самым экономно поддерживая умеренную фитосанитарную обстановку полевого ландшафта;
- агробиоценологический подход к фи-тосанитарному мониторингу, когда фитоса-нитарное состояние посевов определяется в масштабе целостной севооборотной агро-экосистемы, причем с учетом не только численности, но и тех признаков у объектов, которые адекватно характеризуют вредоносность (степень поврежде-
Вестник защиты растений, 1, 2012 ния/поражения растений, проективного покрытия сорняками и т.п.);
- методология оценки вредоносности всего комплекса вредных видов в посеве с коэффициентами вредоспособности каждого вредного объекта с учетом его влияния на культурные растения во взаимодействии со всеми присутствующими в комплексе вредными организмами;
- развитие законодательства по охране сельской природы - комплекс мер по сохранению, рациональному использованию и восстановлению ее природных ресурсов, в т.ч. видового разнообразия флоры и фауны, почвенного плодородия, лесопосадок и лесополос, борьба с техногенным загрязнением, организация заповедников, заказников, рефугиумов;
- развитие биологической (биоценологи-ческой) защиты садовых и полевых культур с использованием "естественного биометода" (стимуляции естественных факторов регулирования численности вредоносных видов паразитами и хищниками, видами-антагонистами, гербифагами;
- концепция самоорганизующихся био-ценотических процессов как механизм функциональной структуры экосистемы -"загадочной" саморегуляции агробиоцено-зов (ВЗР, №4, 2011, с.23-24);
- смена подходов в защите растений -от борьбы с вредными объектами на уровне полевых популяций к прерыванию на уровне ценоконсорций нежелательных био-ценотических процессов - фитоценотическо-го, эпифитофагического, эпифитотического -путем протравливания и интоксикации семян и растений, обработки посевов "щадящими" пестицидами и другими химсредствами при сниженных нормах расхода и т.д.;
- концепция - как приоритетная многоцелевая задача - снижения токсической нагрузки на популяции вредных видов до уровня биоценологической безопасности и сохранения устойчивости агробиоценозов;
- в соответствии с расширением подходов в системе обработки почвы (отказом от повсеместной глубокой отвальной пахоты и сплошного внесения минеральных удобрений), прекращение вакханалии вокруг агротехнического метода борьбы и переход к разработке технологий защитных мероприятий с целью решения остаточных защитных проблем в региональных системах земледелия и растениеводства средствами современной защиты растений (Танский, 2010; ВЗР, №3, 2011, с.15-16);
- организация систем технологий защиты растений (ТЗР) на уровне целостных севооборотных агроэкосистем на основе критериев ЭПВ5% (с уточнением их на практике), рассчитанным по комплексным коэффициентам вредоспособности В% вредных объектов в процентах от потенциального урожая без их влияния;
- формирование агрогеоэкосистемного подхода к агроландшафтному землеустройству и фитомелиорированию, районированию и фитосанитарному оздоровлению аг-роэкосистем с учетом их геоструктурных особенностей, модернизации защиты растений в системах почвоохранного ландшафтного земледелия (ВЗР, №4, 2011, с.32-33);
- современный ежегодно обновляемый микробиологических и химических СЗР щадящего действия (Долженко, Новожилов, 2006; Долженко и др., 2009, 2011; Долженко, 2010) и новые схемы использования инсектицидов (Современный ассортимент, 2011);
- наличие парка машин (пока неполного) для фитосанитарного мониторинга протравливания семян, интоксикации всходов и внесения средств защиты растений в системах точного земледелия, включая технологии ГИС-наведения полевой техники;
- модернизация защиты растений с участием профильных НИИ в регионах при соответствующем финансировании со стороны местной администрации и МСХ.
Обсуждение результатов исследований
Главным предиктором в защите растений служит, естественно, полное на уровне статистической модели описание организационно-пространственной и временной структуры агробиоценоза - состава вредных и связанных с ними полезных видов, присутствующих в посевах одновременно в
единицу времени на единице площади. Тем самым биоценотическая характеристика агроценозов коренным образом отличается от флоро-фаунистических списков той или иной географической территории. Конечно, ожидать абсолютно полных описаний агро-биоценозов не приходится хотя бы потому,
что с этой целью следует включить в полевую ротацию все возделываемые культуры данного региона и получить сопоставимые результаты наблюдения. К сожалению в подавляющем большинстве регионов отсутствуют характеристики агроценозов основных возделываемых культур.
Как пример можно привести комплексное описание полевого агроландшафта Каменной степи Юго-Востока Центрального Черноземья. К концу XX века в Воронежской и Орловской областях, по свидетельству ГЕ.Бодренкова (1970), была уже неплохо представлена фауна членистоногих с включением даже фрагментарных сведений по сезонной видовой динамике насекомых на полях, однако одно из первых описаний агроцензов было дано в небольшой книге АИЛахидова (1997). Затем последовали характеристики агроценозов Каменной степи (Лаптиев, 2003; Жуков, 2004; Шпанев, 2005). В 2006-2010 гг. комплексные агробиоценологические исследования на полевом стационаре НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева, начатые в 2000 г. по инициативе ВИЗР в рамках Договора о творческом содружестве и взаимопомощи между институтами были продолжены. Применены разрабатанные в лаборатории агробио-ценологии биоценологические подходы к характеристике экосистемной организационно-пространственной и функциональной структур посевов сельскохозяйственных культур (агроценозов полей, целостных аг-роэкосистем севооборотов) по оригинальной методике сбора полевой информации на постоянных замаркированных учетных площадках 0.1 м2, соразмерных с элементарными экосистемными единицами - агро-ценоконсорциями, где происходит непосредственное взаимодействие всех полезных и вредных объектов, отражающееся на урожае возделываемой культуры. (Такого размера пробные разовые площадки применялись при описании агроценозов в 1930гг. Г.ЯБей-Биенко, Т.Г.Григорьевой, позже - Г.Е.Бодренковым.) Методика полевых наблюдений и учетов предполагает оценку по ним комплексной вредоносности вредителей, фитопатогенов и сорняков.
Описаны агроценозы проса, озимых и яровых зерновых культур, гороха, кукурузы, сои, гречихи (Шпанев, Голубев, 2008,2009,2010; Шпанев, 2012) эксперимен-
тального агрохимического, семеноводческого и почвозащитного севооборотов в виде численных моделей, включающих единовременный видовой состав, фенологию, динамику сезонной и многолетней численности всех вредных и полезных членистоногих, фитопатогенов, полевой культурной и сорной растительности.
Биоценологические исследования в Каменной степи демонстрируют большое видовое богатство и высокое обилие членистоногих, сорных растений и возбудителей болезней растений на возделываемых полях. Впервые дано наиболее полное описание мезобиоты агробиогеоценоза как на аг-роценозном уровне по всем возделываемым в Центральном Черноземье культурам, так и на агроэкосистемном уровне полевых севооборотов (целостных агроэкосистем), составляющих полевую фацию сельского ландшафта.
Количество выявленных видов сорняков составило 70 наименований, насекомых -762, пауков - 94, возбудителей болезней -52. Средняя по агроценозам плотность сорных растений - 47.5 экз./0.1 м2 при 7.3 видов/0.1 м2, численное и видовое обилие членистоногих обитателей яруса травостоя - 183.5 экз./10 взм. и 17 видов/10 взм., суммарное развитие болезней культурных и сорных растений - 19.7%. Для всех агроценозов стационара "Каменная Степь" характерен общий видовой состав сорной растительности и членистоногих, фиксируемый на уровне 68 и 67% сходства (по индексам Соренсена) соответственно. Много общих характеристик имеют между собой агроценозы озимых пшеницы, тритикале и ржи, точно также как и посевы яровых пшеницы, тритикале и ячменя, Поэтому сделано заключение (с привлечением также коэффициентов общности Шорыгина), что посевы первых трех культур образуют агробиоцено-зокомплекс озимых зерновых, а вторые - аг-робиоценозокомплекс яровых зерновых культур. Посевы гороха, сои, кукурузы, проса и гречихи имеют ряд видовых и количественных особенностей и образуют свои аг-робиоценозы (Шпанев, 2012). Все эти эмпирические данные свидетельствуют об общем природном биоценотическом поле, функционирующем на этом крупном полевом выделе агроландшафта в условиях естественного и добавочного антропогенного факторов.
Следующим по значимости предиктором защиты растений служит оценка вредоносности вредных видов. В наше время нельзя использовать такое грозное оружие, как пестициды, без знаний полной картины роли вредителей, фитопатогенов и сорняков в формировании урожая полевых культур. Ранее приведена история становления этого направления агробиоценологии в ВИЗР (ВЗР, 4, 2011, с.25-27) и усовершенствованные алгоритмы статистических расчетов (Шпанев, ВЗР, 4, 2011), здесь рассмотрены некоторые вопросы методологии оценки комплексной вредоносности всех вредящих видов организмов в посевах.
Многообразие вредных организмов и их совместное влияние на посев требуют использовать системный подход при оценке вредоносности в агроценозе. Как известно, иерархическая структура сложных систем, каковыми предстают агроценозы, обусловливает целесообразность сочетания при их исследовании индуктивного (от частного - к общему) и дедуктивного (от общего - к частному) методов. В отношении оценки комплексной вредоносности полевых вредителей, заболеваний и сорняков возможен в принципе только второй метод.
В агроценозе воздействия всех организмов на посев и формирование урожая переплетаются с положительным и отрицательным синергизмом и зависят от состава их комплекса. Оценки, полученные в опыте с одним вредным видом, будут отличаться для случаев оценки участия его в комплексе с другими. Показателен хорошо известный факт, что поодиночные оценки потерь, проведенные от далеко не всех вредных объектов на одном поле, в сумме превышают часто 100% от созревающего здесь урожая.
При оценке вредоносности вредных объектов все еще превалируют организ-менный и популяционный подходы, когда определяется роль отдельных вредных видов в вегетационных и мелкоделяночных опытах, в которых условия произрастания культурных растений и развитие вредных объектов отличаются от полевых. Экстраполяция результатов полученных по-одиночных оценок на полевую обстановку, где на формирование урожая культуры влияет множество неподконтрольных экспериментатору факторов, рискованна, но
добытые сведения дают ориентировочные оценочные результаты. Так, оценка вредоносности красногрудой пьявицы в одиночку показала, что ее личинки при слабом повреждении повышают продуктивность поврежденных растений зерновых культур (Зубков, Ломовской, 1987). При оценке комплексной вредоносности на этих культурах результаты подтвердились (Зубков и др., 2005; Шпанев, Голубев, 2008,2010): повреждение флаг-листа вызывает некоторые потери урожайности, с лихвой перекрываемые усилением сеникации из нижних уже непроизводительных листьев при питании личинок и повышением урожайности.
Методология оценки комплексной вредоносности вредителей, болезней и сорняков была разработана в ВИЗР в 1970-1980-х годах (Зубков, 1973,1981,1983). Она учитывает все важные факторы, способные исказить показатели вредной деятельности организмов. К таковым относятся избирательность вредными видами растений с разной степенью развития или участков посева с различной продуктивностью, компенсация отдельным растением и целым сообществом наносимых повреждений или поражений, а также самое значимое - совместное влияние всего комплекса объектов на формирование урожая при оценке как общих потерь на единице площади, так и коэффициентов вредоспособности каждого вредного вида.
Метод состоит из двух методик - полевых учетов и соответствующей статистической обработки полевой информации. Методики унифицированы и адаптированы применительно к разным культурам и используются в два этапа.
Первый заключается в получении данных по фитосанитарному состоянию посевов полевых культур на протяжении вегетации за ряд лет при описании агроценозов (см. выше). С этой целью в весенний период в фазу всходов культурных растений на 34 трансектах поля устанавливаются постоянные замаркированные площадки размером 0.1 м2. Такая размерность постоянной площадки на культурах сплошного сева (на пропашных 1 м2) соответствует размерам наименьшей экосистемной единицы посева (агроценоконсорции), в пределах которой все организмы непосредственно взаимодействуют друг с другом, включая и культур-
ные растения. На них в течение вегетации культур сосредоточиваются визуальные наблюдения за всем комплексом вредных объектов (без нарушения естественного произрастания растений, обитания насекомых и развития болезней). Наблюдения включают 3-4 единовременных учета вредных видов и состояния культурных растений. Единовременные комплексные учеты приурочиваются к критическим фазам развития культурных растений и формирования урожая. Последний учет проводится при уборке культуры.
На этом этапе обеспечивается "репрезентативность биологическая" исследований вредоносности объектов в агроценозе, поскольку в учетах достаточно отражены все известные биоценотические связи и процессы между непосредственно взаимодействующими организмами в элементарных ценоконсорциях.
Учеты на постоянных площадках в количестве >30 штук на 3-4 трансектах на поле дают также удовлетворительные представительные оценки видового и численного обилия сорняков и других объектов, то есть обеспечивается и репрезентативность статистическая среднеполевых значений признаков учитываемых объектов. Проведенные для ряда культур сравнительные учеты плотности сорных растений на постоянных площадках 0.1 м2 и наложенных на них рамках 0.25 м2 показали близкие результаты, не имеющие статистически значимых различий между собой. В посеве яровой пшеницы численность сорняков в пересчете на 1 м2 составила 263.3 экз. по данным учета на постоянных площадках 0.1 м2 и 260.8 экз. при подсчете в рамках 0.25 м2, на ячмене, соответственно, 317.9 и 316.8 экз./м2, на рапсе - 201.3 и 195.7 экз./м2 (Шпанев, 2011).
Второй этап исследований - обработка полученной в ходе полевого сезона информации с помощью соответствующих методов статистического анализа, дающих возможность выявить и оценить пути влияния вредных организмов на культуру через элементы структуры ее урожая. Главный метод - множественный регрессионный анализ, включая путевой анализ Райта. Одновременным включением в одно уравнение множественной регрессии признаков нескольких вредных объектов определяет-
ся вредоносность каждого из них с учетом совместного влияния на культуру других видов. Введение в уравнение множественной регрессии кроме признаков вредных объектов сопутствующих признаков культуры (ранняя густота и высота культурных растений) позволяет элиминировать или существенно ослабить искажающее действие на оценки вредоносности избирательности у вредных видов в отношении определенных участков посева и степени развитости культурных растений. Соответственно, при большом числе постоянных учетных площадок (п>200) естественная скошенность распределения значений признаков исследуемых объектов (увеличивающаяся с уменьшением размера площадки) практически не влияет на ошибки средних, коэффициентов детерминации и регрессии.
Дисперсионный и ковариационный анализы позволяют избавиться от межгрупповой изменчивости признаков (годы, поля, трансекты и т.п.), что позволяет объединять наблюдения за ряд лет в один вариационный ряд и повышать эффективность исследований. Расчеты уравнений множественной регрессии проводятся с использованием внутригрупповой дисперсии и ко-вариации по строке "остаточное варьирование" дисперсионного комплекса. Использование детерминационного анализа существенно облегчает процедуру оценки значимости частных коэффициентов уравнения множественной регрессии и по ним коэффициентов вредоспособности объектов, чьи признаки включены в уравнения.
При современной вычислительной технике и наличии программ многомерного статистического анализа данный метод оценки комплексной вредоносности не вызывает затруднений, а основные затраты времени связаны с полевыми работами.
Оценка вредоносности - наукоемкая область знаний, но поскольку это кардинальная задача защиты растений ее необходимо планомерно исполнять наряду с фито-санитарным мониторингом. При соответствующем техническом оснащении обследователей фитосанитарный мониторинг по сбору полевой информации можно максимально приблизить к решению задачи оценки вредоносности, в первую очередь сорной растительности.
С этой целью в качестве проекта можно
предложить упрощенную методику оценки роли сорняков. В фазу выхода в трубку зерновой злаковой культуры осуществить на 3-4 трансектах на поле фотосъемку цифрующим фотоаппаратом с высоты 1 м, по 20-25 учетных площадок размером 0.1 м2, отметив их центральным колышком (на первой площадке сфотографировать также на земле белую рамку 33 х 33 см2), а перед уборкой с помощью ГИСкарты найти тран-секты и на площади 0.1 м2 собрать с учетных площадок все растения вокруг колышка, завернуть их в бумагу снопиками с номером поля, трансекты и учетной площадки. В помещении высушить, взвесить общую сухую фитомассу и обмолоченное зерно по каждой площадке в отдельности.
Далее предстоит специалистам дешифрировать весенние фотоснимки и результаты оценки засоренности (процент проективного покрытия сорняками (Хк)) сопоставить с урожайностью культуры (Х0) на учетных площадках путем расчета уравнения регрессии с включением в него, кроме признака Хк, еще признаков Хь (число стеблей злаковой культуры на фотографии (Ъ1) и общей фитомассы при уборке (Ь2)) с целью элиминирования искажающих оценки вреда факторов избирательности сорняков произрастать на более разреженных площадках и гетерогенности посева:
хо = а + Ьок.ьхк + ^Ьоь.кхь> (1)
тогда В%= 100 Ъок.ь/( У - Ъ0к.Ь хк)> (2)
где Ъ0кь и В% - коэффициенты вредоспо-собности сорняков, соответственно, в г/0.1 м2 (что эквивалентно ц/га) и в процентах от потенциальной урожайности (без сорняков), то есть от знаменателя уравнения (2),
на один процент проективного покрытия. Признаки Хь нас специально не интересуют, а с помощью коэффициентов вредоспо-собности идет подсчет ожидаемых потерь зерна от сорняков на конкретном поле (В% хк) путем умножения В% на среднее проективное покрытие ( хк) по данным фи-тосанитарного обследования засоренности.
Перед научными учреждениями стоит задача оценки комплексной вредоносности вредителей, болезней и сорняков в агроце-нозах по той же методике с добавлением в уравнения признаков-аргументов всех основных вредных организмов - Хк, ... Хк„ и т.д.
Учеты на постоянных площадках в ценозах основных полевых культур велись на агроэкологическом стационаре НИИСХ ЦЧП без малого 10 лет, поэтому результаты оценок фитосанитарного состояния и комплексной вредоносности характеризуют среднюю внутригодовую по погодным условиям фитосанитарную обстановку на полевом выделе (фации) агроландшафта Каменной степи (межгодовые различия при расчетах были элиминированы при ковариационном анализе). В качестве примера приведена таблица коэффициентов вредо-способности основных вредных видов на зерновых культурах в Каменной степи.
Они рассчитаны по приведенной выше методике по учетным данным на постоянных площадках 0.1 м2 в количестве от 120 до 300 штук, установленных за годы исследований на каждой культуре (Шпанев, 2012). С определенной осмотрительностью полученные значения вредоспособности объектов (В%) можно рекомендовать для применения в регионе Центрального Черноземья (табл.).
Таблица. Коэффициенты вредоспособности* основных вредных видов (2001-2008 гг.) (Шпанев, 2012, с.259)
Сорные растения (потери урожая от 1 экз./0.1 м2) Вредные насекомые (потери урожая от 1 экз./10 взм.)
Агроценозы многолетние однолетние двудольные однолетние злаковые злаковые мухи трипсы тли
Ъ, г/0.1м2 В% Ъ, г/0.1м2 В% Ъ, г/0.1м2 В% Ъ, г/0.1м2 В% Ъ, г/0.1м2 В% Ъ, г/0.1м2 В%
Оз. пшеница -0.65 -1.09 -0.09 -0.14 - - -0.54 -0.9 -0.02 -0.03 - -
Оз. тритикале Оз. рожь -0.41 -1.81 -0.70 -2.56 -0.10 -0.01 -0.17 -0.01 - - -0.46 -0.85 -0.8 -1.2 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 - -
Яр. пшеница -1.08 -2.39 -0.21 -0.47 -0.03 -0.12 -0.06 0.11 -0.02 -0.03 -0.01 0.01
Яр. тритикале -0.65 -1.58 -0.01 -0.05 -0.01 -0.05 -0.03 0.05 -0.015 -0.025 -0.01 0.01
Ячмень -0.21 -0.77 -0.02 -0.09 - - -0.02 -0.03 - - - -
*Ъ- натуральный, В%- в процентах от потенциальной урожайности (без влияния вредных видов).
Коэффициенты вредоспособности дают возможность, ориентируясь на результаты фитосанитарного мониторинга конкретных полей, прогнозировать ожидаемые потери урожая и организовать в ЦентральноЧерноземной зоне регламентированное применение химических, биологических и иных средств защиты растений от вредных организмов.
Только "пропущенные" через процедуру оценки комплексной вредоносности агробио-ценозы дают полноценные знания о природе наших полей: какие огромные производительные силы работают на полях, какая у видов сорняков, вредителей и фитопатогенов более реалистичная роль в формировании урожая возделываемых культур, энтомофагов в фитосанитарном оздоровлении агроэкоси-стем и почвенного населения в поддержании почвенного плодородия,. Без всей этой "живности", если ее убить пестицидами, поля превращаются в бесплодный агрогрунт, постоянно требующий удобрений и искусственной защиты от распыления и смыва.
Эти знания "раскрывают глаза" на защиту растений, дают возможность выделить действительно вредоносные виды, против которых должны быть направлены мониторинговые и защитные мероприятия. На основе оценки комплексной вредоносности по степени причиняемого вреда в Каменной степи выделяются группы слабо (потери урожая до 5%) и средне вредящих (потери 5-10%). Абсолютное большинство видов принадлежит к группе слабо вредоносных, специально против каждого из которых применение средств защиты растений нерентабельно. На озимых зерновых культурах в эту группу отнесены все виды. Вредные виды второй группы представляют основную опасность при возделывании полевых культур в Каменной степи (сорные растения, корневые гнили на яровых зерновых, кукурузный мотылек на просе и др.), и им следует уделять первоочередное внимание при фитосанитарном обследовании посевов. Наиболее повреждаемая культура -горох, который требует ежегодной защиты растений. (Материал подробно изложен в монографии А.М.Шпанева (2012) и в статье в следующем номере ВЗР). Довольно представительная 2 группа на горохе, состоит из однолетних двудольных сорняков, клубеньковых долгоносиков, гороховой тли.
Большие резервы таит в себе биологическая, точнее - биоценологическая защита растений с использованием огромных резервов "естественного биометода" (Зубков, 2011).
Вестник защиты растений, 1, 2012 Так, в полевых агроценозах Каменной степи на долю паразитов и хищников приходится 25-38% видов от 856 видов выявленных членистоногих и до 24% их численности (Шпанев, 2012, с.159). Об их роли в агроэкосисте-мах мало что известно и оценено, но тем не менее, человек продолжает настойчиво не обращать на них внимания и не обременяя себя знаниями в массе губит в своем стремлении получить хоть какую-нибудь прибавку урожая с помощью пестицидов. В то же время статья 49 о требованиях в области охраны окружающей среды при использовании химических веществ в сельском хозяйстве (Федеральный закон об охране окружающей среды от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ) явно запрещает использование пестицидов универсального действия, поскольку они наряду с вредными объектами снижают "биологическое разнообразие природных ресурсов".
На посевах бобовых культур, занимающих относительно небольшие площади, имеется возможность организовать биологическую защиту растений. Высокая вредоспособность и специализация вредных объектов, их экологическая закрытость от традиционных способов полевой борьбы, с одной стороны, концентрация и исчерпаемость их популяций, высокая плотность энтомофагов и наличие ассортимента щадящих средств защиты растений, с другой, - все эти обстоятельства в пользу разработки специальной технологии защиты растений гороха и сои. В качестве образца можно испытать систему защиты хлопчатника и риса от вредителей, разработанную под руководством проф. Е.С.Сугоняева (1998,2011).
В качестве предикторов защиты растений в последнее время рассматривают понятия "прерывание, задержка или ослабление био-ценотических процессов" специально разработанными приемами и средствами как вклад в общее фитосанитарное оздоровления агро-экосистем (ВЗР, 4, 2011, с.28). Защита посевов в прошедшем столетии строилась по принципу недопущения массовой численности зловредного вида на поле путем снижения его плодовитости, иммиграции, главным образом химсредствами. Отсюда все внимание наблюдателей было сосредоточено на популяцион-ной динамике вида - сезонной, многолетней с фазами депрессии, подъема, пика и спада численности, со стациями переживания, размножения, питания, факторах регуляции, зависящих от плотности популяции и т.п. Этому способствовало то обстоятельство, что защита посевов начиналась с борьбы с такими вреди-
телями как мышевидные грызуны, саранчовые, луговым мотыльком и другими "взрывными" видами, обитающими вне полей.
Однако в литературе до настоящего времени, как замечает А.А.Жученко, встречаются "трактовки, отрицающие значимость «сил природы» в агроэкосистемах... Между тем ... отрицание или недооценка роли механизмов и структур саморегуляции в агробиогеоценозах, агроэкосистемах и агроландшафтах имеет самые негативные последствия в селекции и семеноводстве (недооценка «формирующего» влияния условий поля), при конструировании агроэкосистем и агроландшафтов (игнорирование роли биоценотических связей, в т.ч. отрицательных обратных связей) и т.д. Более того, абсолютизация представлений об «искусственности» и «нестабильности» агроэко-систем, .так же как и возможности их устойчивого функционирования лишь «при наличии постоянного потока антропогенной энергии», с одной стороны, оставляет вне поля зрения. важнейшие процессы биоценоти-ческой саморегуляции и соответствующий потенциал знаний, а с другой - как бы узаконивает (легализует) произвол в использовании природных, биологических и техногенных ресурсов" (Жученко, 2008, с.570).
Прерывание нежелательных биоценотиче-ских процессов возможно с двух сторон - со стороны вредоносного вида и со стороны его жертвы, что увеличивает вероятность достижения цели (ВЗР, 4, 2011, с.23-24). Надо научиться при этом не затрагивать антропогенным воздействием другие виды агроцено-за. Биоценопроцесс саморегулируем и может закончиться незаметно без вреда посеву даже при значительной численности вредителя или фитопатогена по причине возросшей именно в этот период устойчивости популяции жертвы. На практике же высокая численность вредного объекта непременно вызывает решение провести химзащитные мероприятия.
Популяционный подход к оценке роли отмеченных видов в агроценозах выполняет задачу оценки вредоносности на уровне высокого повреждения, близкого в полной гибели посевов. В отношении других фитосанитар-ных ситуаций, формирующихся комплексом вредных организмов, этот подход мало результативен и служит для ориентировочного распознания "вреден" или "полезен" среди комплекса видов.
Имеет значение, каким признаком характеризуется популяция вредного объекта. Обычно количеством особей в единице учета. Хорошо известно, что эта характеристика
может вообще не быть связана с вредоносностью, так как часть или вся популяция особей питается на сорных растениях. Поэтому имеют большую выразительность показатели степени повреждения вредителями и поражения болезнями, у сорняков - степень проективного покрытия. При этом методологически оценки вредоносности выводятся на уровень оценок идущих в ценозах биоценотиче-ских процессов - степень повреждения/поражения тем или иным видом без осмотра культурных растений не проведешь, а часто и от другого вида не отделишь. Так сама методика направляет исследователя на комплексные учеты культурных растений и их комменсалов.
В качестве приоритетной задачи признано снижение токсической нагрузки на популяции вредных видов в целях очищения среды в целом и обеспечения реверсии резистентности до природных уровней, в частности, при пониженных дозах пестицидов. В науке этот путь только обозначен, но подвижки в этом направлении имеются (Долженко и др., 2011). Есть представительный пример, иллюстрирующий эту ситуацию. Волевое решение -отказ от химобработок полей хлопчатника в 1980-х годах, быстро привел к активизации природных паразитов и хищников, восстановлению биологического контроля практически до уровня саморегуляции, реверсии рези-стенции у доминантных вредителей и оздоровлению окружающей среды (Танский, Ма-медов, 1992).
Рынок быстро превратил опубликованные ЭПВ в формальное прикрытие безудержной рекламы торговли ядохимикатами и услуг по их применению (ВЗР, №3, 2011, с.30). Для практики защиты растений опубликованные списки ЭПВ совершенно не подходят, поскольку не содержат сведений ни об ожидаемых потерях урожая, ни о затратах на проведение защитных мероприятий на уровне ЭПВ. По ним рассчитывать экономику защиты растений невозможно.
Вместо ЭПВ, способствующих массовому необоснованному применению пестицидов, можно использовать коэффициенты вредо-способности В% для региона Центрального Черноземья. Их можно в течение 3-4 лет определить и для других регионов по предложенной выше методике.
Решение о применении пестицидов в каждом конкретном случае принимает специалист по рекомендуемым для региона коэффициентам вредоносности В%, либо по их экви-
валентам - ЭПВ5%= 5%/В% с учетом заселенности посева полезными организмами, цен на пестициды в период обработки, уровня рентабельности, состояния вредных объектов, ожидаемого урожая и прогноза погоды. Он может начать обработки раньше при прогнозе эпи-фитотии или отсрочить их, например, при массовом выплоде паразитов вредителей. Здесь ручное управление весьма уместно.
Эта позиция - прерывание или снижение вредоносных биоценотических процессов до безопасного уровня - должна войти в идеологию фитосанитарного оздоровления агроцено-зов наряду с увеличением площадей посевов устойчивых или выносливых сортов сельскохозяйственных культур. Эффективный подход - предупреждение заболеваний путем устранения источников и передатчиков инфекционного начала. Часть процессов удается прерывать в самом начале их развития, например, протравливанием семян фунгицидами. Для большей части процессов повреждения/поражения посева вредителями и фитопатогенами достаточно только снизить скорость их развития. При этом совершенно необязательно применять дозировки препаратов с близкой к 100% биологической эффективностью. Это обстоятельство, кроме экономии средств, отдалит и обезопасит от возникновения к ним резистентности у вредных организмов.
При генетическом мониторинге представляется возможность путем селекции прерывать в популяциях культурных растений в агроэкосистеме опасные генетические перестройки, снижающие иммунитет к тому фи-топатогену, у которого в данный период возникает агрессивная раса, и тем самым динамически модифицировать сорта в сторону сохранения иммунности против очередного атакующего вредоносного объекта.
На фоне необходимого снижения вредоносного уровня насекомых, фитопатогенов и сорняков сохраняется задача поддержания полезных биоценотических процессов, в первую очередь продукционного процесса в агроценозах. В науке накоплено много материалов о полезной роли сорно-полевой растительности в осуществлении круговорота вещества в агроэкосистеме, повышении почвенного плодородия вследствие накопления фи-томассы в почве, удержании минеральных элементов внесенных удобрений, снижения водной и ветровой эрозии почвы, в регулировании полезной фауны. О роли последней изданы сотни монографий. Однако отношения к сорнякам и полевым энтомофагам, к сожалению, на практике меняются крайне медленно
- полезная роль первых просто игнорируется, а "естественный биометод" плохо оберегается и слабо используется в защите полевых культур.
Необходимо по аналогии с показателем устойчивого функционирования системы "хозяин-паразит" ("экологическим порогом" (Новожилов, 1997)) ввести критерий (уровень) биоценологической устойчивости агроэкоси-стемы. Методику предстоит еще разработать. В качестве таковой можно смоделировать следующий полевой опыт на примере агроце-ноза озимой пшеницы, в котором будут задействованы, как минимум, три биоценотиче-ских процесса.
Весной первым начинает самоорганизовываться фитоценотический процесс с охватом культурных растений и сорняков. Если запас влаги в почве достаточен для тех и других, то сорные растения могут обогнать в росте, особенно после плохой зимовки, медленнее отрастающую пшеницу. Надо ей помочь герби-цидной обработкой. Но если культура благополучно перезимовала, то она хорошо раскустится и в фазу выхода в трубку самостоятельно "придавит" сорняки вплоть до уборки. В засушливое лето гербициды могут потребоваться, чтобы "сеницировать" корнеотпрыско-вые сорные растения неполной нормой расхода препарата без риска появления резистентных индивидов. Подобных сюжетов в литературе по Каменной степи накоплено предостаточно, так что уверимся в возможности прерывать бурный фитоценотический процесс и в поддерживании его на относительно безопасном устойчивом уровне.
Эпифитофагический процесс на озимой пшенице возникает после переселения на посевы злаковых тлей со стаций перезимовки и ожидающих их "местных" и иммигрирующих отовсюду афидофагов с опережающим нарастанием численности вредителя. Наступает кульминационный период нарушения фито-санитарной (биоценотической) устойчивости озимых агроценозов. Нарастание численности тлей идет в посевах озимой пшеницы до фазы молочной спелости включительно и в среднем составило за 2001-2004 гг. 21.6% заселенных стеблей, что могло вызвать при коэффициенте вредоспособности -0.06% на заселенный колос потери в 1.3% (Зубков и др., 2005). Проводить обработки посевов против одних тлей нерентабельно и биоценонологи-чески нецелесообразно, поскольку одновременно шел еще и эпиэнтомофагический процесс, в котором хищники уничтожали до 50% популяции злаковых тлей с коэффициентом до 10% снижения численности тлей хищни-
Вестник защиты растений, 1, 2012 ками за 10-дневный промежуток времени (Зубков, Лахидов, 1999; Шпанев, Голубев, 2008) и, надо полагать, могут обеспечивать устойчивость агроэкосистемы по злаковым тлям и афидофагам. Позднее фазы молочно-восковой спелости тли покидают поля озимой пшеницы, "откупившись" от афидофагов половиной особей своей полевой популяции. Подобрав последних особей тлей хищники рассредоточились по соседним полям, часть особей ушла на зимовку. В итоге злаковые тли не причинили статистически существенного вреда и не были включены в итоговое уравнение комплексной вредоносности (Шпанев, Голубев, 2008). Подобная методика расчетов может быть применена и к другим вредоносным объектам на поле озимой пшеницы, что позволит оценить критерий (уровень) биоце-нологической устойчивости агроэкосистемы.
Можно также предложить способ установления уровня биоценологической устойчивости агроэкосистемы опытным путем. На полях двух-трех культур заложить по две трансекты шириной 40 м, где с помощью микробиологических препаратов достичь численности комплекса вредных объектов, соответствующей порогам вредоносности в 5% и 10% (ПК5 и ПК10) потерь урожая и проследить дальнейшую роль энтомофагов в ее сдерживании. Соответствующая методика определения роли хищников на примере афидоценокомплекса (как показателя уровня биоценологической устойчивости агроэкоси-стемы) по наблюдениям за численностью тлей и хищников на постоянных замаркированных учетных площадках на трансектах нами показана при моделировании эпифитофагиче-ского биоценотического процесса (Зубков, Ла-хидов, 1999; Зубков, 2007).
Во всяком случае решение обсуждаемой задачи не безнадежно.
С критерием (уровень) биоценологической устойчивости агроэкосистемы должен быть напрямую связан принцип биоценологиче-ской целесообразности применения химсредств (ВЗР, №4, 2011, с.28). Это пример сочетания хозяйственной целесообразности и природноохранной разумности. Применение химических средств борьбы с вредными объектами допустимо на полях не только при превышении последними экономически значимой вредоносности, рассчитанной с использованием коэффициентов вредоспособности вредителей, болезней и сорняков, но и при превышении биоценологического уровня устойчивости агроэкосистемы, которые однако предстоит еще разработать). Пока - не до-
пускать профилактических и календарных обработок посевов пестицидами!
Тогда защита растений на основе использования критериев вредоносности обновляется на креативной основе - концепции сдерживания численности вредных объектов на новом уровне биоценологической безопасности и устойчивости агроэкосистемы. Защитные мероприятия должны будут проводиться выше этой планки. Возможно, при этом удастся снизить и резистентность, поскольку отпадает стремление к 100% биологической эффективности мероприятия впрок.
В настоящее время в Каменной степи, например, устойчивое естественное саморегулируемое состояние агроэкосистем в условиях плужного земледелия и отсутствия наземного применения пестицидов формируется на высоком уровне потерь урожая озимых и яровых зерновых 17-24%, проса - около 30%, гороха -под 40% (Зубков и др., 2005; Шпанев, 2012). Необходимо провести биоценологическое сопровождение инвестируемой системы точного земледелия с доведением потерь урожая, главным образом средствами биологической защиты, до 5-10% - до уровня биоценологиче-ской безопасности, как платы за самоподдержание устойчивости агрогеоэкосистем.
Разработка систем защиты растений на современном этапе адаптивного растениеводства с интенсификацией процессов восстановления и наращивания почвенного плодородия должна начинаться с внимательного анализа разработанных зонально-региональных систем земледелия и возделывания сельскохозяйственных культур. По свидетельству Е.Г.Лысенко (2010), куратора Программ исследований Россельхозакадемии, разработано и внедрено за последние годы несколько десятков таких систем в основных регионах возделывания полевых культур (ВЗР, 3, 2011, с.27).
В них со всей полнотой представлена агротехника, которая служит одним из важнейших факторов воздействия на состояние агробиоценозов, оказывая влияние на вредные и полезные организмы, в конечном итоге на состояние и урожай культурных растений. По терминологии А.А.Жученко (2009, т.2, с.714) агротехнику можно отнести к "базовым (мелиорирующим) технологиям", повышающим естественное плодородие. Реализуемое плодородие с помощью ежегодных эксплуатационных технологий завершает антропогенное воздействие на почву, а также на вредные и полезные виды организмов.
Однако эффективность саморегуляции аг-
робиоценозов под влиянием агротехники меняется мало, и фитосанитарное состояние в агробиоценозах сохраняется на относительно безопасном уровне. Поскольку агробиоценозы - системы достаточно устойчивые и способны в значительной мере смягчать влияние агротехнических приемов, нет оснований опасаться долговременного массового развития вредных организмов под влиянием смены технологии возделывания сельскохозяйственных растений (Танский, 2006,2008). Обработка полей пестицидами, напротив, вызывает изменения динамики численности не только популяций вредного вида, но и других членов аг-роценоза, резко снижается общая численность энтомонаселения, обедняется видовой состав, ухудшается соотношение энтомо-фаг/фитофаг, сводится к минимуму естественная регуляция агробиоценоза (Танский, 2010).
Технология возделывания культурных растений направлена на получение высоких урожаев при сохранении плодородия и структуры почвы. Один из путей достижения этой цели - подавление развития вредных организмов. Поэтому при разработке технических приемов земледелия и региональных систем возделывания культур учитывается их эффективность как в отношении всех вредных видов, так и безвредность по отношению к полезным организмам. Последнее очень важно, так как при устойчивой агротехнике формируется устойчивый агробиоценоз с относительно зарегулированной фитосанитар-ной обстановкой.
Все, что не удается в этом отношении достичь мелиорирующими и эксплуатационными агротехнологиями, падает на долю защиты растений с ее специализированными технологиями (ТЗР) воздействия на вредоносные виды.
ТЗР основываются на текущем фитосани-тарном мониторинге, биоценологической диагностике и собственно защитных мероприятиях. Одни из них органично вписываются в технологии возделывания культур и состоят из немногих конкретных защитных мероприятий. Другие устраняют фитосанитарные "огрехи" систем возделывания культур, то есть ведется защита растений от вредных объектов, численность которых не регулируется агротехникой и угроза от них урожаю снимается специальными защитными мерами. Регламентами к проведению тех и других служат критерии комплексной вредоносности организмов - коэффициенты вредоспособно-сти и потери урожая. Коэффициенты вредо-способности основных вредных видов для Каменной степи были определены и опублико-
ваны в соответствующих технологиях защиты полевых культур (Лаптиев и др., 2008,2009,2010,2012). Там же представлены схемы комплексных фитосанитарных обследований посевов и защитных мероприятий, даны биоценологическое их сопровождение и экономическое обоснование на основе значений коэффициентов вредоспособности В% непосредственно или путем расчетов ЭПВ5% (ВЗР, 4, 2011, с.26-27), специально проводимых с целью принятия решений о целесообразности защиты растений на конкретном поле.
Все большее применение в мире находят короткие точные (точечные) ТЗР, направленные на выборочную обработку посевов с малых летательных аппаратов согласно данным дистанционного зондирования полей на засоренность посевов сорняками и заселенность кулигами иммигрирующих на сельскохозяйственные угодья насекомых (саранчовых, лугового мотылька, тли и др.), на прерывание (торможение, снижение) темпов развития фи-топатогенов, а не на уничтожение популяций вредных объектов.
Защита растений ответственна за фитоса-нитарное оздоровление посевов с помощью специальных приемов и средств, разрабатываемых и применяемых на практике (биопестициды, средства индуцированного иммунитета, биометода; мероприятия по стимулированию природных хищников и паразитов с целью снижения численности вредных видов в биоценозах и т.п.). При этом не на последнем месте стоят также требования экологической безопасности при проведении защитных мероприятий (Павлюшин, 2011).
Особые требования, предъявляемые к защите растений в последнее время, - это сдерживание химического и биологического загрязнения агроэкосистем и восстановление их от загрязнения. Затраты на эти мероприятия могут превосходить прибыль от сохраненного урожая.
Технологии защиты растений должны разрабатываться в согласии с земледелами и растениеводами. Точно так же последние обязаны при разработке своих новшеств учитывать последствия фитосанитарного характера. Эти подходы, никем никогда не оспариваемые, но ослабленные с организационным разделением сельскохозяйственной науки на отраслевые направления, становятся все более актуальными в связи с развитием научно-общественного понятия о фитосанитарии в целом и в области защиты растений, в част-
Вестник защиты растений, 1, 2012 ности. Согласно ГОСТ 21507-81 (1982, с.2) "фитосанитария - мероприятия по уменьшению количества или уничтожению вредных организмов". Цель - обеспечить условия для нормального развития культурных растений.
По-прежнему актуальной задачей остается повышение эффективности как мониторинга, так и борьбы с нестандартными, "взрывными" видами на популяционно-видовом уровне в местах их резерваций (полупустынные пастбищные земли). В технологии защиты растений от этих видов (саранчовые, луговой мотылек и др.) имеется существенное продвижение (Долженко, 2003). Эффективность прогноза их массового размножения связана с непрерывным анализом генетических и физиологических изменений в популяциях (Павлюшин и др., 2008). Эту работу целесообразно сопроводить таким же анализом и популяций кормовых растений вредоносных объектов.
Микроэволюционные процессы не имеют с биоценотическими процессами прямой связи, поскольку первые участвуют в видовой форме развития жизни - видообразовании, и согласно теории микроэволюции ведут к необратимым преобразованиям генетико-экологической структуры популяции. Биоце-нотические процессы развивают экосистем-ную форму жизни благодаря взаимодействию участвующих в процессах особей разновидо-вых популяций, которые находятся в постоянной взаимной перестройке на основе модифицированной изменчивости (временной, циклической, на уровне отбора биотипов, рас и т.д.). Там - изменение генетической структуры вида, здесь - изменение его взаимоотношений с видом-партнером по трофической связи. Там - метрические в основном измерения особей, здесь - весовой или статистический метод оценки взаимосвязи как минимум между парой видов разных трофических уровней. Генетическое закрепление микроэволюционных адаптаций вида - процесс длительный и непредсказуемый с точки зрения защиты растений. В биоценотических процессах имеют место быстротекущие ненаследуе-мые паратипические перестройки в популяциях видов-партнеров.
Для отмеченных многоядных видов задача генетического мониторинга упрощается в связи с тем обстоятельством, что и саранчовые, и луговой мотылек выходят на поля из мест постоянного обитания, "не дожидаясь" снижения у кормовых растений иммунных свойств, и расплачиваются быстрой гибелью на полях. У этих г-видов вспышки численности проис-
ходят неожиданно и быстро затухают. Напротив, у фитопатогенов без обоюдных с видом-хозяином внутрипопуляционных паратипиче-ских перестроек эпифитотий не происходит. То же самое можно сказать и о массовых размножениях Л-фитофагов и об эпизоотии насекомых - здесь ожидаются внутрипопуля-ционные перестройки у обоих партнеров.
Организация внутрипопуляционного генетического и паратипического контроля - новая сфера и новый этап развития фитосани-тарного мониторинга. Технические средства позволяют это делать. Более того, такая работа уже проводится, правда в небольших объемах и пока только в научных целях.
Фитосанитарный мониторинг и агробиоце-нологическая диагностика - дополняющие друг друга области в сфере производственной защиты растений. Приборная оснащенность фитосанитарного мониторинга более-менее возрастает, чего нельзя сказать об агробиоце-нологической диагностике поскольку требуются дорогие программы распознавания фото- и видеоизображений высококвалифицированными специалистами. В лаборатории механизации ВИЗР разработан прототип индивидуального средства передвижения по полям фитосанитарных обследователей на базе китайского трехколесного электровелосипеда, оснащенного устройством полуавтоматической фотосъемки поверхности почвы цифрующим фотоаппаратом, совмещенным с прибором ГИС-ориентации, а также рядом других полевых приборов для характеристики фитосанитарного состояния посевов (Техника, 2010).
Следует продолжить поиски условий, в которых поддерживается устойчивость агро-биогеоценоза, включая уровни пестицидного пресса. Насущной задачей остается наработка В%, развитие на их основе принципа биоцено-логической целесообразности в проведении химзащитного мероприятия и, в завершение, - разработка "коротких" технологий защиты растений при минимальном химическом и биологическом загрязнения агроэкосистем.
Обозначенные А.А.Жученко экологические задачи защиты растений (ВЗР, 3, 2011, с.28-29) в определенной степени находят решения на биоценологическом уровне ее организации. Во всяком случае имеются пути к их воплощению, за исключением последней его установки об использовании малых потоков ископаемой энергии с целью управления большим потоком солнечной энергии, поскольку эта задача не имеет однозначного решения. Адаптивное растениеводство основано на принципах адаптивной модернизации антро-
погенных воздействий на природные экосистемы. Всякая интенсификация переводит на путь интенсивной модернизации и, в принципе, противоречит обсуждаемой установке на малую антропогенную энергию получать большую солнечную, но допустима до относительно высокой стадии интенсификации при общем правиле: при повышении удельного вложения энергии в агроэкосистему не происходит адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности.
Так, первые механизированные плуг и опрыскиватель имели наибольшую, очевидно, отдачу продукцией в энергетическом отношении, в то время как использование "Киров-цев" на полях - на грани энергетической окупаемости и угрозы перемешивания почвы с коренной породой. Например, отношение полученной с урожаем энергии к затраченной при обработке инсектицидами растений на зеленку составило 10-13 (Зорин, 2011), а биоэнергетический коэффициент (КПД посева) при больших затратах антропогенной энергии на выращивание многолетних бобовых трав при известковании, применении удобрений и пестицидов по ряду свидетельств в интернете составило только 3.8 единицы. Отдельно смотрятся энергетические затраты в сортоведении, которые начинаются со студенческой скамьи будущих высококлассных селекционеров и включают весь процесс до инновации нового интенсивного сорта (ВЗР, 3, 2011, с.20).
Точное земледелие считается высокоинтенсивным вариантом землепользования и обременяется рядом дорогих условий - выровненная поверхность полей с высоким ресурсом их потенциального плодородия, высокоурожайные устойчивые сорта сельскохозяйственных культур и др. (Кирюшин, 2010). В то же время отдельные приемы точечного земледелия уже широко используются за рубежом на всех без исключения типах полей (прецизионная предпосевная обработка почвы, точный посев, дифференцированное внесение удобрений и средств защиты растений, дозированный полив растений (Точное.. , 2009; Якушев, 2009; Шпаар и др., 2009).
Точные системы земледелия, соподчиня-
Вестник защиты растений, 1, 2012 ясь системам возделывания сельскохозяйственных культур, интенсифицируют адаптивное растениеводство, поднимая его на более высокий агрогеоэкосистемный уровень организации полеводства. Геоструктурность земель всегда учитывалась при их освоении и землепользовании - полевом, кормовом и специальном, в системах удобрений и севооборотной ротации - в обустройстве вновь вводимых и заново фитомелиорируемых агро-ландшафтов в целом. В распространенности вредных и полезных членистоногих стаци-альность территории стоит на первом месте среди факторов районирования и прогноза динамики численности вредоносных видов.
Объединение агробиоценологического (аг-роэкосистемного) и агрогеосистемного (агро-ландшафтного) направлений переводит на более высокий агрогеоэкосистемный методологический уровень познания и последующего использования сельскохозяйственных земель. Так, районирование земель по классам плодородия с выделением зон вредоносности сорняков, вредителей и болезней растений обеспечивает планомерный переход к системам точного адаптивно-ландшафтного земледелия с прецизионными приемами применения удобрений и средств защиты растений. Агрогеоэкосистемный подход в агроландшаф-товедении - это ускоритель с более высоким качеством проектирования и строительства новых и вновь фитомелиорируемых агро-ландшафтов. Агрогеоэкосистемология в целом -крупное обобщение знаний в естествознании, землеустройстве, земледелии, биогеоценологии.*
Полезность агрогеосистемного подхода заключается в том, что при изучении агроэко-систем привлекаются обширные сведения физико-географического характера по типиза-циии и ландшафтной структуризации природ-но-территориальных сельскохозяйственных комплексов; при изучении агрогеосистем происходит их насыщение сведениями экосистемного характера. Необходимость в такой информации особенно ощущается в задачах восстановления гумуса и почвенного плодородия в целом, а также в разработках технологий точного земледелия и защиты растений (ВЗР, 4, 2011, с.35).**
•Развитие агрогеоэкосистемной научной методологии будет способствовать, надо надеяться, объединению научно-исследовательских программ полеводческого направления, в частности по защите растений, размежеванных в планах НИР по Отделениям Россельхозакадемии в 2011-2015 гг., тогда как объем комплексной работы при скудном финансировании требует обратного - сосредоточения иследований на региональных агроэкологических стационарах.
Уже десять лет продолжается реализация федеральной целевой программы (ФЦП) "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России" до 2013 г. включительно (заказчик-координатор - МСХ России, заказчики -МСХ, РАСХН). На цели ФЦП планируется направить огромные средства в основном на инвентаризацию незавершенных объектов, проведение мелиоративных и агрохимических работ, включая пестицидные об-
работки, внедрение "интенсивных" адаптивно-ландшафных систем земледелия. Предусматривается частичное субсидирование из федерального бюджета бюджетам субъектов РФ на компенсацию сельскохозяйственным товаропроизводителям части затрат на приобретение и использование средств химизации (удобрения, пестициды). Методология повышения плодородия почв строится не на разработке и применении спецприемов, а путем роста урожайности за счет осушения, орошения, удобрений, пестицидов), то есть тех мероприятий, которые естественное плодородие и снижают. Вопросы защиты почвенной фауны и флоры, играющих в почвенном плодородии не последнюю роль (Гиляров, 1953), и ряд других факторов не упомянуты, как впрочем и изучение агроэкосистем, которые, возникнув на осушенных землях, должны окупить затраты. Страна снова начала рыть котлованы...
"Единство агрогеоэкосистемы несомненно обнаруживается, если принять во внимание, что геосистема заканчивается образованием биокосного компонента "почва", а экосистема на нем только начинает развиваться. Воздух и вода общие. Отсюда можно уточнить ряд экосистемной организации сельской природы (ВЗР, 4, 2011, с.23): агроценоконсорция (элементарная экосистемная единица) — ценоз поля (агроценоз) — биоценоз (более сложное саморегулируемое образование) — агробиогеоценоз (целостная агроэкосистема севооборота (лесопосадки) - агрогеоэкосистема - фация - агроландшафт как полевой выдел сельского ландшафта.
Итак, далеко не полный анализ ситуации с защитой растений показывает наличие определенных перспектив креативной ее модернизации в последующие годы. По каждому рассмотренному предиктору содержится или может последовать более углубленный методологический анализ и прибавлены новые. Главное же в том, что на российских полях сохранились и функционируют устойчивые саморазвивающиеся на фоне агрофакторов агробиогеоценозы. Имеется определенная база средств защиты растений для ее модернизации. В основу их применения положен принцип биоценологической целесообразности - принятие решения о проведении защитного мероприятия в соответствии с прогнозируемыми потерями урожая от вредных организмов с помощью определенных для региона коэффициентов вредоспособности В% и выявленной численности вредных объектов при фитосанитарной диагностике посевов. При этом делаются поправки на наличие в поле полезных насекомых с целью поддержания устойчивости агроэкосистем.
Потери сопоставляются с затратами на защиту конкретного или типового поля и рассчитывается экономическая целесообразность проведения мероприятия. При этом принимаются во внимание меры безопасности и затраты на ликвидацию возможного химического загрязнения продукции и окружающей среды.
Принцип биоценологической целесооб-
разности в проведении защитного мероприятия хорошо сочетается со взглядами на дальнейшую "биоценологизацию" защиты растений в условиях адаптивного точного земледелия и растениеводства.
Исходя из парадигмы двух форм развития живого (видовой и экосистемной) предложено осуществление защиты растений в двух генеральных направлениях - экоси-стемном и популяционно-видовом (Зубков, 2000). Первое основывается на прерывании самоорганизующихся биоценотиче-ских процессов саморегулирования агро-экосистем севооборотного типа с включением коротких ТЗР в технологии возделывания культур или проводимых отдельно. Второе направление заключается в снижении потенциала размножения особо вредных "взрывных" видов (саранчовые, луговой мотылек и др.), главным образом вне пахотных земель путем воздействия на популяцию разными методами при физиологическом и генетическом контроле за ее состоянием.
Принцип биоценологической целесообразности проведения защитного мероприятия в сочетании с популяционно-видовым и экосистемным подходами составляет агробиогеоценологическую концепцию модернизации защиты растений с учетом высказанных выше суждений на современном этапе фитосанитарного оздоровления полевых агрогеоэкосистем.
Бодренков Г.Е. Главнейшие элементы энтомофауны агробиоценозов и смежных угодий в Центрально-Черноземной полосе. Автореф. доктор. дисс., Л., 1970, 48 с.
Гиляров М.С. Почвенная фауна и плодородие почвы // Труды конференции по вопросам, связанным с внедрением в сельское хозяйство комплекса Докучаева-Костычева-Вильямса. М., 1953, с. 109-123.
Долженко В.И., Новожилов К.В. Современные аспекты развития химического метода защиты растений. 2-й Все-росс. съезд по защите растений // Агрохимия, 2006, 7, с. 82-85.
Литература
Долженко В.И., Сухорученко Г.И., Буркова Л.А. и др. Ассортимент химических средств защиты растений нового поколения (инсектициды, акарициды, моллюскоциды, родентициды). ВИЗР, СПб, 2009, 82 с.
Долженко В.И. Современные инсектициды. СПб, 2010, 149 с.
Долженко В.И., Новожилов К.В., Сухорученко Г.И., Тютерев С.Л. Химическая защита растений в фитосани-тарном оздоровлении агроэкосистем // Вестник защиты растений, 2011, 3, с. 3-12.
Жуков В.Н. Комплексная вредоносность сорняков по-
левого севооборота Каменной Степи (ЦЧП). ВИЗР, СПб-Пушкин, 2004, 87 с.
Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Теория и практика. М. Агрорус, 2008, т.1, 814 с.; 2009, т.2, 1098 с.
Зорин Д.П. Основные вредители иван-чая узколистного и меры борьбы с ними на севере европейской части России. Автореф. канд. дисс., СПБ, 2011, 22 с.
Зубков А.Ф. Методические указания по оценке агро-биоценотических связей с помощью путевого регрессионного анализа. Л., 1973, 44 с.
Зубков А.Ф. Методические указания по оценке вредоносности комплекса вредных организмов при помощи путевого регрессионного анализа. Л., 1981, 32 с.
Зубков А.Ф. Методика оценки комплексной вредоносности организмов на зерновых культурах. Л., 1983, 44 с.
Зубков А.Ф. Агробиоценология. ВИЗР, СПбГУ, 2000, 208 с.
Зубков А.Ф. Концепция саморегуляции биоценотиче-ских процессов в агроэкосистеме. 1. От мониторинга динамики численности популяций видов к оценке биоцено-тических процессов в агроценозах // Вестник защиты растений, 2007, 1, с. 3-17.
Зубков А.Ф. Креативное развитие агробиоценологии -методологическая основа модернизации защиты полевых культур // Агробиоценологические технологии управления процессами фитосанитарного оздоровления, сдерживания химического и биологического загрязнения и восстановления загрязненных агроэкосистем. ВИЗР, СПБ, 2010, с. 10-49.
Зубков А.Ф. Естественный биометод в естественной агроэкосистеме // Информационный бюллетень ВПРС МОББ. СПб, 2011, 42, с. 83-88.
Зубков А.Ф., Лахидов А.И. Статистическая модель афи-доценокомплексов агроэкосистем ЦЧЗ, ВИЗР, СПб, 1999, 36 с.
Зубков А.Ф., Ломовской С.М. О вредоносности красногрудой пьявицы // Защита растений, 1987, 7, с. 26-27.
Зубков А.Ф., Шпанев А.М., Жуков В.Н. Комплексная вредоносность сорняков, вредителей и болезней культур полевого севооборота Юго-Востока ЦЧП России (Агроэкологический стационар "Каменная Степь"). ВИЗР, ИЦЗР, СПб, 2005, 72 с.
Кирюшин В.И. Технологическая модернизация земледелия - путь к обеспечению продовольственной независимости России // Земледелие, 2011, 3, с. 16-19.
Лаптиев А.Б. Фитосанитарная обстановка в условиях адаптивного земледелия в Каменной степи. Каменная степь - С.Петербург, 2003, 80 с.
Лахидов А.И. Афидоагроценокомплекс ЦентральноЧерноземной зоны. СПб, 1997, 200 с.
Лунева Н.Н. Геоботанический учет засоренности посевов сельскохозяйственных культур // Методы мониторинга и прогноза развития вредных организмов. М.-СПб, 2002, с. 82-88.
Новожилов К.В. Защита растений - фитосанитарная оптимизация растениеводства // Проблемы оптимизации фитосанитарного состояния растениеводства. Сб. трудов Всероссийского съезда по защите растений (Санкт-Петербург, декабрь 1995 г.), СПб, 1997, с. 35-45.
Павлюшин В.А. Агроэкосистемный подход в решении фундаментальных проблем по защите растений (к 80-летию ВИЗР) // Вестник защиты растений, 2009, 4, с. 3-8.
Павлюшин В.А. Проблемы фитосанитарного оздоровления агроэкосистем // Вестник защиты растений, 2011, 2, с. 3-8.
Современный ассортимент средств защиты растений. /Ред. В.И.Долженко. ВИЗР, 2011, 258 с.
Сугоняев Е.С. Защита растений от вредных членистоногих на рубеже XXI века // АГРО ХХГ, 1998, 2, с. 18-19.
Сугоняев Е.С. Путешествия за насекомыми (Insecta) Ex autopsia. РЭО, СПб, 2011, 296 с.
Танский В.И. Саморегулируемые агробиоценозы. ВИЗР, СПб, 2010, 68 с.
Техника для защиты растений. А.К.Лысов, Т.В.Корнилов. ВИЗР, СПб, 2010, 20 с.
Шпаар Д., Захаренко А.В., Якушев В.П. (Ред). Точное сельское хозяйство (Precisions Agriculture). СПб, 2009, 400 с.
Шпанев А.М. Подходы к оценке вредоносности сорных растений // Вестник защиты растений, 2011, 4, с. 57-70.
Шпанев А.М. Полевые экосистемы агроландшафта Каменной степи и их фитосанитарное оздоровление. ВИЗР, СПб 2012, 304 с.
Шпанев А.М., Голубев С.В. Биоценоз озимых зерновых культур (Юго-Восток ЦЧЗ). ВИЗР, ИЦЗР, СПб, 2008, 284 с.
Шпанев А.М., Голубев С.В. Биоценоз горохового поля в Каменной степи (Ю-В ЦЧЗ). ВИЗР, ИЦЗР, СПб, 2009, 144 с.
Шпанев А.М., Голубев С.В. Биоценоз яровых зерновых культур (Юго-Восток ЦЧЗ). ВИЗР, ИЦЗР, СПб, 2010, 124 с.
Экологически малоопасная технология применения пестицидов для защиты озимой и яровой пшеницы от вредителей и болезней в Нижнем Поволжье. /Ред. К.В.Новожилов. /Павлюшин В.А, Сухорученко Г.И., Долженко В.И., Гончаров Н.Р., Буркова Л.А., Гришечкина Л.Д., Косолапов С.Н., Силаев А.И., Степанов А.А., Волга-рев С.А. ВИЗР, СПб, 2008, 51 с.
MODERNIZATION OF PLANT PROTECTION 3. PREDICTORS OF MODERNIZATION OF FIELD CROP PROTECTION
A.F.Zubkov
The main predictors of modernization of plant protection are discussed. Field ag-robiocenoses are very diverse in the Central Chernozem Region as shown for the Kamennaya Steppe station. 856 arthropod species including phytophages (48%) and entomophages (30%) inhabit fields of field crop rotation in the middle of summer simultaneously in addition to 52 species of plant pathogens and 70 weed species (Shpanev, 2012). As a result, phytosanitary conditions were stable in the agroceno-ses except for pea fields. The second predictor is the estimation of factors of harming ability and harmfulness of weeds, pests and plant pathogens of field cultures. Potential yield losses are 16.8% (winter grain) to 37.3% (peas) (Shpanev, 2012). The other predictors are related to those main predictors.
Keywords: plant protection, modernization, predictor, field crop, agrogeoecosys-tem, harming ability, harm fulness.
А.Ф.Зубков, д.б.н., профессор, [email protected]
