CC BY
18
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.112.10.007
УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОЛЕЗНЫХ НАСЕКОМЫХ В АГРОЛАНДШАФТАХ КАК ОДНО ИЗ НАПРАВЛЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА
Научная статья
Комарова О.П.*
ORCID: 0000-0001-9129-6932, Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, Волгоград, Россия
* Корреспондирующий автор (komarova62[at]rambler.ru)
Аннотация
В статье рассмотрены некоторые аспекты биологизации защиты растений как ведущего направления в развитии мировой зеленой экономики. Представлены направления увеличения численности полезных насекомых в рамках биологической защиты растений как одного из важнейших аспектов для снижения пестицидной нагрузки на агроценозы. Для увеличения биоразнообразия и численности в агроценозах полезных видов энтомофауны, обеспечивающих стабилизацию и возможность саморегуляции энтомокомплексов, рекомендовано сокращение химических обработок посевов путем перехода от сплошных обработок поля к локальным, точечным, применение краевых обработок, селективных препаратов. Показано, что наличие в структуре севооборотов многолетних трав приводит к оптимизации соотношения численности фито- и энтомофагов в севообороте за счет активных миграций полезной энтомофауны. Представлены результаты полевых исследований по повышению относительной численности энтомофагов и паразитических насекомых в севооборотах с наличием многолетних трав в сравнении с севооборотами с участием только пропашных культур. Подчеркнута важность создания энтомологических заказников для повышения потенциала энтомофагов, паразитических насекомых и опылителей.
Ключевые слова: биометод, биоразнообразие, полезная энтомофауна, агроландшафты.
INCREASING THE NUMBER OF BENEFICIAL INSECTS IN AGRICULTURAL LANDSCAPES AS ONE OF THE DIRECTIONS OF THE BIOLOGICAL METHOD
Research article
Komarova O.P.*
ORCID: 0000-0001-9129-6932, All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia
* Corresponding author (komarova62[at]rambler.ru )
Abstract
The article discusses some aspects of plant protection biologization as a leading trajectory in the development of the global green economy. The article presents the trajectories of increasing the number of beneficial insects in the framework of biological plant protection as one of the most important aspects for reducing the pesticide load on farming ecosystems. To increase the biodiversity and abundance of beneficial species of entomofauna in farming ecosystems that provide stabilization and the possibility of self-regulation of entomocomplexes, it is recommended to reduce chemical treatments of crops by switching from continuous field treatments to local, point-based as well as the use of edge treatments, selective preparations. It is shown that the difference in the structure of crop rotations of perennial grasses leads to optimization of the ratio of the number of phyto- and entomophages in crop rotation due to active migrations of beneficial entomofauna. The article presents the results of field studies on increasing the relative abundance of entomophages and parasitic insects in crop rotations with the presence of perennial grasses in comparison with crop rotations involving only row crops. The author highlights the importance of creating entomological sanctuaries to increase the potential of entomophages, parasitic insects, and pollinators.
Keywords: biomethod, biodiversity, useful entomofauna, agricultural landscapes.
Введение
Одним из ведущих направлений развития зеленой экономики в сельском хозяйстве является расширение использования нехимических способов защиты растений с целью снижения пестицидной нагрузки на агроценозы [1]. Сокращение разрешающих возможностей пестицидов и загрязнение природной среды обусловили повышенное внимание к поиску альтернативных средств и приемов, сохраняющих естественных регуляторов численности вредителей. Причем немаловажным является использование биологических средств защиты растений с учетом почвенных, климатических особенностей региона, а также сельскохозяйственной специализации хозяйств [2], [3]. Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации создание и применение биологических средств защиты растений отнесено к приоритетным направлениям развития науки [4].
Регулирование фитосанитарной обстановки в агроландшафтах за счет использования биологических агентов служит обоснованной альтернативой химическому методу. Только в сбалансированных аграрных ландшафтах при условии проведения целенаправленных мероприятий по активизации природных популяций полезной биоты и наращиванию объемов применения оптимального ассортимента биопрепаратов возможно в наиболее полной степени обеспечение долговременной саморегуляции энтомоценозов.
Методы и принципы исследования
Изучение видового состава, структуры энтомокомплексов в агроландшафтах проводили в 1988-2020 гг. в ФГУП «Орошаемое» (Волгоград) в фитоярусе, напочвенном и почвенном ярусах с использованием методов кошения энтомологическим сачком, учета почвенными ловушками и раскопок по общепринятым и усовершенствованным методикам [5], [6]. Учеты проводили еженедельно в течение вегетационного сезона.
Основные результаты и обсуждение.
В практике защиты сельскохозяйственных растений от вредителей и болезней наибольшее значение получили следующие направления биологического метода: использование искусственно размноженных хищных и паразитических насекомых (энтомофагов), хищных клещей (акарифагов), микроорганизмов, нематод, птиц, млекопитающих и др. для подавления или снижения численности вредных организмов.
Одним из ведущих направлений биологической защиты растений и практического воплощения зеленой экономики является охрана и использование местных энтомофагов. Принципиально важно, чтобы при проектировании и осуществлении биоценотического управления были максимально полно задействованы природные механизмы контроля за численностью вредных насекомых, среди которых велико значение паразитов, хищников, микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности.
Для максимального сохранения и увеличения численности популяций полезных видов энтомофауны агроценоза и для уменьшения загрязнения окружающей среды считаем в первую очередь необходимым изменение тактики активной борьбы с вредителями путем перехода от сплошных обработок поля к локальным, точечным. Это связано с особенностями пространственной дифференциации вредных и полезных организмов по ширине поля. Известно, что вредители концентрируются в основном по краям полей (так называемый краевой эффект), в связи с этим актуальны обработки краевых полос полей агроценозов на расстояние 0-80 м [7]. При этом следует соблюдать оптимальные сроки и кратность обработок инсектицидами, наименее вредными для энтомофагов и токсичными для фитофагов; применять селективные препараты [8].
Оценивая сравнительное значение различных биотопов, прилегающих к полям, в том числе и лесополос как возможных источников увеличения численности многоядных напочвенных энтомофагов (жужелицы, стафилиниды) за счет миграций, следует отметить, что сравнительная численность этих энтомофагов значительно ниже, чем на обрабатываемых землях. Учитывая их малую по сравнению с пашней площадь, нельзя считать возможной миграцию из них значительного числа особей энтомофагов. Такие элементы агроландшафта могут служить для полевых напочвенных энтомофагов местами зимовки и размножения [9], но не способны существенно увеличить их обилие за счет миграций.
Эффективными источниками миграций многоядных энтомофагов напочвенного яруса (Carabidae) на поля служат посевы многолетних трав. На полях многолетних трав складываются более комфортные условия для обитания полезных герпетобионтных насекомых за счет оптимизации микроклимата и отсутствия ежегодных агротехнических мероприятий, таких как вспашка, посев, культивации и др. На полях, граничащих с люцерной, козлятником, клевером и др. значительно увеличивается относительная численность этих полезных насекомых [10].
Наши исследования показали, что для увеличения численности, равномерного распределения этих энтомофагов на обрабатываемых землях необходимо наличие в структуре севооборота посевов многолетних трав, которые должны располагаться вблизи участков с наибольшей антропогенной нагрузкой. В севообороте доля многолетних трав должна составлять от 20 до 60 % [8]. Нами проведены исследования по оценке севооборотов с различным насыщением многолетними травами с точки зрения накопления полезных видов насекомых. Анализ среднесезонной динамики численности основных групп насекомых за 1988-2020 гг. показывает, что среднесезонное обилие полезных насекомых в севообороте с насыщением многолетними травами значительно (в 2,45-2,71 раза) превышает численность таковых в севообороте с наличием только пропашных культур (см. рисунок 1, 2). Соотношение численности полезных и вредных видов энтомофауны составляет здесь 1 : 4,6 - 1 : 6,6, что, по данным А.Т. Демчук и др. [11], позволяет считать возможным саморегулирование энтомокомплекса.
200 180 Ч 160
Севоборот с многолетними травами (50 %)
о
и
е с а н о в т с е
В"
и л о
140 120 100 80 60 40 20
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 000000000000000000000
<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S
0
энтомофаги герпетобия, экз./10 л.-с.; энтомофаги фитояруса, экз./100 взмахов сачком;
■ фитофаги фитояруса, экз./100 взмахов сачком; ■ почвенные полифаги, экз./1 м2.
Рис. 1 - Динамика численности основных трофических групп насекомых в орошаемых полевых севооборотах
ФГУП «Орошаемое», 1988-2020 гг.
200
Севоборот с пропашными культурами
180 160
140 120
о 100
в т с е
В"
л о
80 60 40 20
онмптгтю^оотонмптгщуо^оо^о ОООООООООО^н^н^н^н^н^н^н^н^н^нг^ ооооооооооооооооооооо
<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S<S
0
энтомофаги герпетобия, экз./10 л.-с.; энтомофаги фитояруса, экз./100 взм. сачком;
■ фитофаги фитояруса, экз./100 взм. сачком; ■ почвенные полифаги, экз./м2.
Рис. 2 - Динамика численности основных трофических групп насекомых в орошаемых полевых севооборотах
ФГУП «Орошаемое», 1988-2020 гг.
К числу важнейших агромероприятий, содействующих максимальному сохранению биоразнообразия, активизации естественных механизмов функционирования и долгосрочной биоценотической регуляции относятся рациональное землепользование и адаптивная структура посевных площадей. Сохранение необрабатываемых угодий с естественной растительностью, применение севооборотов с использованием комплексно устойчивых сортов и ряд других приемов обеспечивают формирование биоразнообразия, многоцелевую тактику использования природных ресурсов, энергоэкономичность и рост продуктивности агроландшафтов. Переход к длинноротационным севооборотам с оптимальным чередованием сельскохозяйственных культур создает условия для поддержания экологического равновесия и снижения химико-техногенного пресса за счет подбора культур-азотонакопителей, структурообразователей и других, замены минеральных удобрений на органические, органоминеральные, почвоудобрительные препараты, применения беспестицидных приемов и технологий защиты растений.
Для региона Нижнего Поволжья формированию среды для сохранения биоразнообразия, повышения биотического потенциала природных популяций полезных организмов, в т.ч. энтомофагов и опылителей, способствует создание микрозаказников из расчета 2 га на 100 га агролесоландшафта. Это достигается путем организации в лесных полосах участков с ежегодно обильно цветущими деревьями и кустарниками, посева на опушках энтомофильных фуражных и нектароносных культур [12]. При конструировании микрозаказников в условиях засушливой зоны следует предусматривать введение робинии, черемухи, ирги, жимолости, скумпии, шиповника, смородины. Для формирования нектароносного конвейера рекомендуется посев на опушках фацелии, донника, эспарцета, горчицы, гречихи, укропа. Все это позволяет осуществлять направленное регулирование количественного и качественного состава насекомых, формировать необходимую цикличность сезонных и многолетних миграций, привлекать и направлять потоки энтомофагов к местам скопления вредителей.
Заключение
Расширение использования биологического метода защиты растений в практике сельскохозяйственного производства позволит перейти к устойчивому ресурсоэнергосберегающему природоохранному растениеводству, обеспечит экологическую стабильность агроландшафтов, максимальное сохранение биоразнообразия и рост численности полезной энтомофауны, обеспечивающей повышение роли естественных регуляторных механизмов.
Для сохранения биоразнообразия и увеличения численности полезных видов энтомофауны, как важного направления биологического метода защиты растений, рекомендовано сокращение химических обработок посевов путем перехода от сплошных обработок поля к локальным, точечным, применение краевых обработок, селективных препаратов.
Наличие в структуре севооборотов многолетних трав приводит к оптимизации соотношения численности фито- и энтомофагов в севообороте за счет активных миграций полезной энтомофауны. В севооборотах с многолетними травами также повышается относительная численность и наблюдается оптимизация распределения хищников, обитающих в напочвенном ярусе агроценозов, среди которых доминируют представители семейства жужелиц
(СатаЫйаё).
Особое значение для повышения потенциала энтомофагов, паразитических насекомых и опылителей имеет создание энтомологических микрозаказников.
Финансирование Funding
Исследование выполнено при финансовой The reported study was funded by RFBR and
поддержке Российского фонда фундаментальных Administration of the Volgograd region according to the
исследований и Администрации Волгоградской research project № 19-410-340017 «Green technologies
области в рамках научного проекта № 19-410-340017 - the driver of strategic development of small cities and
р_а «Зеленые технологии - драйвер стратегического rural settlements of the South of Russia: theoretical and
развития малых городов и сельских поселений Юга methodological justification». России: теоретическое и методологическое обоснование».
Конфликт интересов Conflict of Interest
Не указан. None declared.
Список литературы / References
1. Komarova O.P. Biological method of plant protection is one of the green economy development directions / O.P. Komarova, K.Yu. Kozenko, S.V. Zemlyanitsina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 3rd International Scientific Conference on Mathematical Modeling of Technical and Economic Systems in Agriculture, MMTES. -2020. - Vol. 786. - Issue 18. Article number 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/786/1/012007
2. Захаренко В.А. Биотехнологии и защита растений / В.А. Захаренко // Защита и карантин растений. - 2015. -№ 11. - С. 3-6.
3. Мисриева Б.У. Агроэкологические основы применения пестицидов в Дагестане / Б.У. Мисриева, И. А. Агабалаев // Вестник социально-педагогического института. - 2015. - № 3 (15). - С. 7-14.
4. Указ Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» [Электронный ресурс]. - URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/41449 (дата обращения 02.12.2016).
5. Артохин К.С. Метод кошения энтомологическим сачком / К.С. Артохин // Защита и карантин растений. - 2010. -№ 11. - С. 45-48.
6. Mykhailenko I.L., Method to study soil mesofauna as part consortium ecosystem / I.L. Mykhailenko, O.M. Smetana // Питання бюшдикацп та екологп. - 2014. - № 19-1. - С. 151-156.
7. Саченков А.В. Вредоносность доминантных фитофагов на семенных посевах яровой пшеницы и организация ее защиты / А.В. Саченков, Н.А. Емельянов // Достижения науки и техники АПК. - 2016. - Т. 30. - № 1. - С. 48-54.
8. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года / А.Л. Иванов [и др.]. - Волгоград: ИПК Волгоградской ГСХА «Нива», 2009. - 304 с.
9. Черезова Л.Б. Опушки лесных полос как стации формирования специфичных комплексов жесткокрылых в агроландшафте / Л.Б. Черезова, Е.В. Комаров // Бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского института агролесомелиорации. - 1990. - № 3. - С. 21-26.
10. Комаров Е.В. Состав, структура, распределение герпетобионтных жесткокрылых (Coleoptera) в орошаемом агроландшафте / Е.В. Комаров, Т.Л. Карпова // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 12-11. - С. 2350-2356.
11. Демчук, А.Т. Трипсы на посевах семенной люцерны / А.Т. Демчук, Н.П. Дядечко, М.Б. Рубан // Интегрированная защита растений от вредителей и болезней с.-х. культур : сб. науч. тр. УСХА. - Киев, 1983. - С. 11-13.
12. Комаров Е.В. Создание сети экологических резерватов как одно из направлений повышения биоразнообразия энтомофауны // Е.В. Комаров, О.П. Комарова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2021. - № 2 (62). - С. 151-159. DOI: 10.32786/2071-9485-2021-02-16
Список литературы на английском языке / References in English
1. Komarova O.P. Biological method of plant protection is one of the green economy development directions / O.P. Komarova, K.Yu. Kozenko, S.V. Zemlyanitsina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 3rd International Scientific Conference on Mathematical Modeling of Technical and Economic Systems in Agriculture, MMTES. - 2020. - Vol. 786. - Issue 18. Article number 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/786/1/012007. [in English].
2. Zacharenko V.A. Biotehnologii i zashhita rastenij [Biotechnology and plant protection] / V.A. Zacharenko // Zashhita i karantin rastenij. - 2015. - № 11. - Pp. 3-6. [in Russian].
3. Misrieva B.U. Agrojekologicheskie osnovy primenenija pesticidov v Dagestane [Agroecological bases of application of pesticides in Dagestan] / B.U. Misrieva, I.A. Agabalaev // Vestnik social'no-pedagogicheskogo instituta. - 2015. - № 3 (15). -Pp. 7-14. [in Russian].
4. Ukaz Prezidenta Rossijskoj Federacii ot 1 dekabrja 2016 g. № 642 «O Strategii nauchno -tehnologicheskogo razvitija Rossijskoj Federacii» [The decree of the President of the Russian Federation of December 1, 2016 No. 642 "About the Strategy of scientific and technological development of the Russian Federation»]. [Electronic resource]. - URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/41449 (accessed 02.12.2016) [in Russian].
5. Artohin K.S. Metod koshenija jentomologicheskim sachkom [Entomological sweep-net method] // Zashhita i karantin rastenij. 2010. № 11. Pp. 45-48. [in Russian].
6. Mykhailenko I.L., Smetana O.M. Method to study soil mesofauna as part consortium ecosystem // Pitannja b ioindikacii' ta ekologii. 2014. № 19-1. Pp. 151-156. [in Ukrainian].
7. Sachenkov A.V. Vredonosnost' dominantnyh fitofagov na semennyh posevah jarovoj pshenicy i organizacija ee zashhity [The harmfulness of dominant phytophages on spring wheat seed crops and the organization of its protection] / A.V. Sachenkov, N.A. Emel'janov // Dostizhenija nauki i tehniki APK. - 2016. - Vol. 30. - № 1. - Pp. 48-54. [in Russian].
8. Sistema adaptivno-landshaftnogo zemledelija Volgogradskoj oblasti na period do 2015 goda [The system of adaptive landscape agriculture of the Volgograd region for the period up to 2015] / A.L. Ivanov [et al.]. - Volgograd: IPK Volgogradskoj GSHA «Niva», 2009. - 304 p. [in Russian].
9. Cherezova L.B. Opushki lesnyh polos kak stacii formirovanija specifichnyh kompleksov zhestkokrylyh v agrolandshafte [Edges of forest strips as stations for the formation of specific coleoptera complexes in the agricultural landscape] / L.B. Cherezova, E.V. Komarov // Bjulleten' Vsesojuznogo nauchno-issledovatel'skogo instituta agrolesomelioracii. - 1990. - № 3. - Pp. 21-26. [in Russian].
10. Komarov E.V. Sostav, struktura, raspredelenie gerpetobiontnyh zhestkokrylyh (Coleoptera) v oroshaemom agrolandshafte [Composition, structure, distribution of herpetobiont Coleoptera (Carabidae) in irrigated agricultural landscape] / E.V. Komarov, T.L. Karpova // Fundamental'nye issledovanija. - 2014. - № 12-11. - Pp. 2350-2356. [in Russian].
11. Demchuk, A. T. Tripsy na posevah semennoj lyucerny [Thrips on seed alfalfa crops] / A. T. Demchuk, N. P. Dyadechko, M. B. Ruban // Integrirovannaya zaschita rastenij ot vreditelej i boleznej s.- h. kul'tur : sb. nauch. tr. USXA. -Kiev, 1983. -Pp. 11-13. [in Russian].
12. Komarov E.V. Sozdanie seti jekologicheskih rezervatov kak odno iz napravlenij povyshenija bioraznoobrazija jentomofauny [Creation of a network of ecological reserves as one of the ways to increase the biodiversity of entomofauna] // E.V. Komarov, O.P. Komarova // Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2021. - № 2 (62). - Pp. 151-159. DOI: 10.32786/2071-9485-2021-02-16 [in Russian].
