CC BY
9
УДК 632.76: 632.911.4: 57.045
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ОПАСНОСТЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ SOLANUM TUBEROSUM L. В УСЛОВИЯХ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Александра Владимировна Пелипенко
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, аспирант, тел. (3822)49-22-23, e-mail: sasha92kra@mail.ru
Ольга Николаевна Шплис
Сибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации, 634050, Россия, г. Томск, Московский тракт, 2 Б, ст. преподаватель, тел. (3822)90-11-01, e-mail: olyazmeewa@yandex.ru
В настоящей работе изучено влияние природно-климатических опасностей на продуктивность разных селекционных сортов картофеля в агроклиматических условиях Томской области. Исследована динамика изменения природно-климатических условий, для произрастания пасленовых культур, в частности относительная влажность, количество осадков и температурные режимы.
Установлены природные опасности, наиболее существенно влияющие на устойчивость сортов картофеля и лимитирующие их продуктивность. Результаты работы демонстрируют, что на продуктивность сортов картофеля разной селекции наиболее существенно влияют биологические опасности, в частности жесткокрылые вредители.
Ключевые слова: природно-климатические факторы, биологические опасности, картофель, колорадский жук.
INFLUENCE OF NATURAL AND CLIMATIC HAZARDS ON THE PRODUCTIVITY OF SOLANUM TUBEROSUM L. IN THE CONDITIONS OF TOMSK REGION
Aleksandra V. Pelipenko
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems Siberian Branch of RAS, 10/3, Prospect Akademichesky St., Tomsk, 634055, Russia, Ph. D., phone: (3822)49-22-23, e-mail: sasha92kra@mail.ru
Olga N. Shplis
Siberian State Medical University SSMU, senior lecturer, 2B, Tract Moscow St., Tomsk, 634050, Russia, phone: (3822)90-11-01, е-mail: olyazmeewa@yandex.ru
In the present work, the influence of natural and climatic hazards on the productivity of different selection varieties of potato in the agroclimatic conditions of the Tomsk Region was studied. The dynamics of changes in climatic conditions for the growth of Solanaceous cultures, in particular relative humidity, precipitation and temperature regimes, was studied.
Natural hazards, most significantly affecting the resistance of potato varieties and limiting their productivity, are established. The results of work demonstrate that the biological variability, in particular the coleopteran pests, most significantly affects the productivity of potato varieties of different breeding.
Key words: natural and climatic factors, biological hazards, potatoes, Colorado beetle.
Введение
Одной из главных проблем сельского хозяйства Томской области является наличие большого количество природно-климатических опасностей, которые приводят к возникновению биологических рисков, к одним из наиболее опасных рисков относятся грызущие насекомые - жесткокрылые вредители (колорадский жук, 28-точечная коровка).
Известно, что первое появление колорадского жука на территории РФ, впервые зарегистрировано в 1949г. Скорость экспансии жука новых территорий варьировалась от 40 до 174 км в год [1-5]. Быстрое распространение и заселение новых территорий колорадским жуком, связано с его высокой экологической пластичностью, которая обусловлена выраженным внутрипопуляционным адаптивным полиморфизмом генетической природы. Проблемы, связанные с вредоносностью колорадского жука для сельского хозяйства, являются актуальными не только для России, но и для всего мира [6 - 13].
В настоящее время данный вредитель находится практически во всех регионах нашей страны. Поэтому необходим научно обоснованный поиск мер по защите от этого вредителя, выведение наиболее устойчивых сортов пасленовых культур, прогнозирование по возможному «захвату» новых территорий колорадским жуком [14, 17]. Прогнозирование возможных биологических опасностей, является актуальной задачей современных исследователей.
Методы и материалы
Исследования проводились на двух опытных площадках в естественных агроклиматических условиях на базе стационара Томской Сортоиспытательной Станции (ТСС) - филиала ФГУ «Государственной Комиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений». Объектами изучения, были взяты сорта картофеля - Солнечный (Нарымская селекция), Невский, Тулеевский (Кемеровская селекция) - филиалов ФГБНУ СФНЦ Аг-робиотехнологии РАН. Семенной материал не подвергался предпосевной обработке. Агрохимические исследования свойств почв, выполнены на базе -стации агрохимической службы «Томская» (аккредитация № RA.RU.21 ПЯ58). Учет урожайности проводился весовым методом; оценку устойчивости сор-тообразцов картофеля к природно-климатическим условиям проводили полевыми методами, на основе биологических и морфометрических показателей; оценку устойчивости растений к вредителю проводили по заселенности и по-врежденности растений; определение численности колорадского жука проводили в разные фенофазы растений (всходы до 15, 20 см, бутонизация - начало цветения, после цветения, образование плодов). Исходные данные, для расчета средних декадных температур воздуха, количества осадков и относительной влажности, были взяты с метеорологической станции Томска - период 2017 г. и 2005 г. [18, 19].
Результаты по урожайности сортов картофеля за период 2005 г. из источников ТСС. Исходные данные по урожайности: сорт Солнечный - 189 ц/га, сорт Невский - 143ц/га, сорт Тулеевский - 183ц/га.
Полевой опыт закладывался по методике Б. А. Доспехова (мелкоделяноч-ные опыты) [20] в естественных агроклиматических условиях, распределение вариантов опыта - систематическое, в 4-х повторениях.
Закладка опытов проводилась на одинаковом агрофоне и при условиях единообразия технологических операций по уходу за растениями всех групп сортообразцов.
Полученные данные обработаны с помощью пакета статистических программ «Statist^a for Windows 6,0». Достоверность результатов оценивали по непараметрическим критериям Mann-Whitney.
Результаты
Первое появление жесткокрылых вредителей, в частности колорадского жука на базе стационара Томской Сортоиспытательной Станции (ТСС) зарегистрировано в 2006 г. В связи с этим при реализации исследования проводили сравнительный анализ природно-климатических условий 2005 г. и 2017 г. (рис. 1), а также продуктивность исследуемых сортов картофеля.
• •средвеиесяшня теипервора воздуха, 2005
"среднемесячная температура воздуха, 2017
2005
среднемесячная относительная влажность, 2017
Рис. 1. Природно-климатические условия (за период 2005 г. и 2017 г.)
Из представленных данных на графике следует, что в 2017 г. температуры выше, чем в 2005 г., переход температуры через 10°С наступает в конце третьей декады мая (2017 г.), а в зимний период температуры не опускаются ниже -17°С. В 2005 г. во второй декаде мая прослеживается переход через 10°С. Относительная влажность воздуха в 2017 г. значительно ниже с января до середины октября по сравнению с 2005 г.
Анализ результатов (рис. 2) демонстрирует, что 2017 г. являлся влажным годом с резкой вариативностью осадков, минимальное количество осадков приходится на первую и вторую декаду марта и начало первой декады октября и составляет 0,3 мм и 0,5 мм соответственно. Максимальное количество осадков наблюдалось в третьей декаде июня (1,5 мм) и первой декаде августа (1,6 мм), июль отличался резким уменьшением осадков до 0,7 мм. В 2005 г. отмечается небольшое количество осадков, достигающие максимальных значений во второй половине летнего периода всего 0,5 мм.
Рис. 2. Природно-климатические условия (за период 2005 г. и 2017 г.)
При анализе данных было установлено, что наибольшее количество колорадского жука наблюдалось в период фазы бутонизации на сорте Невском, численность колорадского жука достигала 1167 шт. на одном опытном образце.
Из графиков, приведенных на рис. 3, 4 прослеживается четкая тенденция влияния температуры воздуха и суммы осадков на численность колорадского жука, наибольшее среднее количество колорадского жука приходится на период с первой декады июля до первой декады августа, который совпадает с фазами бутонизации, цветения и образования семенных плодов. Температура воздуха колеблется в пределах от 19,9° С до 16,9° С, сумма осадков - 0,3 - 2,2 мм, относительная влажность - 73 % - 75 %.
Многими исследователями отмечается, что прожорливость колорадского жука наносит огромный вред будущему урожаю, а при высокой заселенности территории разновозрастными особями жука, может быть уничтожен полностью, что и наблюдалось в нашем случае. Урожайность картофеля значительно снизилась в 2017 г. (рис. 5), по отношению к 2005 г.
Рис. 3. Изменчивость температуры воздуха, суммы осадков и количество колорадского жука по фазам развития картофеля, 2005 г.
Рис. 4. Изменчивость температуры воздуха, относительная влажность и количество колорадского жука по фазам развития картофеля, 2017 г.
Рис. 5. Сравнительный анализ продуктивности сортов картофеля 2005, 2017 гг. на фоне заселенности сортовых образцов картофеля колорадским жуком (за весь вегетационный)
Обсуждение
При сравнительном анализе результатов изменения природно-климатических условий 2005 г. и 2017 г., для произрастания пасленовых культур, установлено, что температурные режимы воздуха в зимний период 2005 г., значительно ниже относительно 2017 г. В период с 2005 по 2017 гг. наблюдается тенденция повышения температуры воздуха, количества осадков и относительной влажности в вегетационный период. В свою очередь, становление более благоприятных природно-климатических условий, способствовало повышению биологических опасностей, в частности интенсивному территориальному заселению жесткокрылыми грызунами.
Как известно, колорадский жук трофически связан с пасленовыми культурами, в частности с картофелем. Жуки и их личинки особенно вредоносны для картофеля в период бутонизации и цветения, что наблюдалось в нашем исследовании. Основное интенсивное заселение сортообразцов вредителем, совпало с началом фазы бутонизации картофеля и наибольшим количеством зеленой массы. Численность особей разного возраста увеличилась в разы на всех опытных образцах сортов картофеля.
Температурные режимы воздуха, сумма осадков и относительная влажность в вегетационный период 2017 г. находятся в зоне оптимума физиологического комфорта жизнедеятельности колорадского жука, в период с конца третьей декады июня до начала первой декады августа. В результате исследования
установлено, что наиболее высокий биотический потенциал насекомого пришелся на период закладки и формирования основной массы клубней, что в свою очередь отрицательно повлияло на продуктивность исследуемых образцов картофеля.
При анализе результатов выявлено, что наиболее устойчивыми сортооб-разцами картофеля, к колорадскому жуку, оказались сорта Солнечный и Туле-евский, наименее устойчив, оказался сорт Невский. Показатели заселенности и поврежденности растений сорта Невский вредителями (число перезимовавших жуков - имаго, более 50 шт/куст; среднее число кладок более 60 шт./ куст; 100 % заселение личинками разного возраста; средний балл поврежденности листового аппарата по шкале ВИЗР 51 - 80 %; потеря ботвы свыше 25 %; 0 % доли кустов не заселенных вредителем), свидетельствует о отсутствии ри-зестентности к жесткокрылым вредителям.
Анализ полученных результатов доказывает, что природно-климатических условия не оказали существенного влияния на продуктивность разных селекционных сортов картофеля в агроклиматических условиях Томской области в период с 2005 по 2017 гг.
Заключение
Общий анализ результатов исследования доказывает, что на продуктивность сортов картофеля разной селекции наиболее существенно влияют природно-климатические опасности, в частности биологические.
Результаты работы демонстрируют, что повышение биологических рисков зависит от повышения биологических опасностей. По результатам исследования, прослеживается четкая корреляционная зависимость повышения биологических рисков от изменения природно-климатических условий Томской области.
Благодарности
Выражаем глубокую благодарность в помощи при реализации исследований и подготовке материалов статьи Сортоиспытательной Станции (ТСС) - филиала ФГУ «Государственной Комиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений» в лице директора Куприянова Сергея Семеновича.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Наумова Н.И. Влияние условий зимовки на расселение колорадского жука при его территориальной экспансии в Северо-Западном регионе России // Вестник защиты растений. - 2015. - № 1(83). - С. 45-48.
2. Гриценко В.В., Стройкова Ю.М., Третьяков Н.Н. Вредители и болезни сельскохозяйственных культур/ под ред. Ю.М. Стройкова. - М: Издательский центр "Академия". - 2008. -224 с.
3. Малюга А. А., Чуликова Н.С. Колорадский жук и оптимизация фитосанитарного состояния посадок картофеля. Издательство: СФНУЦ агробиотехнологий РАН (Краснообск). -2017. - 99 с.
4. Мацишина Н.В. Развития колорадского жука в зависимости от температуры и фотопериода // Защита и карантин растений. М.: Редакция журнала «Защита и карантин растений». - 2014. - №11. - С. 49-50
5. Both E., Alyokhina A. Colorado potato beetle response to potato plants infected with potato virus Y and potato leafroll virus // American journal of potato research. - 2016. - Т. 93. - № 3. -Pp.213-223.
6. Сили И.И. Теоретический анализ процесса взаимодействия радиоимпульсов с колорадскими жуками в растительной среде картофеля // Технологический аудит и резервы производства. Харьков: Технологический центр. - 2015. - Т.4. - № 2 (24). - С. 550-559.
7. Alyokhin A. Colorado potato beetle management on potatoes: current challenges and future prospects // Fruit, Vegetable and Cereal Science and Biotechnology. - 2009. - № 3(1). Рp. 10-19.
8. Красников С.Н., Красникова А.С, Братчик О.В., Крючкова Т.В., Ажермачева М.В. Колорадский жук в Томской области / Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. В 2 т / отв. ред. В.В. Анюшин. - Абакан: ГОУ ВПО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова». - 2010. - Вып. 14. Т. 1 - С. 73
9. Baker M., Hossain K., Zabierek K., Collie K., Alyokhin A., Mota-Sanchez D., Whalon M. Geographic Variation in cannibalism in Colorado potato beetle (Coleoptera: chrysomelidae) populations // Environmental entomology. - 2014. - Т 43. №1. - Pp. 102-109
10. Красников С.Н., Красникова А.С, Братчик О.В., Крючкова Т.В. Колорадский жук в северных условиях Сибири // Евразийское научное объединение. Изд-во: Орлов Максим Юрьевич. - 2017. - Т.2. - №3 (25). - С. 177-179.
11. Чуликова Н.С., Малюга А. А., Цветкова В.П. Фенология колорадского жука в условиях Новосибирской области // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. Новосибирск. - 2012. - Т.2. - №23. - С. 33-37.
12. Рябова Н.В. Устойчивость сортов картофеля к повреждению колорадским жуком и особенности его развития в условиях Кемеровской области // Вестник Красноярского Государственного аграрного университета. - 2011. - №2. - С. 194-197.
13. Деменко В.М., Кугук Г. А. Колорадский жук и мер борьбы с ним в условиях Черниговской области // Вестник Сумского национального аграрного университета. Изд-во: Сумы. - 2014. - № 9 (28). - С. 19-22
14. Новохацкая Л.Л., Калинкин В.М., Фасулати С.Р., Фролов А.Н. Оценка засселенно-сти и повреждаемости картофеля колорадским жуком в условиях сортоиспытания // Актуальные вопросы актуальные вопросы энтомологии. Труды Ставропольского отделения Русского энтомологического общества. Материалы Международной научно-практической конференции. Ставрополь: Издательство "АГРУС" (Ставрополь). - 2008. - С. 305-308
15. Чуликова Н.С., Малюга А.А., Цветкова В.П. Влияние температуры и влажноти окружающей среды на весенний выход колорадский колорадского жука из почвы в условиях Новосибирской области // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. Новосибирск: НГАУ. - 2012. - Т.4. - №25. - С. 35-39
16. Евтушенко Т.Н., Малюга А.А., Чуликова Н.С. Привлекательность сортов картофеля для колорадского жука и использование ловчих посадок для защиты культур от вредителя в условиях лесостепи Приобья // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. Новосибирск: НГАУ. - 2016. - №1 (38). - С. 7-15
17. Мигранов М.Г., Сыртланова Л. А. Колорадский жук Leptinotarsa decemlineata say на южном Урале: морфометрический анализ полиморфизма // Совершенстование методологии познания в целях развития науки. международной научно-практической конференции: сб. статей в 3 частях. Изд-во: ООО «Аэтерна» (Уфа). - 2017. - С. 31-34.
18. БулыгинаО.Н., Веселов В.М., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. «Описание массива срочных данных об основных метеорологических параметрах на станциях России». Томск 2005.
19. https://rp5.ru.
20. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
REFERENCES
1. Naumova N.I. Influence of wintering conditions on the settlement of the Colorado potato beetle during its territorial expansion in the North-West region of Russia // Vestnik p. - 2015. -No. 1 (83). - P. 45-48 [in Russian].
2. Gritsenko VV, Stroikova Yu.M., Tretyakov N.N. Pests and diseases of agricultural crops / ed. Yu.M. Stroikov. - M: The publishing center "Academy". - 2008. - 224 p [in Russian].
3. Malyuga AA, Chulikova NS Colorado beetle and optimization of phytosanitary state of planting potatoes. Publisher: SFNUTS agrobiotechnologii RAN (Krasnoobsk). - 2017. - 99 p [in Russian].
4. Matsishina N.V. Development of Colorado beetle depending on temperature and photoper-iod // Protection and quarantine of plants. M .: Editorial Board of the journal "Plant Protection and Quarantine". - 2014. - № 11. - P. 49-50
5. Both E., Alyokhina A. Colorado potato beetle response to potato plants infected with potato virus Y and potato leafroll virus // American journal of potato research. - 2016. - Т.93. - №3. -Pp.213-223.
6. Sili II Theoretical analysis of the process of interaction of radio impulses with Colorado beetles in plant potato medium // Technological audit and production reserves. Kharkov: Technological center. - 2015. - T.4. - No. 2 (24). - С. 550-559 [in Russian].
7. Alyokhin A. Colorado potato beetle management on potatoes: current challenges and future prospects // Fruit, Vegetable and Cereal Science and Biotechnology. - 2009. - No. 3 (1). Pp. 10-19.
8. Krasnikov SN, Krasnikova AS, Bratchik OV, Kryuchkova TV, Azhermacheva MV Colorado beetle in the Tomsk region / Ecology of Southern Siberia and adjacent territories. In 2 tons / ot. Ed. V.V. Anyushin. - Abakan: GOU VPO "Khakas State University. N.F. Katanova. " - 2010. -Issue. 14. T. 1 - P. 73 [in Russian].
9. Baker M., Hossain K., Zabierek K., Collie K., Alyokhin A., Mota-Sanchez D., Whalon M. Geographic variation in cannibalism in Colorado potato beetle (Coleoptera: chrysomelidae) populations // Environmental entomology. - 2014. - Т 43. №1. - PP. 102-109
10. Krasnikov SN, Krasnikova AS, Bratchik OV, Kryuchkova ТУ. Colorado beetle in the northern conditions of Siberia // Eurasian scientific association. Publishing house: Orlov Maxim Yurievich. - 2017. - T.2. - №3 (25). - P. 177-179 [in Russian].
11. Chulikova NS, Malyuga AA, Tsvetkova VP Phenology of the Colorado beetle in the conditions of the Novosibirsk Region // Bulletin of the Novosibirsk State Agrarian University. Novosibirsk. - 2012. - Т.2. - №23. - P. 33-37 [in Russian].
12. Ryabova N.V. Stability of potato varieties to damage by the Colorado beetle and features of its development in the conditions of the Kemerovo region // Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University. - 2011. - №2. - P. 194-197 [in Russian].
13. Demenko VM, Kuguk G.A. Colorado beetle and measures to combat it in the Chernigov region // Bulletin of the Sumy National Agrarian University. Publishing house: Sumy. - 2014. -No. 9 (28). - P. 19-22 [in Russian].
14. Novokhatskaya LL, Kalinkin VM, Fasulati SR, Frolov AN Assessment of the seediness and damageability of potatoes by the Colorado beetle in the conditions of strain testing // Actual questions of urgent issues of entomology. Proceedings of the Stavropol Branch of the Russian Entomological Society. Materials of the International Scientific and Practical Conference. Stavropol: Publishing house "AGRUS" (Stavropol). - 2008. - P. 305-308 [in Russian].
15. Chulikova NS, Malyuga AA, Tsvetkova VP Influence of temperature and humidity of the environment on the spring yield of the Colorado potato beetle from the soil in the conditions of the Novosibirsk Region // Bulletin of the Novosibirsk State Agrarian University. Novosibirsk: NSAU.
- 2012. - Т.4. - № 25. - P. 35-39 [in Russian].
16. Evtushenko TN, Malyuga AA, Chulikova NS The attractiveness of potato varieties for the Colorado beetle and the use of hitching landings to protect crops from pests in the forest-steppe of the Ob region // Bulletin of the Novosibirsk State Agrarian University. Novosibirsk: NSAU. - 2016.
- No. 1 (38). - P. 7-15 [in Russian].
17. Migranov MG, Syrtlanova LA Colorado beetle Leptinotarsa decemlineata say in the southern Urals: morphometric analysis of polymorphism // Perfection of the methodology of cognition for the development of science. international scientific-practical conference: Sat. articles in 3 parts. Publishing house: LLC "Aeterna" (Ufa). - 2017. - P. 31-34 [in Russian]
18. BulyginaO.N., Veselov VM, Razuvaev VN, Aleksandrova Т.М. "Description of the array of urgent data on the main meteorological parameters at Russian stations". Tomsk 2005 [in Russian].
19. https://rp5.ru.
20. Armorov B.A. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results). - 5 th ed., Ext. and pererab. - M.: Agropromizdat, 1985. - 351 p. [in Russian]
© A. B. nemneHKO, O. H. W^nmc, 2018
