Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Севооборот - основа фитосанитарного благополучия агроэкоси стем юго-востка Центрального Черноземья (обзор литературы) 18
1.1 Формирование взглядов на фитосанитарную роль севооборота и элементов агротехники 18
1.2 История развития и современное состояние проблемы борьбы с вредными объектами в агроэкосистемах Центрального Черноземья 38
Глава 2 Условия проведения и методы исследований 43
2.1 Место и условия проведения исследований 43
2.2 Материалы и методика исследований 58
Глава 3 Биоэкологические основы совершенствования защиты растений вЦЧЗ 69
3.1 Состав и экологические основы формирования комплексов вредных объектов на культурах полевых севооборотов 69
3.2 Фитосанитарное значение искусственных лесонасаждений 73
3.3 Биоэкология особо вредоносных представителей доминантной группы объектов
3.3.1 Современное развитие хлебных жуков 78
3.3.2 Влияние экологических факторов на популяцию стеблевого мотылька 83
3.3.3 Состояние проблемы с головневыми инфекциями 3.4 Состав группы и биоэкологические особенности развития малоизвестных вредных объектов 93
3.5 Состав и динамика мезофауны пахотного горизонта 124
3.6 Состав и распределение сорной растительности в севообороте 136
3.7 Фитосанитарное состояние культур основной схемы севооборота 141
3.8 Формирование фитосанитарной обстановки при изменениях в составе культур севооборота 164
Глава 4 Модификационные изменения обстановки в севообороте в условиях интенсивного земледелия 178
4.1 Теоретические и практические положения взаимодействий элементов систем земледелия в севообороте 178
4.2 Фитосанитарная роль интенсивных элементов возделывания основных культур севооборота 181
4.3 Влияние базовых элементов агротехники вводимых в севооборот культур на фитосанитарную обстановку в их посевах 216
4.4 Вредоносность на фоне агротехнологических приемов 221
Глава 5 Пути фитосанитарной оптимизации агроценозов в условиях эко лого-ландшафтной системы земледелия 225
5.1 Содержание и эффективность пассивных элементов технологий защиты 226
5.2 Состав и размещение мобильных видов природных энтомофагов в севообороте 244
Глава 6 База для формирования, состав и биоценотическое значение активных элементов технологий защиты растений 256
6.1 Общая направленность изменений в фитосанитарии агроэко систем 256
6.2 Повышение достоверности и оперативности диагностических оценок 259
6.2.1 Влияние погодных условий на достоверность диагностических оценок фитосанитарного состояния 259
6.2.2 Разработка ускоренных методов оценки фитосанитарных ситуаций 262
6.3 Состояние и перспективы защиты растений в связи с сортовой при надлежностью посевов 265
Глава 7 Теоретическая и практические основы фитосанитарной оптимизации агроэкосистем в адаптивной системе земледелия 290
7.1 Основной путь рационализации защиты растений 290
7.2 Целевое использование химических средств защиты в севообороте 298
7.2.1 Конкретизация ассортимента препаратов для предпосевного обеззараживания семян 303
7.2.2 Препараты для химической защиты посевов гороха от вредителей 308
7.2.3 Предпосылки и варианты использования гербицидов в севообороте 311
Основные выводы 319
Практические рекомендации 322
Список использованной литературы
- История развития и современное состояние проблемы борьбы с вредными объектами в агроэкосистемах Центрального Черноземья
- Материалы и методика исследований
- Фитосанитарное значение искусственных лесонасаждений
- Фитосанитарная роль интенсивных элементов возделывания основных культур севооборота
Введение к работе
Актуальность темы. Исторически состояние защиты растений в нашей стране в значительной степени было сопряжено со стратегическим уровнем развития земледелия в полном его проявлении - от воздействия на пахотный горизонт до конкретного набора агрономических мероприятий по возделыванию отдельных культур. При этом в своей непрерывности процесс преодолел реализацию ряда крупных и довольно контрастных (внедрение интенсивных технологий возделывания, адаптивно-ландшафтная система земледелия) этапов становления теории и практики земледелия в организации сельскохозяйственного производства.
На этом фоне в Центральном Черноземье основой растениеводства все же оставались положения классической агрономии. Все организационно-экономические перестройки и агротехнические изменения и усовершенствования в зоне имели фундаментальное связывающее звено, в качестве которого неизменно выступал севооборот. В оперативном плане он располагает в местных условиях практически одним из самых полных наборов культур для полеводства центральных регионов страны. В плане общей стратегии растениеводства роль севооборотов заключается в формировании экологической устойчивости агроландшафта, поскольку их границы часто совпадают с границами природно-антропогенных ресурсовоспроизводящих и средообразующих экосистем. Все это в совокупности гарантированно обеспечивает выполнение севооборотом роли главного элемента агротехнической защиты растений и базы для реализации возможностей других ее методов.
Смена направлений в полеводстве сопровождалась, как правило, общим отставанием биоценологической информированности о процессах в агроэкосистемах и нечетким прогнозом последствий реформирования. Та же самая проблема имела место при введении интенсивных технологий возделывания культур в 1980-е годы и стоит в настоящее время в условиях адаптивно-ландшафтной системы земледелия.
Возникла острая необходимость в пополнении материалов по диагностике фитосанитарной обстановки и протекающих в посевах продукционных процессов. В то же время без выполнения мониторинговых и диагностических действий невозможно совершенствование самой защиты растений, существенная роль в структуре которой по-прежнему сохраняется за использованием химических средств. Причем последнее в современном биорегуляторном понятии должно основываться исключительно на формировании регионального ассортимента препаратов.
В результате на базе НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева проведено 20-летнее биоценологическое сопровождение природных изменений в условиях интенсивной и адаптивно-ландшафтной систем земледелия в в регионе с учетом последствий экономических трансформаций. Все работы выполнены в 1986-2007 годах в рамках государственных комплексных научно-технических программ и планов ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева и в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований. Они проводились совместно с земледельческими, технологическими и селекционными подразделениями института при сотрудничестве с лабораторией агробиоценологии ВИЗР.
Цель и задачи исследований. Биоэкологическое обоснование целесообразности использования приемов защиты растений в технологиях возделывания полевых культур с учетом выявленных тенденций формирования комплексов вредных объектов в агроэкосистемах юго-востока Центрально-Черноземной зоны в целях оптимизации фитосанитарной обстановки в условиях адаптивных систем земледелия.
В задачи работы входило получение новых фундаментальных знаний о биоценозах и фитосанитарном состоянии посевов сельскохозяйственных культур, а также разработка методологических подходов к использованию химических средств защиты растений в севооборотах региона.
В процессе разработки проблемы изучались следующие вопросы:
- характеристика фитосанитарных параметров типичной севооборотной агроэкосистемы в многолетней динамике видового состава фитофагов, болезней и сорно-растительного компонента ценозов основных культур;
- формирование комплексов вредных объектов при замене в агроэкосистеме или введении в нее новых культур (динамичность севооборота), изменении приемов агротехники и в разных типах агроландшафта;
- влияние сопредельных экосистем (искусственных лесных насаждений) на фитосанитарную обстановку в севообороте;
- контроль устойчивости к проблемным вредным объектам сортов и селекционных образцов зерновых и зернобобовых на искусственных и провокационных фонах с целью формирования региональной коллекции исходного материала;
- обоснование подходов к эффективному управлению численностью вредных организмов при рациональном по эколого-экономическим критериям применении химических средств защиты растений в технологическом процессе возделывания культур в севообороте с оптимизацией их ассортимента;
- определение уровня вреда от доминирующих и малоизвестных в регионе видов фитофагов.
Научная новизна. В юго-восточном регионе Центрального Черноземья выявлены тенденции формирования и изменения фитосанитарного состояния целостного севооборота в условиях трансформации системы земледелия.
Установлена степень влияния элементов зональных вариантов технологий возделывания культур в процессе их совершенствования на численность популяций вредителей и развитие болезней. При этом процессы формирования фитосанитарной обстановки в посевах впервые изучались и оценивались в масштабе относительно устойчивой и длительное время функционирующей системы, каковой выступает севооборот.
Определен состав групп вредителей и болезней по экологической значимости, прослежена динамика их развития за длительный период времени. Показано, что в юго-восточном регионе ЦЧЗ с высоким уровнем агрофитомелиорации и севооборотного землеустройства сложилась устойчивая фитосанитарная обстановка даже в условиях кардинальных изменений в системе земледения. Наряду с этим установлены разовые размножения отдельных вредоносных видов, а также изменение состава малозначимых объектов.
Впервые проведена многолетняя комплексная диагностика и дана биоценотическая характеристика состояния почвенной мезофауны в пахотном горизонте севооборотной системы.
Определен состав группы новых и малоизвестных вредных объектов и установлены биоэкологические и фенологические аспекты их жизнедеятельности.
Конкретизирована вредоносность ряда доминантных (хлебные жуки, стеблевые хлебные пилильщики, гороховые зерновка и плодожорка, стеблевой мотылек) и малоизвестных (афидофауна на подсолнечнике, пятиточечный долгоносик) видов фитофагов в различающихся, в том числе и агроландшафтных, условиях.
Показано, что в севооборотных экосистемах общего зернопаропропашного назначения удовлетворительное фитосанитарное состояние посевов большинства культур обеспечивается саморегуляцией. В то же время на такой культуре, как горох, постоянно возникает необходимость прибегать к химическим средствам защиты.
Выделен набор образцов зерновых и зернобобовых культур, перспективных для использования в селекции на устойчивость к ряду вредоносных объектов. Разработаны рекомендации и схема испытания сои на устойчивость к вредителям и болезням.
Созданы методологические предпосылки фитосанитарной оптимизации агроэкосистем Центрального Черноземья с использованием технологии защиты растений и учетом саморегуляции адаптивных севооборотов.
Испытаны и предложены для наиболее значимых операций технологии защиты растений препараты, обеспечивающие в местных условиях высокую биологическую эффективность. Они рекомендованы для включения в формируемый региональный ассортимент ХСЗР.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. На юго-востоке Центрального Черноземья широкое использование севооборотов обеспечивает устойчивую фитосанитарную обстановку, сдерживая критические ухудшения ситуации. Дестабилизирующие изменения вызывают только вредные виды, входящие в переходный фонд в данной агроэкосистеме (сорные растения) и новые для региона.
2. Выявленные в результате многолетнего мониторинга тенденции формирования и изменения фитосанитарного состояния в агроценозах культур, мезофауне пахотном горизонте полей и контактирующих с посевами лесополосах.
3. Концептуальное положение по фитосанитарной оптимизации агроэкосистем путем совершенствования элементов технологий возделывания культур в региональном адаптивном земледелии и разработке технологий защиты растений отдельных культур и севооборотных систем, включающих комплексный фитосанитарный мониторинг, биоценологическую диагностику состояния посевов, агротехнические приемы и химический контроль вредных объектов.
4. Фитосанитарная оценка используемых в регионе и разрабатываемых элементов технологий возделывания основных культур севооборота и динамических изменений в севообороте.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
В результате 20-летнего мониторинга состояния биоценозов культур создана база данных по фитосанитарной обстановке в полевых севооборотах юго-востока Центрального Черноземья и оценены её трансформации в том числе и в условиях динамического (введение новых культур) изменения состава агроэкосистемы. Её содержание может быть использовано при организации защиты посевов от любых присутствующих в регионе вредных объектов. Одновременно она является биоэкологической характеристикой технологий возделывания культур.
Исходя из этой методологии, основная масса применяемых в зоне и разрабатываемых элементов технологий возделывания культур сопровождается предписаниями по оптимизации фитосанитарного состояния посевов. Они уже вошли в рекомендации по возделыванию в ЦЧЗ озимой пшеницы, ржи, сои, гороха и рациональному применению удобрений, а также составили методическую основу к руководству по испытанию селекционного материала на искусственных фонах.
Непосредственное практическое значение работы состоит и в том, что оптимизированы методики учета зимующего запаса насекомых в лесополосах и афидофауны на подсолнечнике; выявлен целый набор малоизвестных в зоне фитофагов и установлены аспекты их жизнедеятельности и вредоносность. Кроме того классифицировано наличия повреждений у растений по источникам воздействия (насекомые, болезни или аномалии в погоде); конкретизирован иммунологический статус материала, используемого в местной селекции.
Ограничен круг объектов для обязательного мониторинга и накоплен научно-производственный опыт контроля фитосанитарного состояния посевов.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена непосредственно автором в результате проведения полевых опытов, наблюдений и учетов в агроэкологических и селекционных стационарах НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева, производственных посевах ОПХ института и хозяйств Воронежской области. Автору принадлежат постановка проблемы и направлений исследования, разработка программы и составление планов проведения опытов, анализ экспериментальных данных, научные положения, выводы и рекомендации.
В выполнении экспериментальных работ на определенных этапах принимали участие сотрудники (Е.И.Велибекова, Л.Н.Бондарева, Е.Д.Чернышова, В.Г.Дедяев) лаборатории иммунитета и защиты растений, которой автор руководит последние 8 лет, других подразделений института (Ю.Д.Сыромятников, Е.Т.Шарапов и др.), а также ВИЗР (А.М.Шпанев, С.В.Голубев). Все они являются соавторами ряда опубликованных работ, и автор выражает им глубокую благодарность за состоявшееся сотрудничество и оказанное содействие.
Апробация работы. Материалы, касающиеся темы и основных положений диссертации, доложены и обсуждались на научно-практических конференциях "Повышение эффективности агропромышленного производства" (Саратов, 1989) и XVI ВНИИМК (Краснодар, 1990); Республиканской научно-технич. конфер. "Освоение интенсивных технологий возделывания зерновых культур" (Волгоград, 1990), координационном научно-методич. совещ. "Состояние систем земледелия, повышение их продуктивности и экологизации при различных формах хозяйствования" (Чакино, 1993), научно-практич. конфер. "Фитосанитарная ситуация на посевах с.-х. культур юга России и экологизация систем защиты растений" (Краснодар, 1998), Всероссийском координац. совещ. по защите растений (СПб., 2000), Всероссийской научно-практич. конфер. "О развитии систем земледелия в ЦЧЗ в свете учения В.В.Докучаева" (Каменная Степь, 2002), Всероссийском координац. совещ. "Разработка биотически управляемых, устойчиво развивающихся агроэкосистем на основе интегрированной защиты растений с.-х. культур" (СПб., 2003), научно-практич. конфер. "Решение экологических проблем при производстве с.-х. продукции" (Белгород, 2004), региональной конфер. "Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ" (Каменная Степь, 2004), Международной научно-практич. конфер. "Химический метод защиты растений: состояние и перспективы повышения экологической безопасности" (СПб., 2004), Втором Всероссийском Съезде по защите растений "Фитосанитарное оздоровление агроэкосистем" (СПб., 2005), на ученых советах НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева и методических комиссиях ВИЗР.
Публикации. Автором лично и с его участием опубликована 61 работа, в том числе по теме диссертации - 51, из которых в изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК РФ – 7, в других журналах и научных сборниках - 33, в виде рекомендаций - 10 и одна монография.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 2 обзорных и 5 рабочих глав, выводов, предложений сельскохозяйственному производству и селекционной практике. Текст изложен на 325 страницах (общий объем 385), содержит 73 таблицы и иллюстрирован 33 рисунками. Список используемой литературы включает 489 наименований. Приложения составляют таблицы и документы о производственном внедрении результатов.
История развития и современное состояние проблемы борьбы с вредными объектами в агроэкосистемах Центрального Черноземья
Более конкретно факторы, в целом вызывающие чередование культур, обособил профессор С.С. Захаров (1970). Как раз к первой их группе он и относит биологические, то есть отношение культурных растений к вредителям, возбудителям болезней и сорнякам. Далее автором последовательно указываются агрофизические факторы - влияние самих растений и последствий их возделывания на структуру почвы, влажность, аэрацию, плотность и др.; агрохимические - различный химический состав растений, накопление в почве азота и корневых остатков и особенности поступления питательных веществ и последними называются экономические причины. Если рассмотреть данную схему с позиций начала нынешнего столетия, то принцип ее построения сохранился. Однако первая группа значительно пополнилась за счет возросших экологических требований, а все остальные, прежде всего, рассматриваются с экономических позиций.
При разработке теоретических основ севооборотов для Центрального Черноземья авторы (Свиридов, 1984; Свиридов, Черенков, 1983, 1992; Ры-марь и др., 2000, 2002; Сидоров, Зезюков, 1993) в целом исходили из известных положений о причинах необходимости чередования культур, имея в виду, что установленные классиками агрономической науки законы и закономерности всеобщи, но их проявление конкретно. В результате на первый план построения выдвигалось решение вопросов по улучшению влагообес-печенности чередующихся культур и сохранению плодородия почвы. В последнее вписывается, в том числе и заключение О.Г. Котляровой (1990) о том, что дифференцированное размещение культур в севооборотах имеет почвоохранное и почвозащитное значение на смытых в разной степени площадях. Основанием для всего этого служили в первую очередь исследования динамики влажности почв в полях севооборотов в районах неустойчивого и недостаточного увлажнения юга и юго-востока зоны, выявившие возможности управления водным режимом почв путем дифференциации звеньев ротации культур и агротехнических приемов с учетом влагозарядки почв.
В то же время В.М. Слободин (1973) указывал, что чередование культур способствует накоплению в почве разного количества органического вещества. Оно различно по химическому составу, по темпам разложения, оказывает неодинаковое влияние на микробиологические процессы, питательный и водный режим почвы. Это создает полноценность почвенных процессов, повышает плодородие почвы, способствуя тем самым и увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
В процессе и по результатам длительных исследований И.С. Годуляна (1972), С.А. Воробьева (1978), М.И. Сидорова и В.А. Федорова (1977), И.Н. Листопадова (1980) вопросов плодородия почв в севооборотах стало совершенно ясно, что чередование неродственных культур (хлебные злаки, пропашные и бобовые), в том числе и на черноземах, улучшает условия их почвенного питания, а, следовательно, и сопротивляемость биотическим составляющим. Последнее в определенной мере дополняет прямое действие севооборота по освобождению почвы от сорных растений, насекомых и зачатков болезней. Этому пункту по значимости в Черноземных областях М.И. Сидоровым и Н.И. Зезюковым (1993) отводится четвертое место в общих направлениях по развитию земледелия дополнительно еще после обеспечения сохранности за счет севооборота пашни от водной и ветровой эрозии.
Эти же авторы (Сидоров, Зезюков, 1993) приравнивают разработку схем севооборотов к конструированию агроэкосистем и рассматривают этот путь как важнейший в биологизации интенсификационного процесса в земледелии. Целью этого процесса является наиболее рациональное использование с помощью культурных растений не только естественных (солнце, влага, питательные вещества), но и антропогенных ресурсов (например, удобрения, гербициды и др.) окружающей среды в целях сохранения и повышения плодородия почвы, предотвращения разрушений природной среды. На наш взгляд данные положения полностью совпадают с таковыми по биоценологической регуляции, то есть подтверждают особую роль севооборота в защите растений (Доспехов, 1967; Поляков, 1970; Гринберг, 1972; Павлов, 1983, 1987; Дудкин, 1985; Лисова, 1987; Бурякова, Ильина, 1988; Михайлина, 1990; Койшибаев, Абирова, 1994; Зубков, 1997а; Егоров, 2002; Бокина, 2005; Stein-brenner, 1981). Это очевидно и в том плане, что далее, укрепляя и развивая учение о севооборотах, М.И. Сидоров и Н.И. Зезюков (1993) показывают, что эпохальное значение их соблюдение имеет и при ландшафтно-биологической системе земледелия. Здесь севооборот - главная опора, на которой основывается вся биологическая система. Чередование культур, различных по биологическим особенностям, обеспечивает благоприятную жизнедеятельность особенно почвенных микроорганизмов. Кроме того, оно ликвидирует вредителей для данного растения, метаболитов, выделяемых корнями. В целом в севообороте, по их заключению, выше эффект удобрений, высокоурожайных сортов, меньше засоренность посевов, лучше используются осадки, эффективнее борьба с эрозией почвы, лучше качество продукции и т.д., чем при монокультуре.
В подтверждение этому, рассматривая севооборот с биологической точки зрения, Н.С. Лебедев и М.Д. Ефименко (1993) указывают, что он способствует обеспечению равновесия в окружающей среде, благоприятно влияет на фитосанитарное состояние поля, биологическую активность почвы.
В настоящее время севооборот понимают также (Сидоров, 1974; Свиридов, 1980; Сидоров, Зезюков, 1993; Рымарь и др., 2000, 2006; Федотов и др., 2004), как ведущее звено зональной и областных систем (1976, 1980, 1982, 19826, 1991, 1996, 2005) земледелия. Он призван обеспечивать научно обоснованное чередование культур в посевах в целях повышения плодородия и урожайности возделываемых культур в условиях данного региона. Поскольку при любой интенсификации земледелия, в том числе и при увеличении насыщения экономически ведущими культурами, опасность потерь урожая от вредных объектов не уменьшается, севооборот продолжает оставаться важнейшим санитарным фактором защиты агроценозов культур от насекомых, болезней и сорняков.
Материалы и методика исследований
Рассмотрение в работе проблемы защиты растений на экосистемном уровне автоматически предполагает включение в набор объектов исследований полного комплекса вредных и полезных насекомых и болезней культур. Оно сопровождается углубленным анализом состава и жизнедеятельности группы доминантов, мезофауны пахотного горизонта и сегетальной растительности. Изучение данной биоты в течение длительного (полной ротации) периода основывалось на оценке фитосанитарного статуса тестового севооборота, сочетающего в себе типичный для региона набор культур и содержащего технологически определенные системы или элементы их возделывания. Особое положение в исследованиях занимали агроценозы сравнительно недавно возделываемых (соя и тритикале) в зоне культур и популяции, прежде малоизвестных в регионе или вновь обозначившихся вредных объектов.
Из хозяйственно определяющих элементов объектами фитосанитарной оценки на разных этапах становились способы основной обработки почвы, фактор наличия удобрений, сорта, агроландшафтные разности и химические средства защиты растений (ХСЗР) различного назначения.
Методологическую основу работы составляли больше полевые методы исследований с наблюдениями и учетами, охватывающими весь период вегетации культур, ротации севооборотов или их звеньев. Они дополнялись весенними и осенними обследованиями на стационарных участках подстилки лесополос и пахотного горизонта полей. При необходимости диагностические действия осуществлялись и в лабораторных условиях. Обычно это было связано с проведением анализов сноповых и семенных образцов, а также конкретизацией фаунистического материала.
Размещение экспериментальных севооборотов, закладка и проведение в рамках их полей многофакторных опытов проводилась соответствующими подразделениями института при непосредственном участии автора в соответствии с общепринятыми установками и разработками Б.А. Доспехова (1985) и дополнений к ним, конкретизированных именно для защиты растений. Так, при планировании и осуществлении опытов, непосредственно связанных с темой диссертации, общие корректировки на специфичность мероприятий основывались на рекомендациях В.Ф. Пересыпкина с соавторами (1989) и положениях, сформулированных А.Ф. Зубковым (1973, 1995а).
В процессе же непосредственно работ были использованы общепринятые в защите растений и агробиоценологии методики, широко проверенные исследователями и опубликованные в научной литературе. Причем задейст-вовались, в основном, активные способы учетов, изложенные в рекомендациях ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИЗР и ВНИИБЗР. Все диагностические действия касались большей частью доминирующих видов в группах вредителей, болезней и энтомофагов. На последних этапах изучением были охвачены также сорные агрофиты с учетом однофазного (временного) или поэтапного присутствия их отдельных и в сочетаниях представителей на каждой культуре севооборота, то есть использовался принцип синхронных учетов всех объектов в одних и тех же точках полей.
Биологический контроль за базовой частью классического триотрофа (Шапиро, Вилкова, Новожилов и др., 1979; Воронин и др., 1999) - культурными растениями осуществлялся на основе данных Ф.М. Куперман (1962), а у зерновых и сорняков еще и по шкале цифровых индексов ВВСН-кода (Zadoks, Chang, Konzak, 1974; Biologische Bundesanstalt ..., 1997) и словесным шкалам (Шпаар, 2000; Фитосанитарная экспертиза ..., 2002).
Эколого-фаунистические исследования насекомых в травостое культур проводились с использованием общепринятых методов (Палий, 1970; Фасу-лати, 1975; Голуб и др., 1980; Володичев, 1982, 1986), предполагающих сбор, усыпление и подробный анализ материала. При изучении мезофауны пахотного горизонта проводили обследование полей на основе сплошных раскопок на площадках 50x50см с углублением до 30см, ручной разборкой проб и осмотром слоя по всей толщине (Гиляров, 1965;. Палий, 1970; Вызова, Гиляров, Дунгер и др., 1987). Пробы, независимо от размера полей, располагались равномерно по двум диагоналям участка в количестве, обеспечивающем учет не менее чем на Зм2. Срок проведения раскопок жестко ограничивался второй половиной апреля, когда в местных условиях почва уже прогревается, оставаясь влажной, то есть непосредственно перед началом сева ранних яровых культур. Диагностика мезофауны ежегодно проводилась в нескольких севооборотах, а разностью служили отдельные поля или участки, исходя из размещения на них культур в предшествующем сезоне.
Оценка зимующего запаса представителей энтомофауны в слое опада на территориях лесных полос осуществлялась в два срока: в середине осени, после наступления устойчивых заморозков, и весной, после схода снега в наса-ждениях. Отбираемые пробы составляли площадки 0,25м , располагавшиеся в количестве не менее 12 штук в центре лесополос и по их опушкам обязательно всех четырех (восточная, западная, южная и северная) экспозиций. В результате предложен оптимальный вариант расположения выборок при таких учетах, обеспечивающий получение информации о плотностях популяций клопов-черепашек и божьих коровок с вполне достаточной точностью. При этом объем работ сокращается в 4 раза.
Контроль видовой принадлежности насекомых базировался на образцах, ранее (1984-1986 гг.) составленной автором коллекции с подтверждением её экспонатов специалистами ЗИН АН СССР (В.И. Катаев, А.Г. Кирейчук), Воронежского Государственного Университета (К.В. Скуфьин, В.Б. Голуб), ВИЗР (Г.И. Дорохова) и ВНИИЗР (Д.А. Колесова). В процессе диагностики использовались также определительные таблицы классических изданий "Определитель насекомых Европейской части СССР" (Шапошников, 1978), мно-готомника под общей редакцией B.C. Великань (1980, 1981, 1983) и "Определителя насекомых по повреждениям культурных растений" (Под ред. Щего-лева, 1960).
Для установления численности открыто живущих фитофагов и энтомо-фагов учеты, исходя из рекомендаций ряда (Осмоловский, 1964; Мегалов, 1968; Поляков и др., 1975; Песенко, 1982; Поляков, Персов, Смирнов, 1984; Вронских, Плотников 1984 и др.) авторов проводились на площадках по 0,25 м2 или на 100 растениях (по 10 ступенчато в 10 рядах) у пропашных культур. Заселенность посевов личинками трипсов и стеблевых пилильщиков контролировалась путем изъятия сноповых образцов с последующим анализом их в лабораторных условиях. При этом для учета первых срезанные колосья (не менее 3 проб по 10 с каждого объекта) в пакетах из плотной бумаги временно помещали в холодильник (Кривохижин, Коробов, 1987). Вторых - вскрывали каждую соломину у 100 растений (Чесноков, 1953; Павлов, 1959) из трех выборок. Присутствие и деятельность вредителей генеративных органов гороха оценивали по результатам вскрытия бобов, взятых на поле в трех-пяти разных точках и в каждой выборке не менее 100 штук, и взвешивания зерен с разной степенью повреждения (Методика учета и прогноза ..., 1976), стеблевого мотылька - в том числе с использованием рекомендаций А.Н. Фролова и О.Н. Букзеевой (1997). Дополнительные сведения и уточнения по видовому составу насекомых в ценозах культур, их фенологии, динамике численности и особенностях пространственного заселения посевов определенными видами формировались по результатам кошений стандартным энтомологическим сачком (Палий, 1970; Голуб, Колесова, Шуровенков, Эльчибаев, 1980; Куликов, 1999; Артохин, 2005).
Фитосанитарное значение искусственных лесонасаждений
Имаго клубеньковых долгоносиков благодаря присутствию на самых ранних этапах развития культуры под химический прессинг не попадали и поэтому популяция имела в многолетней динамике наибольшую среди ком-плекса фитофагов стабильность - 15,1 ±3,6 экз./м . Хотя относительно этого показателя все же имелась определенная флюктуация. Так, с 1991 по 1993 год идет нарастание вредителя - 15,0, 18,3 и 21,6 экз./м соответственно по сезонам. В последующие два года его численность снижалась сначала до 11,3, а затем до 10,1 жуков/м . Подобное имело место также до 1991 и повто -154 рялось после 1995 годов.
Среди вредителей культуры второй из ранее указанных групп особого внимания заслуживает гороховая тля, как наиболее динамичный вид не только на посевах гороха, но и в целом в масштабах севооборота. Различия в количественных показателях ее популяции весьма существенны по сезонам (рис. 21) и могут скачкообразно изменяться за короткие промежутки времени в течение одного вегетационного периода. Массовостью присутствия объект выделялся только за ротацию севооборота 5 раз.
Средняя плотность личинок горохового трипса во второй половине ротации не превышала 10 экз./боб. Однако максимальные значения численности имаго на цветках составляли 7, а личинок на бобах - 19 экземпляров.
Дополнительно к перечисленным объектам в 1992 и 1993 годах на горохе было отмечено питание личинок зеленого кузнечика в численности 0,4 экз./м , что несколько необычно для данного объекта, заселяющего в местных условиях преимущественно посевы подсолнечника.
В последующем пятилетии (1996-2000 гг.) энтомокомплекс на горохе пополнился за счет пятиточечного долгоносика, но основная структура его практически не изменялась. По-прежнему ежегодно доминировали брухус и плодожорка. В 1996 году достаточно высокой плотности достигала также гороховая тля, а в 1999 - долгоносики клубеньковые и пятиточечный.
Среди болезней наиболее полным список присутствия был в 1991 году. Он включал мучнистую росу, аскохитоз и корневые гнили. Распространенность и развитие корневых гнилей в 1987 и 1995 годах, особенно во второй половине вегетации, имели характер, близкий к эпифитотийному, и существенно превышали соответствующие показатели развития предшествующих и последующих сезонов (рисунок 22). К уборке урожая отмечалось практически полное отмирание корневой системы растений. Активизация патогенов связана с переувлажнением пахотного горизонта за счет большого количества выпадавших осадков. До критического состояния корневая система у растений вновь была доведена инфекцией в 2001 году.
Очередная негативная вариация в обстановке на посевах гороха зафиксирована в 2006 году. Исключительность ситуации обусловлена распространением на всех площадях ржавчины. При чем на сорте Таловец 70 развитие болезни еще до наступления фазы бутонизации соответствовало 40-68%), а на других районированных сортах средние значения изменялись от 17 (Фокор) до 32% (Дударь).
Полезные насекомые в посевах культуры ежесезонно были представлены двумя группами. Первая включает хищников, ведущих наземный образ жизни, это жужелицы, наиболее распространенными среди которых являются представители семейства Bembidion. Плотность заселения всеми видами находилась в пределах 3-4 экз./м . Вторая группа - это, в основном, природные враги тлей и других мелких насекомых, живущие в травостое и обладающие значительной поисковой способностью. Сюда относятся тлевые коровки, личинки златоглазок, мягкотелки и перепончатокрылые паразиты. Плотность их популяций до 1992 года была очень низкой (0,3-0,7 экз./м ) и постоянно шло ухудшение показателей в системе "хищник - жертва" за счет снижения численности на посевах культуры особенно кокцинеллид. В 1993 году плотность энтомофагов повысилась сразу до 3,6 экз./м". Такой скачок обусловлен наряду с очередным повышением численности тлей еще и продолжительным отсутствием инсектицидных обработок.
В указанном сезоне гороховая тля поражалась и энтомофторовыми грибами. Гибель насекомых от энтомофтороза составила в среднем 2,8% особей при максимуме в отдельных выборках 18,4%. В следующем 1994 году в на-чале вегетации суммарная численность хищников не превышала 0,5 экз./м , а после обработки инсектицидом они встречались лишь единично. Относи-тельно низкой, до 0,9 экз./м , плотность энтомофагов была и в 1995 году. Очередной подъем плотности популяций энтомофагов, в основном за счет кокцинеллид, приходится на 1998 год. Имаго и личинки коровок, преимущественно семиточечной, двухточечной и пропилеи изменчивой, в сумме дости-гали численности 2,4 экз./м . Дополняли их жуки мягкотелок (0,5-1,8 особи/м ) и менее подвижные хищничающие личинки златоглазок (0,1-0,4 экз./м ) и сирфид (0,7-1,6 экз./м ). Дальше, вплоть до 2001 года, этот уровень сохранился без резких колебаний.
Таким образом, гороховые поля, несмотря на самую короткую вегетацию среди культур севооборота, служат местом жизнедеятельности довольно большого набора вредных объектов и энтомофагов. Причем большинству из них присуща стабильность в многолетней и сезонной динамике численности, сопровождающаяся ограничением возможностей хозяйственной корректировки обстановки в рамках использования химических мероприятий. Лидерство по негативному воздействию на культуру принадлежит гороховой плодожорке, брухусу и корневым гнилям. К ним эпизодически присоединяется гороховая тля.
Динамика развития вредных объектов на подсолнечнике Видовой состав вредных объектов, зафиксированных на подсолнечнике в годы исследований, имеет традиционное содержание, за исключением лишь тлей, усиление распространения которых наблюдается по всему Центральному Черноземью с конца 80-х годов.
-157 Весь комплекс фитофагов на культуре можно условно разделить на две группы. Первая включает те виды, которые повреждают растения на начальных этапах роста. Это, в основном, многоядные фитофаги: обыкновенный и серый свекловичный долгоносики, песчаный медляк, зеленый кузнечик и луговой мотылек. Последний наиболее вредоносен, но его появление имеет эпизодический характер. Массовое развитие объекта отмечено только в 1988 году. Остальные виды присутствовали ежегодно с суммарной численностью до 1,9 экз./м (рисунок 23).
Фитосанитарная роль интенсивных элементов возделывания основных культур севооборота
При этом совокупность диагностических и корректирующих фитосани-тарную обстановку защитных операций, как дополнение к факторам ее природной стабилизации в агроэкосистемах, противостоит дестабилизирующим проявлениям со стороны вредных видов в условиях растениеводческих технологий.
Следовательно, положение на юго-востоке ЦЧЗ исключает использование критерия «обвальных» изменений в фитосанитарии, как отдельных культур, так и агроэкосистем. Проявление элементов дестабилизации надо скорее рассматривать в фрагментарном разрезе, так как чаще и обычно они связаны с переходными периодами в цикле развития земледелия или растениеводства. В результате все это обуславливает предпосылки в пользу того, что для защитных действий лучшим содержанием является технологичность или сово -257 купность диагностических и корректирующих фитосанитарную обстановку операций. Обе эти составляющие разрабатываются и в процессе развития полеводства совершенствуются исключительно защитой растений, так как основной их функцией является именно сохранность урожая, а не повышение продуктивности растений.
При этом первая из них должна характеризоваться непрерывностью в виде многолетнего мониторинга и обеспечивать осуществление сезонного контроля проблемных видов, совершенствование диагностических методов и разработку оценочных критериев фитосанитарной обстановки и вредоносности. Вторая составляющая в сложившейся в полеводстве региона ситуации уже не может определяться простым "увязыванием" всех методов арсенала защиты растений. Она должна формироваться в виде дополнений к протекающим в автономном режиме процессам соморегуляции (развитие энтомо-фагов, толерантность растений) или погашения дестабилизирующих проявлений со стороны составляющих растениеводческие технологии (сокращение энергоемких приемов) и ежесезонных изменений в окружающей среде, способствующих возникновению вспышек отдельных видов. Здесь подразумеваются только активные действия на основе применения химических средств защиты с учетом как динамического присутствия в местных условиях вредных объектов, так и целей получения продукции. Последнее может реализоваться в виде частичной или полной отмены, например инсектицидных обработок на посевах, предназначенных для получения фуражного зерна, или наоборот увеличения их количества на семенных участках.
Таким образом, совокупность операций по защите растений в рамках аг-роэкосистемы должна строиться на определении источников влияния на фи-тосанитарный статус агроценозов культур в сочетании с оценками изменений состояния от действия каждого из них. Освоение базовой части проблемы позволяет перейти к формированию стабилизирующих обстановку решений, сориентированных по возможности и на сокращение негативных воздействий в том числе и в масштабах агроландшафта.
Влияние погодных условий на достоверность диагностических оценок фитосанитарного состояния
Контроль элементов агроэкосистем предусматривал проведение диагностики фитосанитарного состояния в рамках агроэкологического мониторинга через сопряженные наблюдения, то есть не только за структурой и численностью биоты, но и изменениями у базового элемента ценоза - культурных растений. В результате многолетних систематических учетов и оценок фрагментарных ситуаций выявлены источники диагностических ошибок и, соответственно, причины снижения эффективности защитных мероприятий с применением химических средств. Установлено, что в Центральном Черноземье они скрываются в довольно часто проявляющихся аналогиях последствий воздействия на культурные растения фитофагов и аномальных отклонений погоды. К наиболее характерным из последних относятся засухи, как длительные, так и непродолжительные со значительным повышением температур, и резкое увеличение объемов атмосферных осадков в период завершения вегетации у зерновых. В последние годы их дополнили еще и майские похолодания с температурой в ночные часы в пределах - 5-7С.
При наличии указанных заморозков на посевах зерновых чаще всего формируются изменения внешне очень сходные с повреждениями растений личинками злаковых мух и стеблевых блошек. У озимых ржи и пшеницы при этом центральный стебель останавливает рост и постепенно отмирает сверху вниз. Параллельно, как и в результате питания насекомых, идет дополнительное отрастание боковых побегов, за счет которых в будущем и формируется урожай, но уже определенно с потерей качества зерна. У растений яровой пшеницы и ячменя, которые в период таких похолоданий обычно находились на стадии завершения фазы кущение (ВВСН - 30-31), позднее вверху обозначаются сухие листья, но их, в отличие от повреждений мухами, обычно два. Все эти проявления однозначно связаны с гибелью точки роста или зачатка колоса, но в одном из охарактеризованных вариантов в результате поражения низкими температурами. Следует отметить, что у яровых разрушение точки роста от воздействия последнего фактора достигает абсолютной величины при залегании узла кущения до 1,5-2 см ниже уровня почвы, то есть при мелкой заделке семян.
Наименьшей восприимчивостью к подобного рода погодным отклонениям обладают растения озимой тритикале. Внешне повреждения в период заморозков и довольно длительное время после практически не проявляются. Однако при вскрытии стеблей установлена частичная потеря прозрачности и изумрудного цвета в тканях развивающего колоса. Визуально заметными изменения у растений становятся только после выколашивания (ВВСН -55-59), потому как вышедшие из пазухи флаговых листьев колосья при сохранении нормальных размеров имеют отмершую верхнюю часть. Этот участок отделяет четкая граница (перехват) и, соответственно, его можно принять за некротическую зону, образующуюся в результате повреждений насекомыми с колюще-сосущим ротовым аппаратом. Аналогично идет отмирание, только всего колоса, при питании на посевах озимых перезимовавших имаго клопов-черепашек.
