CC BY
1026 Вестник защиты растений, ,3, 2005
УДК 581.55:001
СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ АГРОБИОЦЕНОЛОГИИ (III)
А.Ф.Зубков
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
В двух первых частях (Вестник..., 1 и 2, 2005) были рассмотрены этапы становления агро-биоценологии - 1) физиономическое описание агробиоценозов и 2) экосистемное развитию количественной агробиоценологии. Среди экосистемных подходов была затронута в общих чертах и оценка биоценотических связей между компонентами агроценозов (продуцентами и фитофагами, фитофагами и зоофагами и др.). В данной работе количественная характеристика взаимоотношений между культурными растениями и вредными организмами рассматривается полнее в связи с большой экономической значимостью проблемы. Основное внимание уделено завершающей стадии определения роли гетеротрофов - оценке комплексной вредоносности сорняков, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур на уровне полевого агроценоза.
Оценка вредоносности сорняков, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур - наиважнейшая, основополагающая процедура агрофитосанитарии - комплекса мер по ликвидации или нейтрализации неблагоприятного влияния различных факторов на растения. Без регулярной оценки и прогнозирования потерь от вредных организмов невозможны ни поддержание средствами защиты растений фитосанитарного благополучия ни в конечном итоге конструирование высокопродуктивных устойчивых агроэкосистем - задачи, вытекающей из идеологии адаптивного полеводства,
провозглашенного РАСХН. При этом с хозяйственной и экологической сторон одинаково нежелательны как переоценка, так и недооценка роли вредных организмов.
Вредоносность на культурных растениях различных вредных организмов изучается в рамках ряда конкретных дисциплин - сельскохозяйственной энтомологии, фитопатологии, гербологии и др. Оценка комплексной вредоносности сорняков, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур - прерогатива всецело агробиоценологии, одна из главных ее задач.
Оценка комплексной вредоноснос сельскохозяйс
Проанализировав в начале 1930-х годов ситуацию с оценкой потерь от вредителей и болезней, сотрудник ВИЗР профессор А.А.Любищев (1931) констатировал, что не имеется заслуживающих доверия данных о потерях решительно ни по одному виду насекомых, так как при их получении допущен ряд методических ошибок. Он подразделил потери на прямые и косвенные, актуальные и потенциальные. Прямые потери - результат уничтожения растений или снижение их продуктивности. Вслед за ними образуются косвенные потери вследствие экономических издержек (снижение качества продукции и др.). Актуальные потери могут быть определены в натуре, потенциальные прогнозируются.
сорняков, вредителей и болезней ;нных культур
Прогноз потенциальных потерь - дело неблагодарное, поскольку он зависит от прогноза внешних факторов, в первую очередь метеорологических, и хода внут-рипопуляционных генетических перестроек у вредных объектов. Несмотря на красоту математических моделей развития эпифитотий, разработанных для ряда фитопатогенов, оправдываемость прогнозов невелика. Рациональнее принять потенциальные потери за 100% для большинства из вредоносных объектов (такое теоретически может случиться и сосредоточиться на статистических оценках актуальных потерь.
Среди крупных методических ошибок А.А.Любищев указал недоучет таких факторов как избирательность вредите-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 лями определенного габитуса растений при питании, компенсацию повреждений со стороны как поврежденного растения, так и окружающих его здоровых растений. Без учета того и другого фактора получить сколько-нибудь правдоподобные оценки вреда от вредителей невозможно. Эти же факторы приводят к ошибкам при глазомерном (экспертном) подходе определения потерь, поскольку оценки могут быть исправлены только статистическим путем. Будучи сторонником статистико-аналитического подхода, А.А.Любищев (1931а) применил методику сравнения не средних значений, а линий регрессии продуктивности по независимым от вредителей признакам развития растений (длине стебля, колоса и т.п.) у двух групп последних - поврежденных и неповрежденных.
Следует отметить, к сожалению, что за прошедшие три четверти века ситуация с оценкой потерь от вредных объектов мало изменилась. В большей части экспериментальных работ фактор избирательности вредными насекомыми и фитопатогенами не принимается во внимание, как и фактор последующей компенсации вреда сообществом растений. Также превалирует экспертный подход в оценке наносимых потерь. При этом господство презумпции виновности вредных с точки зрения человека видов, присутствующих на поле, приводит к существенному завышению отрицательной роли вредных организмов в формировании урожая сельскохозяйственных культур. То же можно сказать и о сорняках, которые изначально занимают свободные от культурных растений минипространства и, не конкурируя до определенного времени с культурными растениями, отчасти не ответственны за приписываемый им вред.
А.А.Любищев (1931) дифференцировал также потери на ликвидные, рентабельно предотвращаемые на практике, и неликвидные. К неликвидным потерям отнесены такие, которые при настоящем уровне знаний не могут быть предотвращены вовсе или только при чрезмер-
ных затратах. Ликвидные потери устанавливаются в опытах с пестицидами. Вместе они составляют общие потери. Оценивать эффективность защиты следует, сопоставляя ее результаты не только с общими потерями, но и с ликвидными. С проблемой неликвидных потерь должны разбираться научные организации, стремясь перевести их в ликвидные путем разработки новых приемов и средств.
Эта антитеза редко принималась к руководству учеными и тем более практиками защиты растений, благополучие последних традиционно зависит не от сохраненного урожая, а от объемов проведенных или даже только планируемых мероприятий. К неликвидным могут быть отнесены также потери, которые приносят вредители и фитопатогены до момента проведения против них защитного мероприятия. Определить их опытным путем затруднительно, поскольку для сравнения требуется некий "абсолютно чистый" (изначально без вредных организмов и без пестицидов) контроль, вариант естественного развития агроцено-за, а также пестицидные варианты подавления вредных организмов.
А.А.Любищев (1935) разграничил оценку прямых потерь урожая в натуральных единицах его измерения от денежного выражения причиняемого вреда, отнеся первые к теме оценки вредоносности. Последуем его примеру, введя дополнительно термин "вредоспособность" (снижение продуктивности растения или урожайности на единицу признака вредного объекта (Зубков,1973) в отличие от его вредоносности на единице площади. К термину "потери" отнесем вред, выраженный в основном в денежных единицах и связанный с площадью распространения вредного вида, снижения качества и стоимости продукции и т.д. Потери являются функцией многих факторов, включая параметры вредоносности, однако в первую очередь - от экономических обстоятельств.
Разнообразие полевых факторов, влияющих на полевую вредоносность
того или другого вредного организма, не позволяет адекватно определить ее экспериментальным путем (исключая случаи полной гибели посевов), несмотря на все многообразие приемов и методов, испытанных и описанных в литературе за прошедшее столетие.
Наконец, следует отметить еще одно важное обстоятельство. Среди приводящих к систематическим ошибкам основных методических недочетов при оценке потерь от вредных организмов, указанных А.А.Любищевым, отсутствует недоучет взаимодействия влияний на растения со стороны двух или большего числа присутствующих вредных объектов*. Как известно, оценка совместного вреда от комплекса вредных объектов путем сложения оценок потерь от них, проведенных по одиночке, приводит к значительной переоценке их роли. Сумма потерь в таких случаях часто превышает 100%, хотя на поле зреет неплохой урожай.
В.И.Танский (1984,1988) привел материалы, показывающие, что повреждение растений одним видом вредителя существенно отражается на повреждении другим, чаще ослабляя роль последнего, хотя может наблюдаться и обратная картина. Так, в вегетационных опытах присутствие бурой ржавчины на растениях пшеницы ослабляло, а злаковых тлей -усиливало вредоносность корневых гнилей (Танский и др., 2000). Известно, что повреждение поверхности растения насекомыми ведет к развитию ряда болезней растений.
Итак, характеристика вредоносности видов порознь при одновременном их воздействии на растения приводит к неадекватной оценки их роли. Определение в организованном эксперименте комплексной вредоносности нескольких вредных объектов, требует закладки неподъемного числа вариантов их сочетаний. Поэтому оценка в эксперименте на одном и том же поле роли группы вредных видов - нечастое событие, к тому же проводится она обычно опять-таки для каждого вида по отдельности. С учетом этого обстоятельства становится очевид-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 ным, что приходится распрощаться с иллюзией опытным путем оценить полевую вредоносность даже отдельных вредных объектов, не говоря уже о комплексном влиянии на посев вредителей, болезней и сорняков. Тем более что существует работоспособная процедура оценки полевой комплексной вредоносности.
В начале 1970-х годов был сформулирован информационно-статистический подход к оценке биоценотических связей в агроценозе, в общих чертах рассмотренный во второй части сообщения (Вестник..., 2, 2005). Он включает и полевой метод оценки комплексной вредоносности сорных растений, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Были разработаны унифицированные методики сбора полевой биоценологиче-ской информации на постоянных учетных площадках и ее статистической обработки с помощью дисперсионного, регрессионного и детерминационного анализов (Зубков, 1973,1981). Первые уравнения комплексной вредоносности вредителей были рассчитаны в ВИЗР (Зубков, Титова, 1968; Зубков, 1970).
Апробация информационно-статистического подхода к оценке комплексной вредоносности была проведена на посевах ряда культур: озимой пшеницы (Зубков и др., 1984,1989), риса (Буй Ван Ик и др., 1987), фасоли на Кубе (Лаб-рада, Зубков, 1991), хлопчатника в СРВ, а молодыми исследователями - на всех культурах полевого севооборота Центральной Черноземной полосы (Жуков, 2004; Шпанев, 2005; Зубков и др., 2005).
*В те годы исправить положение было принципиально невозможно хотя бы потому, что отсутствовала необходимая для этого вычислительная техника.
Методика исследований
При оценке комплексной вредоносности необходима скорректированная во времени и пространстве полевая информация - единовременные учеты организмов и фитосанитарного состояния растений на постоянных учетных площадках, замаркированных после всходов культур ко-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 лышками и по земле шпагатом. Площадь постоянной площадки соизмеряется с протяженностью агроценоконсорции, на пшенице обычно 0.1 м2, пропашных культурах - 1.4 м2. В агроценоконсорции взаимодействуют особи автотрофной и гетеротрофных ценоячеек. Ценоячейка -группа особей, непосредственно связанных взаимоотношениями по принципу каждая со всеми остальными.
Расположение площадок на поле следует систематическому типическому (послойному) способу отбора проб, когда площадки устанавливаются в систематическом порядке на нескольких выявленных на поле или предполагаемых экологических разностях (участках). Например, в центре и по краям поля. Количество устанавливаемых постоянных площадок определяется спецификой проводимых исследований. Получить реалистичные оценки вредоносности комплекса видов удается уже при 100 учетных площадках. Причем длина вариационного ряда может ежегодно пополняться, результаты оценки вредоносности - уточняться. Создается база данных.
На постоянных площадках за сезон проводится несколько единовременных визуальных учетов признаков, характеризующих фитосанитарное состояние посева. К ним, в первую очередь, относятся признаки густоты стояния и развития культурных и сорных растений, проективное покрытие ими поверхности почвы, численность насекомых и степень повреждения ими и поражения фитопа-тогенами культуры. Рядом с постоянными площадками берутся разовые пробы для учета фитомассы, почвенных обитателей, повреждений и заболеваний корней и т.д. При уборке на каждой площадке проводится полный разбор снопа по элементам структуры урожая.
Терминология, относящаяся к характеристике фитосанитарного состояния посева, легко поддается унификации, необходимой при оценке многообразных биоценотических связей.
Степень повреждения совокупности растений вредителями и поражения фи-
топатогенами выражается двумя показателями: поврежденностью/ пораженное -тью (долей или процентом поврежденных/пораженных растений, стеблей, листьев и т.д.) и интенсивностью повреждения/поражения группы поврежденных/пораженных растений, стеблей и т.д. в баллах или в % по принятым шкалам. Пораженность соответствует принятому в фитопатологии термину "степень распространения" патогена. Общая степень повреждения/поражения посева характеризуется общим баллом или % повреждения/поражения растений (сумма баллов, деленная на общее в пробе число растений). Соответствует фитопа-тологическому термину "степень развития" болезни.
Степень засорения (или засоренности) посева сорняками измеряется числом сорных растений на единице площади и процентом или баллом проективного покрытия ими поверхности почвы.
В качестве унифицированной балльной шкалы выражения интенсивности повреждения/поражения и засорения посева предложена единая 6-балльная шкала с привычным качественным описанием степени проявления признака: 0, 1- очень слабое (до 5%), 3- слабое (6-25%), 5- среднее (26-50%), 7- сильное (51-75%), 9-очень сильное проявление признака (более 75%). Обозначение баллов нечетными цифрами дает возможность легко расширить шкалу до 10-балльной. При помощи универсальной балльной шкалы легко закодировать значения и других признаков, а также фазы развития насекомых, культурных и сорных растений.
При статистической обработке межгодовые различия (как и между участками) элиминируются при дисперсионном анализе и расчеты уравнений регрессии и детерминации ведутся с использованием матриц внутригрупповых корреляций. Признаки разнообразных объектов объединяются в трофические уровни - культура (Х(), вредные виды (Х^), признаки раннего состояния посева (XL). Культура представлена структурой ее урожая).
Зависимость урожая от вредных объ-
ектов при низком их обилии апроксими-руется линейной функцией. Обычно в литературе используется приводящая к ошибкам модель связей Х^ ^ Х^ С целью статистического устранения влияния факторов избирательности растений вредителями и болезнями, а также мест произрастания сорняков, в уравнения Х( по Хк следует вводить признаки XL. Далее включением в уравнение признаков всех основных вредных объектов (Х^, Х^, Х^" и т.д.) можно учесть и фактор взаимодействия влияний на посев комплекса вредных объектов:
Х= а + + 2bfL.kk'xL, (1)
где bfk.k'L - коэффициент вредоспособно-сти каждого объекта (потери в г/экз., зе-рен/экз., %/особь; г/балл и др.), по которым определяются общие потери (2bfk.k'L Xk). Далее прогнозируется потенциальная (без влияния вредных объектов) урожайность (Х0*) при Xk=0 и при средних значениях признаков XL:
Х0*= Х0 - Е^к^ Xk.
Общие потери и относительные коэффициенты вредоспособности В% удобно выражать в % от потенциальной урожайности Х0*:
В% = ^^к^^*,
а полевую комплексную вредоносность -уравнением урожайности Х0:
Х0= Х0* + Е^к^^
или х0%= 100 + ZB%Хk, (2)
где 2 - знак суммы (по количеству вредных объектов).
Сам процесс эмпирического регрессионного моделирования комплексной вредоносности при использовании компьютерных статпакетов превратился в увлекательную процедуру расчетов регрессионных уравнений, удовлетворяющих всем условиям полевых исследований. В условиях неорганизованного полевого эксперимента, когда множество признаков объектов свободно варьирует в поле, предстоит эти объекты учесть и провести статистико-информационный анализ связей между элементами агроценоза по
Вестник защиты растений, ,3, 2005 принципу "черного ящика" с входящей и исходящей информацией. Существенно "просветляет" его анализ путей влияния вредных объектов на элементы структуры урожая с помощью алгоритмов путевого регрессионного анализа (рис. 1).
Выбору окончательного уравнения предшествует
- вербальная фитосанитарная оценка состояния посева с имеющейся в литературе характеристикой вреда от присутствующих вредителей, болезней и сорняков;
- анализ матриц общих и внутригруп-повых корреляционных связей между признаками вредных видов и сельскохозяйственной культуры;
- подбор признаков-XL для каждого вредного объекта с целью устранения его избирательной способности по схеме г^ ^ Р0^ ^ Ь0^ (здесь р - стандартизированный, а Ь - натуральный коэффициенты вредоспособности); уже на этом этапе могут быть получены состоятельные оценки вреда от того или другого вредного вида, поскольку фактор избирательности уже учтен, а компенсация растениями влияния, произведенного вредным объектом, автоматически учитывается при работе с постоянными площадками, где происходит активная интерференция между растениями в ценоконсорции;
- группировка признаков вредных объектов и проверка значимости их влияния на урожайность в регрессионных уравнениях с помощью детерминационного анализа.
Поскольку при использовании этого приема чистый контроль отсутствует -его заменяет потенциальная урожайность (Х0*) - верификация полученных данных возможна повторением такого рода исследований.
На полях каждой культуры образуются группы площадок, различающиеся между собой по факторам роста растений. Эти различия (то есть межгрупповое варьирование) статистически элиминировались путем исключения из дисперсии признаков (как вредных объектов, так и культуры) той ее части, которую контролировали природные (годы, участки поля,)
Вестник защиты растений, ,3, 2005 и/или организованные в опытах (поля, варианты удобрений, иных мероприятий) факторы. Тем самым осуществлялся статистический контроль за самоорганизующимися природными и организованными в полевых экспериментах факторами.
Определенный статистический контроль возможен и за разнообразными свободно варьирующими на полях факторами роста культурных растений при определении показателей роли вредоносных видов с помощью признаков-XL, которые наравне с признаками-Х^ вредоносных видов включались в уравнения регрессии. Измерить в поле все сопутствующие факторы, влияющие на оценку вредоносности, невозможно. Однако про-
движение в этом направлении имеется. Следует в качестве переменных XL выбирать такие признаки, которые инте-гративно характеризуют условия произрастания культурных растений. Таким собирательным признаком может выступать прежде всего общая фитомасса на постоянной учетной площадке в конце сезона как косвенный показатель сложившихся за сезон условий роста растений. Включение его в уравнение множественной регрессии позволяет статистически усреднить эти условия и, контролируя долю случайной (внутригруппо-вой) гетерогенности урожайности культуры, реалистичнее показать роль вредоносных видов при ее формировании.
Примеры оценок комп
Унифицированная методика оценки биоценотических связей особенно эффективна при диагностике фитоценотиче-ских отношений в посеве. Практика издавна нуждалась в этих знаниях, но даже последние методики оценки конкуренции и вредоносности сорняков не содержат приемов устранения эффекта замещения ими изначально свободных от культурных растений мест произрастания, что приводит к переоценке потерь от сорной растительности. Сравнение распространенного метода оценки вредоносности сорняков на модельных площадках, где создавался разный уровень засоренности, с методом постоянных площадок при естественном произрастании сорняков на примере подмаренника цепкого Galium aparine в посеве озимой пшеницы показало, что в первом случае коэффициент вредоспособности сорняка завышается в несколько раз (Воеводин, Зубков, 1986).
Эффективность предложенных приемов можно продемонстрировать результатами оценки вредоносности основных вредителей и заболеваний на рисе, проведенной по материалам полевых опытов с маркировкой кустов риса на делянках с разными технологиями защиты растений (Буй Ван Ик и др., 1987). Куст состоял из 4-5 растений риса и представлял вместе с почвой и
ксной вредоносности
консументами четко выраженную агроце-ноконсорцию. Рис повреждался не сильно минирующей мухой Chlorops oryzae и рисовой листоверткой Cnaphalocrocis тейта-Ш, поражался пирикуляриозом Piricularia oryzae, гельминтоспориозом Bipolaris oryzae, ожогом влагалища листа СогИешт sasakii.
Влияние вариантов опыта элиминировалось при помощи дисперсионного анализа, расчеты велись с использованием матрицы внутригрупповых корреляций |ге|. Сравнения проведены по четырем моделям оценки влияния вредных объектов Хк,-.Хк' на урожайность зерна риса Х0* (табл. 1):_
Мо дели Xl Дру гие Xk Уравнения множественной регрессии
1 - нет xo = а +bokXk
2 + нет x0 = а + b0k.Lxk + b0k.LxL
3 - да x0 = а + b0k.k'xk +••• + b0k'.kxk'
4 + да x0 = а + bok.k'Lxk +••• + b0k'.kLxk'
+ b0L.k.k'xL
В связи со слабым взаимодействием влияний вредных объектов на урожай риса значения В%, рассчитанные по моделям (1) и (3), а также по моделям (2) и (4), различались незначительно (табл. 2).
Хорошо видно, что пирикуляриоз об-
ладает положительной, а листовертка и гельминминтоспориоз - отрицательной избирательной способностью: устранение ее при помощи ХL-признаков в первом случае повышало, а во втором - понижало значения показателей вредоносности объектов. Избирательность возбудителя ожога влагалища листа не выявлена, как не вы-
Вестник защиты растений, 3, 2005 явлена вредоносность минирующей мухи.
В итоге более реалистичные оценки потерь зерна от комплекса видов по мо-дели-4 составили 5%, а не в 2 с лишним раза выше по модели-1, которая наиболее часто встречается в литературе. Это цена эффективности применения рекомендуемой к использованию модели-4.
Таблица 2. Оценка комплексной вредоносности вредителей и болезней риса (СРВ, 1985)
В Коэффициент вредоспособности Потери в % от потенциального Хк «Лг^т^т _В% по модели:_урожая по модели:_
1
2
3
4
1
2
3
4
Х7 Минирующая муха 0.83 0.17 0.80 0.20 0 0 0 0
Х7 Листовертка -0.42 -0.16 -0.45 -0.17 0.6 0.2 0.7 0.2
Х9 Пирикуляриоз -0.08 -0.47 -0.09 -0.45 0.2 0.9 0.2 0.8
Х9 Гельминтоспориоз -1.51 -0.59 -1.40 -0.50 7.5 2.9 7.0 2.5
Х9" Ожог листа -0.12 -0.07 -0.11 -0.05 4.0 2.1 3.6 1.5
Сумма потерь от вредных объектов
12.3
6.1
11.5
5.0
Х7 и Х7' - повреждено листьев, %; Х9' - поражено листьев, %, Х9"- поражено стеблей, %.
Комплексная вредоносность основных вредителей, болезней и сорняков на посевах озимой пшеницы была оценена в 1977-1982 гг. в Предгорной зоне Ставропольского края. Наблюдения проведены
на 170 постоянных площадках 0.1 м2 на пяти полях. Расчеты сделаны при элиминировании межгрупповых различий с использованием se, ре, Ье модели-4 таблицы 1 в иерархическом графе связей (рис. 1).
Рис. 1. Статистическая модель влияния вредителей (Х7), фитопатогенов (Х9) и сорняков (Х8с) на элементы структуры урожая озимой пшеницы (Х£) сорта Безостая-1. Предгорная зона Ставропольского края, 1977-1982 (Зубков, 1989)
Причинно-следственные связи изображены стрелками и оценены коэффициентами пути ра.ь; Х^ признаки посева, элиминирующие его раннюю гетерогенность и избирательность растений объектами. Х0 - масса зерна, Х1 - число колосоносных стеблей и Х3' - число зерен на площадке, Х2 - масса и Х3 - число зерен колоса, Х4 - масса зерновки. Частная детерминация зависимого признака от определяющих вредных объектов: 0.04*, d2.k.L= 0.03, ¿э.кх=
0.02, ¿3^= 0.04*, d4.k.L= 0.08*, do.k.L= 0.05* (*существенен при Р>0.95).
Х8с - сорные растения, проективное покрытие, %; Х7' - шведская муха, поврежденность зачатков стеблей, %; Х7'" - хлебная жужелица, развитие, %; Х7~ - злаковые тли, экз/м2; Х7° пилильщик, поврежденность, %; Х9' корневые гнили, пораженность стеблей,%; Х9" мучнистая роса, развитие, %; Х7" - пьявица красногрудая, общая степень повреждения*, %; Х'7п - шведская муха на подгоне, поврежденность, %; Х9'" бурая ржавчина, развитие, %.
При оценке вредоспособности объектов в процессе регрессионного анализа вредные виды органично разбились на
две группы, взаимодействие влияний на урожай пшеницы объектов одной группы с влиянием другой несущественно.
Вестник защиты растений, ,3, 2005
В первую группу вошли виды, которые могут повлиять на урожайность зерна путем изменения как густоты стеблестоя, так и массы зерен колоса (прямо или опосредованно через густоту): сорняки (Хдс), шведская муха Oscinella sp. (Х7"), пьявица красногрудая (Х7"), хлебная жужелица Zabrus tenëbrioides (Х7'"), злаковые тли (преобладала Sch. дгатта, Х7") и корневые гнили (ХдЛ, учтенные при уборке).
33
Во вторую - виды, влияющие только через второй путь, - хлебный пилильщик (Х7 ), мучнистая роса Erysiphe graminis (Хд"), бурая ржавчина Риссгта МсШпа (Хд'"). Сюда же отнесены злаковые мухи при повреждении стеблей подгона (Х7п") (рис. 1). Затем рассчитаны уравнения комплексной вредоносности при среднем урожае на полях за годы исследований 41.3 ц/га (табл. 3).
Таблица 3. Оценка комплексной вредоносности вредных организмов
_на озимой пшенице (по рисунку 1). Ставропольский край, 1977-1982_
Аргументы уравнений множественной регрессии урожайности пшеницы Х0 Частная Пока- _по признакам вредных объектов Хк_и_Хъ_детерми-
первой группы
второй группы
нация,
Х8с Х71 Х"74 Х'"74 Х 73 Х'д1 Х'71п Х 71 Х"д4 Х'"д4 Х12 Х°0 Х°3 ф.к.ъ
р0к.к'Ъ -0.08 -.02 .08 -.10 -.04 -.05 + + .043*
р0к.к'Ъ .05 -.08 -.03 .03 + + + .010*
Ь0к.к'Ъ -.13 -.05 .67 -.62 -.05 -.05 .16 -.05 -.13 .27 Потери, г/0.1 м2
Ьхк -1.44 -.80 .73 -.37 -1.43 -.62 .82 -1.00 -.76 .13 6.42 ... 4.74°°
в% -.3 -.1 1.5 -1.0 -.1 -.1 .3 -.1 -.3 .5 То же в %
В Хк -3.0 -1.6 1.6 -.8 -3.0 -1.3 1.8 -2.1 -1.6 .3 13.5 ... 10.3°°
Обозначения признаков Хк даны в тексте и на рисунке. °°Потери рассчитаны с учетом положительного влияния вредных объектов. Хо- масса зерна, Хъ: Х12- густота пшеницы весной, Хо°- фитомасса и Хз°- число зерен на площадке, df.k'k.L- частная детерминация Хо за счет вредных объектов Хк при элиминировании влияния признаков Хъ. *Р>0.95.
В итоговое уравнение комплексной вредоносности, которую целесообразно выражать в виде уравнения ожидаемого урожая Хо% (в виде уравнения (2) с коэффициентами вредоспособности В% (в % от потенциальной урожайности при отсутствии сорняков) включены основные вредные объекты:
Х0%= 100 -0.3х8с -0.1х7' -1.0х7'" -0.01х7" -
0.1х7° -0.1хд' -0.3хд",
где тли-Х7^ выражены в экз/м2, остальные признаки Хк - в % (рис.).
Общие потери зерна озимой пшеницы составили 7 ц/га или 14% от средней потенциальной (без влияния вредных объектов) урожайности тестовых полей -около 40 ц/га. Выявлено повышение урожайности при слабых повреждениях растений пшеницы личинками красногрудой пьявицы, злаковыми мухами стеблей подгона, поражении растений бурой ржавчиной - всего примерно на 3%. Таким образом, резерв увеличения
урожая зерна за счет борьбы с вредными организмами на озимой пшенице в Предгорной зоне Ставрополья примерно 10%.
По коэффициентам В% можно рассчитать экономические пороги вредоносности ЭПВ5%= 5/В%. В настоящее время в связи с удорожанием средств защиты растений ЭПВ целесообразно рассчитывать для каждого случая химобработки поля. При этом планируются затраты на защиту, принимаются во внимание наличная и прогнозируемая численность вредителя, степень повреждения/поражения растений, ликвидные и неликвидные потери.
С использованием алгоритма расчетов, показанного в таблице 3, по тому же цифровому массиву проведены оценки комплексной вредоносности восьми наиболее массовых видов сорных растений из 20, встречавшихся на полях озимой пшеницы. Это - маки сорные Papaver roheas и Р. comniferum (рассматриваются вместе) (Х1м), подмаренник цепкий G.
aparine (Х^п), конрингия Conringia orientalis (Х^к), гречишка вьюнковая Polygonum convolvulis (Х^г), фиалка полевая Viola arvensis (Х^ф), очный цвет голубой Anagallis coerulea (XiQ) и дымянка Шлейхера Fumaria Schleicheri (Х^д). В число абсолютных доминантов вошли виды мака, подмаренник и фиалка. Плотность этих сорняков достигала на постоянных площадках 100 экз/м2.
Вестник защиты растений, ,3, 2005 Маки и конрингия оказались безвредными (табл. 4). Комплексные потери от сорняков в отдельности от влияния вредителей и болезней озимой пшеницы характеризуются несколько выше, чем по уравнению комплексной вредоносности всех вредных объектов исследованных полей (табл. 3), очевидно за счет перешедшей на сорняки доли ответственности за вред, нанесенный другими вредными видами.
Таблица 4. Оценка влияния на урожайность озимой пшеницы Х0 видов сорных _растений Хк (экз/0.1 м2). Предгорная зона Ставрополья, 1977-1982_
Фазы „ Аргументы регрессии Хо по признакам Хк и Xl
пшеницы Х1м Х1п Х1к Х1г Х1ф Х1о Х1п Х12 Х0
Кущение p0k.k'L .036 -.042 .017 0 -.058 -.026 -.052 + +
Выход в трубку p0k.k'L .018 -.029 0 -.014 -.051 -.014 -.021 + +
Налив p0k.k'L 0 -.105 0 -.005 -.055 0 -.001 + +
За сезон p0k.k'L .031 -.075 .011 -.020 -.062 -.017 -.027 + +
в среднем b0k.k'L .38 -.28 .08 -.37 -.30 -.21 -.18 + +
Потери b0kk"T, хк> г/0-1 м2 .34 -.87 .02 -.15 -.90 -.11 -.11 Сумма потерь
В% .8 -.6 .2 -.8 -.6 -.4 -.4 " 1.8 г/0.1 м2
В% хк .7 -1.8 .1 -.3 -1.9 -.2 -.2 или 3.7%
К-во сорня- Средняя 0.9 3.1 0.2 0.4 3.0 0.5 0.6
ков, шт/0.1 м2 Max по учетам 10.7 10.2 1.8 1.4 9.0 2.5 8.5
Обозначения видов сорняков даны в тексте. р, Ь - коэффициенты регрессии по модели-4е (табл. 1), В%- в % от потенциальной урожайности (без влияния вредных объектов). На части полей велась некачественная авиаобработка гербицидом 2,4-Д.
Разработанный полевой метод оценки комплексной вредоносности комплекса вредных видов позволяет объективно сравнивать фитосанитарное благополучие агроценозов как различных систем земледелия, так и систем и приемов защиты растений.
Влияние интенсификации технологий выращивания сельскохозяйственных культур на фитосанитарную обстановку исследовалось на производственных опытах на посевах озимой пшеницы интенсивного сорта Донская-безостая в юго-восточной зоне Ставропольского края в 1985-1987 гг. Сопоставлялись следующие варианты: обычная высокопродуктивная технология (ОТ) и интенсифицированная технология (ИТ) без (К) и с применением пестицидов (П). Использовались описанные выше унифицированные методики наблюдений на постоянных учетных площадках 0.1 м2 и оценки биоценотиче-ских связей статистическими методами.
Эти исследования продолжили предыдущие, проведенные на озимой пшенице экстенсивного возделывания в Предгорном районе в 1977-1982 гг. и описанные выше.
В годы исследований на полях озимой пшеницы на юго-востоке края наблюдалось в целом невысокое обилие вредных организмов (табл. 5). Из основных вредных объектов на посевах отмечены пья-вица красногрудая, злаковые тли, хлебный пилильщик, корневые гнили, септо-риоз (Берета ^гйгсг), фузариоз, сорные растения. На полях также встречались в небольшом количестве злаковые мухи (преобладала опомиза - Opomyza Аогиш), полосатые хлебные блошки, личинки щелкунов, вредная черепашка, цикадки, которые отрицательной роли не играли и в дальнейшем не рассматриваются. Не проявились здесь хлебная жужелица, мучнистая роса и бурая ржавчина, которые имели место в Предгорном районе края. Плотность сорняков дохо-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 дила до 155 экз/м2. Численность пьявицы на опытах не превысила 80 экз/м2, а тли - 500 особей/м2. Степень развития болезней пшеницы существенно различалась
по годам: корневые гнили и септориоз наиболее сильно проявились в одном, а фузариоз - в двух годах из трех при невысокой степени поражения растений.
Таблица 5. Фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы при разных технологиях возделывания (Ставропольский край)
^Гые Признаки Экстенсивная (ТЭ)* Обычная высокая (ТО)** Интенсифицированная (ТИ)** Относительный коэффициент вре-доспособности (В%)
К П К П ТЭ ТО ТИ
Кущ. Сорняки, экз/0.1 м2 Кущ. То же, покрытие, % 11.1 13.4 5.1 4.8 3.8 2.9* 9.0 7.3 2.2 3.2 -0.23 -0.30 -0.20 -0.34 -0.23 -0.22
Труб. Пьявица, то же, % 9.3 0.8 1.5 5.9 9.0 1.50 0.31 0.01
Налив Злаковые тли, то же, % 11.6 91.5 97.5 91.5 88.7 -0.20 - -
Налив То же, экз/0.1 м2 27.8 14.2 19.9 19.8 20.5 -0.10 -0.03 -0.01
Налив Пилильщик, поврежд-ть, % 20.2 7.7 14.8 6.6 6.5 -0.10 -0.06 -0.02
Налив Корневые гнили, пораженность., % Налив. Септориоз, развитие, % 13.2 0 1.6 43.0 1.5 22.0 3.9 41.2 2.1 29.5 -0.10 -0.14 -0.09 -0.10 -0.07
Убор. Масса зерна, г/0.1 м2 Убор. Потери массы зерна, %*** 41.3 13.5 51.9 11.5 66.5 4.4 67.2 12.1 72.1 4.3 41.3 59.2 69.7
*1977-1985 гг. (Зубков и др., 1984; Зубков, 1995). **1986 г. (Зубков и др., 1991). ***От потенциальной урожайности (без влияния вредных объектов). К- контроль необработанный, П- семена протравливались фунгицидом байтан-универсал (2 кг/т), посевы обрабатывались гербицидом диаленом (2.2 кг/га) и инсектицидом БИ-58 в апреле (1 кг/га), а также фунгицидами - фунда-золом осенью (0.6 кг/га) и тилтом (0.5 кг/га) в мае и июне.
Удобренное навозом поле, отведенное под ИТ, оказалось более засоренным и заселенным пьявицей, чем поле с ОТ. По обилию злаковых тлей и хлебного пилильщика, степени поражения растений болезнями поля существенно не отличались. Комплекс защитных мероприятий снизил на обоих полях засоренность в весенний период в 1.5-4 раза, к лету - в 4-6 раз, значительно уменьшил пора-женность озимой пшеницы в фазу кущения корневыми гнилями, а в период налива зерна - септориозом. Авиаобработка посевов БИ-58 против вредителей не была эффективной. Поврежденность пшеницы красногрудой пьявицей на участках с пестицидами оказалась в 2 раза выше, чем в контроле.
Развитие озимой пшеницы на опытных посевах шло примерно одинаково: по осенней и весенней густоте стояния, проективному покрытию и высоте растений оба поля существенно не различались. Однако к концу вегетации пшеницы на поле с ИТ сформировался более густой (на 16.8%) продуктивный стеблестой,
биологический урожай составил в среднем по всем делянкам 69.7 ц/га - на 17% выше, чем на поле с обычной агротехникой.
Протравливание семян и осенняя обработка посевов фунгицидами несколько замедлили начальный темп развития пшеницы на ОТ и ИТ: по числу побегов на 21 и 8% соответственно. Весной на поле с ИТ растения пшеницы на унавоженных участках с пестицидной защитой обогнали контрольные по стеблеобразо-ванию и проективному покрытию. К концу вегетации на этих обработанных участках сформировался несколько более густой колосоносный стеблестой и больший биологический урожай (на 7.3%). Более высокая урожайность участков с пестицидами на поле с ОТ (на 28%) была обусловлена большей озерненностью колоса и массой зерновки.
Потери зерна на поле с ОТ оцениваются на беспестицидном контроле в 11.5% от потенциального урожая (без влияния вредных объектов). Пестицид-ные обработки семян и растений сохранили по расчетам 7% урожая, в то время
как рост урожайности на обработанных пестицидами площадках по сравнению с контролем оказалась равной 28%. Разница между этими двумя оценками подтверждает предположение о стимулирующем эффекте использованных на поле с ОТ пестицидов. На поле с ИТ, где предшественником был черный пар и дополнительно вносился навоз, прибавка урожая на обработанных пестицидами площадках в 7% от беспестицидного контроля сопоставима с разностью в потерях зерна от вредных объектов на контрольном и пестицидном фонах в 7.8% (12.1-4.3%) и может быть всецело отнесена на счет эффективности комплекса химзащитных мероприятий, улучшивших фитосанитарное благополучие на этом поле.
Влияние пестицидов на коэффициенты вредоспособности (В%) существенно не проявилось, поэтому В% рассчитаны по каждой технологии в целом. Следует также обратить внимание на то обстоятельство, что потери зерна пшеницы на полях с различной интенсификацией технологий возделывания озимой пшеницы (ЭТ и контрольные варианты ОТ и ИТ) оказались близкими, а оценки потерь на делянках с пестицидами совпали. Технологии возделывания культуры оказали слабое влияние и на величины коэффициентов вредоспособности вредных видов, что позволяет использовать коэффициент В% в качестве критерия вредоносности вида при многочисленных расчетах конкретных ЭПВ. При этом следует иметь в виду соотношение ликвидных и неликвидных потерь. Общие потери с 12% снизились до неликвидных 4%. Ликвидные потери в 7-8% от потенциального урожая зерна озимой пшеницы (без влияния вредных и стимуляции безвредных видов вредителей, болезней и сорняков) - все, чем располагала в 1970-1980 гг. экономика защиты растений в Ставропольском крае в годы отсутствия вспышек численности злостных вредителей (вредной черепашки, хлебной жужелицы) (Зубков и др., 1991).
Возникает новый аспект разработки экономических порогов вредоносности
Вестник защиты растений, ,3, 2005 (ЭПВ), которые целесообразно сверять не только с затратами на борьбу с вредными видами, но и с ликвидными потерями. Предлагаемый метод оценки полевой комплексной вредоносности (Зубков, 1973, 2005) позволяет, не требуя "абсолютно чистого контроля без вредных объектов и пестицидов", который практически неосуществим, определить и ликвидные и неликвидные потери от вредных видов как разницу между рассчитанными потерями на без- и пестицид-ном вариантах полевых опытов по защите растений.
Итак, разработанный информационно-статистический подход к оценке биоце-нотических связей в агроэкосистеме позволяет оценить комплексную вредоносность сорняков, вредителей и болезней с учетом всех известных факторов, ее осложняющих:
- избирательности вредными объектами культурного растения и участков посева, пассивного замещения сорняками свободной территории;
- компенсации отрицательного воздействия поврежденным/пораженным растением и сообществом окружающих растений,
- взаимодействия влияний вредных объектов на культуру.
Получены содержательные оценки вредоносности комплекса вредных организмов риса во Вьетнаме - около 5%, озимой пшеницы в Ставрополье в условиях как экстенсивного (около 10%, в т.ч. до 3-4% от сорняков), так и интенсивного земледелия - около 12%, в т.ч. до 2% от сорняков.
Интенсивное земледелие не вызвало заметных сдвигов в общей фитосанитар-ной обстановке на полях озимой пшеницы.
Повторяемость оценок вредоспособно-сти вредных видов вызывает к оценкам доверительное отношение.
Поскольку алгоритм расчетов комплексной вредоносности включает процедуру очищения характеристик биоце-нотических связей от влияния погодных условий в годы исследований, почвенного разнообразия полей или участков поля,
Вестник защиты растений, ,3, 2005 собираемую на постоянных учетных площадках можно накапливать, при этом уточнять оценки вредоносности, тем самым создавать долговременную базу сопоставимых данных. Эту работу должно было бы давно начать. Высказывались даже определенные намерения (Зубков, Черкашин, 1995) на этот счет. Однако все усилия наблюдателей до сих пор тратятся на получение средней численности популяции вредного вида на поле, в хо-
зяйстве, в районе. Без сопровождения этой громадной работы оценками вредоносности эффективность фитосанитарно-го мониторинга обесценивается. Парадоксальная ситуация продолжает существовать: целая отрасль производства пестицидов, сотни тысяч людей заняты борьбой с вредоносными объектами, не зная истинной роли последних в формировании урожая сельскохозяйственных культур.
Литература
Буй Ван Ик, Ха Минь Чунг, Зубков А.Ф. Оценка вредоносности болезней риса с учетом избирательности растений патогенами. /Экологические аспекты вредоносности болезней зерновых культур. Л., ВИЗР, 1987, с.58-63.
Воеводин А.В., Зубков А.Ф. Методические приемы оценки вредоносности сорных растений. /Сельскохозяйственная биология, 1, 1986,с.57-62.
Жуков В.Н. Комплексная вредоносность-сорняков полевого севооборота Каменной Степи (ЦЧП). СПб, ВИЗР, 2004, 87 с.
Лабрада Р., Зубков А.Ф. Вредоносность сорных растений на Кубе. /Бюлл. ВИЗР, 75, 1991, с.44-49.
Любищев А.А. К методике учета экономического эффекта вредителей (хлебный пилильщик и узловая толстоножка). /Тр. по защите растений, ВИЗР, 1, 2, 1931, с.359-505.
Любищев А.А. К вопросу об установлении размера потерь, причиняемых вредными насекомыми. /Защита растений, 5-6, 1931а, с.472-488.
Любищев А.А. Основа методики учета потерь от вредителей. /Защита растений, 4, 1935, с.12-29.
Зубков А.Ф. Некоторые принципы количественной характеристики агробиоценоза. /Энтомолог. обозрение, 1970, 49, 4, с.717-728.
Зубков А.Ф. Вредоносность насекомых, повреждающих всходы сахарной свеклы в средней полосе Западной Сибири. /Энтомолог. обозрение, 52, 2, 1973, с.273-286.
\Зубков А.Ф. Методические указания по оценке агробиоценотических связей с помощью путевого регрессионного анализа. /Л., ВИЗР, 1973, 44 с.
\Зубков А.Ф. Методические указания по оценке вредоносности комплекса вредных организмов при помощи путевого регрессионного анализа. /Л., ВИЗР, 1981, 32 с.
Зубков А.Ф. Биоценотическая оценка ком-
плексной вредоносности организмов на полевых культурах. /Сельскохозяйственная биология, 3, 1989, с.114-123.
Зубков А.Ф. Агробиоценологическая фито-санитарная диагностика. СПб, ВИЗР, 1995, 386 с.
Зубков А.Ф. Агробиоценология (Краткий курс). СПб, ВИЗР, 2005, 76 с.
Зубков А.Ф. Становление и развитие агро-биоценологии (I). Вестник защиты растений,
1, 2005, с.3-17.
Зубков А.Ф. Становление и развитие агро-биоценологии (II). Вестник защиты растений,
2, 2005, с.3-14.
Зубков А.Ф., Меликова Л.Н., Ломовской С.М., Корнилова Е.Н., Соколов И.М. Влияние защитных мероприятий на фитосанитарное состояние и урожайность интенсивных посевов озимой пшеницы в Ставрополье. /Проблемы защиты с.-х. культур от вредных организмов в интенсивном земледелии. Л., ВИЗР, 1991, с.51-59.
Зубков А.Ф., Титова Р.П. К характеристике трофической структуры биоценоза пшеничного поля в Приобской лесостепи. /Матер. к симпозиуму молодых ученых г.Новосибирска, посвященному 50-летию ВЛКСМ. Биология. Новосибирск, 1968, с.50-59.
Зубков А.Ф., Корнилова Е.Н., Гапонова А.Г., Ломовской С.М. Оценка потерь урожая озимой пшеницы, вызываемых комплексом вредных организмов. /Вестник с.-х. науки, 8, 1984, с.87-95.
Зубков А.Ф., Черкашин В.И. Реализация биоценологического подхода в фитосанитар-ном мониторинге. /Проблемы оптимизации фитосанитарного состояния растениеводства. Сб. трудов Всероссийского съезда по защите растений (Санкт-Петербург, декабрь 1995 г.). СПб, ВИЗР, 1997, с.176-178.
Зубков А.Ф., Шпанев А.М., Жуков В.Н. Комплексная вредоносность сорняков, вредителей и болезней культур полевого севооборота юго-востока ЦЧП России. Агроэкологический ста-
ционар "Каменная Степь" (НИИСХ ЦЧП им.
B.В.Докучаева). СПб, ВИЗР, 2005, 72 с. Зубков А.Ф., Щекочихина Р.И., Ломовской
C.М., Корнилова Е.Н. Комплексная вредоносность сорняков, вредителей и болезней озимой пшеницы. /Вестник с.-х. науки, 12, 1989, с.129-132.
Танский В.И. Особенности взаимосвязей насекомых-фитофагов и растений в агроцено-зах и биогеоценозах. /Агроценотические аспекты защиты растений. Л., ВИЗР, 1984, с.20-30. Танский В.И. Биологические основы вре-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 доносности насекомых. М., 1988, 183 с.
Танский В.И., Наумова И.П., Гапонова А.Г., Бей-Биенко Н.Г. Вредоносность фузариозной корневой гнили в зависимости от особенностей минерального питания яровой пшеницы и наличия на растениях других вредных организмов. /Вестник защиты растений, 3, 2000, с.13-19.
Шпанев А.М. Биоценологическая характеристика посевов проса юго-востока ЦЧП. СПб, ВИЗР, 2005, 100 с.
\Фамилия автора на обложке отсутствует.
COMING INTO BEING AND DEVELOPMENT OF AGROBIOCENOLOGY (III)
A.F.Zubkov
In the first two parts of the present paper (Vestnik ..., 1 and 2, 2005), major stages of the agrobiocenology development were considered: 1) physiognomic description of agrobiocenoses; 2) ecosystemic development of quantitative agrobiocenology. Among ecosystem approaches, an assessment of biocenotic relations of the agrocenotic components (between producers and phytophagous organisms, the latter and zoophagous species, etc.) was broached in broad lines. In the present article, quantitative characteristics of the relations between agricultural plants and noxious organisms are explored more thoroughly because of the economic importance of the problem. Special attention is paid to the final step of evaluating the role of heterotrophs - to the estimation of the complex harmfulness of weeds, pests, and diseases of agricultural crops at the level of the field agrocenosis.
